CN108337044B - 一种基于白光干涉的高灵敏度光缆普查装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于白光干涉的高灵敏度光缆普查装置及方法，该装置包括宽带激光器、干涉光路模块、测试模块和信号处理模块，该装置的使用方法通过宽带激光器产生光信号，经过干涉光路模块传送至测试模块，光信号在测试模块进行反射后返回到干涉光路模块，最后经由信号处理模块进行处理，当测试模块中待测光纤的任意一处受到振动扰动时，在其中传播的光信号相位改变，引起最终反射回光信号的光功率变化。本发明可以提高光缆普查仪的灵敏度，能够更加灵敏的探测到光缆上的振动信号，从而快速准确的找到长距离或者末端反射很小的目标光缆。

Description

一种基于白光干涉的高灵敏度光缆普查装置及方法

技术领域

本发明涉及光缆检测和维护领域，具体涉及一种基于白光干涉的高灵敏度光缆普查装置及方法。

背景技术

在当今的信息化社会，光缆的损坏会严重干扰信息社会的有效运行，那么光缆的维护和管理成为了重中之重。在日常维护和出现光缆故障时，找到目标光缆是解决问题的首要任务。然而实际使用过程中，现场的环境各式各样，有的光缆距离非常长，有的光缆末端反射很小甚至没有反射。

目前市面上的光缆普查装置大都只适用于光缆末端有一定反射的情况，当测试现场光缆末端反射很小甚至没有反射或者光缆很长的时候，大多数光缆普查仪会出现查找困难，甚至查找不到目标光缆的情况。因此，我们需要提高现有光缆普查仪的灵敏度，解决长距离或者光缆末端反射很小甚至没有反射的查缆问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于白光干涉的高灵敏度光缆普查装置及方法，当光缆的任意一处受到振动扰动时，在其中传播的光信号相位改变，引起最终反射回光信号光功率的变化。

一种基于白光干涉的高灵敏度光缆普查装置，该装置包括宽带激光器、干涉光路模块、测试模块及信号处理模块；

所述宽带激光器光信号输出端与干涉光路模块的光信号输入端连接，用于产生并发射光信号至所述干涉光路模块；

所述干涉光路模块信号输出端与测试模块光信号接收输入端连接，所述干涉光路模块光信号输出端与信号处理模块的光电探测器光信号输入端连接，所述干涉光路模块用于接收传送宽带激光器发射的光信号至所述测试模块；

所述测试模块光信号输出端与干涉光路模块的光信号输入端连接，用于将接收的光信号进行反射至干涉光路模块中，并通过干涉光路模块传送至信号处理模块；

在上述技术方案中，所述干涉光路模块由2个2X2的耦合器、1个1X2耦合器和与2路延迟光纤连接，所述2X2的耦合器为一侧两路输入或输出另一侧两路输出或输入，2个2X2耦合器之间串联，其中，位于一端的2X2的耦合器输入端与宽带激光器光信号输出端连接，位于另一端的2X2的耦合器与1X2的耦合器连接；

所述1X2的耦合器一侧为一路输入或输出另一侧为两路输出或输入，1X2的耦合器一侧的输出输入端与测试模块光信号输入输出端连接。

在上述技术方案中，所述测试模块为光纤。

在上述技术方案中，所述信号处理模块由光信号探测器，ADC模数转换器及信号处理器依次连接而成，所述信号处理模块的输入端为光信号探测器的输入端。

本发明还公开一种基于白光干涉的高灵敏度光缆普查方法，所述方法步骤如下：

1)宽带激光器产生光信号，经过干涉光路模块传送至测试模块；

2)光信号在测试模块中进行反射后返回至干涉光路模块；

3)干涉光路模块将反射回光信号传送至信号处理模块进行处理。

在上述技术方案中，所述步骤2)中，所述干涉光路模块由2个2X2的耦合器、1个1X2耦合器和与2路延迟光纤连接，所述2X2的耦合器为一侧两路输入或输出另一侧两路输出或输入，2个2X2耦合器之间串联，其中，位于一端的2X2的耦合器输入端与宽带激光器光信号输出端连接，位于另一端的2X2的耦合器与1X2的耦合器连接；

所述1X2的耦合器一侧为一路输入或输出另一侧为两路输出或输入，1X2的耦合器一侧的输出输入端与测试模块光信号输入输出端连接。

在上述技术方案中，所述步骤3)中，测试模块为光纤。

本发明一种基于白光干涉的高灵敏度光缆普查装置及方法，具有以下有益效果：可以提高光缆普查仪的灵敏度，能够更加灵敏的探测到光缆上的振动信号，从而快速准确的找到长距离或者末端反射很小的目标光缆。

附图说明

图1为本发明一种基于白光干涉的高灵敏度光缆普查装置模块结构图

图2为本发明一种基于白光干涉的高灵敏度光缆普查装置实施例示意图

附图标记说明：1为宽带激光器；2为干涉光路模块；3为测试模块；4为信号处理模块；21为2X2耦合器，22为2X2耦合器，23为1X2耦合器，211为延迟光纤，212为延迟光纤，31为待测光纤，41为光电探测器，42为ADC模数转换器，43为信号处理器；

P1、P2、P3、P4和P5为光信号传导的路径。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述

本发明公开一种基于白光干涉的高灵敏度光缆普查装置，该装置包括宽带激光器、干涉光路模块、测试模块及信号处理模块；

所述宽带激光器光信号输出端与干涉光路模块的光信号输入端连接，用于产生并发射光信号至所述干涉光路模块；

所述干涉光路模块信号输出端与测试模块光信号接收输入端连接，所述干涉光路模块光信号输出端与信号处理模块的光电探测器光信号输入端连接，所述干涉光路模块用于接收传送宽带激光器发射的光信号至所述测试模块；

所述测试模块光信号输出端与干涉光路模块的光信号输入端连接，用于将接收的光信号进行反射至干涉光路模块中，并通过干涉光路模块传送至信号处理模块；

其中，所述干涉光路模块由2个2X2的耦合器、1个1X2耦合器和与2路延迟光纤连接，所述2X2的耦合器为一侧两路输入或输出另一侧两路输出或输入，2个2X2耦合器之间串联，其中，位于一端的2X2的耦合器输入端与宽带激光器光信号输出端连接，位于另一端的2X2的耦合器与1X2的耦合器连接；

所述1X2的耦合器一侧为一路输入或输出另一侧为两路输出或输入，1X2的耦合器一侧的输出输入端与测试模块光信号输入输出端连接。

其中，所述测试模块为光纤，测试时将待测光纤输入端连接至1X2耦合器输入输出端，测试模块接收的光信号经过待测光纤反射后回干涉光路模块。

其中，干涉光路模块接收的反射回的光信号产生16路光信号。

其中，所述信号处理模块由光信号探测器，ADC模数转换器及信号处理器依次连接而成，所述信号处理模块的输入端为光信号探测器的输入端。

本发明还公开一种基于白光干涉的高灵敏度光缆普查方法，所述方法步骤如下：

1)宽带激光器产生光信号，经过干涉光路模块传送至测试模块；

2)光信号在测试模块中进行反射后返回至干涉光路模块；

3)干涉光路模块将反射回光信号传送至信号处理模块进行处理。

其中，所述步骤2)中，所述干涉光路模块由2个2X2的耦合器、1个1X2耦合器和与2路延迟光纤连接，所述2X2的耦合器为一侧两路输入或输出另一侧两路输出或输入，2个2X2耦合器之间串联，其中，位于一端的2X2的耦合器输入端与宽带激光器光信号输出端连接，位于另一端的2X2的耦合器与1X2的耦合器连接；

所述1X2的耦合器一侧为一路输入或输出另一侧为两路输出或输入，1X2的耦合器一侧的输出输入端与测试模块光信号输入输出端连接。

其中，所述步骤3)中，测试模块为光纤。

下面结合实施例做进一步说明，如图2所示：

1)光源产生光信号，通过干涉光路单元的3个耦合器和2路延迟光纤注入待测光纤。

其中，延迟光纤长度为100米，耦合器为1个1X2光耦合器，2个2X2耦合器，连接方式如下：

1.1)2X2耦合器21的a端连接宽带激光器1，b端连接光电探测器41，耦合器21的c端连接延迟光纤211一端，延迟光纤211的另一端再连接2X2耦合器22的a端，得到光信号传导路径P1，耦合器21的d端连接光耦合器22的b端，得到光信号传导路径P2；

1.2)耦合器22的c端连接延迟光纤212的一侧，延迟光纤212的另一侧再连接1X2耦合器23的e端，得到光信号传导路径P4，耦合器22的d端直接连接耦合器23的f端，得到光信号传导路径P3；

1.3)1×2光耦合器23的g端，连接待测光纤31，得到光信号传导路径P5。

2)光信号在待测光纤末端产生反射返回到干涉光路模块，光信号经过3个耦合器和2路延迟光纤组成的光路，产生16路光信号，它们之间产生多路干涉，增强了干涉信号；

具体的，产生的16路光信号路径为：

1)路径1:P1→P4→P5→P4→P1；

2)路径2:P1→P4→P5→P4→P2；

3)路径3:P1→P4→P5→P3→P1；

4)路径4:P1→P4→P5→P3→P2；

5)路径5:P1→P3→P5→P4→P2；

6)路径6:P1→P3→P5→P4→P1；

7)路径7:P1→P3→P5→P3→P1；

8)路径8:P1→P3→P5→P3→P2；

9)路径9:P2→P4→P5→P4→P1；

10)路径10:P2→P4→P5→P4→P2；

11)路径11:P2→P4→P5→P3→P1；

12)路径12:P2→P4→P5→P3→P2；

13)路径13:P2→P3→P5→P4→P1；

14)路径14:P2→P3→P5→P4→P2；

15)路径15:P2→P3→P5→P3→P1；

16)路径16:P2→P3→P5→P3→P2；

其中，路径4、5、11、13能够发生干涉；路径3、6能够发生干涉；路径2、9能够发生干涉，路径12、14能够发生干涉；路径8、15能够发生干涉。

说明书中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。本实施方式仅用于说明该发明，而不用于限制本发明的范围，本领域技术人员对于本发明所做的等价置换等修改均认为是落入该发明权利要求书所保护范围内。

Claims (2)

1.一种基于白光干涉的高灵敏度光缆普查装置，其特征在于：该装置包括宽带激光器、干涉光路模块、测试模块及信号处理模块；

所述宽带激光器光信号输出端与干涉光路模块的光信号输入端连接，用于产生并发射光信号至所述干涉光路模块；

所述干涉光路模块信号输出端与测试模块光信号接收输入端连接，所述干涉光路模块光信号输出端与信号处理模块的光电探测器光信号输入端连接，所述干涉光路模块用于接收传送宽带激光器发射的光信号至所述测试模块；

所述测试模块光信号输出端与干涉光路模块的光信号输入端连接，用于将接收的光信号进行反射至干涉光路模块中，并通过干涉光路模块传送至信号处理模块；

所述干涉光路模块由2个2X2的耦合器、1个1X2耦合器和与2路延迟光纤连接，所述2X2的耦合器为一侧两路输入或输出另一侧两路输出或输入，2个2X2耦合器之间串联，其中，位于一端的2X2的耦合器输入端与宽带激光器光信号输出端连接，位于另一端的2X2的耦合器与1X2的耦合器连接；

所述1X2的耦合器一侧为一路输入或输出另一侧为两路输出或输入，1X2的耦合器一侧的输出输入端与测试模块光信号输入输出端连接；

所述测试模块为光纤，测试时将待测光纤输入端连接至1X2耦合器输入输出端，测试模块接收的光信号经过待测光纤反射后回干涉光路模块，干涉光路模块接收的反射回的光信号产生16路光信号；

所述信号处理模块由光信号探测器，ADC模数转换器及信号处理器依次连接而成，所述信号处理模块的输入端为光信号探测器的输入端。

2.一种基于白光干涉的高灵敏度光缆普查方法，其特征在于：所述方法步骤如下：

1)宽带激光器产生光信号，经过干涉光路模块传送至测试模块；

2)光信号在测试模块中进行反射后返回至干涉光路模块；

3)干涉光路模块将反射回光信号传送至信号处理模块进行处理；

所述步骤2)中，所述干涉光路模块由2个2X2的耦合器、1个1X2耦合器和与2路延迟光纤连接，所述2X2的耦合器为一侧两路输入或输出另一侧两路输出或输入，2个2X2耦合器之间串联，其中，位于一端的2X2的耦合器输入端与宽带激光器光信号输出端连接，位于另一端的2X2的耦合器与1X2的耦合器连接；

所述1X2的耦合器一侧为一路输入或输出另一侧为两路输出或输入，1X2的耦合器一侧的输出输入端与测试模块光信号输入输出端连接。

所述步骤3)中，测试模块为光纤；

其中，光源产生光信号，通过干涉光路单元的3个耦合器和2路延迟光纤注入待测光纤；

其中，延迟光纤长度为100米，耦合器为1个1X2光耦合器，2个2X2耦合器，连接方式如下：

1.1)2X2耦合器21的a端连接宽带激光器1，b端连接光电探测器41，耦合器21的c端连接延迟光纤211一端，延迟光纤211的另一端再连接2X2耦合器22的a端，得到光信号传导路径P1，耦合器21的d端连接光耦合器22的b端，得到光信号传导路径P2；

1.2)耦合器22的c端连接延迟光纤212的一侧，延迟光纤212的另一侧再连接1X2耦合器23的e端，得到光信号传导路径P4，耦合器22的d端直接连接耦合器23的f端，得到光信号传导路径P3；

1.3)1×2光耦合器23的g端，连接待测光纤31，得到光信号传导路径P5；

2)光信号在待测光纤末端产生反射返回到干涉光路模块，光信号经过3个耦合器和2路延迟光纤组成的光路，产生16路光信号，它们之间产生多路干涉，增强了干涉信号；

具体的，产生的16路光信号路径为：

1)路径1:P1→P4→P5→P4→P1；

2)路径2:P1→P4→P5→P4→P2；

3)路径3:P1→P4→P5→P3→P1；

4)路径4:P1→P4→P5→P3→P2；

5)路径5:P1→P3→P5→P4→P2；

6)路径6:P1→P3→P5→P4→P1；

7)路径7:P1→P3→P5→P3→P1；

8)路径8:P1→P3→P5→P3→P2；

9)路径9:P2→P4→P5→P4→P1；

10)路径10:P2→P4→P5→P4→P2；

11)路径11:P2→P4→P5→P3→P1；

12)路径12:P2→P4→P5→P3→P2；

13)路径13:P2→P3→P5→P4→P1；

14)路径14:P2→P3→P5→P4→P2；

15)路径15:P2→P3→P5→P3→P1；

16)路径16:P2→P3→P5→P3→P2；

其中，路径4、5、11、13能够发生干涉；路径3、6能够发生干涉；路径2、9能够发生干涉，路径12、14能够发生干涉；路径8、15能够发生干涉。

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