CN111162835A - 光时域反射仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光时域反射仪，光时域反射仪的光隔离组件分别与光源、光电检测组件连接，光源为第一光源、第二光源中的任一种；其中，第一光源中第一光开关的第一端口与第一脉冲激光器连接，第二端口与窄带滤波器连接，第三端口与光隔离组件连接，第一起偏器两端分别与窄带滤波器、光隔离组件连接；第二光源中第二起偏器两端分别与第二脉冲激光器、光隔离组件两端连接，第三脉冲激光器与光隔离组件连接。本发明能够通过第一光源或第二光源为光时域反射仪提供OTDR所需的宽线宽脉冲光和POTDR所需的窄线宽脉冲光，从而实现对光纤的多种参数检测，扩大了光时域反射仪的应用范围。

Description

光时域反射仪

技术领域

本发明涉及光纤测试技术领域，尤其涉及一种光时域反射仪。

背景技术

光信号在光纤中传输时，由于光纤会受到外界扰动、温度、应变、位移等环境因素的影响，光信号的偏振态、功率、波长、相位等参数会发生变化，光纤测试技术就是通过检测光纤中光的这些参数，可以获得周围环境的变化信息，是一门崭新的技术。

光时域反射仪(OTDR)是光纤测试技术领域中的主要仪表，它被广泛应用于光缆线路的维护、施工之中，可进行光纤长度、光纤的传输衰减、接头衰减和故障定位等的测量。但是普通的OTDR只能测试光信号的强度变化，光信号的强度变化仅反映了光纤的衰减等信息，而环境温度、扰动、应变等大量信息无法测量，使其应用领域受到限制。

偏振光时域反射仪(POTDR)是通过检测光纤中的偏振态来实现测试功能，由于温度、扰动、应变等环境因素都会影响光纤偏振态，因此POTDR可以测量普通OTDR感觉不到的温度、扰动、应变等多种环境因素的变化。

为了丰富OTDR的测量功能，在普通OTDR的基础上融合POTDR功能是光纤测试技术领域发展方向之一。但是，同普通OTDR相比，POTDR要求激光脉冲的相干性很强，普通OTDR的激光脉冲不能满足POTDR需求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种光纤时域反射仪，能够通过第一光源或第二光源为光时域反射仪提供OTDR所需的宽线宽脉冲光和POTDR所需的窄线宽脉冲光，从而实现对光纤的多种参数检测，扩大了光时域反射仪的应用范围。

为解决上述问题，本发明采用的一个技术方案为：一种光时域反射仪，所述光时域反射仪包括：光源、光隔离组件以及光电检测组件，所述光隔离组件分别与所述光源、光电检测组件连接，所述光隔离组件将所述光源发出的第一脉冲光和/或第二脉冲光输入测试光纤，并将所述测试光纤发出的瑞利散射光输入光电检测部件以实现光纤测试，所述第一脉冲光为宽线宽脉冲光，所述第二脉冲光为窄线宽脉冲光；

所述光源为第一光源、第二光源中的任一种；

其中，所述第一光源包括第一脉冲激光器、第一光开关、窄带滤波器以及第一起偏器，所述第一光开关的第一端口与所述第一脉冲激光器连接，第二端口与所述窄带滤波器连接，第三端口与所述光隔离组件连接，所述第一起偏器两端分别与所述窄带滤波器、光隔离组件连接，通过所述第一光源发出第一脉冲光或第二脉冲光；

所述第二光源包括第二脉冲激光器、第三脉冲激光器、第二起偏器，所述第二起偏器两端分别与所述第二脉冲激光器、光隔离组件两端连接，所述第三脉冲激光器与所述光隔离组件连接，所述第二脉冲激光器与所述第三脉冲激光器分别发出窄线宽脉冲光、宽线宽脉冲光。

进一步地，所述光源为第一光源时，所述光隔离组件包括第一环形器，所述第一环形器的第二端口与所述测试光纤连接，第一端口与所述光源连接，第三端口与所述光电检测组件连接。

进一步地，所述光时域反射仪还包括第二光开关，所述第二光开关的第一端口与所述第一环形器的第一端口连接，第二端口与所述第一起偏器连接，第三端口与所述第一光开关的第三端口连接。

进一步地，所述光电检测组件包括第三光开关、第一检偏器以及第一光电探测器，所述第三光开关的第一端口与所述第一环形器的第三端口连接，第二端口与所述第一检偏器连接，第三端口与所述第一光电探测器连接，所述第一检偏器的另一端与所述第一光电探测器连接。

进一步地，所述光电检测组件还包括第四光开关，所述第四光开关的第一端口与所述第一光电探测器连接，第二端口与所述第一检偏器连接，第三端口与所述第三光开关连接。

进一步地，所述光源为第二光源时，所述光隔离组件包括第二环形器，所述第二环形器的第一端口与所述第二起偏器连接，第二端口与所述测试光纤连接，第三端口与所述光电检测组件连接。

进一步地，所述光隔离组件还包括第三环形器、第一波分复用器，所述第三环形器的第一端口与所述第三脉冲激光器连接、第二端口与所述第一波分复用器的第二端口连接，第三端口与所述光电检测组件连接，所述第一波分复用器的第一端口与所述第二环形器的第二端口连接，第三端口与所述测试光纤连接。

进一步地，所述光电检测组件包括第二检偏器、第二光电探测器，所述第二检偏器的两端分别与所述第二环形器的第三端口、所述第二光电探测器连接。

进一步地，所述光电检测组件还包括第二波分复用器，所述第二波分复用器的第一端口与所述第二检偏器连接，第二端口与所述第三环形器的第三端口连接，第三端口与所述第二光电探测器连接。

进一步地，所述光电检测组件还包括第三光电探测器，所述第三光电探测器与所述第三环形器的第三端口连接。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：能够通过第一光源或第二光源为光时域反射仪提供OTDR所需的宽线宽脉冲光和POTDR所需的窄线宽脉冲光，从而实现对光纤的多种参数检测，扩大了光时域反射仪的应用范围。

附图说明

图1为本发明光时域反射仪一实施例的结构图；

图2为本发明光时域反射仪一实施例的结构图；

图3为本发明光时域反射仪另一实施例的结构图；

图4为本发明光时域反射仪又一实施例的结构图。

图中：10、光源；20、光隔离组件；30、光电检测组件；101、第一脉冲激光器；102、第一光开关；103、窄带滤波器；104、第一起偏器；201、第二光开关；202、第一环形器；304、第一光电探测器；303、第四光开关；302、第一检偏器；301、第三光开关；1、第一端口；2、第二端口；3、第三端口；105、第二脉冲激光器；106、第二起偏器；205、第一波分复用器；307、第二光电探测器；306、第二波分复用器；305、第二检偏器；204、第三环形器；107、第三脉冲激光器；308、第三光电探测器。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

请参阅图1-4，其中，图1为本发明光时域反射仪一实施例的结构图；图2为本发明光时域反射仪一实施例的结构图；图3为本发明光时域反射仪另一实施例的结构图；图4为本发明光时域反射仪又一实施例的结构图。结合附图1-4对本发明的光时域反射仪作详细说明。

在本实施例中，光时域反射仪包括：光源10、光隔离组件20以及光电检测组件30，光隔离组件20分别与光源10、光电检测组件30连接，光隔离组件20将光源10发出的第一脉冲光和/或第二脉冲光输入测试光纤，并将测试光纤发出的瑞利散射光输入光电检测部件以实现光纤测试，第一脉冲光为宽线宽脉冲光，第二脉冲光为窄线宽脉冲光；光源10为第一光源、第二光源中的任一种；

其中，第一光源包括第一脉冲激光器101、第一光开关102、窄带滤波器103以及第一起偏器104，第一光开关102的第一端口1与第一脉冲激光器101连接，第二端口2与窄带滤波器103连接，第三端口3与光隔离组件20连接，第一起偏器104两端分别与窄带滤波器103、光隔离组件20连接，通过第一光源发出第一脉冲光或第二脉冲光；

第二光源包括第二脉冲激光器105、第三脉冲激光器107、第二起偏器106，第二起偏器106两端分别与第二脉冲激光器105、光隔离组件20两端连接，第三脉冲激光器107与光隔离组件20连接，第二脉冲激光器105与第三脉冲激光器107分别发出窄线宽脉冲光、宽线宽脉冲光。

在本实施例中，第一脉冲激光器101和第三脉冲激光器107为光谱宽度比较宽(>1nm)的脉冲激光器，光谱比较宽则相干性比较低，适合普通OTDR使用。第二脉冲激光器105为光谱宽度较窄(0.1nm左右)适合POTDR使用的脉冲激光器。其中，第一脉冲激光器101、第二脉冲激光器105、第三脉冲激光器107的光谱宽度具体数值可根据用户需求设定，只需能够进行光纤多种参数的测试即可，在此不做限定。

在本实施例中，第一起偏器104和第二起偏器106为偏振片、尼科尔棱镜以及其他能够将光转换为偏振光的器件。

在本实施例中，光源10为第一光源时，光隔离组件20包括第一环形器202，第一环形器202的第二端口2与测试光纤连接，第一端口1与光源10连接，第三端口3与光电检测组件30连接。

光时域反射仪还包括第二光开关201，第二光开关201的第一端口1与第一环形器202的第一端口1连接，第二端口2与第一起偏器104连接，第三端口3与第一光开关102的第三端口3连接。

在本实施例中，光电检测组件30包括第三光开关301、第一检偏器302以及第一光电探测器304，第三光开关301的第一端口1与第一环形器202的第三端口3连接，第二端口2与第一检偏器302连接，第三端口3与第一光电探测器304连接，第一检偏器302的另一端与第一光电探测器304连接。

为了进一步分开携带偏振信息的后向瑞利散射光与未携带偏振信息的后向瑞利散射光。光电检测组件30还包括第四光开关303，第四光开关303的第一端口1与第一光电探测器304连接，第二端口2与第一检偏器302连接，第三端口3与第三光开关301连接。

在本实施例中，第一光开关102、第二光开关201、第三光开关301、第四光开关303可以为机械光开关、微机械光开关、热光开关、液晶光开关、电光开关和声光开关以及其他光路转换器件。

下面通过光源10为第一光源时，光时域反射仪的工作方式对本发明的光时域反射仪作进一步说明。

当采用普通OTDR模式时，第一光开关102的第一端口1和第三端口3之间导通，第一端口1和第二端口2之间断开，第一脉冲激光器101发出的光信号经过第一光开关102的第三端口3输出后到达第二光开关201的第三端口3；

第二光开关201的第一端口1和第三端口3之间导通，第一端口1和第二端口2之间断开，光信号经过第二光开关201的第一端口1后到达第一环形器202的第一端口1，随后输入到测试光纤中；脉冲光信号在测试光纤中传输时发生瑞利散射，其中，产生的后向瑞利散射光返回到第一环形器202的第二端口2，然后从第一环形器202的第三端口3输出，到达第三光开关301；

第三光开关301的第一端口1和第三端口3之间导通，第一端口1和第二端口2之间断开，后向散射瑞利光通过第三光开关301的第三端口3到达第四光开关303的第三端口3；第四光开关303的第一端口1和第三端口3之间导通，第一端口1和第二端口2之间断开，后向散射瑞利光通过第四光开关303的第一端口1到达第一光电探测器304，形成普通OTDR测量光路；

当采用POTDR模式时，第一光开关102的第一端口1和第二端口2之间导通，第一端口1和第三端口3之间断开，第一脉冲激光器101发出的光经过第一光开关102第二端口2后到达窄带滤波器103，窄带滤波器103的带宽设置为0.1nm左右，通过窄带滤波器103将第一脉冲激光器101发出的光谱宽度比较宽(>1nm)的脉冲光滤波为相干性较强的窄线宽脉冲光(0.1nm左右)，窄线宽脉冲光输入到第一起偏器104中，经过第一起偏器104的窄线宽脉冲光光为线偏振窄线宽脉冲光，该线偏振窄线宽脉冲光输入到第二光开关201第二端口2，第二光开关201的第一端口1和第二端口2之间导通，第一端口1和第三端口3之间断开，线偏振窄线宽脉冲光从第二光开关201第一端口1输出，输入到第一环形器202的第一端口1，随后输入到测试光纤中。

线偏振窄线宽脉冲光信号在测试光纤中传输时发生瑞利散射，该瑞利散射光为携带了偏振信息，携带了偏振信息的后向瑞利散射光返回到第一环形器202的第二端口2，然后从第一环形器202的第三端口3输出，到达第三光开关301；第三光开关301的第一端口1和第二端口2之间导通，第一端口1和第三端口3之间断开，携带了偏振信息的后向散射瑞利光通过第三光开关301的第二端口2到达第四光开关303的第二端口2；第四光开关303的第一端口1和第二端口2之间导通，第一端口1和第三端口3之间断开，携带了偏振信息的后向散射瑞利光通过第四光开关303的第一端口1到达光电探测器，形成POTDR测量光路。

线偏振窄线宽脉冲光信号在光纤中传输时，由于温度、扰动、电场、磁场等环境因素都会对光纤中传输光的偏振态产生影响，因此传输光的偏振态信息中携带了环境因素，此时光纤传输光发生瑞利散射时，该瑞利散射光的偏振方向与传输光偏振方向相同，线偏振窄线宽脉冲光的瑞利散射光的偏振态信息中也同样携带了环境因素的影响，通过对线偏振窄线宽脉冲光的瑞利散射光分析即可得到温度、扰动等环境因素信息，实现多功能测量。

请参阅图3，图3为本发明光时域反射仪另一实施例的结构图。在本实施例中，光时域反射仪的光源为第二光源。通过第二光源向光时域反射仪同时提供第一脉冲光和第二脉冲光。

在本实施例中，光时域反射仪的光隔离组件20包括第二环形器，第二环形器的第一端口1与第二起偏器106连接，第二端口2与测试光纤连接，第三端口3与光电检测组件30连接。通过第二环形器将经过第二起偏器106的线偏振窄线宽脉冲光输入测试光纤中。

在本实施例中，光隔离组件20还包括第三环形器204、第一波分复用器205，第三环形器204的第一端口1与第三脉冲激光器107连接、第二端口2与第一波分复用器205的第二端口2连接，第三端口3与光电检测组件30连接，第一波分复用器205的第一端口1与第二环形器的第二端口2连接，第三端口3与测试光纤连接。通过第一波分复用器205将第一脉冲光和第三脉冲激光器107输入的不同波长的光合成一束输入测试光纤中，和将返回的后向瑞利散射光解分为带偏振信息的后向瑞利散射光和不带偏振信息的后向瑞利散射光。

在本实施例中，光电检测组件30可以包括两个光电探测器或一个光电探测器，其中当光电检测组件30包括第一光电探测器304时，光电检测组件30包括第二检偏器305、第二光电探测器307，第二检偏器305的两端分别与第二环形器的第三端口3、第二光电探测器307连接。带有偏振信息的后向瑞利散射光通过第二检偏器305传输到第二光电探测器307。

在本实施例中，光电检测组件30还包括第二波分复用器306，第二波分复用器306的第一端口1与第二检偏器305连接，第二端口2与第三环形器204的第三端口3连接，第三端口3与第二光电探测器307连接，第二检偏器305通过第二波分复用器306与第二光电探测器307连接。

请参阅图4，图4为本发明光时域反射仪又一实施例的结构图。本实施例的光时域反射仪包括图3所示的第二光源和光隔离组件20，光电检测组件30包括图3所示的第二光电探测器307以及第二检偏器305，第二检偏器305的两端分别与第二环形器的第三端口3、第二光电探测器307连接。

为了实现对带偏振信息的后向瑞利散射光和不带偏振信息的后向瑞利散射光的分开检测，光电检测组件30还包括第三光电探测器308，第三光电探测器308与第三环形器204的第三端口3连接。通过第三光电探测器308检测不带偏振信息的后向瑞利散射光。

有益效果：本发明能够通过第一光源或第二光源为光时域反射仪提供OTDR所需的宽线宽脉冲光和POTDR所需的窄线宽脉冲光，从而实现对光纤的多种参数检测，扩大了光时域反射仪的应用范围。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备、模块和单元，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，所述模块或的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其他的形式。

所述作为分离部件说明的可以是或者也可以不是物理上分开的，作为显示的部件可以是或者也可以不是物理，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个位置。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部来实现本实施方式方案的目的。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种光时域反射仪，其特征在于，所述光时域反射仪包括：光源、光隔离组件以及光电检测组件，所述光隔离组件分别与所述光源、光电检测组件连接，所述光隔离组件将所述光源发出的第一脉冲光和/或第二脉冲光输入测试光纤，并将所述测试光纤发出的瑞利散射光输入光电检测部件以实现光纤测试，所述第一脉冲光为宽线宽脉冲光，所述第二脉冲光为窄线宽脉冲光；

所述光源为第一光源、第二光源中的任一种；

其中，所述第一光源包括第一脉冲激光器、第一光开关、窄带滤波器以及第一起偏器，所述第一光开关的第一端口与所述第一脉冲激光器连接，第二端口与所述窄带滤波器连接，第三端口与所述光隔离组件连接，所述第一起偏器两端分别与所述窄带滤波器、光隔离组件连接，通过所述第一光源发出第一脉冲光或第二脉冲光；

所述第二光源包括第二脉冲激光器、第三脉冲激光器、第二起偏器，所述第二起偏器两端分别与所述第二脉冲激光器、光隔离组件两端连接，所述第三脉冲激光器与所述光隔离组件连接，所述第二脉冲激光器与所述第三脉冲激光器分别发出窄线宽脉冲光、宽线宽脉冲光。

2.如权利要求1所述的光时域反射仪，其特征在于，所述光源为第一光源时，所述光隔离组件包括第一环形器，所述第一环形器的第二端口与所述测试光纤连接，第一端口与所述光源连接，第三端口与所述光电检测组件连接。

3.如权利要求2所述的光时域反射仪，其特征在于，所述光时域反射仪还包括第二光开关，所述第二光开关的第一端口与所述第一环形器的第一端口连接，第二端口与所述第一起偏器连接，第三端口与所述第一光开关的第三端口连接。

4.如权利要求2所述的光时域反射仪，其特征在于，所述光电检测组件包括第三光开关、第一检偏器以及第一光电探测器，所述第三光开关的第一端口与所述第一环形器的第三端口连接，第二端口与所述第一检偏器连接，第三端口与所述第一光电探测器连接，所述第一检偏器的另一端与所述第一光电探测器连接。

5.如权利要求4所述的光时域反射仪，其特征在于，所述光电检测组件还包括第四光开关，所述第四光开关的第一端口与所述第一光电探测器连接，第二端口与所述第一检偏器连接，第三端口与所述第三光开关连接。

6.如权利要求1所述的光时域反射仪，其特征在于，所述光源为第二光源时，所述光隔离组件包括第二环形器，所述第二环形器的第一端口与所述第二起偏器连接，第二端口与所述测试光纤连接，第三端口与所述光电检测组件连接。

7.如权利要求6所述的光时域反射仪，其特征在于，所述光隔离组件还包括第三环形器、第一波分复用器，所述第三环形器的第一端口与所述第三脉冲激光器连接、第二端口与所述第一波分复用器的第二端口连接，第三端口与所述光电检测组件连接，所述第一波分复用器的第一端口与所述第二环形器的第二端口连接，第三端口与所述测试光纤连接。

8.如权利要求7所述的光时域反射仪，其特征在于，所述光电检测组件包括第二检偏器、第二光电探测器，所述第二检偏器的两端分别与所述第二环形器的第三端口、所述第二光电探测器连接。

9.如权利要求8所述的光时域反射仪，其特征在于，所述光电检测组件还包括第二波分复用器，所述第二波分复用器的第一端口与所述第二检偏器连接，第二端口与所述第三环形器的第三端口连接，第三端口与所述第二光电探测器连接。

10.如权利要求8所述的光时域反射仪，其特征在于，所述光电检测组件还包括第三光电探测器，所述第三光电探测器与所述第三环形器的第三端口连接。

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