[发明专利]一种光纤时域反射仪

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，特别是涉及一种光纤时域反射仪。

背景技术

目前，随着光通信的不断发展，光通信中一个重要的分支——光纤通信技术（Optical Fiber Communications）以其传输频带宽、抗干扰性高和信号衰减小等优点，逐渐替代电缆、微波通信等传输方式，成为世界通信中主要传输方式。光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式，被称之为“有线”光通信。因此，光纤性能的优劣直接影响光信号传输的速率和距离。

雷电、地震以及施工等情况容易导致光纤的损坏，导致光通信的中断。为了减少损失，及时地诊断、修复损坏的光纤显得尤为重要。光纤时域反射仪（Optical Time-Domain Reflectometer，OTDR）根据光的后向散射与菲涅耳反向原理，利用光在光纤中传播时产生的后向散射光来获取光信号衰减的信息，可用于测量光纤衰减以及接头损耗、定位光纤故障点，分析光纤沿长度的损耗分布情况等，是光缆施工、维护及监测中必不可少的工具。

传统的OTDR系统主要采用经典光探测器，例如：线性模式下的光电倍增管（Photomultiplier Tube，PMT）、PIN光电二极管以及雪崩光电二极管（Avalanche Photo Diode，APD）等，光探测器输出的信号正比于瑞利反射光强的大小。

本领域技术人员采用上述OTDR诊断光纤时，发现有如下缺点：

OTDR所能测量的动态范围与等效噪声功率（Noise Equivalent Power，NEP）有关，NEP值越低，所能测量的动态范围就越大。由于经典的光探测器有较大的暗电流和热噪声，OTDR的值一般为-110dbm，导致OTDR所能测量的动态范围较小。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种光纤时域反射仪，采用上转换单光子探测器，NEP值可达-140dbm，有效的增大了OTDR所能测量的动态范围。

一种光纤时域反射仪，所述装置包括：

触发器、激光器、衰减器、环形器、上转换单光子探测器以及时间数字转换器；

所述触发器用于输出预设频率的电脉冲信号；

所述触发器输出的电脉冲信号触发激光器产生相同频率的脉冲信号光，所述脉冲信号光经过所述衰减器衰减后入射到所述环形器，从所述环形器输出的脉冲信号光入射到探测光纤，脉冲信号光经过探测光纤瑞利散射后得到后向散射光输出至环形器，所述后向散射光经过环形器输出后入射到上转换单光子探测器；

所述上转换单光子探测器用于将泵浦光和所述后向散射光进行非线性光学和频，对和频光进行窄带滤波，将窄带滤波后的和频光转换成晶体管-晶体管逻辑门TTL电信号输出，所述泵浦光波长为1900nm至2000nm；

所述触发器将电脉冲信号输出至时间数字转换器，所述上转换单光子探测器将TTL电信号输出至时间数字转换器；

所述时间数字转换器利用电脉冲信号和TTL电信号测量不同探测光纤位置上对应的光子计数；

其中，光信号在激光器、衰减器、环形器和上转换单光子探测器之间通过保偏光纤传输。

可选的，所述上转换单光子探测器包括：

体布拉格光栅，所述体布拉格光栅用于对和频光进行窄带滤波。

可选的，

所述体布拉格光栅的尺寸大于等于3.5mm*3.5mm*16mm的立方体。

可选的，所述触发器包括：

微波信号发生器和编码器；

所述微波信号发生器用于输出初始脉冲信号；

所述编码器用于对所述初始脉冲信号进行编码，输出预设频率的电脉冲信号。

可选的，所述微波信号发生器输出的初始脉冲信号的频率包括：

10GHz。

可选的，

所述激光器输出功率为1W，波长为150.12nm，脉冲宽度为50ps至10μs可调谐。

可选的，所述上转换单光子探测器包括：

硅雪崩二极管。

可选的，

所述硅雪崩二极管的时间抖动jitter为500ps。

可选的，

光信号在激光器、衰减器、环形器和上转换单光子探测器之间通过单模光纤传输；

则所述装置还包括：

偏振控制器，用于将泵浦光和所述后向散射光的调节为TM₀₀模式的偏振光。

由上述内容可知，本发明有如下有益效果：