本發(fā)明涉及光纖，尤其涉及一種基于otdr(optical?time-domainreflectometer，光時(shí)域反射儀)的單模光纖多參數(shù)同步測(cè)量方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代通信業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，傳輸容量需求不斷增加，推動(dòng)了新型光纖傳輸技術(shù)的研究熱點(diǎn)。多芯光纖和少模光纖為代表的空分復(fù)用技術(shù)(space-divisionmultiplexing,sdm)作為突破單模光纖系統(tǒng)容量瓶頸的新途徑，通過(guò)充分利用空間維度，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)傳輸容量的成倍提升，成為未來(lái)實(shí)現(xiàn)tbit/s乃至pbit/s級(jí)別傳輸?shù)暮诵募夹g(shù)之一。然而，現(xiàn)階段的空分復(fù)用傳輸技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，尚未廣泛應(yīng)用于實(shí)際場(chǎng)景。為了進(jìn)一步提升光纖系統(tǒng)的頻譜效率并降低單位比特的傳輸成本，高維調(diào)制方式的應(yīng)用成為關(guān)鍵，這對(duì)光纖的損耗、線性度等性能提出了更高的要求。

2、目前，針對(duì)光纖不同參數(shù)的測(cè)量已發(fā)展出多種技術(shù)方案。例如，色散測(cè)量通常采用時(shí)域法、頻域法及背向散射法；光纖損耗測(cè)量主要依靠截?cái)喾ê捅诚蛏⑸浞?；有效模?chǎng)面積及模場(chǎng)直徑的測(cè)量則常使用近場(chǎng)掃描法、遠(yuǎn)場(chǎng)掃描法和可變孔徑法；折射率分布可以通過(guò)近場(chǎng)掃描、縱向干涉、聚焦法及背向散射法來(lái)實(shí)現(xiàn)；光纖的截止波長(zhǎng)測(cè)量則可以采用傳輸功率法等技術(shù)。

3、從現(xiàn)有的研究進(jìn)展來(lái)看，光纖各類參數(shù)的測(cè)量方法已較為豐富，且在測(cè)量精度和穩(wěn)定性方面已達(dá)到較高水平。然而，這些測(cè)量方法普遍存在著只能針對(duì)單一參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的局限性，難以滿足同時(shí)測(cè)量多種參數(shù)的需求。此外，部分測(cè)量方案在成本、系統(tǒng)復(fù)雜度上較高，且無(wú)法有效測(cè)量參數(shù)的分布特性。

4、因此，亟需開(kāi)發(fā)一種簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)且能夠?qū)崿F(xiàn)光纖多參數(shù)同步測(cè)量的新方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種基于otdr的單模光纖多參數(shù)同步測(cè)量方法及系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)單模光纖的多參數(shù)同步測(cè)量，顯著降低了測(cè)量成本和復(fù)雜度。

2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于otdr的單模光纖多參數(shù)同步測(cè)量方法，通過(guò)基于otdr的單模光纖多參數(shù)同步測(cè)量系統(tǒng)對(duì)兩端連接有第一參考光纖及第二參考光纖的被測(cè)光纖進(jìn)行多參數(shù)同步測(cè)量，所述方法包括以下步驟：

3、生成光脈沖信號(hào)；

4、將所述光脈沖信號(hào)注入預(yù)設(shè)的正向光路路徑中，以生成正向的第一背向瑞利散射光功率信號(hào)；以及，將所述光脈沖信號(hào)注入述預(yù)設(shè)的反向光路路徑中，以生成反向的第二背向瑞利散射光功率信號(hào)；其中，所述正向光路路徑為信號(hào)由所述第一參考光纖注入，并經(jīng)所述待測(cè)光纖至所述第二參考光纖的路徑；所述反向光路路徑為信號(hào)由所述第二參考光纖注入，并經(jīng)所述待測(cè)光纖至所述第一參考光纖的路徑；

5、對(duì)所述第一背向瑞利散射光功率信號(hào)及所述第二背向瑞利散射光功率信號(hào)進(jìn)行光電信號(hào)轉(zhuǎn)換，以形成為兩個(gè)電信號(hào)；

6、將所形成的兩個(gè)電信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，以得到兩個(gè)數(shù)字信號(hào)；

7、基于所得到的兩個(gè)數(shù)字信號(hào)，繪制出相應(yīng)的背向瑞利散射功率分布圖，并結(jié)合所述第一參考光纖及所述第二參考光纖的多個(gè)參數(shù)值，通過(guò)預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)模型來(lái)計(jì)算得到被測(cè)光纖的多個(gè)參數(shù)值。

8、其中，所述光脈沖信號(hào)為中心波長(zhǎng)1550nm，脈沖光功率為0～40mw，脈沖寬度為10～1200ns，重復(fù)頻率為1～100khz的范圍內(nèi)所指定的穩(wěn)定光脈沖信號(hào)。

9、其中，所述第一參考光纖、所述第二參考光纖及所述被測(cè)光纖具有相同的參數(shù)，均包括模場(chǎng)直徑、有效模場(chǎng)面積、纖芯直徑、有效折射率和截止波長(zhǎng)。

10、其中，所述方法進(jìn)一步包括：

11、接收人機(jī)交互指令，以控制所述光脈沖信號(hào)的脈沖功率、脈沖寬度和重復(fù)頻率，以及保存所述第一背向瑞利散射光功率信號(hào)及所述第二背向瑞利散射光功率信號(hào)。

12、本發(fā)明實(shí)施例中還提供了一種基于otdr的單模光纖多參數(shù)同步測(cè)量系統(tǒng)，其對(duì)兩端連接有第一參考光纖及第二參考光纖的被測(cè)光纖進(jìn)行多參數(shù)同步測(cè)量，包括：

13、光脈沖產(chǎn)生模塊，用于生成光脈沖信號(hào)；

14、光路模塊，用于將所述光脈沖信號(hào)注入預(yù)設(shè)的正向光路路徑中，以生成正向的第一背向瑞利散射光功率信號(hào)；以及，將所述光脈沖信號(hào)注入述預(yù)設(shè)的反向光路路徑中，以生成反向的第二背向瑞利散射光功率信號(hào)；其中，所述正向光路路徑為信號(hào)由所述第一參考光纖注入，并經(jīng)所述待測(cè)光纖至所述第二參考光纖的路徑；所述反向光路路徑為信號(hào)由所述第二參考光纖注入，并經(jīng)所述待測(cè)光纖至所述第一參考光纖的路徑；

15、光電檢測(cè)模塊，用于對(duì)所述第一背向瑞利散射光功率信號(hào)及所述第二背向瑞利散射光功率信號(hào)進(jìn)行光電信號(hào)轉(zhuǎn)換，以形成為兩個(gè)電信號(hào)；

16、數(shù)據(jù)采集模塊，用于將所形成的兩個(gè)電信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，以得到兩個(gè)數(shù)字信號(hào)；

17、主控模塊，用于基于所得到的兩個(gè)數(shù)字信號(hào)，繪制出相應(yīng)的背向瑞利散射功率分布圖，并結(jié)合所述第一參考光纖及所述第二參考光纖的多個(gè)參數(shù)值，通過(guò)預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)模型來(lái)計(jì)算得到被測(cè)光纖的多個(gè)參數(shù)值。

18、其中，所述光脈沖信號(hào)為中心波長(zhǎng)1550nm，脈沖光功率為0～40mw，脈沖寬度為10～1200ns，重復(fù)頻率為1～100khz的范圍內(nèi)所指定的穩(wěn)定光脈沖信號(hào)。

19、其中，所述第一參考光纖、所述第二參考光纖及所述被測(cè)光纖具有相同的參數(shù)，均包括模場(chǎng)直徑、有效模場(chǎng)面積、纖芯直徑、有效折射率和截止波長(zhǎng)。

20、其中，還包括：人機(jī)交互模塊；其中，

21、所述人機(jī)交互模塊，用于接收用戶指令，以生成人機(jī)交互指令，讓所述主控模塊控制所述光脈沖產(chǎn)生模塊上光脈沖信號(hào)的脈沖功率、脈沖寬度和重復(fù)頻率。

22、實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，具有如下有益效果：

23、本發(fā)明向被測(cè)光纖分別經(jīng)正向光路路徑及反向光路路徑注入光脈沖信號(hào)，以形成第一背向瑞利散射光功率信號(hào)及第二背向瑞利散射光功率信號(hào)，并結(jié)合第一參考光纖及第二參考光纖的多個(gè)參數(shù)值，通過(guò)數(shù)據(jù)模型來(lái)計(jì)算得到被測(cè)光纖的多個(gè)參數(shù)值，不僅測(cè)量過(guò)程及計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)單模光纖的多參數(shù)同步測(cè)量，顯著降低了測(cè)量成本和復(fù)雜度。

技術(shù)特征：

1.一種基于otdr的單模光纖多參數(shù)同步測(cè)量方法，其特征在于，通過(guò)基于otdr的單模光纖多參數(shù)同步測(cè)量系統(tǒng)對(duì)兩端連接有第一參考光纖及第二參考光纖的被測(cè)光纖進(jìn)行多參數(shù)同步測(cè)量，所述方法包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的基于otdr的單模光纖多參數(shù)同步測(cè)量方法，其特征在于，所述光脈沖信號(hào)為中心波長(zhǎng)1550nm，脈沖光功率為0～40mw，脈沖寬度為10～1200ns，重復(fù)頻率為1～100khz的范圍內(nèi)所指定的穩(wěn)定光脈沖信號(hào)。

3.如權(quán)利要求2所述的基于otdr的單模光纖多參數(shù)同步測(cè)量方法，其特征在于，所述第一參考光纖、所述第二參考光纖及所述被測(cè)光纖具有相同的參數(shù)，均包括模場(chǎng)直徑、有效模場(chǎng)面積、纖芯直徑、有效折射率和截止波長(zhǎng)。

4.如權(quán)利要求3所述的基于otdr的單模光纖多參數(shù)同步測(cè)量方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括：

5.一種基于otdr的單模光纖多參數(shù)同步測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，其對(duì)兩端連接有第一參考光纖及第二參考光纖的被測(cè)光纖進(jìn)行多參數(shù)同步測(cè)量，包括：

6.如權(quán)利要求5所述的基于otdr的單模光纖多參數(shù)同步測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述光脈沖信號(hào)為中心波長(zhǎng)1550nm，脈沖光功率為0～40mw，脈沖寬度為10～1200ns，重復(fù)頻率為1～100khz的范圍內(nèi)所指定的穩(wěn)定光脈沖信號(hào)。

7.如權(quán)利要求6所述的基于otdr的單模光纖多參數(shù)同步測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述第一參考光纖、所述第二參考光纖及所述被測(cè)光纖具有相同的參數(shù)，均包括模場(chǎng)直徑、有效模場(chǎng)面積、纖芯直徑、有效折射率和截止波長(zhǎng)。

8.如權(quán)利要求7所述的基于otdr的單模光纖多參數(shù)同步測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，還包括：人機(jī)交互模塊；其中，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種基于OTDR的單模光纖多參數(shù)同步測(cè)量方法，包括生成光脈沖信號(hào)；將光脈沖信號(hào)注入正向光路路徑中生成正向的第一背向瑞利散射光功率信號(hào)，以及注入反向光路路徑中生成反向的第二背向瑞利散射光功率信號(hào)；對(duì)第一及第二背向瑞利散射光功率信號(hào)光電信號(hào)轉(zhuǎn)換成兩個(gè)電信號(hào)；兩個(gè)電信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換為兩個(gè)數(shù)字信號(hào)；基于兩個(gè)數(shù)字信號(hào)，繪制出背向瑞利散射功率分布圖，并結(jié)合第一及第二參考光纖的多個(gè)參數(shù)值，通過(guò)數(shù)據(jù)模型計(jì)算得到被測(cè)光纖的多個(gè)參數(shù)值；其中，正向光路路徑為第一參考光纖、待測(cè)光纖至第二參考光纖，而反向光路路徑與之相反。實(shí)施本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)單模光纖的多參數(shù)同步測(cè)量，顯著降低了測(cè)量成本和復(fù)雜度。

技術(shù)研發(fā)人員：劉峰,毛建龍,丁高逸揚(yáng),林可豪,盧瀚棟
受保護(hù)的技術(shù)使用者：溫州大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30