[發明專利]一種基于拉曼效應大動態范圍的OTDR結構和方法

在審

• 申請號: 201711326434.0
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108020249A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 張建濤;卜勤練;付成鵬;熊濤;周琪;陳麗晶
• 申請（專利權）人: 武漢電信器件有限公司;武漢光迅科技股份有限公司
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 劉黎明

本發明涉及一種OTDR結構和方法，屬于光纖檢測技術領域，具體涉及一種基于拉曼效應大動態范圍的OTDR結構和方法。本發明通過集成拉曼增益模塊在線放大OTDR信號光，配合APD接收端的光濾波器消除拉曼帶來的額外ASE噪聲，使得只有信號光波長范圍的窄帶光譜能夠被光探測器采集，以此提高接收信號光信噪比，從而實現大動態范圍的OTDR。

技術領域

本發明涉及一種OTDR結構和方法，屬于光纖檢測技術領域，具體涉及一種基于拉曼效應大動態范圍的OTDR結構和方法。

背景技術

光時域反射儀(Optical Time Domain Reflectometer，簡寫為：OTDR)是光纖通信系統中重要的測試儀器，OTDR的光發射模塊發射設定的光脈沖信號，根據后向的菲涅爾反射和瑞利散射原理，反射回來的光信號經光接收模塊(包含雪崩光電二極管(AvalanchePhotodiode,簡寫為APD))轉換放大，再通過信號處理單元進行數據處理分析，得出所測光纖的平均損耗等參數。它可以測量光纖通信系統中的光纖的實際長度、平均損耗，同時能探測、定位和測量光纖鏈路上許多類型的事件，如鏈路中光纖熔接、連接器、彎曲等形成的損耗較大的點。

動態范圍是OTDR非常重要的一個參數，通常用它來對OTDR的性能進行分類。動態范圍的定義是背向散射曲線上起始電平和噪聲電平之差，是能夠測試的背向散射曲線的最大衰減值(單位為dB)。動態范圍表明了可以測量的最大光纖損耗信息，直接決定了可測得的最長光纖距離。動態范圍的計算通常用背向散射曲線上起始電平和噪聲均方根電平之差(信噪比＝1時)。

隨著通信技術的發展，光纖跨距越來越大，對OTDR的動態范圍要求也不斷增加，通常情況下，提高OTDR動態范圍主要依靠增加信號光脈沖寬度和增加平均次數，增加信號光脈沖寬度會導致分辨率變差，增加平均次數會增加測量時間并且對動態范圍改善極為有限。

提高OTDR的動態范圍一直是世界科研人員研究的課題，通過對光路，電路和算法的改進，OTDR的性能一直在提升：

2004年華為公司在專利《光時域反射儀的光模塊及光時域反射儀以及光纖測試方法》中，通過對OTDR接收電路的改進，使用放大器不同的放大檔位將返回的光信號進行分段放大，而不改變探測光功率的大小，提高了OTDR的動態范圍。

2014年一諾儀器公司在專利《基于多波長脈沖光信號的OTDR裝置及方法》中，通過使用多波長的脈沖光信號進行分別測量，再將接收到的多組波長信號進行分析組合，從而提高OTDR動態范圍。

2014年一諾儀器公司在專利《基于脈沖編碼光信號的OTDR裝置及方法》中，通過使用多組編碼脈沖，對近距離光纖使用高分辨率編碼，對遠距離的光纖使用大動態范圍編碼，不同距離處的事件采用不同編碼進行測試分析，可以提高OTDR性能。

2017年EXFO在專利《Multiple-acquisition OTDR Method and Device》提供了一種探測光纖鏈路中一個或多個事件的OTDR算法和裝置。通過多次光采集，在光鏈路中傳播不同脈沖寬度或波長的測試光脈沖，并檢測來自該光纖鏈路的相應返回光信號，從而判斷事件的數量和位置。

拉曼信號放大技術是基于光纖中的拉曼效應，如果一個弱信號光與一個強泵浦光同時在一根光纖中傳輸，并且弱信號光的波長在泵浦光的拉曼增益帶寬內，則強泵浦光的能量通過受激拉曼散射效應轉移到弱信號光，從而使弱信號光得到放大，同時也會產生額外的ASE噪聲。

發明內容

本發明主要是解決現有技術所存在的上述的技術問題，提供了一種基于拉曼效應大動態范圍的OTDR結構和方法。該結構及方法通過集成拉曼增益模塊同步在線放大OTDR信號光，配合APD接收端的光濾波器消除拉曼帶來的額外ASE噪聲，使得只有信號光波長范圍的窄帶光譜能夠被光探測器采集，以此提高接收信號光信噪比，從而實現大動態范圍的OTDR。