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光学反射式分布测量技术浅析

作者:时间:2012-11-06来源:网络收藏
一、概述

光学分布探测是一种适用于光纤等连续光学链路的特征参数测量的技术。反射式分布探测是基于测量光背向散射信号,由光传输特性的变化来探测、定位和测量光纤链路上因熔接、连接器、弯曲等造成的光学性能改变。OTDR是这种技术的典型应用。OTDR可以测量整个光纤链路的衰减并提供与长度有关的衰减细节,测量具有非破坏性、测量过程快速方便、结果准确直观的特点。因此在生产、研究以及通信等领域有广泛应用。为了提高测量性能,在OTDR的基础上提出了时域相关测量,频域测量和干涉测量等改进的测量技术。

二、OTDR的测量原理[1]

当光束沿光纤传播时,由于纤芯折射率的细微不均匀会不断产生瑞利散射,部分散射光会反向回到输入端。

激光入射到光纤中,并监测这些反向散射光的强度变化,可以得到沿光纤长度分布的衰减曲线。采用这项技术可以探测光纤中散射系数、损耗及连接点、耦合点、断点等的情况。

测量中的反向散射光有两种,一种是瑞利散射光,另一种是光纤断面或光纤连接处产生的菲涅尔反射。假设入射光功率为P0,光纤中l处反向散射光传播到入射端的功率为Ps,光纤l处的衰减系数为α(l),则可以得到下列公式:

(1)

由式(1)可以知道一条良好光纤的OTDR测量曲线应该近似一条斜率不变的直线,曲线中的突然变化显示光纤中的引起光传播特性改变的情况,见图2所示。光纤中l1和l2间的平均衰减系数可以由公式(2)得到。

(2)

三、反射探测在精细结构上的应用前景

反射探测既可以应用于光纤的大范围测量,在光路的小尺度范围及光学器件的精细结构测量也可以发挥重要作用。可采用光时域技术、光频域探测技术及技术等改进OTDR的测量精度。

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