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Frequenza ottica reflectometry dominio

Breve introduzione

Frequenza ottica dominio riflettometria (OFDR) è una nuova tecnologia dal 1990. Poiché può essere applicato a vari range di misurazione di precisione con una vasta gamma dinamica e attrarre l'interesse dei ricercatori. Sistema OFDR richiede una sorgente di luce lineare dovrebbe spazzare stretta linewidth singolo laser modo longitudinale, in modo che le elevate esigenze della sorgente luminosa, che ha portato anche ad una mancanza di ricerca OFDR nazionale. Poiché OFDR può essere applicata ad una vasta gamma di misurazione ad alta precisione e dispone di una vasta gamma dinamica, o per attirare l'interesse di molti ricercatori. Con la crescente maturità delle fonti interne di tecnologia FM, il suo sviluppo e prospettive di applicazione molto ampio. Sta attualmente utilizzando più tempo ottica riflettometro dominio (OTDR). OTDR viene chiesto differenza e la differenza di cammino ottico rilevata dall'analisi della dispersione della luce. Migliorare la risoluzione di rilevamento della rilevazione dipende dalla larghezza di impulso si riduce, tuttavia, in determinate condizioni di la potenza del laser. Si tradurrà in minore energia di impulso di rilevazione e aumentando il livello di rumore, provocando una ridotta gamma dinamica. Al fine di risolvere questo problema. Altri metodi riflettometria nel dominio del tempo sono costantemente studiano.Fondamentale

Frequenza ottica reflectometry dominio comprende una struttura lineare spazzato interferometro di luce sorgente, un fotorivelatore e un analizzatore di spettro (o l'unità di elaborazione del segnale), ecc, basato sulla rilevazione ottica eterodina, il principio può essere utilizzata per analizzare la figura seguente.

Per la frequenza centrale di una scansione lineare della luce continua. Attraverso l'accoppiatore nella struttura interferometro Michelson è divisa in due fasci. Riflettore Bunch ritorna attraverso il suo cammino ottico è fisso, conosciuto come la luce di riferimento, l'altro fascio in fibra ottica in prova. A causa della presenza di rifrazione della fibra disomogeneità microstruttura produrrà diffusione di Rayleigh. In cui la porzione posteriore della fibra ottica per soddisfare l'apertura numerica della luce diffusa verso la fine dell'iniezione del ritorno, conosciuto come la luce segnale. Se la luce è lunghezza propagazione coerente per soddisfare le condizioni, le travi di segnale e di riferimento saranno miscelazione avviene nella superficie fotosensibile del fotorivelatore. X fibra test in qualsiasi momento dopo i segnali luminosi Rayleigh retrodiffusi corrispondente alla frequenza della corrente è impostato a 0, la frequenza è proporzionale alla dimensione del punto di dispersione x. Finché la frequenza di taglio inferiore la risposta in frequenza del fotorivelatore. Fotoelettrico rivelatore volontà frequenza di uscita fotocorrente, la fibra ottica in x rispetto alla dimensione della sua ampiezza è proporzionale al coefficiente di dispersione e della potenza ottica, per ottenere l'attenuazione dispersione caratteristica lungo tutta la fibra ottica in prova, mentre la frequenza massima può essere testato per ricavare la lunghezza della fibra da testare.

Vantaggio

Nelle reti di comunicazioni ottiche, compresa la diagnosi e l'individuazione delle comunicazioni ottiche localizzazione del guasto di rete, circuito ottico integrato. Il primo è in genere solo un centimetro o millimetro scala, che è generalmente la lunghezza d'onda di diagnostica di una sorgente luminosa di 1,3 o 1,55, la gamma di chilometri hanno raggiunto, la grande scala richiede un'ampia gamma dinamica e una sorgente di luce ad alta potenza. Ovviamente. Conflitto tra la risoluzione e la gamma dinamica OTDR non può risolvere questo problema, ma per incontrare OFDR. E 'alta risoluzione spaziale e alti vantaggi sensibilità.

Alta sensibilità

Supponendo che la resistenza RI carico cellula fotoelettrica. , Quindi il segnale di rivelazione ottica eterodina risultante corrispondente alla potenza elettrica frequenza differenza. OTDR è il rilevamento diretto della fibra ottica indietro l'Rayleigh dispersi segnale luminoso, la potenza ottica di uscita. Poiché la potenza ottica della luce di riferimento è relativamente grande, generalmente alcune decine di milliwatt. La fibra e la potenza del segnale ottico posteriore per una piccola diffusione di Rayleigh. Solo circa l'incidente - 45dB, quindi si può concludere. OFDR metodo di rilevazione sensibilità è molto superiore ai metodi di rilevamento OTDR. Cioè, la gamma dinamica nelle stesse condizioni, OFDR richiede molto meno sorgente luminosa di alimentazione.

Una elevata risoluzione spaziale

Risoluzione spaziale si riferisce alla capacità del sistema di misurazione sulla fibra sotto test possono distinguere due punti di misurazione adiacenti. Mezzi distanziatori punto di misura ad alta risoluzione spaziale possono identificare breve, che il punto informazioni sulla fibra può essere misurata su più e meglio riflette

Caratteristiche dell'intero fibra da testare. Nel limite di risoluzione sistema OTDR dalla larghezza di impulso di sonda, larghezza impulso luminoso sonda stretto, la risoluzione è elevata, mentre l'energia dell'impulso ottico diventa più piccolo, il SNR diminuisce. Sistema OFDR può corrispondere alla risoluzione spaziale secondo la capacità della fibra sotto test per identificare i due punti di misurazione adiacenti corrispondenti al segnale di frequenza intermedia, il segnale IF è identificabile nella capacità del sistema di utilizzare la larghezza di banda dell'analizzatore di spettro è strettamente legato al ricevitore. Ovviamente, minore è la larghezza di banda del ricevitore, la capacità di distinguere due frequenze diverse, l'intensità del segnale, mentre l'introduzione del livello di rumore è piccolo, per migliorare il rapporto segnale-rumore, il sistema OFDR ottenere una risoluzione spaziale elevata può essere ottenuta mentre ampia gamma dinamica.

Fattore limitante

Vincoli rumore di fase Source e coerenza

L'analisi di cui sopra assume che la sorgente luminosa è monocromatica, e la sorgente di segnale effettivo avrà maggiori spettro del rumore di fase è limitata dalla larghezza mostrato. Il rumore di fase può essere ridotta per ridurre la lunghezza della fibra e la risoluzione spaziale può essere attendibilmente misurata, cioè dopo una certa lunghezza della fibra ottica per i dati di misura non possono riflettere accuratamente la dimensione del segnale dispersa, e quindi non in grado di analizzare correttamente le proprietà di trasmissione della fibra.

Limitare luce spazzata lineare

L'effettivo utilizzo dei laser a causa di cambiamenti di temperatura, vibrazioni, oscillazioni della tensione di rete e le altre condizioni del dispositivo, può causare cambiamenti nella posizione dei risonanti uscita cambia luce cavità che interessano spettro della luce, causando spazzata non lineare, la misurazione OFDR ampia mostra segnale di differenza gamma di frequenza del sistema, che limita la risoluzione spaziale utilizzando dimensioni OFDR.

Onde di luce polarizzata restrizioni

A causa del modo le informazioni sono utilizzate schema di rilevamento coerente OFDR, è chiaro che se la luce segnale e la luce di riferimento nella direzione di polarizzazione della superficie fotosensibile del fotorivelatore sono ortogonali, il segnale corrispondente ai punti di misura fibra ottica sarà perso. Pertanto, dobbiamo garantire la stabilità della polarizzazione della luce.

Stato di sviluppo

Cerco sistema OFDR commercializzato all'estero utilizzando laser a semiconduttore sono stati studiati e discussi come un sistema OFDR fonte di luce. Sorin et al 1990 avente una lunghezza d'onda di 1,32 ND: YAG laser come sorgente luminosa per ottenere un tempo di coerenza lungo, gamma di misura fino a 50 km. Risoluzione di 380m. 1995 Tsuii et una lunghezza d'onda di 1,55 Er-Yb laser come sorgente luminosa. Amplificatore in fibra Usa Er-drogato, il campo di misura raggiunge 30 km, la risoluzione di 50m. 2000 年 Oberson, che stava usando le piezoelettrici in ceramica regolare di linea larghezza lOkHz laser a fibra sintonizzabile. Risoluzione 16 centimetri ottenuto nella lunghezza 150m, e una gamma dinamica di 80 dB. 2007 年 Y.Koshikiya et ottenuta con modulazione SSB nella risoluzione gamma centimetro più di 5km, la risoluzione di questa fibra è stata in grado di soddisfare i requisiti di prova di una rete di comunicazione, all'estero, compresi i prodotti correlati disponibili distribuito LIOS misurazione della temperatura in fibra ottica nel campo, tuttavia, è relativamente piccola ricerca nazionale. [1]


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