基于多波長脈沖光信號的otdr裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于多波長脈沖光信號的OTDR裝置，用于對一待測光纖進行檢測。本實用新型具有以下有益效果：相對于傳統(tǒng)的OTDR，本實用新型基于多波長的脈沖光信號，可以簡單實現(xiàn)大動態(tài)范圍測試，通過不同波長測量光纖的不同距離，可避免單波長脈沖飽和或者信噪比過低的狀態(tài)；相對于多采集OTDR或連續(xù)采集OTDR，本實用新型節(jié)約測量時間；且擁有更大的測量距離和分辨率；在本實用新型中，由于每個波長間的測量都是獨立進行，測試裝置可以在不同狀態(tài)下運行，實現(xiàn)多功能測試。
【專利說明】基于多波長脈沖光信號的OTDR裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于光時域反射(OTDR)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于多波長脈沖光信號的OTDR裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]光時域反射儀(OpticalTime-Domain Reflectometry,0TDR)的原理為:脈沖光在光纖傳輸時，由于光纖本身的性質(zhì)、連接器、接頭、彎曲或其它事件而產(chǎn)生背向散射和反射，該散射和反射光返回到初始端，并被光電器件所接收。散射光主要包括由光纖折射率變化引起的瑞利散射、光學(xué)聲子引起的拉曼散射、聲學(xué)聲子引起的布里淵散射，散射信號中包含了光纖沿途的損耗、溫度、應(yīng)力等信息。利用OTDR可以方便地從一端對光纖進行非破壞性測量，對整個光纖線路距離上的各種事件都可以顯示出來。隨著光纖通信、光纖傳感等技術(shù)的發(fā)展，該技術(shù)得到了極大的應(yīng)用和推進，然而隨著對空間分辨率和測量距離要求的提高，OTDR系統(tǒng)越來越復(fù)雜，測量時間越來越長，傳統(tǒng)方法已經(jīng)難以進一步提高OTDR的性能。
[0003]為了提高OTDR的動態(tài)范圍，傳統(tǒng)上使用兩種方法:增加脈沖寬度、增加累加時間。由于累加時間不能無限制增加，增加脈沖寬度就成了主要的選擇，但脈沖寬度的增加導(dǎo)致空間分辨率降低，使得測試性能難以符合要求。如[CN 1330265A]，該專利僅僅解決了大動態(tài)范圍問題，沒有解決分辨率過低問題，且測量過程需要耗費更多倍時間。在Tektronix公司的專利[US 5155439A]中提出的連續(xù)采集方案提出了解決上述問題的新方法，在連續(xù)采集方案中，第一次采集使用最小的脈沖，其后每次采集使用的脈沖寬度逐漸加大，直到測量的信號中出現(xiàn)了光纖末端才停止測量。從不同采集中獲得的事件信息被組合到同一個結(jié)果中，生成單一的OTDR曲線圖或事件列表。這樣對于光纖的每一段，都可以得到合適的空間分辨率，而測量距離也得到了保證，而且還避免了大動態(tài)范圍導(dǎo)致的飽和問題。盡管空間分辨率和動態(tài)范圍的矛盾在上面所描述的方案中可以部分得到解決，但代價是測量時間大大增加，甚至無法保障在特定的時間內(nèi)完成測量。對于大動態(tài)范圍的測量，為了保證末端的信噪比，一次采集所要耗費的時間達到一分鐘甚至更長，如果進行多次采集，且采集的次數(shù)沒有限制，其測量時間將難以滿足用戶需求，限制其應(yīng)用和發(fā)展。
實用新型內(nèi)容
[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實用新型提供一種測試時間短、測試效果好的基于多波長脈沖光信號的OTDR裝置，具體的技術(shù)方案如下:
[0005]基于多波長脈沖光信號的OTDR裝置，用于對一待測光纖上發(fā)生的事件進行檢測，該OTDR裝置包括:
[0006]用于向待測光纖同時發(fā)送一組多波長脈沖光信號的光發(fā)射單兀；用于同時米集由待測光纖返回的多組背向散射信號，獲取檢測數(shù)據(jù)的光接收單元；以及用于對采集到的檢測數(shù)據(jù)進行分析處理的數(shù)據(jù)處理單元；
[0007]其中，數(shù)據(jù)處理單元與光接收單元連接；光發(fā)射單元包括光合成模塊以及至少兩個不同中心波長的光源；光接收單元包括分光模塊和至少兩個對應(yīng)于不同中心波長光源的光檢測模塊。
[0008]作為優(yōu)化方案，光發(fā)射單元還包括用于驅(qū)動不同中心波長光源的光源驅(qū)動模塊。
[0009]作為優(yōu)化方案，數(shù)據(jù)處理單元還與光發(fā)射單元連接。
[0010]作為優(yōu)化方案，光接收單元還包括依次連接的放大濾波模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所有光檢測模塊分別與放大濾波模塊連接。
[0011]作為優(yōu)化方案，放大濾波模塊包括若干放大濾波通道，每個放大濾波通道與一個光檢測模塊對應(yīng)連接；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊包括若干模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，每個模數(shù)轉(zhuǎn)換通道與一個放大濾波通道對應(yīng)連接。
[0012]作為優(yōu)化方案，該OTDR裝置還包括耦合單元，耦合單元的一端分別與光發(fā)射單元和光接收單元連接，耦合單元的另一端與待測光纖連接。
[0013]作為優(yōu)化方案，多波長脈沖光信號的波長范圍為1210nnTl650nm。
[0014]作為優(yōu)化方案,光合成模塊為定向I禹合器、波分復(fù)用器或平面光波導(dǎo)。
[0015]作為優(yōu)化方案，光檢測模塊為APD光電二極管。
[0016]作為優(yōu)化方案，耦合單元為雙向耦合器或環(huán)形器。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0018](I)相對于傳統(tǒng)的0TDR，本實用新型基于多波長的脈沖光信號，可以簡單實現(xiàn)大動態(tài)范圍測試，通過不同波長測量光纖的不同距離，可避免單波長脈沖飽和或者信噪比過低的狀態(tài)；
[0019](2)相對于多采集OTDR或連續(xù)采集0TDR，本實用新型擁有更高的測試性能(分辨率、動態(tài)范圍)，而且節(jié)約了測量時間，單次測量即可獲得不同波長對應(yīng)的多組事件數(shù)據(jù)；例如，使用雙波長OTDR可節(jié)約大約1/2時間，三波長可節(jié)約大約2/3時間；
[0020](3)在本實用新型中，由于每個波長間的測量都是獨立進行，在實際應(yīng)用中，測試裝置可以在不同狀態(tài)下運行，實現(xiàn)多功能測試。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖；
[0022]圖2為光發(fā)射模塊的結(jié)構(gòu)框圖；
[0023]圖3為光接收模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
[0024]上圖中序號為:1-數(shù)據(jù)處理單元、2-光發(fā)射單元、21-光源驅(qū)動模塊、22-光源、23-光合成模塊、3-光接收單元、31-分光模塊、32-光檢測模塊、33-放大濾波模塊、34-模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、4-耦合單元、5-待測光纖。

【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖以實施例的方式詳細(xì)描述本實用新型。
[0026]實施例1:
[0027]如圖1所示，基于多波長脈沖光信號的OTDR裝置，用于對一待測光纖5進行檢測，該OTDR裝置包括數(shù)據(jù)處理單元1、光發(fā)射單元2、光接收單元3以及耦合單元4。
[0028]如圖2所不,光發(fā)射單兀2用于向待測光纖同時發(fā)送一組多波長脈沖光信號，光發(fā)射單兀2包括光合成模塊23和至少兩個不同中心波長的光源22。光合成模塊23用于對多個光源22發(fā)射的不同波長的脈沖光進行稱合。在本實施例中，光合成模塊23為定向率禹合器，即單向通信的光纖耦合器，但不限于此，還可以采用波分復(fù)用器(WDM)或平面光波導(dǎo)(PLC)，本實用新型不對光合成模塊23的具體類型進行限定，以上僅為舉例。
[0029]在本實施例中，光發(fā)射單元2還包括光源驅(qū)動模塊21，光源驅(qū)動模塊21用于驅(qū)動不同中心波長的光源22。本實用新型并不限定于必須采用此光源驅(qū)動模塊21，僅采用多波長脈沖光信號已能實現(xiàn)節(jié)約測量時間、提高測試效果的技術(shù)效果，可以不設(shè)置光源驅(qū)動模塊21。在本實施例中,光源驅(qū)動模塊21包括若干光源驅(qū)動,每個光源驅(qū)動對應(yīng)一個光源22,見圖2，但不限于此，也可以一個光源驅(qū)動對應(yīng)多個光源22，只要光源驅(qū)動能夠滿足所有光源22所需的波段即可。
[0030]相應(yīng)的，數(shù)據(jù)處理單元I可用于設(shè)置調(diào)制參數(shù)，對光源驅(qū)動模塊21進行控制，即根據(jù)設(shè)置的調(diào)制參數(shù)發(fā)送相應(yīng)的驅(qū)動信號控制光源驅(qū)動模塊21，對多波長脈沖光信號進行調(diào)制。在實際應(yīng)用中，驅(qū)動信號可以采用偽隨機序列的脈沖編碼或單脈沖信號；其中，脈沖編碼可以采用格雷碼、S碼或雙正交編碼。該脈沖編碼可以提高多波長脈沖光信號的信噪比，增加動態(tài)范圍，節(jié)約測量時間，在多波長脈沖光信號的基礎(chǔ)上再次提高了 OTDR的性能。其中，調(diào)制參數(shù)包括驅(qū)動信號的脈沖強度、脈沖寬度、編碼類型和編碼長度。
[0031]如圖3所示，光接收單元3用于同時采集由待測光纖返回的多組背向散射信號，獲取檢測數(shù)據(jù)；包括分光模塊31和至少兩個對應(yīng)于不同中心波長光源的光檢測模塊32 ;在本實施例中，光檢測模塊32為APD光電二極管。
[0032]在本實施例中，光接收單元3還包括放大濾波模塊33和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊34，光檢測模塊32輸出信號至放大濾波模塊33，放大濾波模塊33輸出信號至模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊34。其中，放大濾波模塊33包括若干放大濾波通道，每個放大濾波通道與一個光檢測模塊對應(yīng)連接；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊34包括若干模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，每個模數(shù)轉(zhuǎn)換通道與一個放大濾波通道對應(yīng)連接。在本實施例中，一個光檢測模塊32與對應(yīng)的放大濾波通道以及對應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換通道組成了一個光接收通道，可以認(rèn)為在光接收單元3中包含了若干個光接收通道，通過對這些光接收通道進行控制即可對每一路背向散射信號進行相應(yīng)的處理，從而獲得所需的檢測數(shù)據(jù)?？赏ㄟ^設(shè)置通道參數(shù)實現(xiàn)對這些光接收通道進行控制。
[0033]相應(yīng)的，數(shù)據(jù)處理單元I可用于設(shè)置通道參數(shù)，對光檢測模塊32、放大濾波模塊33以及模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊34進行控制，即通過設(shè)置通道參數(shù)控制光電轉(zhuǎn)換、放大濾波以及模數(shù)轉(zhuǎn)換的過程以獲取所需的檢測數(shù)據(jù)。在具體應(yīng)用中，通道參數(shù)可以包括光檢測電壓、放大增益參數(shù)、帶寬參數(shù)和偏置參數(shù)。其中，光檢測電壓對應(yīng)于光檢測模塊32，放大增益參數(shù)和帶寬參數(shù)對應(yīng)于放大濾波模塊33，偏置參數(shù)對應(yīng)于光檢測模塊32中的偏置電流，以及放大濾波模塊33中的偏置電壓。需要說明的是，通道參數(shù)遠(yuǎn)不止于這些，以上僅為一個參考，本實用新型僅對OTDR裝置的結(jié)構(gòu)本身要求保護，其具體的應(yīng)用可根據(jù)實際情況進行調(diào)整。
[0034]數(shù)據(jù)處理單元I用于對光接收單元3采集到的檢測數(shù)據(jù)進行分析處理。
[0035]耦合單元4的一端分別與光發(fā)射單元2和光接收單元3連接，耦合單元4的另一端與待測光纖5連接。在本實施例中，耦合單元4為雙向耦合器，即雙向通信的光纖耦合器，但不限于此，也可以是環(huán)形器，本實用新型不對耦合單元4的具體類型進行限定，以上僅為舉例。
[0036]基于多波長脈沖光信號的OTDR裝置的工作流程如下:
[0037]數(shù)據(jù)處理單元I用于設(shè)置調(diào)制參數(shù)以及通道參數(shù)，并根據(jù)調(diào)制參數(shù)發(fā)送驅(qū)動信號給光發(fā)射單元2 ;光發(fā)射單元2根據(jù)驅(qū)動信號進行調(diào)制并發(fā)射相應(yīng)的多波長脈沖光信號，多波長脈沖光信號經(jīng)耦合單元4進行耦合后進入待測光纖5 ;多波長脈沖光信號在待測光纖5內(nèi)產(chǎn)生背向散射信號，背向散射信號經(jīng)耦合單元4進行耦合后進入光接收單元3;光接收單元3根據(jù)通道參數(shù)對背向散射信號依次進行光電轉(zhuǎn)換、放大濾波以及模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲得檢測數(shù)據(jù)；光接收單元3將檢測數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元I進行分析、處理。
[0038]在本實施例中，多波長脈沖光信號采用的是1550nm、1310nm和1625nm三種波長的脈沖光信號，這三種波長均為傳統(tǒng)OTDR所采用，不會帶來額外的成本和復(fù)雜度，但不限于此，本實用新型對多波長脈沖光信號的波長范圍不作限制，優(yōu)選的波長范圍為1210nnTl650nm，這個波段為光纖通信中常用波段，損耗系數(shù)小，傳輸距離遠(yuǎn)，易于實現(xiàn)。該波長范圍僅供參考，并不限制多波長脈沖光信號的波長范圍。
[0039]以上公開的僅為本申請的幾個具體實施例，但本申請并非局限于此任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本申請的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.基于多波長脈沖光信號的OTDR裝置，用于對一待測光纖上發(fā)生的事件進行檢測，其特征在于，該OTDR裝置包括: 用于向所述待測光纖同時發(fā)送一組多波長脈沖光信號的光發(fā)射單元；用于同時采集由所述待測光纖返回的多組背向散射信號，獲取檢測數(shù)據(jù)的光接收單元；以及用于對采集到的檢測數(shù)據(jù)進行分析處理的數(shù)據(jù)處理單元； 其中，所述數(shù)據(jù)處理單元與所述光接收單元連接；所述光發(fā)射單元包括光合成模塊以及至少兩個不同中心波長的光源；所述光接收單元包括分光模塊和至少兩個對應(yīng)于所述不同中心波長光源的光檢測模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多波長脈沖光信號的OTDR裝置，其特征在于，所述光發(fā)射單元還包括用于驅(qū)動所述不同中心波長光源的光源驅(qū)動模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于多波長脈沖光信號的OTDR裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元還與所述光發(fā)射單元連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于多波長脈沖光信號的OTDR裝置，其特征在于，所述光接收單元還包括依次連接的放大濾波模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所有光檢測模塊分別與所述放大濾波模塊連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于多波長脈沖光信號的OTDR裝置，其特征在于，所述放大濾波模塊包括若干放大濾波通道，每個放大濾波通道與一個所述光檢測模塊對應(yīng)連接；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊包括若干模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，每個模數(shù)轉(zhuǎn)換通道與一個所述放大濾波通道對應(yīng)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多波長脈沖光信號的OTDR裝置，其特征在于，還包括耦合單元，所述耦合單元的一端分別與所述光發(fā)射單元和所述光接收單元連接，所述耦合單元的另一端與所述待測光纖連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多波長脈沖光信號的OTDR裝置，其特征在于，所述多波長脈沖光信號的波長范圍為1210nnTl650nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多波長脈沖光信號的OTDR裝置，其特征在于，所述光合成模塊為定向耦合器、波分復(fù)用器或平面光波導(dǎo)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多波長脈沖光信號的OTDR裝置，其特征在于，所述光檢測模塊為APD光電二極管。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于多波長脈沖光信號的OTDR裝置，其特征在于，所述耦合單元為雙向耦合器或環(huán)形器。
【文檔編號】G01D5/26GK203981185SQ201420064869
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年2月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月13日
【發(fā)明者】林彥國 申請人:上海溫光自動化技術(shù)有限公司