CN108072504A - 基于高速单光子探测器的光纤断点定位及长度测量方法 - Google Patents

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曾和平
倪文进
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East China Normal University
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Abstract

本发明提供了一种基于高速单光子探测器的光纤断点定位及长度测量方法，其包括以下步骤：步骤一，信号发生器产生两路同样的触发信号，一路接到激光器用于产生窄脉冲激光，另一路接到时间相关光子计数卡的开始端用于标记激光飞行的起始时间；步骤二，窄脉冲激光经过掺饵光纤放大器和衰减器控制增益系数后，再经过滤波处理之后接入到环形器的输入端；步骤三，环形器的公共端接到待测光纤，光脉冲在待测光纤中产生的回返光经过环形器的输出端传到单光子探测器等。本发明提高了光纤的探测距离，并能够在外部调节控制注入到待测光纤的入射光功率，能够同时满足近、中、远程光纤测试需求，提高了OTDR的动态范围，提高了精度与工作效率。

Description

基于高速单光子探测器的光纤断点定位及长度测量方法
技术领域
本发明涉及一种光纤断点定位及长度测量方法，具体地，涉及一种基于高速单光子探测器的光纤断点定位及长度测量方法。
背景技术
光时域反射仪(OTDR)是光纤通信系统中用于光纤光缆生产、施工、维护测试以及抢修的必不可少的测试仪器。OTDR根据背向散射法，将窄脉冲光注入待测光纤，脉冲光在遇到连接器、平滑镜截面、光纤终点等时会产生较强的菲涅尔反射光，在同一端检测回返的散射光，再根据激光飞行时间法即可精确计算目标的距离。随着待测光纤长度的增加，入射光及回返光传输损耗增加以致在光纤的同向端探测不到光纤远端返回的光信号，因此能否探测到经长距离传输衰减后的微弱信号光直接决定了OTDR的最大探测距离。
近年来，随着光通讯设备生产成本的逐年降低，基于光纤的以太网技术正在向通信网络传统的″最后一公里″渗透，光纤逐渐取代传统的双绞线，成为企业以及家庭接入英特网络的通道。最近兴起的量子通信技术也将用到长距离光纤进行通信。如何在生产、施工、使用、维护中检测光纤通路，是光纤应用领域中最广泛、最基本的一项专门技术。基于光时域反射原理的光纤测试以其非破坏性、仅需一端接入及直观快速的优点使其成为光纤光缆生产、施工、维护测试以及抢修中不可或缺的测试仪器。如何提高光纤的探测距离，进而在较少的探测次数下对光纤故障点进行快速准确的定位，是目前的光时域反射仪(OTDR)需要解决的一个重要问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于高速单光子探测器的光纤断点定位及长度测量方法，其能够提高光纤的探测距离，并能够在外部调节控制注入到待测光纤的入射光功率，能够同时满足近、中、远程光纤测试需求，实现运用时间相关光子计数卡对激光飞行时间进行记录，提高OTDR的动态范围，提高精度与工作效率。
根据本发明的一个方面，提供一种基于高速单光子探测器的光纤断点定位及长度测量方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤一，信号发生器产生两路同样的触发信号，一路接到激光器用于产生窄脉冲激光，另一路接到时间相关光子计数卡的开始端用于标记激光飞行的起始时间；
步骤二，窄脉冲激光经过掺饵光纤放大器和衰减器控制增益系数后，再经过滤波处理之后接入到环形器的输入端；
步骤三，环形器的公共端接到待测光纤，光脉冲在待测光纤中产生的回返光经过环形器的输出端传到单光子探测器，通过单光子探测器接收光纤背向散射光来对事件点进行定位；
步骤四，回返光信号由单光子探测器转化成可探测的电信号后接入到时间相关光子计数卡的结束端，从而测量光纤的长度。
优选地，所述基于高速单光子探测器的光纤断点定位及长度测量方法利用掺铒光纤放大器实现基于外部增益的激光放大且增益系数能够调控。
优选地，所述基于高速单光子探测器的光纤断点定位及长度测量方法使用的是频率为1GHz的高速单光子探测器。
优选地，所述基于高速单光子探测器的光纤断点定位及长度测量方法利用时间相关光子计数卡记录从发出激光触发信号开始到接收到回返光子的时间。
优选地，所述基于高速单光子探测器的光纤断点定位及长度测量方法采用1550nm波段的近红外激光。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明利用掺饵光纤放大器(EDFA)对入射脉冲激光进行可调放大，提高了光纤的探测距离，并能够在外部调节控制注入到待测光纤的入射光功率，能够同时满足近、中、远程光纤测试需求，实现了运用时间相关光子计数卡对激光飞行时间进行记录，提高了OTDR的动态范围，提高了精度与工作效率。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明基于高速单光子探测器的光纤断点定位及长度测量方法的原理图；
图2为本发明时间相关光子计数卡测试两公里光纤的关系图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1至图2所示，本发明提供一种基于高速单光子探测器的光纤断点定位及长度测量方法，其包括以下步骤：
步骤一，信号发生器产生两路同样的触发信号，一路接到激光器用于产生窄脉冲激光，另一路接到时间相关光子计数卡的开始端用于标记激光飞行的起始时间；
步骤二，窄脉冲激光经过掺饵光纤放大器(EDFA)和衰减器控制增益系数后，再经过滤波处理之后接入到环形器的输入端；
掺铒光纤放大器(EDFA)增益系数调节方式如下：时间相关光子计数卡对回返光子的计数值随着待测光纤长度减少而增加，这是由于回返光子增多引起，由光子计数值可初步估计待测光纤的长度，进而调节EDFA增益系数。当增大EDFA增益系数时，注入到待测光纤的光脉冲功率增加，能够传输得更远，进而提高了OTDR的测试距离。
步骤三，环形器的公共端接到待测光纤，光脉冲在待测光纤中产生的回返光经过环形器的输出端传到单光子探测器，通过单光子探测器接收光纤背向散射光来对事件点进行定位；
步骤四，回返光信号由单光子探测器转化成可探测的电信号后接入到时间相关光子计数卡的结束端，从而测量光纤的长度。
时间相关光子计数卡记录每个回返光的往返双程时间，而输入的光脉冲在经过光纤中的活动连接器、断点、尾纤端面等等事件点时会更容易产生回返光，根据统计，即可在时间相关光子计数卡上看到峰值。再由OTDR计算事件点距离的公式：d＝(c×t)/(2×n)即可得到事件位置，其中c为光在真空中的传播速度，t为时间相关光子计数卡记录的光脉冲往返双程时间差，n为光纤折射率。
图2中两公里光纤的测试长度：d＝(c×t)/(2×n)＝(0.3m/ns×(21122-862)ns)/(2×1.5)＝2026m＝2.026km，与手持OTDR设备测得的长度一致。
脉冲激光发射部分，用于产生窄脉冲激光；增益可调的掺铒光纤放大器(EDFA)，用于将激光器产生的窄脉冲激光放大后作为OTDR的入射光；高速单光子探测器，将回返光子信号转变成可探测的电信号；时间相关光子计数卡，根据激光的同步触发信号以及单光子探测器输出的电信号记录回返光时间差，以及回返光子数量。
所述基于高速单光子探测器的光纤断点定位及长度测量方法利用掺铒光纤放大器实现基于外部增益的激光放大且增益系数能够调控，这样能够同时满足近、中、远程光纤测试需求。
所述基于高速单光子探测器的光纤断点定位及长度测量方法使用的是频率为1GHz的高速单光子探测器，这样能够高效地探测出微弱的回返光信号。
所述基于高速单光子探测器的光纤断点定位及长度测量方法利用时间相关光子计数卡记录从发出激光触发信号开始到接收到回返光子的时间，其分辨精度在皮秒量级，显著提高了测量系统的精度及效率。
所述基于高速单光子探测器的光纤断点定位及长度测量方法采用1550nm波段的近红外激光，这样在光纤中传输损耗非常小，同时为不见可光且，对人眼安全，具有很大的军事及民用价值。
综上所述，本发明利用掺饵光纤放大器(EDFA)对入射脉冲激光进行可调放大，提高了光纤的探测距离，并能够在外部调节控制注入到待测光纤的入射光功率，能够同时满足近、中、远程光纤测试需求，实现了运用时间相关光子计数卡对激光飞行时间进行记录，提高了精度与工作效率。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (5)

1.一种基于高速单光子探测器的光纤断点定位及长度测量方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤一，信号发生器产生两路同样的触发信号，一路接到激光器用于产生窄脉冲激光，另一路接到时间相关光子计数卡的开始端用于标记激光飞行的起始时间；
步骤二，窄脉冲激光经过掺饵光纤放大器和衰减器控制增益系数后，再经过滤波处理之后接入到环形器的输入端；
步骤三，环形器的公共端接到待测光纤，光脉冲在待测光纤中产生的回返光经过环形器的输出端传到单光子探测器，通过单光子探测器接收光纤背向散射光来对事件点进行定位；
步骤四，回返光信号由单光子探测器转化成可探测的电信号后接入到时间相关光子计数卡的结束端，从而测量光纤的长度。
2.根据权利要求1所述的基于高速单光子探测器的光纤断点定位及长度测量方法，其特征在于，所述基于高速单光子探测器的光纤断点定位及长度测量方法利用掺铒光纤放大器实现基于外部增益的激光放大且增益系数能够调控。
3.根据权利要求1所述的基于高速单光子探测器的光纤断点定位及长度测量方法，其特征在于，所述基于高速单光子探测器的光纤断点定位及长度测量方法使用的是频率为1GHz的高速单光子探测器。
4.根据权利要求1所述的基于高速单光子探测器的光纤断点定位及长度测量方法，其特征在于，所述基于高速单光子探测器的光纤断点定位及长度测量方法利用时间相关光子计数卡记录从发出激光触发信号开始到接收到回返光子的时间。
5.根据权利要求1所述的基于高速单光子探测器的光纤断点定位及长度测量方法，其特征在于，所述基于高速单光子探测器的光纤断点定位及长度测量方法采用1550nm波段的近红外激光。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109347553A (zh) * 2018-11-30 2019-02-15 中国联合网络通信集团有限公司 一种光纤衰减值的测量方法及装置
CN109347544A (zh) * 2018-07-26 2019-02-15 桂林电子科技大学 基于极低噪声近红外单光子探测系统的光纤时域反射仪
CN109831248A (zh) * 2019-03-01 2019-05-31 成都成电光信科技股份有限公司 集成fc光纤链路和网络检查的综合光纤检查装置及方法
CN111162834A (zh) * 2018-11-07 2020-05-15 中国移动通信集团湖南有限公司 光时域反射仪测试方法及光时域反射仪
CN111162839A (zh) * 2019-12-31 2020-05-15 华东师范大学重庆研究院 一种远距离高精度光纤断点位置检测方法及系统
CN112240744A (zh) * 2019-07-16 2021-01-19 中国移动通信集团浙江有限公司 一种光纤长度计算方法、装置、设备和计算机存储介质
CN112393879A (zh) * 2020-11-03 2021-02-23 电子科技大学 一种基于光纤随机激光的长距离光纤检测系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020131037A1 (en) * 2001-02-06 2002-09-19 Ando Electric Co., Ltd. Chromatic dispersion distribution measurement apparatus and method for the same
CN103022890A (zh) * 2012-12-28 2013-04-03 重庆师范大学 一种可调谐双色激光系统
CN103048070A (zh) * 2013-01-17 2013-04-17 广东电网公司电力调度控制中心 分布式光纤系统的应力监测方法
CN105973277A (zh) * 2016-05-03 2016-09-28 华南师范大学 基于单光子探测的分布式光纤传感系统的实现装置及方法
CN106165315A (zh) * 2013-12-02 2016-11-23 株式会社秀利得 利用聚合物波长可调谐激光器的光时域反射仪

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020131037A1 (en) * 2001-02-06 2002-09-19 Ando Electric Co., Ltd. Chromatic dispersion distribution measurement apparatus and method for the same
CN103022890A (zh) * 2012-12-28 2013-04-03 重庆师范大学 一种可调谐双色激光系统
CN103048070A (zh) * 2013-01-17 2013-04-17 广东电网公司电力调度控制中心 分布式光纤系统的应力监测方法
CN106165315A (zh) * 2013-12-02 2016-11-23 株式会社秀利得 利用聚合物波长可调谐激光器的光时域反射仪
CN105973277A (zh) * 2016-05-03 2016-09-28 华南师范大学 基于单光子探测的分布式光纤传感系统的实现装置及方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴光等: "基于单光子探测技术的激光测距", 《中国会议》 *
张宝富等: "《光纤通信》", 28 February 2015, 西安电子科技大学出版社 *
魏访: "《光纤光缆技术与设备》", 31 March 2013, 华中科技大学出版社 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109347544A (zh) * 2018-07-26 2019-02-15 桂林电子科技大学 基于极低噪声近红外单光子探测系统的光纤时域反射仪
CN109347544B (zh) * 2018-07-26 2021-12-07 传周半导体科技(上海)有限公司 基于极低噪声近红外单光子探测系统的光纤时域反射仪
CN111162834A (zh) * 2018-11-07 2020-05-15 中国移动通信集团湖南有限公司 光时域反射仪测试方法及光时域反射仪
CN109347553A (zh) * 2018-11-30 2019-02-15 中国联合网络通信集团有限公司 一种光纤衰减值的测量方法及装置
CN109831248A (zh) * 2019-03-01 2019-05-31 成都成电光信科技股份有限公司 集成fc光纤链路和网络检查的综合光纤检查装置及方法
CN112240744A (zh) * 2019-07-16 2021-01-19 中国移动通信集团浙江有限公司 一种光纤长度计算方法、装置、设备和计算机存储介质
CN111162839A (zh) * 2019-12-31 2020-05-15 华东师范大学重庆研究院 一种远距离高精度光纤断点位置检测方法及系统
CN112393879A (zh) * 2020-11-03 2021-02-23 电子科技大学 一种基于光纤随机激光的长距离光纤检测系统

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