一種相干光時(shí)域反射測(cè)量方法及反射儀裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種相干光時(shí)域反射測(cè)量方法，其特征在于：采用測(cè)試脈沖光獲取被測(cè)器件的散射/反射信息，采用本地脈沖光與散射/反射回來的光信號(hào)進(jìn)行干涉，通過調(diào)整測(cè)試脈沖光和本地脈沖光各自的重復(fù)頻率，完整的構(gòu)造出反射/散射光信號(hào)，再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲取散射/反射光位置信息；所述測(cè)試脈沖光和本地脈沖光的脈寬與所需空間分辨率相適應(yīng)，相鄰脈沖距離遠(yuǎn)大于脈寬。一種采用上述方法的相干光時(shí)域反射儀裝置，其特征在于：包括激光器、光分束器、一對(duì)脈沖發(fā)生裝置、光循環(huán)器、光電檢測(cè)器。本發(fā)明可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)超高空間分辨率，以及散射/反射光位置信息的自動(dòng)獲取，且無需使用昂貴的高速光電探測(cè)器和高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
【專利說明】一種相干光時(shí)域反射測(cè)量方法及反射儀裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種相干光時(shí)域反射測(cè)量方法及裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]光時(shí)域反射測(cè)量技術(shù)(OTDR)(參考文獻(xiàn)1，M.K.Barnoski, M.D.Rourke, S.M.Jensen，and R.T.Melville, "Optical time domain reflectometer，〃 App1.0pt.16，p.2375 - p.2379，1977)，通過將光脈沖輸入到被測(cè)器件中，該光脈沖在線路上受到散射或反射后將有光信號(hào)重新回到輸入起點(diǎn)，通過測(cè)量該信號(hào)并進(jìn)行時(shí)域分析，可以獲得該線路的狀態(tài)，包括衰減指數(shù)等線路的基本傳輸指標(biāo)，以及彎曲、折斷、熔接損耗等各種線路上的“事件”。OTDR技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是長(zhǎng)距離測(cè)量，可測(cè)距離能達(dá)到50千米甚至以上。然而其空間分辨率取決于測(cè)試光脈沖的寬度，如果對(duì)空間分辨率要求很高，就需要使用非常窄的測(cè)試光脈沖，以及與之相對(duì)應(yīng)的光電探測(cè)器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器。越是高速的光電探測(cè)器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它們的價(jià)格越是非常昂貴。
[0003]相干OTDR (C-0TDR)(參考文獻(xiàn) 2，Robert C.Youngquist, Sally Carr, and D.E.N.Davies, "Optical coherence-domain reflectometry: a new optical evaluationtechnique, 〃 Opt.Lett.12, p.158 - p.160, 1987)是將激光器產(chǎn)生的激光分成兩束,一束稱為測(cè)試光，一束稱為本地光。測(cè)試光與在OTDR技術(shù)中一樣形成脈沖后輸入被測(cè)器件，其中散射或反射回來的光信號(hào)與本地連續(xù)光進(jìn)行干涉，再經(jīng)過光電檢測(cè)器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換從而獲取被測(cè)器件的散射/反射信息。C-OTDR技術(shù)相比較OTDR技術(shù)而言，因?yàn)椴捎昧讼喔山邮眨黾恿遂`敏度，因而擁有更大的動(dòng)態(tài)范圍。
[0004]OTDR以及C-OTDR由于脈沖寬度受限于光電檢測(cè)器的頻率特性以及噪聲基底，理論上空間分辨率很難達(dá)到I米以下。如果相鄰的“事件”很接近，該技術(shù)無法給出準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，具有高分辨率將能解決常規(guī)技術(shù)所不能解決的許多問題，例如I)光纜接續(xù)盒、光纖分纖盒內(nèi)部故障分析；2)光纖鏈路上光器件內(nèi)部故障分析；3)用戶對(duì)戶內(nèi)光纖的潛在物理?yè)p傷分析；4)早期敷設(shè)光纜的偏波模色散(PMD)分布測(cè)試。本發(fā)明目標(biāo)就是提高C-OTDR技術(shù)的空間分辨率，而且無需使用昂貴的高速光電探測(cè)器和高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了提高C-OTDR技術(shù)的空間分辨率，本發(fā)明提供了一種新的測(cè)量技術(shù)。該技術(shù)能在采用極窄的脈沖光進(jìn)行測(cè)量的同時(shí)，無需采用與之對(duì)應(yīng)的超高頻光電探測(cè)器，在獲得超高空間分辨率的同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了散射/反射光位置信息的自動(dòng)獲取。
[0006]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案:
一種相干光時(shí)域反射測(cè)量方法，其特征在于:采用測(cè)試脈沖光獲取被測(cè)器件的散射/反射信息，采用本地脈沖光與散射/反射回來的光信號(hào)進(jìn)行干涉，通過調(diào)整測(cè)試脈沖光和本地脈沖光各自的重復(fù)頻率，完整的構(gòu)造出反射/散射光信號(hào)，再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲取散射/反射光位置信息；所述測(cè)試脈沖光和本地脈沖光的脈寬與所需空間分辨率相適應(yīng)，相鄰脈沖距離遠(yuǎn)大于脈寬。
[0007]—種采用上述方法的相干光時(shí)域反射儀裝置，其特征在于:包括激光器、光分束器、一對(duì)脈沖發(fā)生裝置、光循環(huán)器、光電檢測(cè)器；所述激光器產(chǎn)生的激光經(jīng)過光分束器后分成兩束，一束稱為測(cè)試光，一束稱為本地光；兩束光分別經(jīng)過一對(duì)脈沖發(fā)生裝置后形成測(cè)試脈沖光以及本地脈沖光；測(cè)試脈沖光通過光循環(huán)器進(jìn)入被測(cè)器件，被測(cè)器件中散射或反射回來的光信號(hào)與本地脈沖光進(jìn)行干涉，再經(jīng)過光電檢測(cè)器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換從而獲取被測(cè)器件的散射/反射信息。
[0008]本發(fā)明可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)超高空間分辨率，以及散射/反射光位置信息的自動(dòng)獲取，且無需使用昂貴的高速光電探測(cè)器和高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 [0010]圖2為本發(fā)明的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]如圖1所不一種相干光時(shí)域反射儀裝置,包括激光器、光分束器、一對(duì)脈沖發(fā)生裝置、光循環(huán)器、光電檢測(cè)器；所述激光器產(chǎn)生的激光經(jīng)過光分束器后分成兩束，一束稱為測(cè)試光，一束稱為本地光。兩束光分別經(jīng)過一對(duì)脈沖發(fā)生裝置后形成測(cè)試脈沖光以及本地脈沖光。測(cè)試脈沖光通過光分束器件(圖中顯示為光循環(huán)器)進(jìn)入被測(cè)器件，其中散射或反射回來的光信號(hào)與本地脈沖光進(jìn)行干涉，再經(jīng)過光電檢測(cè)器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換從而獲取被測(cè)器件的散射/反射信息。通過調(diào)整測(cè)試脈沖光和本地脈沖光各自的重復(fù)頻率，來實(shí)現(xiàn)散射/反射光位置信息的自動(dòng)獲取。
[0012]如圖2所示，測(cè)試脈沖光和本地脈沖光的脈寬均可針對(duì)所需空間分辨率設(shè)置為相應(yīng)的寬度Λ Τ，兩者的寬度可以不同，但最終空間分辨率取決于較寬的脈沖光，因此一般將兩者的脈寬設(shè)為相同。測(cè)試脈沖光和本地脈沖光的重復(fù)頻率分別為Rfcasure和R^1,它們的相鄰脈沖之間的距離為

以及Tkal=l/Rkal。如圖2所
示，測(cè)試脈沖光輸入到被測(cè)器件中，將產(chǎn)生散射/反射光信號(hào)，它的重復(fù)頻率將與測(cè)試脈沖光完全相同。此時(shí)，測(cè)試脈沖光將與該散射/反射光信號(hào)進(jìn)行相干，完成類似于采樣的過程。為使整個(gè)光信號(hào)被本地脈沖光完整的采樣，Tfcasure和T^al應(yīng)滿足下面的公式:
^Local _ Tjleasure + Δ T(I)
在滿足公式(I)的情況下，反射/散射光信號(hào)將能完整的構(gòu)造出來。
[0013]對(duì)于光電轉(zhuǎn)換器的帶寬，常規(guī)方法與空間分辨率對(duì)應(yīng)，需要大于I/Λ T的帶寬，該發(fā)明僅需要I/ Tloc31的帶寬。對(duì)于空間分辨率如果有非常高的要求，例如厘米級(jí)別，通常需要IOGHz級(jí)別的帶寬。若采用該新發(fā)明，僅需MHz量級(jí)甚至kHz量級(jí)帶寬的光電轉(zhuǎn)換器以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器即可完成相應(yīng)任務(wù)。
【權(quán)利要求】
1.一種相干光時(shí)域反射測(cè)量方法，其特征在于:采用測(cè)試脈沖光獲取被測(cè)器件的散射/反射信息，采用本地脈沖光與散射/反射回來的光信號(hào)進(jìn)行干涉，通過調(diào)整測(cè)試脈沖光和本地脈沖光各自的重復(fù)頻率，完整的構(gòu)造出反射/散射光信號(hào)，再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲取散射/反射光位置信息；所述測(cè)試脈沖光和本地脈沖光的脈寬與所需空間分辨率相適應(yīng)，相鄰脈沖距離遠(yuǎn)大于脈寬。
2.一種采用權(quán)利要求1方法的相干光時(shí)域反射儀裝置，其特征在于:包括激光器、光分束器、一對(duì)脈沖發(fā)生裝置、光循環(huán)器、光電檢測(cè)器；所述激光器產(chǎn)生的激光經(jīng)過光分束器后分成兩束，一束稱為測(cè)試光，一束稱為本地光；兩束光分別經(jīng)過一對(duì)脈沖發(fā)生裝置后形成測(cè)試脈沖光以及本地脈沖光；測(cè)試脈沖光通過光循環(huán)器進(jìn)入被測(cè)器件，被測(cè)器件中散射或反射回來的光信號(hào)與本地脈沖光進(jìn)行干涉，再經(jīng)過光電檢測(cè)器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換從而獲取被測(cè)器件的散射/反射信息。
【文檔編號(hào)】H04B10/071GK103763021SQ201310658852
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】樊昕昱, 何祖源, 劉慶文, 杜江兵, 謝峰, 馬麟 申請(qǐng)人:何祖源, 上海正海資產(chǎn)管理有限公司