[发明专利]一种基于全光纤宽谱混沌光源的相关光时域反射仪

说明书

技术领域

本发明涉及混沌光纤激光器及光时域反射仪领域，尤其是一种基于全光纤宽带混沌激光器的相关型光时域反射仪。

背景技术

随着信息社会的发展，光纤通信和传感网络越来越庞大，在人们的生活中也扮演着越来越重要的角色。对于光网络和器件而言，光反射仪技术是一种重要的故障诊断手段，在这种背景下，光反射仪技术的发展得到了越来越多的关注。

光反射仪技术主要包括三种：光时域反射、低相干频域反射、相干光频域反射。这三种光反射仪技术在测量距离、空间分辨率、探测灵敏度以及精度等各指标上都有制约。比如说，低相干频域反射技术有极高的探测灵敏度，亚毫米级的空间分辨率，但是其探测距离通常不超过数米；而光时域反射技术通常用于长距离甚至超长距离(数十公里)的应用场合，但是分辨率较低，通常只能到米量级；光频域反射仪技术通过基于扫频光源的零差相干检测技术可以实现毫米级的传感精度并能达到数公里的传感距离。

可以说光频域反射仪技术的综合探测传感能力居于另两种技术之间，是他们的一种有效补充。但是，光频域反射技术需要精细的扫频光源和零差相干检测，其技术难度相比光时域反射技术而言更大，低相干频域反射技术基本上不可能做到长距离传感。在先技术CN101226100A利用LD泵浦的混沌光源实现了6cm传感精度，但受其信号功率和探测器增益限制，其传感距离仅数十米。

本发明所述的全光纤宽带混沌光源和利用半导体激光器泵浦的混沌激光器相比，拥有更大的带宽，更简易的设置，可以实现数十公里的传感长度，厘米量级的分辨率。

而本发明所述的基于全光纤宽谱混沌光源的相关光时域反射仪利用全光纤器件产生的宽带连续混沌光信号分别作参考信号和探测信号，再将反射信号和参考信号做互相关运算即可探测定位光纤网络的断点。其定位精度可以达到厘米甚至毫米量级，传感长度达到数十公里。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术的光反射仪技术存在的问题，提供一种系统结构简单、稳定性高、能同时实现传感高分辨率、距离长的相关型光时域反射仪。

本发明的技术方案是一种基于全光纤宽谱混沌光源的相关光时域反射仪，该反射仪包括：全光纤混沌光源和相关型光时域反射系统；所述相关型光时域反射系统包括：可调衰减器、光 滤波器、耦合器、环行器、光电探测器、示波器；所述全光纤混沌光源的出射光射入相关型光时域反射系统，首先依次通过可调衰减器、光滤波器、耦合器，通过耦合器的混沌光信号被分为参考信号和探测信号，参考信号直接由光电探测器转换为电信号由示波器采集并存储；探测信号经过环形器实现反射仪功能，反射信号被另一光电探测器转换为电信号后由同一示波器采集并存储。

所述全光纤混沌光源包括：拉曼泵浦光源、光隔离器、零色散位移光纤，拉曼泵浦光源发出的泵浦光依次通过光隔离器、零色散位移光纤。

所述零色散位移光纤长度的长度为10～20km。

所述全光纤混沌光源中拉曼泵浦光源为1455nm拉曼泵浦光源。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明采用全光纤化的宽带混沌光源，利用拉曼光纤激光器泵浦零色散位移光纤实现超宽带的混沌光源输出，相比传统的半导体激光器泵浦产生的混沌光源，其结构更简单，输出带宽更大，能实现更高精度的空间分辨率；

2.因为输入信号是连续信号而非脉冲信号，所以所述基于全光纤宽谱混沌光源的相关光时域反射仪的空间分辨率不由信号脉宽决定，因此所述基于全光纤宽谱混沌光源的相关光时域反射仪可以在保证较高空间分辨率的情况下实现长距离的定位传感；

3.本发明与现有技术相比，不用高性能的脉冲光源，也不用昂贵的电域随机信号发生器，成本更低，实用性更好。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明所述基于全光纤宽谱混沌光源的相关光时域反射仪的结构示意图；

图2是本发明实施例中的宽带全光纤混沌光源的光谱图；

图3是本发明实施例中的宽带全光纤混沌光源的时域图；

图4是本发明实施例中25km测试光纤的反射点定位结果，空间分辨率达到5.2cm，信噪比18dB。

图1中：1.1455nm拉曼泵浦光源；2.光隔离器；3.零色散位移光纤；4.可调光衰减器；5.光滤波器；6.耦合器；7.光电探测器；8.环形器；9.光电探测器(同7)；10.测试光纤(G.652)；11.实时示波器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。