提高OTDR动态范围和空间分辨率的研究进展

发布时间：2021-04-17 00:57

　　动态范围和空间分辨率是光时域反射仪（OTDR）系统的关键指标。在阐述OTDR动态范围和空间分辨率相互关系的基础上,综述了现阶段提高OTDR动态范围和空间分辨率的新方法,包括脉冲编码调制法、OTDR信号处理算法、线性光学采样法和混沌光时域反射法,分别介绍了这些方法在国、内外的研究进展,并对提高OTDR动态范围和空间分辨率的前景进行了展望。 

【文章来源】：光通信技术. 2020,44(03)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

脉冲编码调制法基本结构示意图

◆短时分数阶傅里叶变换法。2019年，武汉光电子国家实验室和华中科技大学联合提出了一种基于数字线性调频（DLFM）脉冲和短时分数阶傅里叶变换来提高OTDR动态范围和空间分辨率的新方法，称为DLFM-OTDR，其原理如图2所示。使用直接调制激光器作为发射端的光源，信号发生器可以发射2个周期性互补DLFM信号：DSA(t）和DSB(t）分别控制激光器开关，调制好的光脉冲注入到被测光纤中，而背向散射光经过雪崩光电二极管（APD）直接检测和光电转换后成为电流信号。引入短时分数阶傅里叶变换用于数字信号处理（DSP）和噪声滤波，该新方法将动态范围提高了7 dB，空间分辨率提高了近10倍。空间分辨率由DLFM信号的扫描频率范围而不是脉冲宽度决定，通过提高DLFM的扫频范围，可以进一步提高空间分辨率[17]。

2017年，上海交通大学何祖源团队提出了一种以锁模激光器为脉冲源结合线性光学采样技术的超高分辨率OTDR系统，其原理如图3所示。超短脉冲由脉冲发生器产生。超短脉冲通过环行器发射到被测光纤，并反向散射到循环器的第三个端口；同时，使用采样激光器发出与脉冲发生器重频基本一致的短脉冲与环形器输出的信号进行干涉，干涉得到的信号被平衡光电探测器接收，最后对接收到的电信号进行A/D转换处理。光学采样技术的思路主要是通过花费较长的积分时间来实现的，用较长的时间代替较宽的带宽，因此通过这个方法可以获取比较高的信号功率；同时采用较高灵敏度的光电探测器，可以实现较大的动态范围。该实验还加入了DSP色散补偿，在脉冲宽度为3.4 ps的情况下，实现了340μm的空间分辨率、54 dB的动态范围[18]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于小波变换的OTDR降噪算法研究[J]. 彭怀敏,张超,倪演海,姚飞.  光通信技术. 2019(07)
[2]基于C-S复合码的OTDR系统信噪比提高方法[J]. 刘劲军,程永昕,刘国庆,张燕君.  光通信技术. 2015(07)
[3]基于双正交编码的波长可调谐OTDR研究[J]. 沈东辉,谢玮霖,董毅,何浩,胡卫生.  光通信技术. 2010(04)



本文编号：3142500