【摘要】：光時(shí)域反射儀(OTDR)是國際電信聯(lián)盟推薦用于光纖測距與光纖故障檢測的專業(yè)儀器。隨著光纖入戶、緊密星型網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展,迫切需求大動態(tài)范圍、高空間分辨率的OTDR。相較于傳統(tǒng)脈沖飛行法OTDR,混沌OTDR利用寬帶的混沌光源代替了傳統(tǒng)的脈沖光源,將產(chǎn)生的混沌信號一分為二:一路參考,一路探測,并通過互相關(guān)運(yùn)算獲取光纖鏈路的信息�；煦鏞TDR擁有與距離無關(guān)的高空間分辨率優(yōu)勢,在未來光纖網(wǎng)絡(luò)檢測中具有廣闊的應(yīng)用前景。然而混沌OTDR在實(shí)際應(yīng)用中遇到如下限制:(1)cm量級高空間分辨率的實(shí)現(xiàn)必須采用GHz帶寬的信號,這就需要寬帶的探測器和高速的數(shù)據(jù)采集卡,從而導(dǎo)致混沌OTDR成本昂貴與探測器靈敏度的犧牲。(2)半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的混沌信號具有明顯的弛豫振蕩特征,信號能量主要集中在弛豫振蕩頻率附近,導(dǎo)致低頻段能量過低。在實(shí)際應(yīng)用中,受限于探測器等電子器件的帶寬與低通濾波特性,混沌信號能量利用不足,限制了混沌OTDR的動態(tài)范圍。針對上述混沌OTDR存在的兩個(gè)問題,本文提出了光纖環(huán)、有效比特位互相關(guān)法對混沌OTDR進(jìn)行優(yōu)化。通過在混沌光源中引入簡易光纖環(huán),提高了混沌信號的低頻段能量�；诠饫w環(huán)的混沌OTDR動態(tài)范圍大幅度提升。通過有效比特位互相關(guān)法,混沌OTDR的空間分辨率突破了探測器等電子器件的帶寬限制,充分發(fā)揮了混沌OTDR的高空間分辨率優(yōu)勢。圍繞上述內(nèi)容,本論文開展的相關(guān)工作與取得的主要成果如下:(1)提出了一種簡易的光纖環(huán)提高外腔光反饋混沌的低頻段能量,從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面對其進(jìn)行了驗(yàn)證。在200MHz探測帶寬下,基于光纖環(huán)的混沌OTDR動態(tài)范圍提高了5dB。(2)提出了一種改進(jìn)的互相關(guān)法:有效比特位互相關(guān)法。對抽取N LSBs(N個(gè)最低有效位)重構(gòu)后信號帶寬增強(qiáng)進(jìn)行了理論分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,并探究了其帶寬增強(qiáng)的機(jī)制。搭建了基于有效比特位互相關(guān)法的混沌OTDR系統(tǒng),對其空間分辨率提升進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,在200MHz探測帶寬和6 LSBs相關(guān)法下,混沌OTDR的空間分辨率提升了5倍。并對多個(gè)反射事件進(jìn)行了測量。此外,我們還理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了有效比特位互相關(guān)法混沌OTDR系統(tǒng)的線性度。
【圖文】：

背景 年，高錕博士在發(fā)表于《Electromagnetic Wave Theory》期刊論文中用高純度石英玻璃制作光纖可以大幅度降低光在光纖中傳播損耗，理至 20dB/km[1]。光纖通信理論由此誕生。從此光纖通信網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展成為了 21 世紀(jì)信息傳遞至關(guān)重要的載體[2-3]。中最常見的光纖通信網(wǎng)絡(luò)[4-9]便是光纖到 X（FTTX），例如光纖到戶等。如圖 1-1 所示是 FTTX 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。它由長途光纖和短途光纖將業(yè)、學(xué)校、家庭等用戶直接連接起來，，形成了一個(gè)有效且復(fù)雜的通信速傳遞與接收。目前光纖到戶（FTTH）是光纖通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要 具有寬帶、高效、低成本等優(yōu)勢，已經(jīng)成為全球各國大力推廣的通信018-2025 年，全球光纖通信網(wǎng)絡(luò)每年復(fù)合增長率均超過 30%。光纖通前所未有的高度。

圖 1-2 全球核心骨干光纖連接網(wǎng).Figure 1-2 Global core backbone fiber optic connection network.絡(luò)故障發(fā)生往往是不可預(yù)防的。及時(shí)對光纖故障進(jìn)行維修，把造得十分迫切。這樣一來如何迅速、精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)光纖故障定位，就課題。工欲善其事，必先利其器。國際電信聯(lián)盟將光時(shí)域反射儀（lectometer, OTDR）作為光纖通信網(wǎng)絡(luò)故障檢測的重要儀器設(shè)備 80 年代發(fā)展至今，已經(jīng)從最開始簡單的脈沖飛行法 OTDR，發(fā)展
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN929.11

【相似文獻(xiàn)】

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4 王敏琦;使用光時(shí)域反射儀應(yīng)注意的問題[J];重慶郵電學(xué)院學(xué)報(bào);1999年01期

5 王炯毅;江澤寧;童佩玲;劉薇;季華良;;智能化長波長光時(shí)域反射儀的研制[J];計(jì)量技術(shù);1989年11期

6 ;CMA8800光時(shí)域反射儀[J];電信科學(xué);2001年03期

7 程利軍;王立軍;;基于光時(shí)域反射儀的光纖測試及分析[J];河北電力技術(shù);2008年01期

8 謝春年;用光時(shí)域反射儀測量光纖故障位置[J];鐵道運(yùn)營技術(shù);2004年03期

9 ;TFS3030光時(shí)域反射儀的特點(diǎn)及用法[J];現(xiàn)代有線傳輸;1994年03期

10 ;德國W＆G公司推出全新OTDR光時(shí)域反射儀[J];電信科學(xué);1996年01期

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2 陳孝蓮;劉佳誕;高旭平;;基于GIS的光時(shí)域反射儀通信光纜故障智能決策[A];2017智能電網(wǎng)信息化建設(shè)研討會論文集[C];2017年

3 朱正紅;陳永紅;亢海龍;喬東旭;劉朋;;機(jī)載光纜自動化檢測設(shè)備的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];2015年第二屆中國航空科學(xué)技術(shù)大會論文集[C];2015年

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6 甘宇健;可調(diào)諧光時(shí)域反射儀的研究與實(shí)現(xiàn)[D];廣西師范大學(xué);2012年

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8 曹磊;基于FPGA的光時(shí)域反射儀的設(shè)計(jì)與研制[D];北京交通大學(xué);2014年

9 王龍清;光纖色度色散對混沌光時(shí)域反射儀性能的影響[D];太原理工大學(xué);2016年

10 阮洪j;通信光纜障礙全程定位方法實(shí)踐探討[D];華東理工大學(xué);2013年

本文編號：2603628