CN202720108U - 复合式光纤事件查测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种复合式光纤事件查测装置，透过控制雷射模块交替产生包含有脉冲信号与频率调变连续信号的检测光，并透过光循环器输出到一光纤路径中，检光器可分别接收脉冲信号与频率调变连续信号在光纤路径中的回馈能量，并将其转换为电信号，其中频率调变连续信号由一混波器将原始与进入光纤路径后回馈的信号进行差频运算，前述电信号再透过一信号转换模块将转换为数字信号，供控制及运算模块整合出包含光纤特性轨迹与事件位置的复合波形；因复合波形可同时看出光纤特性轨迹与事件发生位置，供作为有效判断光纤品质的依据。

Description

复合式光纤事件查测装置

技术领域

本实用新型涉及一种光纤事件查测装置，特别是指复合式光纤事件（event）查测（measurement）装置。

背景技术

一般在测试光纤传输的品质时，有一种频率调变连续载波(FMCW)装置，请参考图6所示，该技术使用的装置包含一雷射发射器80、一频率调变连续信号产生器81、一光循环器82、一检光器83、一信号混合转换模块84与一控制及运算模块85。

该雷射发射器80可发出检测光，该频率调变连续信号产生器81可产生一周期性的频率调变连续信号，该频率调变连续信号与检测光相调和后，经由光循环器82对外输出至一光纤路径86。当频率调变连续信号在光纤路径86中传输时，若遇到不连续面，频率调变连续信号会在光纤路径中产生反射。

该检光器83可接收反射的频率调变连续信号的能量，并将其转换为电信号。

该信号混合转换模块84电连接该频率调变连续信号产生器81与该检光器83，其包含有一混波器841、一放大器842、一模拟数字转换器843与一频谱转换器844；该混波器841用于混合并运算比较自频率调变连续信号产生器81所产生的原始频率调变连续信号，以及自光纤路径86中反射的频率调变连续信号，其混合的波形请参考图7所示，该混波器841运算比较两频率调变连续信号之间形成的差频92而得一比较结果，该放大器842用于放大比较结果的信号强度，该模拟数字转换器843将其转换为数字信号，而该频谱转换模块844将数字信号进行快速傅利叶转换(FFT)，以得到一反射频率，该控制及运算模块85执行运算以计算出反射点的位置，进而得出一事件位置波形图，如图8所示。

虽然根据事件位置波形图可有效地检知检测光在光纤路径中发生事件的确切位置，如A、B、C、D四处均有事件发生，惟检测光信号在传输的过程中会衰减，仅由事件位置波形图无从得知信号的衰减情形，对于光纤路径品质的评断仍有不尽完善之处。

实用新型内容

因此本实用新型的主要目的是提供一种复合式光纤事件查测装置，除了可获得光纤路径中发生事件的位置信息，还可得知检测光在传输过程中的衰减情形，以供作为判断光纤路径品质的参考依据。

为达前揭目的，本实用新型所采用的技术手段是令该复合式光纤事件查测装置包含有：

一雷射模块，分别产生一脉冲检测光以及一频率调变连续信号检测光，其中该脉冲检测光包含一周期性的脉冲信号，该频率调变连续信号检测光包含一周期性的频率调变连续信号；

一光循环器，其第一连接埠连接该雷射模块以接收该脉冲检测光与该频率调变连续信号检测光，其第二连接埠将前述脉冲检测光与该频率调变连续信号检测光对外传输至一光纤路径并接收回馈信号；

一检光器，设置于该光循环器的第三连接埠，透过光循环器接收该脉冲信号与该频率调变连续信号在光纤路径中的回馈能量，并将其转换为电信号；

一脉冲信号转换模块，电连接该检光器，用于放大脉冲检测光回馈的电信号后并转换为一数字信号；

一频率调变连续信号转换模块，电连接该检光器与雷射模块，系混合原始及回馈的频率调变连续信号后，执行差频运算再放大转换为数字信号；以及

一控制及运算模块，电连接该雷射模块、该检光器、该脉冲信号转换模块以及该频率调变连续信号转换模块，该控制及运算模块控制该雷射模块交替输出脉冲检测光与频率调变连续信号检测光，并根据其回馈信号而整合为一复合结果信号，该复合结果信号中包含有一光纤特性轨迹与一事件位置的复合波形。

根据本实用新型的查测装置，可由复合波形中的光纤特性轨迹波形得知光纤路径线路损失，同时藉由事件位置波形得知事件发生位置，并可获取事件反射相关信息，避免盲区情形，供操作人员有效率地评断光纤路径的品质。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型的较佳实施例电路方块示意图；

图2是光纤网路系统示意图；

图3是光纤特性轨迹波形示意图；

图4是事件位置波形示意图；

图5是整合光纤特性轨迹与事件位置波形示意图；

图6是频率调变连续载波装置；

图7是原始与反射的频率调变连续信号产生差频示意图；

图8是事件位置波形示意图。

附图标号

10  光纤路径                       11 跳接线

120 传输信号                       121 检测信号

13  分波器                         20 雷射模块

21 雷射发射器                            22 脉冲信号产生器

23 频率调变连续信号产生器

30 光循环器                              31 光纤路径

40 检光器                                50 脉冲信号转换模块

51 放大器                                52 模拟数字转换器

60 频率调变连续信号转换模块

53 盲区                                  61 混波器

62 放大器                                63 模拟数字转换器

64 频谱转换器                            70 控制及运算模块

80 雷射发射器                            81 频率调变连续信号产生器

82 光循环器                              83 检光器

84 信号混合转换模块                      841 混波器

842 放大器                               843 模拟数字转换器

844 频谱转换器                           85 控制及运算模块

86 光纤路径                              90 原始的频率调变连续信号

91 反射的频率调变连续信号

92 差频

具体实施方式

请参考图1所示，是本实用新型的一较佳实施例，该较佳实施例包含有一雷射模块20、一光循环器30、一检光器40、一脉冲信号转换模块50、一频率调变连续信号转换模块60与一控制及运算模块70。

该雷射模块20包含有一雷射发射器21、一脉冲信号产生器22与一频率调变连续信号产生器23；该雷射发射器21产生一检测光，该脉冲信号产生器22产生一周期性的脉冲(pulse)信号，并可经由调和器与检测光调和而成一脉冲检测光作为检测信号；该频率调变连续信号产生器23产生一周期性且为线性的频率调变连续信号，并可经由调和器与检测光调和而成一频率调变连续信号检测光作为检测信号。

该光循环器30设置于前述检测光的传输路径中，其具有一第一连接埠、一第二连接埠与一第三连接埠，该第一连接埠连接该雷射模块20以接收该脉冲检测光与该频率调变连续信号检测光，该第二连接埠系将前述脉冲检测光与该频率调变连续信号检测光对外传输至一光纤路径31；当脉冲检测光在光纤路径中传输时，大部分脉冲信号的能量是沿着光纤前向传输，有少部分的回馈能量会朝光发射端，即朝雷射模块20向后散射传播，此外，当频率调变连续信号检测光在光纤路径中传输时，若遇到不连续的面时，频率调变连续信号会朝光发射端产生反射的回馈能量，该第二连接埠并接收该脉冲检测光与该频率调变连续信号检测光的回馈信号。

该检光器40设置于该光循环器30的第三连接埠，透过该光循环器30而接收脉冲检测光与频率调变连续检测光在光纤路径中回馈的能量，该检光器40可将该等能量分别转换为一电信号。

该脉冲信号转换模块50电连接该检光器40，用于放大脉冲信号向后传播能量的电信号，并将其转换为一数字信号；本较佳实施例中，该脉冲信号转换模块50包含有一放大器51与一模拟数字转换器52，该放大器51电连接该检光器40，以增强该检光器40所转换的电信号强度；该模拟数字转换器52电连接该放大器51，以将放大后的模拟电信号转换为数字信号后传送到控制及运算模块70。

该频率调变连续信号转换模块60电连接该检光器40与雷射模块20的频率调变连续信号产生器23，负责对原始的频率调变连续信号以及回馈的频率调变连续信号进行混合与执行差频运算，其中原始的频率调变连续信号是指频率调变连续信号未进入光纤路径之前的频率调变连续信号；而在混合之后，将其放大并转换为一数字信号。

本较佳实施例中，该频率调变连续信号转换模块60包含有一混波器61、一放大器62、一模拟数字转换器63与一频谱转换器64；该混波器61电连接该频率调变连续信号产生器23以及该检光器40，先将反射的频率调变连续信号经带通滤波器滤出所需的信号后，与原始的频率调变连续信号相混合，并进行差频运算后获得一比较结果；该放大器62电连接该混波器61，以增强比较结果的差频信号强度；该模拟数字转换器63电连接该放大器62，以将比较结果的模拟电信号转换为数字信号；该频谱转换器64电连接该模拟数字转换器63，对比较结果数字信号执行频谱转换后传送到控制及运算模块70，本较佳实施例是执行快速傅利叶转换(Fast Fourier Transform,FFT)。

该控制及运算模块70电连接该雷射模块20、该检光器40、该脉冲信号转换模块50以及该频率调变连续信号转换模块60，该控制及运算模块70控制该雷射模块20交替输出脉冲检测光及频率调变连续信号检测光，并将脉冲检测光与频率调变连续信号检测光所回传的信号整合为一复合结果信号。

请参考图2所示，是一应用本实用新型的光纤网路系统示意图，分波器13分别连接一传输信号120与检测信号121，其中传输信号120是指光纤网路系统中原有的光信号，检测信号121为本实用新型的脉冲检测光与频率调变连续信号检测光，分波器13将传输信号120与检测信号121调和后导入光纤路径10中，假设A地至D地之间设有复数段光纤路径10，其中光纤路径10可由跳接线11连接。

当该控制及运算模块70控制该雷射发射器21切换至该脉冲信号产生器22时，使雷射发射器21产生脉冲检测光，并同时控制该检光器40切换连接至脉冲信号转换模块50；当脉冲检测光在光纤中传输时，脉冲信号因光纤的密度与与材质不均匀而往后散射，脉冲信号往后散射的能量经由光循环器30、检光器40与脉冲信号转换模块50后，所产生的数字信号由控制及运算模块70接收，因为数字信号是根据前述脉冲检测光往后传播的能量经放大与信号转换而得，该控制及运算模块70根据脉冲信号往后散射能量的强度与脉冲信号的周期而得出一光纤特性轨迹波形，如图3所示，该光纤特性轨迹波形即代表脉冲检测光在光纤路径中传输强度与传输距离之间的关系，由波形中可判断出脉冲信号在光纤路径中的损失。

当该控制及运算模块70控制该雷射发射器21切换至频率调变连续信号产生器23时，使雷射发射器21产生频率调变连续信号检测光，并同时控制该检光器40切换至频率调变连续信号转换模块60；当频率调变连续信号检测光在光纤中传输时，频率调变连续信号会因光纤中的不连续面而往后反射，频率调变连续信号往后反射的能量经由光循环器30、检光器40与频率调变连续信号转换模块60后，所产生的数字信号由控制及运算模块70接收，其中藉由该混波器61混合原始的以及反射的频率调变连续信号，并进行差频运算而取得比较结果，比较结果经放大与信号转换后传送到控制及运算模块70，控制及运算模块70根据比较结果即可得到反射频率，再根据反射频率计算出反射点的位置，进而得出一事件位置波形，如图4所示，由该图中可精确判断出发生事件位置。

最后，该控制及运算模块70整合该光纤特性轨迹波形与该事件位置波形，而形成一同时包含光纤特性轨迹与事件位置的复合波形，如图3所揭示，该波形中除了具有一脉冲信号在光纤路径中传输强度衰减的情形，因单独的光纤特性轨迹波形在事件发生位置会有盲区53而无法确切得知事件发生的具体位置，本实用新型于光纤特性轨迹波形同时呈现事件位置波形，如图5所示，因已经确切得知事件位置，可避免发生盲区，此外，根据波形图还可得知光纤路径的接线状态，例如接线处是否断线。综上所述，本实用新型供操作人员更有效率地判断光纤路径发生事件的地点以及衰减情形。

Claims (7)

1.一种复合式光纤事件查测装置，其特征在于，所述复合式光纤事件查测装置包含：

一雷射模块，分别产生一脉冲检测光以及一频率调变连续信号检测光，其中所述脉冲检测光包含一周期性的脉冲信号，所述频率调变连续信号检测光包含一周期性的频率调变连续信号；

一光循环器，其第一连接埠连接所述雷射模块以接收所述脉冲检测光与所述频率调变连续信号检测光，其第二连接埠将所述脉冲检测光与所述频率调变连续信号检测光对外传输至一光纤路径并接收回馈信号；

一检光器，设置于所述光循环器的第三连接埠，透过光循环器接收所述脉冲信号与所述频率调变连续信号在光纤路径中的回馈能量，并将回馈能量转换为电信号；

一脉冲信号转换模块，电连接所述检光器，用于放大脉冲检测光回馈的电信号后并转换为一数字信号；

一频率调变连续信号转换模块，电连接所述检光器与雷射模块，混合原始及回馈的频率调变连续信号后，执行差频运算再放大转换为数字信号；以及

一控制及运算模块，电连接所述雷射模块、所述检光器、所述脉冲信号转换模块以及所述频率调变连续信号转换模块，所述控制及运算模块控制所述雷射模块交替输出脉冲检测光与频率调变连续信号检测光，并根据脉冲检测光与频率调变连续信号检测光所回传的信号整合为一复合结果信号，所述复合结果信号中包含有一光纤特性轨迹与一事件位置的复合波形。

2.根据权利要求1所述的复合式光纤事件查测装置，其特征在于，所述脉冲信号转换模块包含有：

一放大器，电连接所述检光器，以增强所述检光器所转换的电信号强度；及

一模拟数字转换器，电连接所述放大器，以将模拟电信号转换为数字信号后传送到控制及运算模块。

3.根据权利要求1所述的复合式光纤事件查测装置，其特征在于，所述频率调变连续信号转换模块包含有：

一混波器，电连接所述频率调变连续信号产生器以及所述检光器，以混合原始的与回馈的频率调变连续信号，并执行差频运算而获得一比较结果；

一放大器，电连接所述混波器，以增强所述比较结果的信号强度；

一模拟数字转换器，电连接所述放大器，以将模拟电信号转换为数字信号；以及

一频谱转换器，电连接所述模拟数字转换器，对数字信号执行频谱转换后传送到控制及运算模块。

4.根据权利要求3所述的复合式光纤事件查测装置，其特征在于，所述频谱转换器为一执行快速傅利叶转换的频谱转换器。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的复合式光纤事件查测装置，其特征在于，所述雷射模块包含有：

一雷射发射器，产生一检测光；

一脉冲信号产生器，产生一周期性的脉冲信号，且经由调和器与检测光调和成脉冲检测光；及

一频率调变连续信号产生器，产生一频率调变连续信号，且经由调和器与检测光调和成频率调变连续信号检测光。

6.根据权利要求2所述的复合式光纤事件查测装置，其特征在于，所述频率调变连续信号转换模块包含有：

一混波器，电连接所述频率调变连续信号产生器以及所述检光器，以混合原始的与反射的频率调变连续信号，并执行差频运算而获得一比较结果；

一放大器，电连接所述混波器，以增强所述比较结果的信号强度；

一模拟数字转换器，电连接所述放大器，以将模拟信号转换为数字信号；以及

一频谱转换器，电连接所述模拟数字转换器，对数字信号执行频谱转换后传送到控制及运算模块；

所述雷射模块包含有：

一雷射发射器，产生一检测光；

一脉冲信号产生器，产生一周期性的脉冲信号，且经由调和器与检测光调和成脉冲检测光；及

一频率调变连续信号产生器，产生一频率调变连续信号，且经由调和器与检测光调和频率调变连续信号检测光。

7.根据权利要求6所述的复合式光纤事件查测装置，其特征在于，所述频谱转换器为一执行快速傅利叶转换的频谱转换器。

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