隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展,各種信息傳輸媒介層出不窮,而光纖因其自身傳輸頻帶寬、傳輸容量大、重量輕等優(yōu)越性,加之其生產(chǎn)成本低,成為了當(dāng)今信息的主流載體,被應(yīng)用于各大通信主干道,光纖到戶更是通信史上的一次偉大創(chuàng)舉。光纖通信技術(shù)不僅被廣泛應(yīng)用于民用通信領(lǐng)域,在軍事領(lǐng)域尤其是航電網(wǎng)絡(luò)中,航電系統(tǒng)的傳統(tǒng)銅制總線也逐步被光纖總線所替代。OTDR（光時域反射儀）是光纖故障檢測領(lǐng)域的主要儀表,市面上也有不少的產(chǎn)品,但基本上都用于幾千米甚至幾十千米的光纖檢測,而機(jī)載航電網(wǎng)絡(luò)中的光纖其長度只有幾十米,所以作為航電光網(wǎng)絡(luò)的日常檢測和維護(hù)設(shè)備,對其精度的要求會更高,對事件的分析性能要進(jìn)一步優(yōu)化,可視化操作也要更加便捷。本文設(shè)計的高精度OTDR采取的是基于時間相關(guān)單光子計數(shù)技術(shù),不但較大程度上提高了探測靈敏度,而且使定位精度達(dá)到厘米級,解決了傳統(tǒng)OTDR面臨的探測靈敏度與定位精度之間的矛盾,從而滿足航電光網(wǎng)絡(luò)中對于光纖故障檢測的需求。全文的主要工作如下:1.基于OTDR光纖檢測原理,分析影響OTDR測試的各項指標(biāo)參數(shù),結(jié)合高精度的指標(biāo)要求搭建基于時間相關(guān)單光子計數(shù)的高精度OTDR系統(tǒng),對其核心器件進(jìn)行分析選型,引... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

事件盲區(qū)與衰減盲區(qū)

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文14間才能達(dá)到比較高的測量精度。如果每個探測周期光子數(shù)過多則會引起信號失真和堆積效應(yīng)，所以激光光源的輸出功率不宜過高[14]，但是也不能太小，因為太小會加大返回信號的檢測難度，動態(tài)范圍偏低。根據(jù)性能指標(biāo)需求，本系統(tǒng)中選用的脈沖發(fā)生器如圖2-8所示。圖2-8窄脈沖激光器外觀示意圖其相應(yīng)指標(biāo)為：1)中心波長：850nm；2)脈沖寬度：<1ns；3)脈沖峰值功率：>=100mW；4)重復(fù)頻率：0.5MHz~10MHz可調(diào)；5)工作溫度范圍：-10℃~+55℃。2.5.2單光子探測器單光子探測器是本文中高精度OTDR系統(tǒng)中的重要模塊。可以用于光子計數(shù)實驗的探測器主要包括：光電倍增管、光電二極管、超轉(zhuǎn)換邊緣傳感器、微通道板光電倍增管、真空雪崩光電二極管以及超導(dǎo)單光子探測器等。半導(dǎo)體單光子探測器的核心元器件是SPAD（單光子雪崩二極管），探測器的性能直接受到SPAD的各項指標(biāo)影響。SPAD工作在蓋革模式下，在吸收層由入射光子激發(fā)出的載流子通過電場的作用進(jìn)入倍增層，在倍增層中強(qiáng)電場的作用下，載流子發(fā)生碰撞電離并形成雪崩效應(yīng)，從而產(chǎn)生雪崩電流信號。為了滿足不同波長的光子探測需求，如今市場上已出現(xiàn)多種材料類型的SPAD[15]。根據(jù)性能需求，本系統(tǒng)中采用的是EXCELITAS公司生產(chǎn)的SPCM-AQRH單光子探測器。

第二章高精度OTDR系統(tǒng)設(shè)計15圖2-9單光子探測器外觀圖其相應(yīng)指標(biāo)為：1)靈敏度：850nm波長附件光子效率大于50%；2)暗計數(shù)：<1000cps；3)工作溫度范圍：-20℃~55℃；4)時間抖動：<500ps。但是，在OTDR系統(tǒng)測試過程中，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)反射事件后面出現(xiàn)探測器飽和問題，導(dǎo)致OTDR測試中出現(xiàn)不規(guī)則曲線，如圖2-10所示。圖2-10探測器飽和后OTDR測試曲線從圖2-10可以看出，在一個強(qiáng)反射峰出現(xiàn)以后，曲線出現(xiàn)一個凹坑，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確計算此反射事件的插入損耗值。出現(xiàn)此問題主要是由于單光子探測器運行模式所導(dǎo)致，此探測器的運行模式為自由運行模式，雖然此模式的通用性很強(qiáng)，但是其存在固有缺陷。當(dāng)OTDR測試中出現(xiàn)強(qiáng)反射峰時，光子數(shù)目的數(shù)量巨大，受

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