光纖色度色散對(duì)混沌光時(shí)域反射儀性能的影響.pdf

1、光時(shí)域反射儀（Optical Time Domain Reflectometer，OTDR）是當(dāng)前診斷光纖鏈路故障的主要技術(shù)，其中兩個(gè)重要的性能參數(shù)動(dòng)態(tài)范圍和空間分辨率同時(shí)提高一直是個(gè)難以解決的問(wèn)題?；煦绻鈺r(shí)域反射儀（Chaotic Optical Time Domain Reflectometer，COTDR）可有效解決這一問(wèn)題，在提高動(dòng)態(tài)范圍的同時(shí)，COTDR的空間分辨率不會(huì)受到影響，而且COTDR的空間分別率幾乎是一個(gè)常數(shù)，它與探

2、測(cè)距離無(wú)關(guān)。混沌光時(shí)域反射儀是通過(guò)計(jì)算探測(cè)信號(hào)在光纖故障鏈路中的回波信號(hào)與參考信號(hào)之間的時(shí)間延遲來(lái)實(shí)現(xiàn)光纖故障位置的診斷。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在混沌光時(shí)域反射儀中，探測(cè)信號(hào)在光纖鏈路中傳播時(shí)，光纖色散會(huì)引起探測(cè)信號(hào)脈沖的展寬（時(shí)序形狀的畸變），這會(huì)大大降低回波信號(hào)和參考信號(hào)在時(shí)序上的相似度，進(jìn)而降低回波信號(hào)與參考信號(hào)之間的相關(guān)性，即降低混沌光時(shí)域反射儀的動(dòng)態(tài)范圍。在對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行探測(cè)前，用色散補(bǔ)償模塊（Dispersion-compensat

3、ion Unit，DCU）對(duì)這部分回波信號(hào)進(jìn)行色散補(bǔ)償可以使回波信號(hào)的畸變達(dá)到最小，進(jìn)而提高混沌光時(shí)域反射儀的動(dòng)態(tài)范圍。在對(duì)長(zhǎng)距離光纖鏈路進(jìn)行故障診斷時(shí)，由于回波信號(hào)累積了更多的色散，用色散補(bǔ)償方法來(lái)提高COTDR的動(dòng)態(tài)范圍的效果尤為顯著。
　　本文中，我們利用VPI軟件模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法，研究了色散補(bǔ)償對(duì)混沌光時(shí)域反射儀動(dòng)態(tài)范圍的影響。我們首先用VPI軟件模擬了光纖色散對(duì)混沌信號(hào)的時(shí)序形狀的影響，然后從實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了軟件模擬的結(jié)

4、論。本文主要進(jìn)行了以下工作:
　　1.首先介紹了光時(shí)域反射儀的發(fā)展和優(yōu)缺點(diǎn)，介紹了本課題組研制的混沌光時(shí)域反射儀；介紹了本論文實(shí)驗(yàn)中所用的低帶寬（3.5GHz）和高帶寬（7GHz）混沌激光信號(hào)的產(chǎn)生裝置及方法。
　　2.介紹了當(dāng)前提高光時(shí)域反射儀動(dòng)態(tài)范圍的方法。主要包括提高探測(cè)信號(hào)和接收機(jī)的靈敏度等方法；通過(guò)數(shù)據(jù)信號(hào)處理，例如多次累積求取平均、小波變換，離散消除算法來(lái)提高動(dòng)態(tài)范圍。本論文提出了通過(guò)色散補(bǔ)償來(lái)提高回波信號(hào)和參考

5、信號(hào)的相似性來(lái)提高互相關(guān)峰的峰值，最終提高混沌光時(shí)域反射儀的動(dòng)態(tài)范圍。
　　3.通過(guò)VPI軟件模擬產(chǎn)生混沌光信號(hào)，將其分為兩路，其中一路經(jīng)過(guò)了一定長(zhǎng)度的光纖，使這部分光信號(hào)累積一定量的色散，然后由光電探測(cè)器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；另外一路作為參考信號(hào)，它不經(jīng)過(guò)光纖傳輸，直接由光電探測(cè)器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。我們比較了兩路信號(hào)在時(shí)序上的畸變情況,以此來(lái)說(shuō)明色散對(duì)混沌信號(hào)的影響。
　　4.實(shí)驗(yàn)中，加入色散補(bǔ)償模塊（Dispersion-compe