[發(fā)明專利]基于多波長脈沖光信號的OTDR裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410050349.6
• 申請日: 2014-02-13
• 公開（公告）號: CN103808339B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林彥國
• 申請（專利權(quán)）人: 一諾儀器（中國）有限公司
• 主分類號: G01D5/26
• 分類號: G01D5/26
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司31236
• 代理人: 胡晶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光時域反射（OTDR）技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于多波長脈沖光信號的OTDR裝置及方法。

背景技術(shù)

光時域反射儀（Optical?Time-Domain?Reflectometry，OTDR）的原理為：脈沖光在光纖傳輸時，由于光纖本身的性質(zhì)、連接器、接頭、彎曲或其它事件而產(chǎn)生背向散射和反射，該散射和反射光返回到初始端，并被光電器件所接收。散射光主要包括由光纖折射率變化引起的瑞利散射、光學(xué)聲子引起的拉曼散射、聲學(xué)聲子引起的布里淵散射，散射信號中包含了光纖沿途的損耗、溫度、應(yīng)力等信息。利用OTDR可以方便地從一端對光纖進行非破壞性測量，對整個光纖線路距離上的各種事件都可以顯示出來。隨著光纖通信、光纖傳感等技術(shù)的發(fā)展，該技術(shù)得到了極大的應(yīng)用和推進，然而隨著對空間分辨率和測量距離要求的提高，OTDR系統(tǒng)越來越復(fù)雜，測量時間越來越長，傳統(tǒng)方法已經(jīng)難以進一步提高OTDR的性能。

為了提高OTDR的動態(tài)范圍，傳統(tǒng)上使用兩種方法：增加脈沖寬度、增加累加時間。由于累加時間不能無限制增加，增加脈沖寬度就成了主要的選擇，但脈沖寬度的增加導(dǎo)致空間分辨率降低，使得測試性能難以符合要求。如[CN?1330265A]，該專利僅僅解決了大動態(tài)范圍問題，沒有解決分辨率過低問題，且測量過程需要耗費更多倍時間。在Tektronix?公司的專利[US?5155439A]中提出的連續(xù)采集方案提出了解決上述問題的新方法，在連續(xù)采集方案中，第一次采集使用最小的脈沖，其后每次采集使用的脈沖寬度逐漸加大，直到測量的信號中出現(xiàn)了光纖末端才停止測量。從不同采集中獲得的事件信息被組合到同一個結(jié)果中，生成單一的OTDR曲線圖或事件列表。這樣對于光纖的每一段，都可以得到合適的空間分辨率，而測量距離也得到了保證，而且還避免了大動態(tài)范圍導(dǎo)致的飽和問題。盡管空間分辨率和動態(tài)范圍的矛盾在上面所描述的方案中可以部分得到解決，但代價是測量時間大大增加，甚至無法保障在特定的時間內(nèi)完成測量。對于大動態(tài)范圍的測量，為了保證末端的信噪比，一次采集所要耗費的時間達到一分鐘甚至更長，如果進行多次采集，且采集的次數(shù)沒有限制，其測量時間將難以滿足用戶需求，限制其應(yīng)用和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種測試時間短、測試效果好的基于多波長脈沖光信號的OTDR裝置及方法，具體的技術(shù)方案如下：

基于多波長脈沖光信號的OTDR裝置，用于對一待測光纖上發(fā)生的事件進行檢測，該OTDR裝置包括數(shù)據(jù)處理單元、光發(fā)射單元以及光接收單元，數(shù)據(jù)處理單元與光接收單元連接；?

光發(fā)射單元用于向待測光纖同時發(fā)送一組多波長脈沖光信號，光發(fā)射單元包括光合成模塊和至少兩個不同中心波長的光源；

光接收單元用于同時采集由待測光纖返回的多組背向散射信號，獲取檢測數(shù)據(jù)；光接收單元包括分光模塊和至少兩個對應(yīng)于不同中心波長光源的光檢測模塊；

數(shù)據(jù)處理單元用于對光接收單元采集到的檢測數(shù)據(jù)進行分析處理。

作為優(yōu)化方案，光發(fā)射單元還包括光源驅(qū)動模塊，光源驅(qū)動模塊用于驅(qū)動不同中心波長的光源。

作為優(yōu)化方案，數(shù)據(jù)處理單元還與光發(fā)射單元連接，數(shù)據(jù)處理單元用于設(shè)置調(diào)制參數(shù)，并根據(jù)調(diào)制參數(shù)發(fā)送驅(qū)動信號對光源驅(qū)動模塊進行控制。

作為優(yōu)化方案，調(diào)制參數(shù)包括驅(qū)動信號的脈沖強度、脈沖寬度、編碼類型和編碼長度。

作為優(yōu)化方案，光接收單元還包括放大濾波模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，光檢測模塊輸出信號至放大濾波模塊，放大濾波模塊輸出信號至模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。

作為優(yōu)化方案，放大濾波模塊包括若干放大濾波通道，每個放大濾波通道與一個光檢測模塊對應(yīng)連接；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊包括若干模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，每個模數(shù)轉(zhuǎn)換通道與一個放大濾波通道對應(yīng)連接。

作為優(yōu)化方案，數(shù)據(jù)處理單元用于設(shè)置通道參數(shù)，對光檢測模塊、放大濾波模塊以及模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊進行控制。

作為優(yōu)化方案，通道參數(shù)包括光檢測電壓、放大增益參數(shù)、帶寬參數(shù)和偏置參數(shù)。

作為優(yōu)化方案，還包括耦合單元，耦合單元的一端分別與光發(fā)射單元和光接收單元連接，耦合單元的另一端與待測光纖連接。

作為優(yōu)化方案，多波長脈沖光信號的波長范圍為1210nm~1650nm。

作為優(yōu)化方案，光合成模塊為定向耦合器、波分復(fù)用器或平面光波導(dǎo)。

作為優(yōu)化方案，光檢測模塊為APD光電二極管。

作為優(yōu)化方案，驅(qū)動信號為偽隨機序列的脈沖編碼或單脈沖信號。

作為優(yōu)化方案，脈沖編碼采用格雷碼、S碼或雙正交編碼。