[發明專利]一種波分復用網絡光時域反射計

在審

• 申請號: 201310484422.6
• 申請日: 2013-10-16
• 公開（公告）號: CN103516426A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 夏歷;黃笛;劉德明
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H04B10/071
• 分類號: H04B10/071
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉杰

技術領域

本發明涉及光纖測量領域，具體涉及一種基于半導體放大器以及相關法的波分復用網絡光時域反射計。

背景技術

光時域反射測量是光纖損耗分布、連接點以及光纖斷點定位的主要技術，它根據背向散射、反射光測定光纖的損耗特性，界定諸如彎曲、斷點等故障事件的類型和位置。隨著光纖通信支線網絡和光纖承載射頻通信的發展，高密度事件分布的局域網需要更高精度的測量。目前，常用的光時域發射儀采用單脈沖飛行時間法的測量原理，通過測量光脈沖從發射到接受相隔的時間來確定測量距離。引入超短光脈沖及其他光學技術可以提高空間分辨率和信噪比。然而，脈沖式光時域反射計存在一個固有缺陷，即測量精度和測量距離存在原理上的矛盾，這是由于脈沖寬度與測量距離成正比，與分辨率成反比，所以必須折中考慮平衡二者。而且，如果不采用昂貴復雜的超短光脈沖激光器，依靠現有的調制技術，其分辨率多在數十米，盲區則更寬，在實際應用中存在較大的局限性。相關法脈沖式光時域反射計利用偽隨機光脈沖序列代替單脈沖，通過參考信號與探測信號的互相關運算進行測量。該方法可以通過增加碼長的方式，增加探測光能量，從而提高測量距離，可以解決測量精度與測量距離的矛盾。但是，其測量精度受限于偽隨機調制的電子帶寬瓶頸，無法在精度上獲得較大突破。此外，由于波分復用光網絡中每一支路只允許特定波長的光通過，導致傳統的光時域反射計在波分復用網絡的故障檢測上存在較大困難。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種波分復用網絡光時域反射計，克服傳統光時域反射計空間分辨率受測量距離限制的缺陷。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種波分復用網絡光時域反射計，該波分復用網絡光時域反射計所采用一種探測光光源，該探測光源輸出一種類噪聲的連續寬譜光信號，并結合互相關運算實現對光纖斷點的精確定位，取代了脈沖測量方式。

所述探測光源為由包括半導體放大器、隔離器、偏振控制器和光纖耦合器用光纖組成的環腔結構。利用半導體放大器的自發輻射，以光纖環腔對半導體放大器進行自反饋，從而產生類噪聲的連續寬譜光信號。

所述環腔內的隔離器用于控制光的單向性，偏振控制器用于控制腔內光的偏振態；腔內的信號光經光纖耦合器后分為兩份，其中一部分作為反饋光繼續在環腔中循環，另一部分作為輸出光，用于探測。

所述波分復用網絡光時域反射計還包括摻鉺光纖放大器、光纖耦合器、光環行器、可調濾波器和光電探測器，所述輸出光經摻鉺光纖放大器放大后，由光纖耦合器分為兩份，其中一份作為參考光信號直接被光電探測器接收，另一份作為探測光信號；探測光信號經過光環行器后進入波分復用無源光纖網絡的各支路中，各支路光纖的斷面或端面會反射探測光，各支路反射的探測光經環形器傳出后由可調濾波器選擇通過，再被光電探測器接收。光電探測器將接收到的參考光和反射光轉換為電信號，電信號被記錄并進行互相關運算后即可得到測量結果。同時根據可調濾波器的通帶中心波長，可識別所測支路。

本發明的基本原理是：探測光源產生類噪聲的連續寬譜光信號。該光信號經過光電探測器轉換為電信號后，在時域上為幅度隨機變化的波形，在頻譜上則是連續均勻的寬譜，符合白噪聲信號的特點。白噪聲的另一典型特征是，其自相關函數為δ函數，即一個細銳的沖激。相關函數用來定量地確定白噪聲信號x(t)與時移副本x(t-τ)的差別或相似程度，相關函數的一般形式如下：

Rx(τ)=∫-∞+∞x(t)x(t-τ)dt]]>

通過白噪聲信號x(t)的自相關函數和x(t)與時移副本x(t-τ)的互相關函數可以得出這兩個信號的相對時移τ。