[发明专利]一种在线的光时域反射仪结构、检测系统和检测方法

说明书

本发明涉及光纤检测技术领域，提供了一种在线的光时域反射仪结构、检测系统和检测方法。结构中窄线宽脉冲激光器的出光口连接环形器的第一进光口，环形器的第二进/出光口用于连接外部待测光纤；环形器的第三出光口连接光滤波器，光滤波器串联在环形器的第三出光口和光探测器之间；光探测器的信号输出口连接处理器，处理器还连接窄线宽脉冲激光器，为窄线宽脉冲激光器提供驱动信号。本发明通过选择窄线宽脉冲激光器和光滤波器配合使用，只有脉冲光波长范围的窄带光谱能够被光探测器采集，提高了OTDR自身的动态范围和量程，并且能够滤除EDFA系统中的大部分反向ASE，改善了在线监控时的动态范围。

【技术领域】

本发明涉及光纤检测技术领域，特别是涉及一种在线的光时域反射仪结构、检测系统和检测方法。

【背景技术】

光时域反射仪(Optical Time Domain Reflectometer，简写为：OTDR)是光纤通信系统中重要的测试仪器，OTDR的光发射模块发射设定的光脉冲信号，根据后向的菲涅尔反射和瑞利散射原理，反射回来的光信号经光接收模块(包含雪崩光电二极管(AvalanchePhotodiode,简写为APD))转换，再通过信号处理单元进行数据处理分析，得出所测光纤的平均损耗等参数。它可以测量光纤通信系统中的光纤的实际长度、平均损耗，同时能探测、定位和测量光纤链路上许多类型的事件，如链路中光纤熔接、连接器、弯曲等形成的损耗较大的点。

动态范围是OTDR非常重要的一个参数，通常用它来对OTDR的性能进行分类。动态范围的定义是背向散射曲线上起始电平和噪声电平之差，是能够测试的背向散射曲线的最大衰减值(单位为dB)。动态范围表明了可以测量的最大光纤损耗信息，直接决定了可测得的最长光纤距离。动态范围的计算通常用背向散射曲线上起始电平和噪声均方根电平之差(信噪比＝1时)。

光纤通信中，掺铒光纤放大器(Erbium Doped Fiber Application Amplifier，简写为：EDFA)系统以往使用1510nm的光源检查光纤链路的损耗,EDFA内部集成或者在系统中配置1510nm光源的进出端SIN和SOUT(通光波长范围是1500～1520nm)。使用1510nm光源，通常只能通过功率变化，来判断整段光纤链路是否损耗过大或者不通，而无法知道故障的类型和位置。OTDR因为能够定位出故障点的原因和准确位置，被广泛应用于光纤通信系统中。

提高OTDR的动态范围和探测精度一直是世界科研人员研究的课题，通过对光路，探测电路和算法的改进，OTDR的性能一直在提升：

2004年华为公司在专利《光时域反射仪的光模块及光时域反射仪以及光纤测试方法》中，通过对OTDR接收电路的改进，使用放大器不同的放大档位将返回的光信号进行分段放大，而不改变探测光功率的大小，提高了OTDR的动态范围。

2011年日本横河公司在专利《Bidirectional optical module and opticaltime domain reflectometer equipped with the bidirectional optical module》中设计了一种双向OTDR模块：将激光器和接收器设计在了同一个模块中，在接收器前使用透镜聚焦，再进行针孔滤波，提高光功率测量和反射点定位的精度。

2015年常州开拓科联在专利《多功能FTTH专用OTDR测试仪》中，使用1550nm激光器，在APD上镀膜或者加入透镜，滤去除1550nm以外的光，使得量程达到50km。

2017年EXFO在专利《Multiple-acquisition OTDR Methodand Device》提供了一种探测光纤链路中一个或多个事件的OTDR算法和装置。通过多次光采集，在光链路中传播不同脉冲宽度或波长的测试光脉冲，并检测来自该光纤链路的相应返回光信号，从而判断事件的数量和位置。