ImageVerifierCode 换一换
格式:DOC , 页数:4 ,大小:103.50KB ,
资源ID:3084010      下载积分:20 文钱
快捷下载
登录下载
邮箱/手机:
温馨提示:
快捷下载时,用户名和密码都是您填写的邮箱或者手机号,方便查询和重复下载(系统自动生成)。 如填写123,账号就是123,密码也是123。
特别说明:
请自助下载,系统不会自动发送文件的哦; 如果您已付费,想二次下载,请登录后访问:我的下载记录
支付方式: 支付宝    微信支付   
验证码:   换一换

加入VIP,省得不是一点点
 

温馨提示:由于个人手机设置不同,如果发现不能下载,请复制以下地址【https://www.wenke99.com/d-3084010.html】到电脑端继续下载(重复下载不扣费)。

已注册用户请登录:
账号:
密码:
验证码:   换一换
  忘记密码?
三方登录: QQ登录   微博登录 

下载须知

1: 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。
2: 试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓。
3: 文件的所有权益归上传用户所有。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 本站仅提供交流平台,并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

版权提示 | 免责声明

本文(光频域反射.doc)为本站会员(hw****26)主动上传,文客久久仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知文客久久(发送邮件至hr@wenke99.com或直接QQ联系客服),我们立即给予删除!

光频域反射.doc

1、光纤通信由于其具有的传输频带宽、损耗小等特性。自20世纪70年代以来发展迅猛,我国于90年代初期进行的大规模商用光纤通信系统建设。目前已成为承载巨大信息容量的光缆传输网。为保证安全全畅需要有能够准确测量光纤传输特性的仪器。目前使用较多的是光时域反射计(OTDR)。OTDR是通过分析后向散射光的时问差和光程差进行检测。探测分辨率的提高依赖于探测脉冲宽度的减小,但是,在激光功率一定的条件下。会造成探测脉冲能量的降低和噪声电平的增加,从而引起动态范围的减小。为了解决这个问题。其他的时域反射方法也在不断地研究中。如伪随机探测信号的相关检测、互补格雷码检测等。光频域反射计(OFDR)是20世纪90年代以

2、来的一个新技术因能应用于各种范围的高精度测量和具有大的动态范围而吸引了研究者的兴趣。1 光频域反射计测量的基本原理光频域反射计结构包括线性扫频光源、迈克尔逊干涉仪、光电探测器和频谱仪(或信号处理单元)等,基于光外差探测,其原理可用下图进行分析。以频率 为中心进行线性扫频的连续光。经耦合器进入迈克尔逊干涉仪结构分0成两束。一束经反射镜返回,其光程是固定的,称为参考光,另一束则进入待测光纤。由于光纤存在折射率的微观不均匀性,会产生瑞利散射。其中部分后向散射光满足光纤数值孔径而朝注入端返回,称为信号光。如果传播长度满足光的相干条件,则信号光和参考光就会在光电探测器的光敏面上发生混频。为便于分析,设单

3、模测试光纤长度为L,耦合进入光纤x=O处光波的电场强度为 ,0E光功率衰减系数为 ,后向瑞利散射系数为 ,传播常数为()ax()x,参考臂的反射系数为r,则信号光和参考光的电场可以0()/gtvt分别表示为:(1)00,()ep()LEtxitxd(2)0(,)()exp2()rrrEtait考虑光电探测器的平方率特性。其输出电流可以写成:(3)2*0000rrrritEE式(3)中的后面两项代表了探测电流的交流分量。写成式(4)如下:(420 00()/()exp2()exp2()()LacerrrriRxaiitdxE)从式(4)可以看出,待测光纤上任一点X处的瑞利后向散射信号所对应的光电

4、流的频率为 ,当 设置为0时,频率大小则正比于散射点位置2rxrx。只要该频率小于光电探测器的截止响应频率。光电探测器就会输出相应频率的光电流,其幅度正比于光纤x处的后向散射系数和光功率的大小,从而得到沿待测光纤各处的散射衰减特性,同时可以通过测试频率的最大值来推导出待测光纤的长度。2 光频域反射计优点在光通信网络检测中包括了集成光路的诊断和光通信网络故障的检测等。前者一般只有厘米量级甚至毫米量级,后者的诊断一般使用波长为13 或m155 的光源,量程则达到了公里级,大的量程就需要大的动态范围和高的m光源光功率。显然。OTDR分辨率与动态范围之间的矛盾不能很好地解决这个问题,而OFDR却可以满

5、足它具有高灵敏度和高的空间分辨率优点。2.1 高的灵敏度假设光电探测器的负载电阻为RI。,则光外差探测得到的差频信号对应的电功率为: 。由式(4)可以得到 ,而OTDR是直接探测2ififLPR20()ifrPE光纤的背向瑞利散射光信号,其输出的光功率 。由于参考光的光功率比较大,一般能达到几十毫瓦。而光纤的背向瑞利散射光信号的功率很小。大约只是入射光的-45dB,从而可以得出结论。OFDR探测方式的灵敏度要远高于OTDR的探测方式。也就是说,在相同动态范围的条件下,OFDR需要的光源光功率要小得多。2.2 高的空间分辨率空间分辨率是指测量系统能辨别待测光纤上两个相邻测量点的能力。空间分辨率高

6、意味着能辨别的测量点间距短,即光纤上能测量的信息点就多,更能反映整条待测光纤的特性。在OTDR系统中分辨率受探测光脉冲宽度的限制,探测光脉冲宽度窄,则分辨率高,同时光脉冲能量变小,信噪比减小。OFDR系统中的空间分辨率根据式(4)可以对应为辨别待测光纤两个相邻测量点所对应的中频信号的能力,而辨别中频信号的能力与系统中所使用的频谱仪的接收机带宽密切相关。很明显,接收机带宽越小,则辨别两个不同频率信号的能力越强,同时引入的噪声电平也小,信噪比提高,故OFDR系统在得到高空间分辨率的同时也能得到很大的动态范围。3 OFDR的限制因素与发展现状3.1 光源相位噪声和相干性的限制以上分析都是假定光源是单

7、色的,而实际的信号源都会产生较大的相位噪声并通过有限的频谱宽度表现出来。该相位噪声会减小空间分辨率并缩短光纤能够可靠测量的长度,即光纤在一定长度之后测量到的数据就不能准确反映出散射信号的大小,从而不能正确分析光纤的传输特性。为便于分析相位噪声和光源相干时间 的影响,这里仅考虑两个信号,一个是参考端的菲涅耳()tc反射信号(设其反射系数r为1),另一个是待测光纤端面的菲涅耳反射信号(其反射系数为R),则光电探测电流式(3)可表示为 ,其中20()()tiERt,光源的电场强度为 ,得到单边功率谱密02/gLv00()expEt度为:式(5)中第一表示探测信号的直流成分;第二项是由探测光纤末端菲涅

8、耳反射引起的差频信号 ;第三项是一个类似抽样函数式。表现为相位噪声对bf称分布在 的两侧,在靠近 两侧,相位噪声引起的功率可能会超过后向散射bf信号值而成为探测信号中的主要成分,引起测量数据的误差。从而限制了光纤能可靠测量的长度。3.2 光源扫频非线性的限制实际使用的激光器由于受到温度变化、器件的振动、电网电压的波动等条件的影响,会引起光源谐振腔位置的变化从而影响输出光波谱线的变化,引起扫频的非线性,会展宽OFDR测量系统中差频信号的范围,这限制了OFDR方式的空间分辨率的大小。3.3 光波的极化限制由于OFDR方式采用的是相干检测方案,很明显,假如信号光和参考光在光电探测器的光敏面上的极化方

9、向是正交的,则该信号光所对应的光纤测量点的信息就会丢失。因此,必须保证光波极化的稳定性。3.4 发展现状为寻求OFDR系统的商业化,国外对采用半导体激光器作为光源的OFDR系统进行了研究和探讨。1990年Sorin等人用波长为1.32 的ND:YAG激光器作为m20 200()1)(exp2/)1()sin(exp/cos()5)ci cbbbcbSfRf ffff光源,得到了较长的相干时间,测量范围达到了50km。分辨率达到了380m。1995年Tsuii等人用波长为1.55 的Er-Yb激光器作为光源。使用掺Erm光纤放大器,使测量量程达到30km,分辨率达到了50m。2000年Oberson等人利用压电陶瓷调节得到的线宽为lOkHz的可调光纤激光器。在150m长度上得到16cm的分辨率,并有80dB的动态范围。2007年Y.Koshikiya等人运用SSB调制技术在量程大于5km时得到厘米级的高分辨率,这样的分辨率已经能够满足光纤通信网络的检测要求,国外已有相关的产品面世,国内的研究比较少。4 结束语由以上分析可知,OFDR系统需要的光源应该为线性扫频窄线宽单纵模激光器,所以对光源的要求很高,这也导致了国内对OFDR研究的缺乏。由于OFDR能应用于各种范围的高精度测量和具有大的动态范围,还是吸引了众多研究者的兴趣。随着国内光源调频技术的日益成熟,其发展和应用前景相当广阔。

Copyright © 2018-2021 Wenke99.com All rights reserved

工信部备案号浙ICP备20026746号-2  

公安局备案号:浙公网安备33038302330469号

本站为C2C交文档易平台,即用户上传的文档直接卖给下载用户,本站只是网络服务中间平台,所有原创文档下载所得归上传人所有,若您发现上传作品侵犯了您的权利,请立刻联系网站客服并提供证据,平台将在3个工作日内予以改正。