[發(fā)明專利]用于光纖的測量設備和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780081138.0
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN110140037B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設計）人: F·比西埃;B·桑吉內蒂
• 申請（專利權）人: 艾迪量子股份公司
• 主分類號: G01M11/00
• 分類號: G01M11/00;G01D5/353
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 周家新

本發(fā)明涉及一種用于測量光纖(1400)中的反射的測量設備(3000)，該設備包括：發(fā)射裝置(3100)，其連接至光纖(1400)并被配置成用于將光發(fā)射到光纖(1400)中；測量裝置(3300)，其連接至光纖(1400)并被配置成用于接收來自光纖(1400)的反射光，其中，測量裝置包括第一光子探測器(3310)和第二光子探測器(3311)，其中，基于第一光子探測器(3310)的輸出控制第二光子探測器(3311)的操作和/或到達第二光子探測器(3311)的反射光。

技術領域

本發(fā)明大體涉及一種用于測量光纖中的反射的測量設備和方法。特別是，本發(fā)明涉及光時域反射法領域。更具體地，本發(fā)明涉及一種改進的設備和方法，其允許測量光纖的位于一反射部分之后、例如缺陷或連接部之后的部分的瑞利(Rayleigh)背向散射。

背景技術

光時域反射法(OTDR：optical time domain reflectometry)廣泛用于電信領域，以用來測量光纖中的反射。在OTDR中，將短光脈沖、通常為具有10皮秒至1微秒、優(yōu)選30皮秒至10納秒的持續(xù)時間的激光注入通常被稱為被測光纖或FUT的光纖中。

在光纖中，部分光被反射向注入側。反射可能歸因于瑞利背向散射和/或局部缺陷和/或光纖與其它構件之間的連接部。從光纖返回的反射光由光探測器(例如光電二極管)收集，并且反射值作為探測時間的函數被記錄。

以這種方式，獲得了在光纖的整個長度上的背向散射信號的空間分辨式分析。通過瀏覽所記錄的反射信號的幅度相對于時間軌跡的變化，用戶可以識別光纖的斷裂、損壞、強反射、不良連接、強彎曲、擠壓和其它特性。

在將非常短的激光脈沖發(fā)射到光纖中的情況下，OTDR能夠實現較高的時間/空間精度。但是，為了提高OTDR的分辨率，光探測器和所關聯的放大器需要具有較大的帶寬。這種高帶寬設備具有較低的靈敏度。因此，傳統的OTDR無法同時實現高空間/時間分辨率和高靈敏度。

執(zhí)行光子計數的光探測器可以提供非常高的靈敏度和高時間分辨率。光子計數能夠檢測非常低的、低至單光子水平的光水平。光子計數技術可以實現比1納秒更佳的時間分辨率。然而，執(zhí)行光子計數的光探測器具有有限的動態(tài)范圍。OTDR的動態(tài)范圍是最高可測量的背向散射或背向反射信號與最低可測量的背向散射或背向反射信號之間的差。由于光子計數的OTDR不能針對每個發(fā)射的激光脈沖檢測多于一個的光子，因此高背向散射水平會導致光探測器的飽和。

圖1示意性地示出了根據現有技術的測量設備1000。特別地，測量設備1000包括發(fā)射裝置1100，其通常能夠發(fā)出具有所需強度和長度的脈沖光。在具體圖示的實施例中，發(fā)射裝置1100包括驅動Fabry-Perot激光器1120的脈沖驅動器1110。為了補償光泄漏，聲光調制器1130由脈沖模式發(fā)生器1140控制。

測量設備1000還包括連接至發(fā)射裝置1100和被測光纖1400的環(huán)形器1200。如示意性所示，進入光纖1400的光被部分反射并且在返回通過環(huán)形器1200時被引導到測量裝置1300。

測量裝置1300包括連接至時間-數字轉換器1320的光子探測器1310、優(yōu)選地是單光子探測器，時間-數字轉換器1320向單光子探測器1310的輸出提供時間戳。這些時間戳由連接至時間-數字轉換器1320的數據采集終端1330分析，以確定設備1000與光纖1400中的反射事件之間的延遲。

圖2示意性地示出了設備1000的示例性輸出。特別地，在圖2中，Y軸表示由設備1000檢測到的光子數，而X軸表示反射事件的時間或距反射事件的等效距離。