CN103051378A - 基于光纤激光器混沌信号的光纤故障探测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于光纤激光器混沌信号的光纤故障探测系统，包括混沌光发生装置、第一光纤耦合器、环形器、第一光电探测器、第二光电探测器、信号采集器和信号处理装置，其特征在于，所述混沌光发生装置为半导体光放大器、偏振控制器和第二光纤耦合器组成的环腔，所述环腔内的光从所述第二光纤耦合器输出，经光隔离器后进入所述第一光纤耦合器。本发明实现了远距离高精度的光纤断点定位，克服了传输光时域反射计距离对精度的限制及LD外注入式混沌光时域计精度低的问题，使混沌光时域计的探测精度提高到了um量级。
Description
技术领域
本发明涉及光时域计领域，具体涉及一种基于光纤激光器混沌信号的光时域计。
背景技术
光时域反射仪OTDR（Optical Time Domain Reflectometer）或后向散射作为光纤的特性首次在1976年被Barnoskim和Jensen证实。光时域反射仪使用瑞利散射和菲涅尔反射来表征光纤的特性。瑞利散射是由于光信号沿着光纤产生的散射而形成。OTDR就测量回到仪器端口的一部分散射光。这些背向散射信号就表明了由光纤而导致的衰减程度。通过判断不同时间点上探测到的背向散射信号强度大小来表征光纤损耗，进一步通过时域与空域的转化，在距离-光强图标上形成的轨迹是一条向下的曲线，它说明了背向散射的功率不断减小，这是由于经过一段距离的传输后发射和背向散射的信号都有所损耗。
实际上OTDR最广泛的用法则是利用其探测的损耗特性用来检测光纤的断点位置，由于光纤故障点的损耗突然增大，通过判断损耗突然增大的距离就可以判断光纤断点，由于OTDR的这一特性使得其广泛应用于通信光纤的维护上。但是传统利用背向散射的OTDR的精度一直比较低，为了能提高探测精度及动态范围，国内外提出了不同原理的光时域反射仪。中国专利ZL200810054534.7，专利名称为混沌光时域反射仪及其测量方法的专利披露了一种混沌光时域反射仪，利用了外注入激光混沌信号。但是，它的最低分辨率为6cm，仍然偏低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服传统高精度光时域反射计探测精度与探测距离的矛盾以及混沌光信号测量精度低的问题，提出一种基于光纤激光器混沌信号的光纤故障探测系统，可实现远距离，um量级的高精度的光纤断点定位。
为解决上述技术问题，本发明提出一种基于光纤激光器混沌信号的光纤故障探测系统，包括混沌光发生装置、第一光纤耦合器、环形器、第一光电探测器、第二光电探测器、信号采集器和信号处理装置，其特征在于，所述混沌光发生装置为半导体光放大器、偏振控制器和第二光纤耦合器组成的环腔，所述环腔内的光从所述第二光纤耦合器输出，经光隔离器后进入所述第一光纤耦合器。
优选的，所述第一光纤耦合器的耦合比为99：1。
同样优选的，所述第二光纤耦合器的耦合比为90：10。
所述信号采集器为数字示波器。所述信号处理装置为计算机。
本发明的解析方法是利用利用发射信号到返回信号所用的时间，再计算出返回信号返回点的距离。以下的公式就说明了OTDR是如何测量距离的。
L＝(c×t)/2(no)
在这个公式里，c是光在真空中的速度，而t是信号发射后到接收到信号（双程）的总时间（两值相乘除以2后就是单程的距离）。因为光在玻璃中要比在真空中的速度慢，所以为了精确地测量距离，被测的光纤必须要指明有效折射率no，由上式可见只要确定了返回信号的时间就可以判断光纤故障点的位置。
本发明采用了基于半导体光放大器（SOA）的环腔混沌光源及混沌光信号相关技术。解决了LD外注入式混沌光源光强限制的问题，同时提高了混沌光的光源质量。实现了远距离高精度的光纤断点定位，克服了传输光时域反射计距离对精度的限制及LD外注入式混沌光时域计精度低的问题，使混沌光时域计的探测精度提高到了um量级。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。
图1为本发明的光纤故障探测系统示意图。
其中1—偏振控制器PC，2—半导体光放大器SOA，3—第二耦合器OC1,4—光隔离器ISO，5—第一耦合器OC2,6—数字示波器OSC，7—第一光电探测器PD1，8—第二光电探测器PD2,9—环形器，10—待测光纤，11—计算机。
具体实施方式
如图1所示，基于SOA的环腔混沌光源中SOA提供光放大功能，环腔内的传输光经过放大后通过光耦合器，一部分光被传输出去，一部分作为反馈光经过偏正控制器1，偏振控制器1可以控制反馈光的偏振态。通过偏振控制器的反馈光进一步通过SOA2并被放大，最终形成循环放大反馈的混沌光源。SOA环腔混沌光源发射的混沌光从所述第二光纤耦合器3输出，经过光隔离器ISO，ISO可以隔离不被需要的反馈光进入SOA环腔内，混沌光经过耦合器OC2后一部分被光第二电探测器PD2接受并作为参考光，一部分经过环形器9进入待测光纤内，在被断点断面反射后再一次经过环形器并被第一光电探测器PD1接收，被PD1和PD2接收的反射光及参考光转化为电信号并被数字示波器OSC记录，最后计算机把记录的反射信号及参考信号进行相关处理并最终得出断点的位置。
实施例
以一段为L长度的光纤作为待测光纤，采用本系统对该待测光纤进行测量并记录，随后在此待测光纤末端裁剪出一小段尾纤，再采用本系统对该待测光纤进行测量并记录，两次测量长度差为9.207mm，以此作为本系统对此小段尾纤的测量长度。采用其他长度精确测量工具测量小段尾纤，得到实际长度为9.160mm。二者误差为47um。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种基于光纤激光器混沌信号的光纤故障探测系统，包括混沌光发生装置、第一光纤耦合器、环形器、第一光电探测器、第二光电探测器、信号采集器和信号处理装置，其特征在于，所述混沌光发生装置为半导体光放大器、偏振控制器和第二光纤耦合器组成的环腔，所述环腔内的光从所述第二光纤耦合器输出，经光隔离器后进入所述第一光纤耦合器。
2.根据权利要求1所述的基于光纤激光器混沌信号的光纤故障探测系统，其特征在于，所述第一光纤耦合器的耦合比为99：1。
3.根据权利要求1或2所述的基于光纤激光器混沌信号的光纤故障探测系统，其特征在于，所述第二光纤耦合器的耦合比为90：10。
4.根据权利要求3所述的基于光纤激光器混沌信号的光纤故障探测系统，其特征在于，所述信号采集器为数字示波器。
5.根据权利要求4所述的基于光纤激光器混沌信号的光纤故障探测系统，其特征在于，所述信号处理装置为计算机。
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