[发明专利]用于光纤的测量设备和方法

说明书

本发明涉及一种用于测量光纤(1400)中的反射的测量设备(3000)，该设备包括：发射装置(3100)，其连接至光纤(1400)并被配置成用于将光发射到光纤(1400)中；测量装置(3300)，其连接至光纤(1400)并被配置成用于接收来自光纤(1400)的反射光，其中，测量装置包括第一光子探测器(3310)和第二光子探测器(3311)，其中，基于第一光子探测器(3310)的输出控制第二光子探测器(3311)的操作和/或到达第二光子探测器(3311)的反射光。

技术领域

本发明大体涉及一种用于测量光纤中的反射的测量设备和方法。特别是，本发明涉及光时域反射法领域。更具体地，本发明涉及一种改进的设备和方法，其允许测量光纤的位于一反射部分之后、例如缺陷或连接部之后的部分的瑞利(Rayleigh)背向散射。

背景技术

光时域反射法(OTDR：optical time domain reflectometry)广泛用于电信领域，以用来测量光纤中的反射。在OTDR中，将短光脉冲、通常为具有10皮秒至1微秒、优选30皮秒至10纳秒的持续时间的激光注入通常被称为被测光纤或FUT的光纤中。

在光纤中，部分光被反射向注入侧。反射可能归因于瑞利背向散射和/或局部缺陷和/或光纤与其它构件之间的连接部。从光纤返回的反射光由光探测器(例如光电二极管)收集，并且反射值作为探测时间的函数被记录。

以这种方式，获得了在光纤的整个长度上的背向散射信号的空间分辨式分析。通过浏览所记录的反射信号的幅度相对于时间轨迹的变化，用户可以识别光纤的断裂、损坏、强反射、不良连接、强弯曲、挤压和其它特性。

在将非常短的激光脉冲发射到光纤中的情况下，OTDR能够实现较高的时间/空间精度。但是，为了提高OTDR的分辨率，光探测器和所关联的放大器需要具有较大的带宽。这种高带宽设备具有较低的灵敏度。因此，传统的OTDR无法同时实现高空间/时间分辨率和高灵敏度。

执行光子计数的光探测器可以提供非常高的灵敏度和高时间分辨率。光子计数能够检测非常低的、低至单光子水平的光水平。光子计数技术可以实现比1纳秒更佳的时间分辨率。然而，执行光子计数的光探测器具有有限的动态范围。OTDR的动态范围是最高可测量的背向散射或背向反射信号与最低可测量的背向散射或背向反射信号之间的差。由于光子计数的OTDR不能针对每个发射的激光脉冲检测多于一个的光子，因此高背向散射水平会导致光探测器的饱和。

图1示意性地示出了根据现有技术的测量设备1000。特别地，测量设备1000包括发射装置1100，其通常能够发出具有所需强度和长度的脉冲光。在具体图示的实施例中，发射装置1100包括驱动Fabry-Perot激光器1120的脉冲驱动器1110。为了补偿光泄漏，声光调制器1130由脉冲模式发生器1140控制。

测量设备1000还包括连接至发射装置1100和被测光纤1400的环形器1200。如示意性所示，进入光纤1400的光被部分反射并且在返回通过环形器1200时被引导到测量装置1300。

测量装置1300包括连接至时间-数字转换器1320的光子探测器1310、优选地是单光子探测器，时间-数字转换器1320向单光子探测器1310的输出提供时间戳。这些时间戳由连接至时间-数字转换器1320的数据采集终端1330分析，以确定设备1000与光纤1400中的反射事件之间的延迟。

图2示意性地示出了设备1000的示例性输出。特别地，在图2中，Y轴表示由设备1000检测到的光子数，而X轴表示反射事件的时间或距反射事件的等效距离。