王云才　張建國(guó)　徐航　王安幫

摘要： 研制了基于混沌信號(hào)相關(guān)測(cè)距技術(shù)的光時(shí)域反射儀樣機(jī)。介紹了該儀器的混沌光源設(shè)計(jì)，硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軟件算法流程設(shè)計(jì)。以G.652.B單模光纖為被測(cè)對(duì)象，對(duì)該儀器檢測(cè)光纖故障的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了分析測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，在102 km內(nèi)可實(shí)現(xiàn)與距離無(wú)關(guān)的50 cm空間分辨率，比現(xiàn)有飛行時(shí)間測(cè)量技術(shù)提高了約兩個(gè)數(shù)量級(jí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖不同類型反射事件的識(shí)別，完全滿足無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)中的故障檢測(cè)。

關(guān)鍵詞： 光時(shí)域反射儀； 混沌激光； 相關(guān)； 半導(dǎo)體激光器

中圖分類號(hào)： TH 74文獻(xiàn)標(biāo)志碼： Adoi： 10.3969/j.issn.1005-5630.2014.05.016

引言

光時(shí)域反射儀（optical time domain reflectometer，OTDR）在光纖光纜線路施工、維護(hù)測(cè)試及搶修過程中是必不可少的專用測(cè)試儀器。它采用時(shí)域測(cè)量方法，將光脈沖發(fā)射入待測(cè)光纖，通過觀測(cè)光纖后向瑞利散射信號(hào)，探測(cè)光纖沿傳播方向的衰減特性，進(jìn)而檢測(cè)、判斷鏈路中的異常。隨著小型光纖網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，如建筑物內(nèi)的光纖入戶網(wǎng)絡(luò)及大型飛行器系統(tǒng)內(nèi)的光纖鏈路，OTDR正面臨新的挑戰(zhàn)，如更高的空間分辨率和測(cè)量精度等。傳統(tǒng)單脈沖OTDR[1]通過向被測(cè)光纖中發(fā)射一個(gè)光脈沖并探測(cè)其回波脈沖的到達(dá)時(shí)間和功率，檢測(cè)光纖鏈路的故障點(diǎn)及光纖的衰減特性。其測(cè)量精度取決于脈沖寬度，同時(shí)也受到計(jì)時(shí)誤差的影響，通常為米量級(jí)，且隨距離增大而降低。采用超短光脈沖或者其他光學(xué)技術(shù)可以提高測(cè)量精度和信噪比[2-3]，但都無(wú)法克服測(cè)量精度和測(cè)量距離不能同時(shí)提高的矛盾。相關(guān)法光時(shí)域反射儀（correlation optical time domain reflectometer，correlation-OTDR）[3-4]利用一定碼長(zhǎng)的隨機(jī)光脈沖序列作為探測(cè)光，通過對(duì)后向瑞利散射信號(hào)和隨機(jī)碼進(jìn)行相關(guān)計(jì)算實(shí)現(xiàn)光纖檢測(cè)。該方法可通過增加碼長(zhǎng)的方式，增大測(cè)量距離，且不會(huì)影響空間分辨率。然而受限于電子帶寬瓶頸，與單脈沖OTDR相比，correlation-OTDR的空間分辨率并未得到明顯改善。此外，有限的碼長(zhǎng)也限制了其動(dòng)態(tài)范圍或測(cè)量距離的進(jìn)一步增加。半導(dǎo)體激光器在光反饋或光注入時(shí)可持續(xù)產(chǎn)生強(qiáng)度隨機(jī)變化的混沌激光，其帶寬取決于激光器的弛豫振蕩而達(dá)到數(shù)吉赫（GHz）[6]，而且自發(fā)輻射噪聲的影響加上混沌的初值敏感性，使得混沌激光的波形是一種物理層的隨機(jī)信號(hào)，不存在偽隨機(jī)序列的周期循環(huán)問題。即混沌激光波形具有與偽隨機(jī)碼相似但性能更優(yōu)的相關(guān)曲線[7]。研究表明，借鑒隨機(jī)碼相關(guān)法提出的混沌光時(shí)域反射儀（chaotic optical time domain reflectometer，COTDR）[8]具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）混沌激光的帶寬突破電子瓶頸，可達(dá)到厘米級(jí)的測(cè)量精度；（2）利用混沌激光的內(nèi)稟性，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的等精度測(cè)量，克服了傳統(tǒng)OTDR的測(cè)量精度隨測(cè)量距離增大而降低的矛盾；（3）利用混沌激光的隨機(jī)性，突破了correlation-OTDR中無(wú)模糊測(cè)量受碼長(zhǎng)的限制；（4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量的超寬帶混沌激光，其產(chǎn)生無(wú)需超短脈沖激光器，也無(wú)需高速偽隨機(jī)碼發(fā)生器和外調(diào)制器。本文介紹了自行研制的COTDR的系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)成和參量，并用該樣機(jī)對(duì)光纖斷點(diǎn)故障進(jìn)行了測(cè)試，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)性能進(jìn)行了分析測(cè)試。

1COTDR系統(tǒng)

1.1技術(shù)原理

COTDR的技術(shù)原理如圖1所示。半導(dǎo)體激光器和外反射鏡構(gòu)成一個(gè)非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，其輸出狀態(tài)取決于半導(dǎo)體激光器的偏置電流、反饋光的強(qiáng)度和相位。在適當(dāng)?shù)墓ぷ鳁l件下，外光反饋半導(dǎo)體激光器構(gòu)成混沌激光源，輸出強(qiáng)度隨機(jī)變化的寬帶混沌激光?；煦缂す庥神詈掀鞣譃樘綔y(cè)光和參考光。探測(cè)光經(jīng)過光環(huán)形器入射到被測(cè)光纖中，經(jīng)故障點(diǎn)反射后返回發(fā)射端。故障點(diǎn)的回波信號(hào)與參考信號(hào)由兩個(gè)性能相同的快速光電探測(cè)器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，由相關(guān)器或單片機(jī)處理實(shí)現(xiàn)互相關(guān)運(yùn)算；通過測(cè)定相關(guān)曲線峰值的延遲時(shí)間計(jì)算出故障點(diǎn)的位置。

1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

研制的COTDR樣機(jī)實(shí)物如圖2所示。整體樣機(jī)系統(tǒng)包括硬件和軟件兩大部分，其總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。下面分別對(duì)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和軟件系統(tǒng)功能進(jìn)行描述。

1.2.1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

硬件系統(tǒng)主要由激光器、光反饋系統(tǒng)、激光器監(jiān)控、光接收系統(tǒng)、中央處理和存儲(chǔ)器以及數(shù)據(jù)采集與顯示系統(tǒng)等部分組成。硬件系統(tǒng)中的激光器、外光反饋系統(tǒng)和激光器監(jiān)控共同組成混沌激光源，其具體結(jié)構(gòu)如圖4所示。選擇輸出波長(zhǎng)為1 550 nm，輸出功率為10 mW的分布反饋式半導(dǎo)體激光（DFB-LD）作為光源，由激光器監(jiān)控系統(tǒng)為半導(dǎo)體激光器提供驅(qū)動(dòng)電流和控制溫度，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其輸出功率和工作溫度；選擇光纖反射鏡提供反饋光，反饋光的強(qiáng)度由可調(diào)光衰減器調(diào)節(jié)，反饋光的偏振匹配由偏振控制器控制。最后，光放大器對(duì)混沌激光進(jìn)行放大。

硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的探測(cè)端口（FC/PC型光纖連接器）用于連接被測(cè)試光纖，發(fā)射探測(cè)光并接收反射點(diǎn)回波，探測(cè)功率為17.8 dBm；選擇帶寬120 MHz，靈敏度-37 dBm，效率0.16 V/mW的PIN+TIA型的兩個(gè)光電探測(cè)器作為光接收系統(tǒng)將探測(cè)回波和參考光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)前置放大后輸入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。選擇工控機(jī)作為中央處理器，控制激光器驅(qū)動(dòng)和監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)3個(gè)單元。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳輸至內(nèi)部存儲(chǔ)器；處理器調(diào)取內(nèi)存中數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，并將結(jié)果由觸摸液晶屏顯示。

1.2.2軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

COTDR軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主要基于Visual Basic平臺(tái)設(shè)計(jì)了配套軟件。該軟件系統(tǒng)包括激光器監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)和相關(guān)運(yùn)算及顯示三大模塊。激光器監(jiān)控模塊主要完成激光器偏置電流設(shè)置、電流及工作溫度監(jiān)控功能。數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)模塊完成對(duì)采集系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。采集參數(shù)可在顯示界面內(nèi)設(shè)置，其默認(rèn)值為雙通道模式、帶寬125 MHz、采樣率500 MS/s、存儲(chǔ)深度16 kB、靈敏度10 mV/div。相關(guān)運(yùn)算及顯示模塊實(shí)現(xiàn)測(cè)量控制，相關(guān)運(yùn)算，平均次數(shù)設(shè)置，剩余次數(shù)顯示，相關(guān)曲線實(shí)時(shí)顯示、縮放、保存，故障點(diǎn)位置顯示等功能。數(shù)據(jù)采集與處理的流程如圖5所示。由于混沌信號(hào)的隨機(jī)性，混沌信號(hào)相關(guān)曲線的固有噪聲不可避免。所以在數(shù)據(jù)處理中特意設(shè)計(jì)了平均離散消除方法[9]，對(duì)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行后處理，可以顯著提高信噪比。本質(zhì)上，多次測(cè)量取平均等效于增大探測(cè)信號(hào)的能量，從而提高信噪比。平均運(yùn)算之后，再進(jìn)行離散消除法降低混沌信號(hào)相關(guān)曲線的固有噪聲，信噪比進(jìn)一步被提高，原來淹沒在噪聲中的弱反射響應(yīng)也可被清晰探測(cè)。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1混沌激光

當(dāng)反饋腔長(zhǎng)為5.3 m、反饋強(qiáng)度為-9.2 dB時(shí)，混沌激光源產(chǎn)生混沌信號(hào)的時(shí)序、相圖、功率譜和自相關(guān)曲線如圖6所示。圖6（a）表明混沌信號(hào)的波形呈現(xiàn)快速隨機(jī)起伏；功率譜顯示其頻譜寬而平坦，能量可延伸至10 GHz?；煦缧盘?hào)的自相關(guān)曲線具有δ函數(shù)形式，其半高全寬（full width at half maximum，F(xiàn)WHM）如圖6（c）中的插圖所示為5 ns。注意該值受限于125 MHz的采集帶寬，F(xiàn)WHM的理論值可以小于0.1 ns。

2.2光纖斷點(diǎn)測(cè)量實(shí)例

下面給出以光纖斷點(diǎn)為反射事件對(duì)象的測(cè)量實(shí)例。圖7為雙反射事件的測(cè)量顯示界面（單次測(cè)量），背景界面為采集信號(hào)的控制和顯示界面，其中的上下兩條曲線分別顯示了混沌參考信號(hào)和回波信號(hào)的波形。中間小界面（可拖動(dòng)、放大）直觀地給出了相關(guān)曲線，并在峰值處顯示距離，兩個(gè)峰值清晰地顯示故障點(diǎn)分別位于10 120.6 m和34 051.4 m處；右邊控件部分可設(shè)置量程、平均次數(shù)，并顯示斷點(diǎn)個(gè)數(shù)及相應(yīng)的位置。

驗(yàn)測(cè)試中設(shè)計(jì)了不同的光纖斷點(diǎn)類型，以檢驗(yàn)COTDR對(duì)不同特征反射事件的辨別能能力。利用光纖連接器將3段不同長(zhǎng)度的光纖連接在一起，其中第三段光纖的尾端利用光纖刀斜切，構(gòu)成斜切斷點(diǎn)。圖8（a）是斜切斷點(diǎn)的檢測(cè)結(jié)果，其位置為210.4 m。圖中另外3個(gè)峰值分別代表包括發(fā)射端在內(nèi)的3個(gè)光纖連接頭的反射，由其位置可以測(cè)量出3段光纖的長(zhǎng)度。測(cè)量結(jié)果是以斷點(diǎn)反射峰值進(jìn)行歸一化的。進(jìn)一步，在此切斷點(diǎn)前約2 m處將光纖折斷，結(jié)果如圖8（b）所示，折斷點(diǎn)的位置為208.6 m。對(duì)比兩圖所示結(jié)果，折斷點(diǎn)的反射強(qiáng)度遠(yuǎn)低于切斷點(diǎn)，由此可以區(qū)別不同反射事件的類型。

2.3系統(tǒng)性能指標(biāo)測(cè)試

以G.652.B單模光纖為被試對(duì)象，得到利用混沌光時(shí)域反射儀進(jìn)行光纖斷點(diǎn)檢測(cè)的技術(shù)指標(biāo)，如表1所示。由技術(shù)指標(biāo)可見，采用帶寬為120 MHz的數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，對(duì)光纖斷點(diǎn)檢測(cè)可在102 km內(nèi)實(shí)現(xiàn)與距離無(wú)關(guān)的50 cm空間分辨率，如圖9所示。該值受限于采集卡的帶寬而無(wú)法充分利用混沌激光的高帶寬實(shí)現(xiàn)更高精度的測(cè)量。若采用帶寬為500 MHz的數(shù)字示波器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，則空間分辨率可提高至6 cm[10]，比目前技術(shù)提高約兩個(gè)數(shù)量級(jí)，完全滿足無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)中的故障檢測(cè)。

指標(biāo)參數(shù)說明空間分辨率/cm6@0.5 GHz，50@0.12 GHz與測(cè)量距離無(wú)關(guān)的等精度測(cè)量精度/cm±3@0.5 GHz，±25@0.12 GHz與測(cè)量距離無(wú)關(guān)的等精度測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍/dB20最大測(cè)距范圍/km102-30 dB回波的斷點(diǎn)

3結(jié)論

研制了利用寬帶混沌半導(dǎo)體激光器作為光源的COTDR，實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖網(wǎng)絡(luò)故障點(diǎn)的探測(cè)與定位。對(duì)該系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件功能和流程進(jìn)行了詳細(xì)描述，并以G.652.B單模光纖為被試對(duì)象，對(duì)利用該儀器實(shí)現(xiàn)光纖斷點(diǎn)檢測(cè)的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了分析測(cè)試。測(cè)量結(jié)果表明，該儀器可在102 km探測(cè)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)50 cm的空間分辨率，且空間分辨率與反射事件位置無(wú)關(guān)。

參考文獻(xiàn)：

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2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1混沌激光

當(dāng)反饋腔長(zhǎng)為5.3 m、反饋強(qiáng)度為-9.2 dB時(shí)，混沌激光源產(chǎn)生混沌信號(hào)的時(shí)序、相圖、功率譜和自相關(guān)曲線如圖6所示。圖6（a）表明混沌信號(hào)的波形呈現(xiàn)快速隨機(jī)起伏；功率譜顯示其頻譜寬而平坦，能量可延伸至10 GHz。混沌信號(hào)的自相關(guān)曲線具有δ函數(shù)形式，其半高全寬（full width at half maximum，F(xiàn)WHM）如圖6（c）中的插圖所示為5 ns。注意該值受限于125 MHz的采集帶寬，F(xiàn)WHM的理論值可以小于0.1 ns。

2.2光纖斷點(diǎn)測(cè)量實(shí)例

下面給出以光纖斷點(diǎn)為反射事件對(duì)象的測(cè)量實(shí)例。圖7為雙反射事件的測(cè)量顯示界面（單次測(cè)量），背景界面為采集信號(hào)的控制和顯示界面，其中的上下兩條曲線分別顯示了混沌參考信號(hào)和回波信號(hào)的波形。中間小界面（可拖動(dòng)、放大）直觀地給出了相關(guān)曲線，并在峰值處顯示距離，兩個(gè)峰值清晰地顯示故障點(diǎn)分別位于10 120.6 m和34 051.4 m處；右邊控件部分可設(shè)置量程、平均次數(shù)，并顯示斷點(diǎn)個(gè)數(shù)及相應(yīng)的位置。

驗(yàn)測(cè)試中設(shè)計(jì)了不同的光纖斷點(diǎn)類型，以檢驗(yàn)COTDR對(duì)不同特征反射事件的辨別能能力。利用光纖連接器將3段不同長(zhǎng)度的光纖連接在一起，其中第三段光纖的尾端利用光纖刀斜切，構(gòu)成斜切斷點(diǎn)。圖8（a）是斜切斷點(diǎn)的檢測(cè)結(jié)果，其位置為210.4 m。圖中另外3個(gè)峰值分別代表包括發(fā)射端在內(nèi)的3個(gè)光纖連接頭的反射，由其位置可以測(cè)量出3段光纖的長(zhǎng)度。測(cè)量結(jié)果是以斷點(diǎn)反射峰值進(jìn)行歸一化的。進(jìn)一步，在此切斷點(diǎn)前約2 m處將光纖折斷，結(jié)果如圖8（b）所示，折斷點(diǎn)的位置為208.6 m。對(duì)比兩圖所示結(jié)果，折斷點(diǎn)的反射強(qiáng)度遠(yuǎn)低于切斷點(diǎn)，由此可以區(qū)別不同反射事件的類型。

2.3系統(tǒng)性能指標(biāo)測(cè)試

以G.652.B單模光纖為被試對(duì)象，得到利用混沌光時(shí)域反射儀進(jìn)行光纖斷點(diǎn)檢測(cè)的技術(shù)指標(biāo)，如表1所示。由技術(shù)指標(biāo)可見，采用帶寬為120 MHz的數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，對(duì)光纖斷點(diǎn)檢測(cè)可在102 km內(nèi)實(shí)現(xiàn)與距離無(wú)關(guān)的50 cm空間分辨率，如圖9所示。該值受限于采集卡的帶寬而無(wú)法充分利用混沌激光的高帶寬實(shí)現(xiàn)更高精度的測(cè)量。若采用帶寬為500 MHz的數(shù)字示波器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，則空間分辨率可提高至6 cm[10]，比目前技術(shù)提高約兩個(gè)數(shù)量級(jí)，完全滿足無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)中的故障檢測(cè)。

指標(biāo)參數(shù)說明空間分辨率/cm6@0.5 GHz，50@0.12 GHz與測(cè)量距離無(wú)關(guān)的等精度測(cè)量精度/cm±3@0.5 GHz，±25@0.12 GHz與測(cè)量距離無(wú)關(guān)的等精度測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍/dB20最大測(cè)距范圍/km102-30 dB回波的斷點(diǎn)

3結(jié)論

研制了利用寬帶混沌半導(dǎo)體激光器作為光源的COTDR，實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖網(wǎng)絡(luò)故障點(diǎn)的探測(cè)與定位。對(duì)該系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件功能和流程進(jìn)行了詳細(xì)描述，并以G.652.B單模光纖為被試對(duì)象，對(duì)利用該儀器實(shí)現(xiàn)光纖斷點(diǎn)檢測(cè)的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了分析測(cè)試。測(cè)量結(jié)果表明，該儀器可在102 km探測(cè)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)50 cm的空間分辨率，且空間分辨率與反射事件位置無(wú)關(guān)。

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2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1混沌激光

當(dāng)反饋腔長(zhǎng)為5.3 m、反饋強(qiáng)度為-9.2 dB時(shí)，混沌激光源產(chǎn)生混沌信號(hào)的時(shí)序、相圖、功率譜和自相關(guān)曲線如圖6所示。圖6（a）表明混沌信號(hào)的波形呈現(xiàn)快速隨機(jī)起伏；功率譜顯示其頻譜寬而平坦，能量可延伸至10 GHz?；煦缧盘?hào)的自相關(guān)曲線具有δ函數(shù)形式，其半高全寬（full width at half maximum，F(xiàn)WHM）如圖6（c）中的插圖所示為5 ns。注意該值受限于125 MHz的采集帶寬，F(xiàn)WHM的理論值可以小于0.1 ns。

2.2光纖斷點(diǎn)測(cè)量實(shí)例

下面給出以光纖斷點(diǎn)為反射事件對(duì)象的測(cè)量實(shí)例。圖7為雙反射事件的測(cè)量顯示界面（單次測(cè)量），背景界面為采集信號(hào)的控制和顯示界面，其中的上下兩條曲線分別顯示了混沌參考信號(hào)和回波信號(hào)的波形。中間小界面（可拖動(dòng)、放大）直觀地給出了相關(guān)曲線，并在峰值處顯示距離，兩個(gè)峰值清晰地顯示故障點(diǎn)分別位于10 120.6 m和34 051.4 m處；右邊控件部分可設(shè)置量程、平均次數(shù)，并顯示斷點(diǎn)個(gè)數(shù)及相應(yīng)的位置。

驗(yàn)測(cè)試中設(shè)計(jì)了不同的光纖斷點(diǎn)類型，以檢驗(yàn)COTDR對(duì)不同特征反射事件的辨別能能力。利用光纖連接器將3段不同長(zhǎng)度的光纖連接在一起，其中第三段光纖的尾端利用光纖刀斜切，構(gòu)成斜切斷點(diǎn)。圖8（a）是斜切斷點(diǎn)的檢測(cè)結(jié)果，其位置為210.4 m。圖中另外3個(gè)峰值分別代表包括發(fā)射端在內(nèi)的3個(gè)光纖連接頭的反射，由其位置可以測(cè)量出3段光纖的長(zhǎng)度。測(cè)量結(jié)果是以斷點(diǎn)反射峰值進(jìn)行歸一化的。進(jìn)一步，在此切斷點(diǎn)前約2 m處將光纖折斷，結(jié)果如圖8（b）所示，折斷點(diǎn)的位置為208.6 m。對(duì)比兩圖所示結(jié)果，折斷點(diǎn)的反射強(qiáng)度遠(yuǎn)低于切斷點(diǎn)，由此可以區(qū)別不同反射事件的類型。

2.3系統(tǒng)性能指標(biāo)測(cè)試

以G.652.B單模光纖為被試對(duì)象，得到利用混沌光時(shí)域反射儀進(jìn)行光纖斷點(diǎn)檢測(cè)的技術(shù)指標(biāo)，如表1所示。由技術(shù)指標(biāo)可見，采用帶寬為120 MHz的數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，對(duì)光纖斷點(diǎn)檢測(cè)可在102 km內(nèi)實(shí)現(xiàn)與距離無(wú)關(guān)的50 cm空間分辨率，如圖9所示。該值受限于采集卡的帶寬而無(wú)法充分利用混沌激光的高帶寬實(shí)現(xiàn)更高精度的測(cè)量。若采用帶寬為500 MHz的數(shù)字示波器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，則空間分辨率可提高至6 cm[10]，比目前技術(shù)提高約兩個(gè)數(shù)量級(jí)，完全滿足無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)中的故障檢測(cè)。

指標(biāo)參數(shù)說明空間分辨率/cm6@0.5 GHz，50@0.12 GHz與測(cè)量距離無(wú)關(guān)的等精度測(cè)量精度/cm±3@0.5 GHz，±25@0.12 GHz與測(cè)量距離無(wú)關(guān)的等精度測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍/dB20最大測(cè)距范圍/km102-30 dB回波的斷點(diǎn)

3結(jié)論

研制了利用寬帶混沌半導(dǎo)體激光器作為光源的COTDR，實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖網(wǎng)絡(luò)故障點(diǎn)的探測(cè)與定位。對(duì)該系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件功能和流程進(jìn)行了詳細(xì)描述，并以G.652.B單模光纖為被試對(duì)象，對(duì)利用該儀器實(shí)現(xiàn)光纖斷點(diǎn)檢測(cè)的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了分析測(cè)試。測(cè)量結(jié)果表明，該儀器可在102 km探測(cè)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)50 cm的空間分辨率，且空間分辨率與反射事件位置無(wú)關(guān)。

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