[发明专利]一种远距离高精度光纤断点位置检测方法及系统

说明书

本发明涉及一种远距离高精度光纤断点位置检测方法及系统，属于光纤通信领域。其将啁啾信号分成两路相同的信号，一路作用于电光调制器调制出射激光，另一路作为参考信号送入混频器中。由激光器产生激光信号送入电光调制器调制成啁啾脉冲信号后通过环行器进入待测光纤。待测光纤中，断点处菲涅尔反射回来的光信号经过环行器后送入光纤衰减器，单光子探测器检测到衰减后的菲涅尔反射信号，输出电信号与参考啁啾信号混频，除去高频成份，傅里叶变换可获得信号的频率偏移，从而获得断点的位置信息。本发明采用啁啾脉冲调制结合光子计数，同时满足远距离和高精度的需求，最终通过检测断点菲涅尔反射回来的光信号对远距离的光纤断点进行精确的定位。

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，特别是涉及光纤断点位置的检测技术。

背景技术

光纤通信以光波信号作为信息载体，因其传输频带宽、抗干扰性高及信号衰减小，远优于电缆、微波通信，已成为世界通信中的主要传输方式。其中，光纤作为光纤通信中的传输媒介，面临着老化、机械损坏等问题，一旦出现断点，须立即定位并进行修复，否则会导致信息丢失，给客户和运营商造成巨大的经济损失。然而，目前在光纤通信系统中，光纤的长度过长、安装环境复杂，迅速的对光纤断点精确定位是一个难题。

通常，采用光时域反射仪(OTDR)，利用光纤断点处的菲涅尔反射特性，将脉冲激光入射到光纤内，然后在接收端接收背向反射信号，通过比较发射和接收脉冲光的时间差得到光纤断点的位置。该方法，原理通俗装置简单，被广泛的使用，并已经开发出了多款成熟的商售产品，其测量距离大约为几十公里，且大部分分辨率较低。若要延长测量距离，提高激光能量，采用增大激光脉冲宽度的方案，会导致分辨率的进一步降低。引入更高灵敏度的光接收器，例如单光子探测器，能一定程度上延长测量距离，然而在长距离的测量上对分辨率的改善并不大。光频域反射仪(OFDR)，主要利用光纤中的瑞利散射，通过测量被调制的探测光产生的瑞利散射信号的频率来对散射信号进行定位的。相对于OTDR技术，OFDR具有空间分辨率高、对探测光功率要求低等优点。然而，OFDR对光源频率扫描的线性度有非常高的要求，若光源调谐存在非线性，会导致同一位置的散射信号与参考光在不同时刻产生不同的拍频，进而严重影响OFDR的空间分辨率。

发明内容

本发明针对远距离光纤断点难以精确定位、系统复杂等问题，提出一种远距离高精度光纤断点位置检测方法及系统。该方法采用啁啾脉冲调制结合光子计数的技术手段，可以同时满足远距离和高精度的需求，最终通过检测断点菲涅尔反射回来的光信号对远距离的光纤断点进行精确的定位。

本发明的技术方案如下：

一种远距离高精度光纤断点位置检测方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将啁啾信号经过功分器分成两路相同的信号，一路作用于电光调制器调制出射激光产生啁啾光脉冲信号，另外一路作为本地参考啁啾信号送入混频器中。

(2)用激光器产生连续激光信号，送入电光调制器，通过啁啾信号对其强度进行调制，调制成啁啾脉冲信号后通过环行器进入待测光纤。

(3)将待测光纤中断点菲涅尔反射回来的光信号经过环行器后送入光纤衰减器；此处的光纤衰减器衰减连续可调，主要是为了保障不同距离下单光子探测器的安全使用。

(4)由单光子探测器检测到衰减后的菲涅尔反射信号，并将输出电信号与参考啁啾信号混频，通过低通滤波器除去混频信号中的高频成份，通过傅里叶变换获得信号的频率偏移，从而获得断点的位置信息。

所述激光器为窄线宽激光器，为保障其线宽，出射为连续光信号，经过电光调制器调制成啁啾脉冲信号。

所述光纤衰减器，衰减连续可调节，并受单光子探测器的输出反馈控制。当单光子探测器饱和输出时，增大衰减系数；当单光子探测器输出过小或者无输出，减小衰减系数。该方案，可以保障单光子探测器适用于不同距离的断点位置测量。