基于脉冲混沌信号的光时域反射测量方法研究

摘要

随着现代社会对信息传输速率及可靠性要求的不断提高，作为最重要通信传输介质之一的光纤，其传输特性和故障的检测对于光纤光缆的制造、施工和维护检修等方面起着至关重要的作用。光时域反射仪（OTDR）是现在应用最广的光纤检测设备，它能够非破坏性地测得光纤中的衰减信息及故障点位置，但其空间分辨率和动态范围是一对无法调和的矛盾。利用宽带混沌光信号良好的相关特性，借鉴随机码相关法，有研究者提出了混沌光时域反射测量方法。这种方法克服了传统OTDR的缺陷，实现了与距离无关的高分辨率测量，但是因其探测信号本身的特点，测量结果中只能够反映光纤中故障点的位置信息，并没有光纤中的衰减信息。
　　针对上述问题，我们设计了基于脉冲混沌信号的光时域反射测量方法，结合传统的单脉冲飞行法和混沌光时域反射测量方法，对原有方法进行了改进。在保留了与距离无关的高空间分辨率的同时，本方法能够得到光纤衰减信息，使得测量功能更加全面，提高了测量效率，推进了研究技术成果向实际应用的转化。
　　围绕基于脉冲混沌信号光时域反射测量方法的研究，本文主要进行如下工作：
　　1.介绍了传统光时域反射测量方法及改进方法，并对它们的进行了分析和比较。
　　2.基于课题组研究基础，提出并确定了对混沌光时域反射测量方法的改进技术方案，使其能够实现光纤内衰减特性测量。
　　3.理论分析了测量原理，针对不同的测量对象进行了实验测量，分析了不同参数对测量结果的影响，并提出对原始测量结果进行优化的方案。测量结果表明，本方法克服了传统OTDR测量动态范围与测量精度之间的矛盾，同时解决了上一代混沌光时域反射测量方法无法测得光纤衰减的问题。受限于系统内APD的200MHz带宽，本实验系统测量的分辨率为0.6m。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 脉冲飞行法光时域反射仪及其存在的问题

1.3 几种典型的改进技术及存在的问题

1.3.1 光子计数光时域反射测量技术

1.3.2 相干光时域反射测量技术

1.3.3 编码光时域反射测量技术

1.3.4 混沌光时域反射测量技术

1.3.5 小结

1.4 本文的研究内容和意义

第二章 脉冲混沌激光的产生及其特性

2.1 连续混沌激光

2.1.1 连续混沌激光的产生

2.1.2 连续混沌激光的特性

2.2 脉冲混沌激光

2.2.1 脉冲混沌激光的产生

2.2.2 脉冲混沌激光的特性

2.3 小结

第三章 利用脉冲混沌信号实现光时域反射测量

3.1 引言

3.2 实验装置及原理

3.2.1 实验装置及原理

3.2.2 实验器件及参数

3.3 测量结果及分析

3.3.1 对单模光纤的测量及结果优化

3.3.2 对单模光纤链路的测量

3.3.3 与传统OTDR测量的对比

3.3.4 脉冲调制混沌OTDR的空间分辨率

3.3.5 混沌序列长度和脉冲宽度对测量的影响

3.3.6 信号消光比对测量的影响

3.4 本章小结

第四章 总结与展望

参考文献

致谢

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