光纤色度色散对混沌光时域反射仪性能的影响

发布时间：2017-06-21 02:00

  本文关键词：光纤色度色散对混沌光时域反射仪性能的影响，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：光时域反射仪(Optical Time Domain Reflectometer,OTDR)是当前诊断光纤链路故障的主要技术,其中两个重要的性能参数动态范围和空间分辨率同时提高一直是个难以解决的问题。混沌光时域反射仪(Chaotic Optical Time Domain Reflectometer,COTDR)可有效解决这一问题,在提高动态范围的同时,COTDR的空间分辨率不会受到影响,而且COTDR的空间分别率几乎是一个常数,它与探测距离无关。混沌光时域反射仪是通过计算探测信号在光纤故障链路中的回波信号与参考信号之间的时间延迟来实现光纤故障位置的诊断。实验研究发现,在混沌光时域反射仪中,探测信号在光纤链路中传播时,光纤色散会引起探测信号脉冲的展宽(时序形状的畸变),这会大大降低回波信号和参考信号在时序上的相似度,进而降低回波信号与参考信号之间的相关性,即降低混沌光时域反射仪的动态范围。在对回波信号进行探测前,用色散补偿模块(Dispersion-compensation Unit,DCU)对这部分回波信号进行色散补偿可以使回波信号的畸变达到最小,进而提高混沌光时域反射仪的动态范围。在对长距离光纤链路进行故障诊断时,由于回波信号累积了更多的色散,用色散补偿方法来提高COTDR的动态范围的效果尤为显著。本文中,我们利用VPI软件模拟和实验验证的方法,研究了色散补偿对混沌光时域反射仪动态范围的影响。我们首先用VPI软件模拟了光纤色散对混沌信号的时序形状的影响,然后从实验上验证了软件模拟的结论。本文主要进行了以下工作:1.首先介绍了光时域反射仪的发展和优缺点,介绍了本课题组研制的混沌光时域反射仪;介绍了本论文实验中所用的低带宽(3.5GHz)和高带宽(7GHz)混沌激光信号的产生装置及方法。2.介绍了当前提高光时域反射仪动态范围的方法。主要包括提高探测信号和接收机的灵敏度等方法;通过数据信号处理,例如多次累积求取平均、小波变换,离散消除算法来提高动态范围。本论文提出了通过色散补偿来提高回波信号和参考信号的相似性来提高互相关峰的峰值,最终提高混沌光时域反射仪的动态范围。3.通过VPI软件模拟产生混沌光信号,将其分为两路,其中一路经过了一定长度的光纤,使这部分光信号累积一定量的色散,然后由光电探测器转换为电信号;另外一路作为参考信号,它不经过光纤传输,直接由光电探测器转化为电信号。我们比较了两路信号在时序上的畸变情况,以此来说明色散对混沌信号的影响。4.实验中,加入色散补偿模块(Dispersion-compensating Unit,DCU)对回波信号进行色散补偿后,结果表明可以显著提高混沌光时域反射仪的动态范围,这和理论预期一致。5.总结和展望
【关键词】：混沌 光时域反射仪 光纤色散 动态范围 色散补偿
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN253
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 背景10
• 1.2 光时域反射仪10-17
• 1.2.2 随机码光时域反射仪12-13
• 1.2.3 基于光网络自身信号的光时域反射仪13-14
• 1.2.4 混沌激光光时域反射仪(COTDR)14-16
• 1.2.5 光纤故障检测的主要参数16-17
• 1.3 本论文的主要研究内容17-20
• 第二章 基于混沌激光的光时域反射仪20-26
• 2.1 利用混沌激光进行光纤故障点检测的原理20
• 2.2 混沌激光的产生与优化20-24
• 2.3 故障点探测与数据处理24-26
• 第三章 光时域反射仪动态范围的提高方法26-34
• 3.1 衡量光时域反射仪性能的重要参数26
• 3.2 提高光时域反射仪的动态范围的传统方法26-28
• 3.3 基于算法来提高光时域反射仪的动态范围28-30
• 3.4 利用色散补偿效应来提高COTDR动态范围30-34
• 3.4.1 光纤色度色散对光信号的影响30-31
• 3.4.2 基于色散补偿光纤的色散补偿技术31-34
• 第四章 光纤色散对COTDR动态范围的影响34-52
• 4.1 软件模拟装置和结果图34-40
• 4.2 实验验证色散补偿对混沌激光相关法检测断点的影响40-52
• 4.2.1 低带宽混沌激光检测单故障点的实验40-43
• 4.2.2 高带宽混沌激光检测单故障点的实验43-45
• 4.2.3 单故障点检测实验小结45
• 4.2.4 多故障点检测实验45-47
• 4.2.5 最优色散补偿量47-50
• 4.2.6 空间分辨率50
• 4.2.7 本章总结50-52
• 第五章 总结和展望52-54
• 5.1 本文的主要工作52-53
• 5.2 对未来的展望53-54
• 参考文献54-58
• 致谢58-60
• 攻读硕士期间发表的学术论文60

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