[发明专利]一种基于移频外差的波长编码光时域反射测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于移频外差的波长编码光时域反射测试装置及方法，属于光纤链路测试技术领域。本发明使用编码信号发生器产生频率编码的射频信号驱动声光移频器，通过声光移频器对窄线宽激光器进行编码产生波长编码的光信号，经过分束器分为探测光信号和参考光信号分别输入环形器和合束器，探测光信号进入被测光纤中遇到断点后产生反射光信号从环形器经过偏振控制器输入合束器，与参考光信号进入光电探测器拍频，拍频信号进入频谱分析模块进行分析。相比现有技术，本发明提高了波长调谐速率和波长调谐稳定度，能够实现更窄的脉冲和更窄的拍频信号线宽。

技术领域

本发明涉及光纤链路测试技术领域，具体涉及一种基于移频外差的波长编码光时域反射测试装置及方法，实现了快速与稳定调谐。

背景技术

光时域反射仪(Optical Time-Domain Reflectometer)简称OTDR。OTDR利用激光雷达原理，通过向光纤注入探测光脉冲，通过测试反射光功率及传输时间得到损耗特性于反射位置等参数。OTDR能够对光纤通信系统进行验证、维护、修复和监测，在光纤产业中被广泛应用。

为了提升传统OTDR的性能，祝宁华等人提出了波长编码光时域反射方案，并申请了中国专利，专利号为：CN101764646，专利名称为“利用波长编码的光时域反射测试装置对光纤链路进行的测量方法”。其采用分布布拉格反射型激光器作为光源，通过改变施加在相区的偏置电流实现光波长的调谐，产生对光信号进行波长编码来提升OTDR的性能。但是，由于OTDR的空间分辨率由脉冲宽度决定，为实现高空间分辨率要求激光器在两个波长间的调谐时间达到200纳秒甚至更短，同时在不同波长间快速调谐时引起的波长不稳定也会影响拍频信号的线宽，调谐速度越快拍频信号的线宽越宽，而较宽的线宽会影响系统动态范围。以上两个问题限制了波长编码OTDR的应用。

发明内容

为解决上述的技术问题，本发明提出了一种基于移频外差的波长编码光时域反射测试装置及方法，实现快速稳定的光波长调谐，可以产生更窄的脉冲和更窄的拍频信号线宽。

本发明为了实现上述目的，具体采用以下技术方案：

本发明提供了一种基于移频外差的波长编码光时域反射测试装置，包括窄线宽激光器(1)、波长编码模块(4)、分束器(5)、环形器(6)、偏振控制器(8)、合束器(9)、光电探测器(10)和时频分析模块(11)组成，其中波长编码模块(4)由声光移频器(2)和编码信号发生器(3)组成。

本发明的一种基于移频外差的波长编码光时域反射测试方法的原理如下：

编码信号发生器(3)产生周期为T_D共N个周期的频率编码信号，一个周期内编码两个不同频率的脉冲，脉冲宽度为τ，频率分别为f₁和f₂，两脉冲时间间隔为T₁，其余时刻填充频率为f₃的信号。频率f₁，f₂，f₃位于声光移频器(2)的中心频率附近，f₁f₃f₂或f₂f₃f₁。声光移频器(2)在三个频率处的移频效率分别为η₁，η₂，η₃。

窄线宽激光器(1)处于正常激射状态，发出功率为P₀、频率为ν的光载波，经过声光移频器(2)移频，移频后的光场E表示为：

rect为矩形函数：