[发明专利]一种少模时域反射仪

说明书

本发明公开了一种少模时域反射仪，属于光纤特性测量技术领域，由信号产生模块、光路模块、待测少模光纤模块、探测模块和数据采集及处理模块组成；通过信号产生模块产生多频光脉冲信号，光脉冲信号注入到光路模块，在光路模块进行空间模式转换，转换后的光信号进入待测少模光纤模块，待测少模光纤模块的背向瑞利散射光返回到光路模块进行模式分离，模式分离的光信号进入到探测模块进行光电转换，转换的后信号进入数据采集及处理模块实现信号采集和处理显示。本发明专利解决了应用于少模光纤的在线监测仪器存在空白这一问题，实现了少模光纤网络智能监测、损伤测量、故障定位功能。

技术领域

本发明属于光纤特性测量技术领域，具体涉及一种少模时域反射仪。

背景技术

近年来，光纤通信网络带宽需求每年以20％～40％的速率持续增长。标准单模光纤的通信容量已经接近于非线性香农极限(100Tbit/s)，据保守估计，目前铺设好的单模光纤传输系统在未来10年内将达到容量极限。因此基于少模光纤的模式复用技术成为研究的热点。据OFweek网预测，少模光纤是光纤发展的下一站，少模光纤通信网络将在5年内商用，10年内成为主流。随着大数据、云计算等新技术的不断发展，少模光纤在信号传输的应用会不断普及，因此，用于少模光纤链路网络监测、损伤测量、故障定位等功能的监测仪器必不可少。

光时域反射仪(OTDR，optical time domain re-flectometer)是国际电信联盟推荐的光纤故障检测仪器，被广泛应用于光纤链路故障检测中。传统的光时域反射仪只能检测单模光纤链路，然而不同于单模光纤，少模光纤具有多个并行传输的模式，每个模式的传输特性不同，而且不同模式之间还会存在模式耦合。对少模光纤链路进行评估和监测，必须对每个模式的传输特性以及不同模式之间的耦合特性进行全面测量。这是目前的单模光纤时域反射仪无法实现的。因此，需要研制一种少模时域反射仪，解决少模光纤网络的智能监测、损伤测量和故障定位等问题。该仪器的研制必将推动少模光纤通信的实用化进程，对大容量光通信网络的发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是针对少模光纤链路监测仪器存在空白这一现状，提出一种可以实现少模光纤网络智能监测、损伤测量、故障定位等功能的少模时域反射仪。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种少模时域反射仪，其系统框图如图1所示，由信号产生模块1、光路模块2、待测少模光纤模块3、探测模块4和数据采集及处理模块5组成；其中，所述的光路模块2包括模式转换器、模式解复用器及少模光纤环形器；工作过程如下：

所述信号产生模块1产生脉冲信号光，然后脉冲信号光通过光纤传输到光路模块2，由光路模块2中的模式转换器将脉冲信号光转换为相应的单一激发模式光，单一激发模式光通过光路模块2中的少模光纤环形器进入到待测少模光纤模块3；待测少模光纤模块3中的少模光纤的单一激发模式的光能量会耦合到其他非激发模式(如果激发模式为LP01模式，那么其他非激发模式为LP11a、LP11b、LP21a、LP21b、LP02等，即不同于激发模式的其他模式。)中，激发模式和非激发模式的背向瑞利散射光信号经少模光纤环形器会返回光路模块2；在光路模块2中的模式解复用器进行模式分离，得到相应的LP01、LP11a、LP11b、LP02……等模式，输出到光路模块2的输出端口；然后通过探测模块4对光路模块2的输出端口的背向瑞利散射散射光信进行探测，再将探测之后的信号输入到数据采集及处理模块5中；在数据采集与处理模块5中，利用数据采集及处理模块5的数据采集卡对数据进行采集，然后读取数据，并对数据进行去噪处理，绘制光功率随着传输距离变化的数据曲线，从而获得少模光纤链路的传输情况；根据曲线计算出少模光纤的各种损伤信息，如模式耦合、模式相关损耗和差分模式群时延等，最终通过数据采集及处理模块5显示出来。