基于波长可调谐光时域反射仪的研究

摘要

光时域反射仪(OTDR)能够方便快捷地判断光纤断点位置和事件点定位,但是目前的光时域反射仪大都是采用单一波长的光源进行光纤检测,但是随着密集波分复用无源光网络(DWDM-PON)技术的快速发展,单一波长的光时域发射仪将无法满足密集波分复用系统的检测,基于上述需求,本文主要研究一种波长可调谐的光时域反射仪。　　本文研究的波长可调谐的光时域反射仪中的激光器是全波段可调谐分布反馈阵列激光器,它能够输出88个符合国际电信联盟(ITU)规定的激光频率,本文通过STM32和MAX1978来控制激光器输出波长和功率的稳定性,在前置放大模块设计中,采用 APD探测器来完成反射信号的接收,AD转化电路设计中采用高性能和低功耗的12位模拟数字转换器ADS4129对前置放大信号进行数字化处理, FPGA控制模块完成对ADS4129的控制以及OTDR数据累加的功能,DSP完成数字滤波、数字平滑,并能够实现与上位机之间的通信连接。本文对FPGA内部的各功能模块做了详细的分析,本文中OTDR的算法通过DSP实现,不需要额外的硬件电路,降低了系统设计的难度。　　本文研究的波长可调谐的光时域反射仪调谐波长范围是 C波段的1528nm~1568nm、L波段的1568nm~1610nm,输出光功率是5dBm,最大动态范围是36dB,事件盲区是2米,距离范围是3m~200km,脉冲宽度是5ns~20.48us,实现了预期的目标。

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第一章 绪论

§1.1 研究的背景和意义

§1.2 光时域反射仪简介

§1.3 国内外研究现状和发展态势

§1.4 本论文的主要创新点

§1.5 本论文的组织结构及主要内容

第二章 光时域反射仪的原理

§2.1 光时域反射仪的特点

§2.2 光时域反射仪的技术原理

§2.3 OTDR的工作原理

§2.4 波长可调谐光时域反射仪的特点

§2.5 Tunable OTDR的主要参数

§2.6 本章小结

第三章 可调谐光时域反射仪硬件设计

§3.1 可调谐光时域反射仪的系统结构

§3.2 可调谐光源设计

§3.3 前置放大模块设计

§3.4 A/D转化电路设计

§3.5 FPGA控制模块设计

§3.6 数据存储模块设计

§3.7 DSP控制模块设计

§3.8 通信接口设计

§3.9 本章小结

第四章 FPGA数据处理及OTDR算法设计

§4.1 FPGA的设计流程

§4.2 OTDR中数据采集和信号处理

§4.3 OTDR算法分析

§4.4 本章小结

第五章 OTDR界面设计

§5.1 Visual studio 2010介绍

§5.2 程序代码设计

§5.3 OTDR界面显示

§5.4 本章小结

第六章 OTDR测试结果及误差分析

§6.1 OTDR测试平台

§6.2 OTDR测试结果

§6.3 测试误差分析

§6.4 本章小结

第七章 总结

§7.1 论文工作总结

§7.2 展望

致谢

参考文献

作者在攻读硕士期间的主要研究成果

附录A 硬件PCB图

附录B 硬件实物图