[发明专利]光学时域反射仪及其使用方法

说明书

一种用于使用光学时域反射仪来确定光学传输光纤中的不规则体的位置的方法，所述方法包括以下步骤：将一系列采样光脉冲发射到光学传输光纤中；检测由采样光脉冲在光学传输光纤中的不规则体处的反射产生的反射光脉冲并生成对应的时间相关检测信号，其中不同的延迟与对应于不同采样光脉冲的检测信号相关联；从检测信号获得组合信号；以及分析组合信号以确定光学传输光纤中的不规则体相对于光学时域反射仪的位置；其中组合信号对应于检测信号的叠加。

技术领域

本发明属于光纤通信领域。具体地，本发明涉及一种用于使用光学时域反射仪(OTDR)确定光学传输光纤中的不规则体的位置的方法，以及一种相应配置的用于确定光学传输光纤中的不规则体的位置的OTDR。

背景技术

在光纤通信领域，使用OTDR来深入了解光学传输光纤的主要光学参数，如有关光纤衰减的信息，并且检测损坏或不规则体，如劣化的连接器或光纤断裂。OTDR通常包括光源和检测器。光源将光学脉冲发送到光纤中，然后所述光学脉冲部分地被光纤本身或光纤中的不规则体反射回来。然后，所反射的光学脉冲由检测器接收并进行分析，以便提取关于光学传输光纤的特征信息。例如，假设已知光纤中的光速，可以直接将光源发射光学脉冲与检测器处检测到反射脉冲之间经过的时间的度量转换为关于OTDR与对应反射点之间的距离的信息。通常，当光学脉冲已经完全返回到检测器时，发送出后续脉冲，并且在期望的采集时间内多次重复所述程序。可以执行许多采集并对其求平均，以实现更可靠的光学传输光纤的图像。

存在两种类型的与OTDR相关的反射现象。另一方面，没有光学传输光纤提供完美的无吸收传输。光纤内部杂质的反射和吸收导致光在不同方向上重定向，从而产生信号衰减和后向散射，称为瑞利后向散射。瑞利后向散射可以用于计算光纤中随光纤距离变化的衰减水平。由于光纤衰减通常呈现指数行为，因此通常以dB/km表示。

另一方面，当在光纤中传播的光脉冲遇到突然的介质过渡(例如在连接器中，机械接头或光纤断裂)时，随之而来的折射率的突然改变导致大量的光被反射回来。这种现象被称为菲涅耳反射，并且比瑞利后向散射重要数千倍。就OTDR而言，菲涅耳反射现象以峰值信号的形式留下特征迹线，所述峰值信号对应于反射光的量的突然增加。

如本领域公知的，当大量的光被反射回来并且在检测器处接收时，检测器会暂时失明或饱和。此外，由于光纤中的吸收、色散和/或后向散射，并非所有的反射光都将作为与初始发送的脉冲具有相同形式的脉冲到达检测器。相反，将检测到主反射峰值，并且之后将是所谓的扩散尾，同时检测到的反射光的水平逐渐返回到基准水平。只有在检测器在饱和之后再次完全可操作时并且在检测到的反射光的量回到基准水平之后，才可以检测后续的反射事件。这实际上花费了一些时间并且检测器不能检测反射事件的时间周期转变成光纤的空间范围，在所述空间范围内，OTDR将看不到反射点。这个空间范围被称为死区。具有尽可能最短的死区是光纤通信领域中非常重要的问题。

例如，当在光学网络密集的场所进行测试时，不够短的死区可能导致各种接合点或连接器被错过并且技术人员无法识别，这使得更难以找到潜在的问题。此外，在确定光纤断裂的位置时的准确度对修复工程的可行性是至关重要的，因为许多光学传输光纤安装在底下或海底。因此，制造商通常难以提供能够提供较短死区的快速恢复检测器。

死区也受光脉冲宽度的影响。较长的光脉冲导致较长的死区，因为在较长的检测时间内，在检测器处接收到对应于长脉冲的反射光。相反，短脉冲宽度意味着较短的死区。然而，脉冲太短可能导致脉冲由于光子数量较少而不能在不规则体处被反射并且不能被正确地检测到。

此外，OTDR确定光纤中不规则体的位置的能力还依赖于其采样分辨率。最终，电子装置具有有限的时间分辨率并且从测量结果中提取离散信息，所述信息与在及时隔开的采样点处获得的样本有关。连续采样点之间经过的时间在本文中被称为采样周期。实际上，可以检测不规则体的空间准确度是采样周期和光纤中光速的乘积的一半。因此，这个参数是至关重要的，因为它定义了可以在光纤中定位反射点的空间精度。在长采样周期的情况下，如果对应的反射光恰好到达位于采样点之间的检测器，则更可能错过反射事件。