[發明專利]光學時域反射儀及其使用方法

有效

• 申請號: 201780032519.X
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN109196326B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 盧茲·拉普;珀雷拉·努諾·雷納托·杜阿爾特
• 申請（專利權）人: 驍陽網絡有限公司
• 主分類號: G01M11/00
• 分類號: G01M11/00
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 王達佐;王艷春

一種用于使用光學時域反射儀來確定光學傳輸光纖中的不規則體的位置的方法，所述方法包括以下步驟：將一系列采樣光脈沖發射到光學傳輸光纖中；檢測由采樣光脈沖在光學傳輸光纖中的不規則體處的反射產生的反射光脈沖并生成對應的時間相關檢測信號，其中不同的延遲與對應于不同采樣光脈沖的檢測信號相關聯；從檢測信號獲得組合信號；以及分析組合信號以確定光學傳輸光纖中的不規則體相對于光學時域反射儀的位置；其中組合信號對應于檢測信號的疊加。

技術領域

本發明屬于光纖通信領域。具體地，本發明涉及一種用于使用光學時域反射儀(OTDR)確定光學傳輸光纖中的不規則體的位置的方法，以及一種相應配置的用于確定光學傳輸光纖中的不規則體的位置的OTDR。

背景技術

在光纖通信領域，使用OTDR來深入了解光學傳輸光纖的主要光學參數，如有關光纖衰減的信息，并且檢測損壞或不規則體，如劣化的連接器或光纖斷裂。OTDR通常包括光源和檢測器。光源將光學脈沖發送到光纖中，然后所述光學脈沖部分地被光纖本身或光纖中的不規則體反射回來。然后，所反射的光學脈沖由檢測器接收并進行分析，以便提取關于光學傳輸光纖的特征信息。例如，假設已知光纖中的光速，可以直接將光源發射光學脈沖與檢測器處檢測到反射脈沖之間經過的時間的度量轉換為關于OTDR與對應反射點之間的距離的信息。通常，當光學脈沖已經完全返回到檢測器時，發送出后續脈沖，并且在期望的采集時間內多次重復所述程序?？梢詧绦性S多采集并對其求平均，以實現更可靠的光學傳輸光纖的圖像。

存在兩種類型的與OTDR相關的反射現象。另一方面，沒有光學傳輸光纖提供完美的無吸收傳輸。光纖內部雜質的反射和吸收導致光在不同方向上重定向，從而產生信號衰減和后向散射，稱為瑞利后向散射。瑞利后向散射可以用于計算光纖中隨光纖距離變化的衰減水平。由于光纖衰減通常呈現指數行為，因此通常以dB/km表示。

另一方面，當在光纖中傳播的光脈沖遇到突然的介質過渡(例如在連接器中，機械接頭或光纖斷裂)時，隨之而來的折射率的突然改變導致大量的光被反射回來。這種現象被稱為菲涅耳反射，并且比瑞利后向散射重要數千倍。就OTDR而言，菲涅耳反射現象以峰值信號的形式留下特征跡線，所述峰值信號對應于反射光的量的突然增加。

如本領域公知的，當大量的光被反射回來并且在檢測器處接收時，檢測器會暫時失明或飽和。此外，由于光纖中的吸收、色散和/或后向散射，并非所有的反射光都將作為與初始發送的脈沖具有相同形式的脈沖到達檢測器。相反，將檢測到主反射峰值，并且之后將是所謂的擴散尾，同時檢測到的反射光的水平逐漸返回到基準水平。只有在檢測器在飽和之后再次完全可操作時并且在檢測到的反射光的量回到基準水平之后，才可以檢測后續的反射事件。這實際上花費了一些時間并且檢測器不能檢測反射事件的時間周期轉變成光纖的空間范圍，在所述空間范圍內，OTDR將看不到反射點。這個空間范圍被稱為死區。具有盡可能最短的死區是光纖通信領域中非常重要的問題。

例如，當在光學網絡密集的場所進行測試時，不夠短的死區可能導致各種接合點或連接器被錯過并且技術人員無法識別，這使得更難以找到潛在的問題。此外，在確定光纖斷裂的位置時的準確度對修復工程的可行性是至關重要的，因為許多光學傳輸光纖安裝在底下或海底。因此，制造商通常難以提供能夠提供較短死區的快速恢復檢測器。

死區也受光脈沖寬度的影響。較長的光脈沖導致較長的死區，因為在較長的檢測時間內，在檢測器處接收到對應于長脈沖的反射光。相反，短脈沖寬度意味著較短的死區。然而，脈沖太短可能導致脈沖由于光子數量較少而不能在不規則體處被反射并且不能被正確地檢測到。

此外，OTDR確定光纖中不規則體的位置的能力還依賴于其采樣分辨率。最終，電子裝置具有有限的時間分辨率并且從測量結果中提取離散信息，所述信息與在及時隔開的采樣點處獲得的樣本有關。連續采樣點之間經過的時間在本文中被稱為采樣周期。實際上，可以檢測不規則體的空間準確度是采樣周期和光纖中光速的乘積的一半。因此，這個參數是至關重要的，因為它定義了可以在光纖中定位反射點的空間精度。在長采樣周期的情況下，如果對應的反射光恰好到達位于采樣點之間的檢測器，則更可能錯過反射事件。