本文關鍵詞：基于啁啾脈沖的光反射儀的研究

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【摘要】：光反射儀是測量光纖傳輸特性的儀器,現已經廣泛應用于光纖通信系統(tǒng)的診斷中。近年來,有關光反射儀的技術發(fā)展迅速,如光時域反射儀(OTDR,Optical Time Domain Reflectometry)、光相干域反射儀(OCDR,Optical Coherent Domain Reflectometry)、光頻域反射儀(OFDR,Optical Frequency Domain Reflectometry)等。相干光時域反射儀(COTDR)是在OTDR的基礎上,對光纖中返回的光信號采用相干接收的方式,進一步提升了檢測信號的動態(tài)范圍和探測距離。利用OCDR,不需要高速光電探測和信號采集設備就可以實現高空間分辨率,但是其測量距離受光源相干長度的限制,而且需要很長的延時光纖,其測量距離一般只有幾千米。COTDR的測量距離可以達到幾十公里到上百公里,但是其空間分辨率比較低(難以超過1米),空間分辨率與測量距離是一對相互矛盾的量,隨著空間分辨率的提高,可測量的光纖的距離會相應地縮短。為了克服COTDR中空間分辨率和測量距離之間的矛盾,本文提出了一種基于外部調制啁啾脈沖方案的COTDR技術,采用聲光調制器,將探測光脈沖調制為具有線性頻率啁啾的脈沖,而本地探測光為沒有調制的連續(xù)光。該技術的空間分辨率取決于頻率啁啾的范圍,而與脈沖的持續(xù)時間無關,克服了傳統(tǒng)COTDR技術中空間分辨率與測量距離之間的矛盾。在實驗中,利用該技術實現了58.6 km測量距離下1.2 m的空間分辨率,動態(tài)范圍超過20 d B。在此基礎上,啁啾脈沖調制方案進一步應用于OCDR技術,將探測光和本地振蕩光分別調制成為具有線性頻率啁啾的脈沖,并且探測光脈沖和本地振蕩光脈沖的時間延遲可以通過數字信號進行精確調整。該方案不需要高速數據采集設備,且克服了傳統(tǒng)OCDR技術中頻率調制速率與測量距離之間的矛盾,在驗證實驗中,OCDR的測量距離達到24.6 km,其空間分辨率為3.9 m。
【關鍵詞】：光反射儀 啁啾脈沖 空間分辨率 測量距離
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH74
【目錄】：

• 摘要3-5
• abstract5-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 光反射儀的歷史和研究現狀11-13
• 1.2.1 光時域反射儀簡介11-12
• 1.2.2 光相干域反射儀簡介12-13
• 1.3 研究意義13-14
• 1.4 本文的主要工作和創(chuàng)新點14-16
• 第二章 光反射儀的基本原理16-27
• 2.1 后向散射理論16-20
• 2.1.1 瑞利散射原理17-18
• 2.1.2 菲涅爾反射18-20
• 2.2 光外差探測原理20-22
• 2.3 主要技術指標22-26
• 2.3.1 動態(tài)范圍22-23
• 2.3.2 空間分辨率23
• 2.3.3 盲區(qū)23-24
• 2.3.4 脈沖寬度24-25
• 2.3.5 采樣點和采樣分辨率25-26
• 2.4 本章小結26-27
• 第三章 基于啁啾脈沖的COTDR的研究27-44
• 3.1 COTDR的原理27-29
• 3.1.1 COTDR的測量原理27-29
• 3.1.2 動態(tài)范圍與空間分辨率的矛盾29
• 3.2 基于啁啾脈沖的COTDR原理的設計29-32
• 3.3 基于啁啾脈沖的COTDR的實驗系統(tǒng)32-38
• 3.3.1 聲光調制器的工作原理32-34
• 3.3.2 啁啾脈沖產生的設計34-35
• 3.3.3 基于啁啾脈沖的COTDR的系統(tǒng)結構設計35-36
• 3.3.4 基于啁啾脈沖的COTDR的實驗原理36-38
• 3.4 基于啁啾脈沖的COTDR的實驗結果與分析38-43
• 3.4.1 實驗結果38-42
• 3.4.2 實驗結果分析42-43
• 3.5 本章小結43-44
• 第四章 基于雙啁啾脈沖的光相干域反射儀44-56
• 4.1 光相干域反射儀的原理44-47
• 4.1.1 基于合成相干函數的OCDR45-46
• 4.1.2 周期調制OCDR存在的主要問題46-47
• 4.2 基于雙啁啾脈沖的OCDR原理47
• 4.3 基于雙啁啾脈沖OCDR實驗系統(tǒng)設計47-52
• 4.3.1 啁啾脈沖產生的設計47-48
• 4.3.2 雙啁啾脈沖OCDR實驗原理48-50
• 4.3.3 雙啁啾脈沖OCDR的空間分辨率50-51
• 4.3.4 雙啁啾脈沖OCDR的原理驗證51-52
• 4.4 雙啁啾脈沖OCDR實驗結果與分析52-55
• 4.4.1 實驗測量曲線52-54
• 4.4.2 實驗分析54-55
• 4.5 本章小結55-56
• 第五章 總結與展望56-58
• 5.1 研究總結56
• 5.2 未來展望56-58
• 參考文獻58-62
• 縮略語表62-63
• 致謝63-64
• 攻讀碩士學位期間已發(fā)表或錄用的論文64-66

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本文編號：953161