本文關(guān)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(xiàn)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于光纖通信系統(tǒng)的診斷中。近年來,有關(guān)光反射儀的技術(shù)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(chǔ)上,對光纖中返回的光信號采用相干接收的方式,進(jìn)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(shè)備就可以實現(xiàn)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(dá)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(yīng)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(diào)制啁啾脈沖方案的COTDR技術(shù),采用聲光調(diào)制器,將探測光脈沖調(diào)制為具有線性頻率啁啾的脈沖,而本地探測光為沒有調(diào)制的連續(xù)光。該技術(shù)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(guān),克服了傳統(tǒng)COTDR技術(shù)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(shù)實現(xiàn)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(chǔ)上,啁啾脈沖調(diào)制方案進(jìn)一步應(yīng)用于OCDR技術(shù),將探測光和本地振蕩光分別調(diào)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(shù)字信號進(jìn)行精確調(diào)整。該方案不需要高速數(shù)據(jù)采集設(shè)備,且克服了傳統(tǒng)OCDR技術(shù)中頻率調(diào)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(dá)到24.6 km,其空間分辨率為3.9 m。
【關(guān)鍵詞】：光反射儀 啁啾脈沖 空間分辨率 測量距離
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(xiàn)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(shù)指標(biāo)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(jié)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(shè)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(diào)制器的工作原理32-34
• 3.3.2 啁啾脈沖產(chǎn)生的設(shè)計34-35
• 3.3.3 基于啁啾脈沖的COTDR的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)果與分析38-43
• 3.4.1 實驗結(jié)果38-42
• 3.4.2 實驗結(jié)果分析42-43
• 3.5 本章小結(jié)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(shù)的OCDR45-46
• 4.1.2 周期調(diào)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(shè)計47-52
• 4.3.1 啁啾脈沖產(chǎn)生的設(shè)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(jié)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(jié)55-56
• 第五章 總結(jié)與展望56-58
• 5.1 研究總結(jié)56
• 5.2 未來展望56-58
• 參考文獻(xiàn)58-62
• 縮略語表62-63
• 致謝63-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文64-66

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本文編號：953161