CN203981185U - 基于多波长脉冲光信号的otdr装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于多波长脉冲光信号的OTDR装置，用于对一待测光纤进行检测。本实用新型具有以下有益效果：相对于传统的OTDR，本实用新型基于多波长的脉冲光信号，可以简单实现大动态范围测试，通过不同波长测量光纤的不同距离，可避免单波长脉冲饱和或者信噪比过低的状态；相对于多采集OTDR或连续采集OTDR，本实用新型节约测量时间；且拥有更大的测量距离和分辨率；在本实用新型中，由于每个波长间的测量都是独立进行，测试装置可以在不同状态下运行，实现多功能测试。

Description

基于多波长脉冲光信号的OTDR装置

技术领域

本实用新型属于光时域反射（OTDR）技术领域，具体涉及一种基于多波长脉冲光信号的OTDR装置及方法。

背景技术

光时域反射仪（Optical Time-Domain Reflectometry，OTDR）的原理为：脉冲光在光纤传输时，由于光纤本身的性质、连接器、接头、弯曲或其它事件而产生背向散射和反射，该散射和反射光返回到初始端，并被光电器件所接收。散射光主要包括由光纤折射率变化引起的瑞利散射、光学声子引起的拉曼散射、声学声子引起的布里渊散射，散射信号中包含了光纤沿途的损耗、温度、应力等信息。利用OTDR可以方便地从一端对光纤进行非破坏性测量，对整个光纤线路距离上的各种事件都可以显示出来。随着光纤通信、光纤传感等技术的发展，该技术得到了极大的应用和推进，然而随着对空间分辨率和测量距离要求的提高，OTDR系统越来越复杂，测量时间越来越长，传统方法已经难以进一步提高OTDR的性能。

为了提高OTDR的动态范围，传统上使用两种方法：增加脉冲宽度、增加累加时间。由于累加时间不能无限制增加，增加脉冲宽度就成了主要的选择，但脉冲宽度的增加导致空间分辨率降低，使得测试性能难以符合要求。如[CN 1330265A]，该专利仅仅解决了大动态范围问题，没有解决分辨率过低问题，且测量过程需要耗费更多倍时间。在Tektronix 公司的专利[US 5155439A]中提出的连续采集方案提出了解决上述问题的新方法，在连续采集方案中，第一次采集使用最小的脉冲，其后每次采集使用的脉冲宽度逐渐加大，直到测量的信号中出现了光纤末端才停止测量。从不同采集中获得的事件信息被组合到同一个结果中，生成单一的OTDR曲线图或事件列表。这样对于光纤的每一段，都可以得到合适的空间分辨率，而测量距离也得到了保证，而且还避免了大动态范围导致的饱和问题。尽管空间分辨率和动态范围的矛盾在上面所描述的方案中可以部分得到解决，但代价是测量时间大大增加，甚至无法保障在特定的时间内完成测量。对于大动态范围的测量，为了保证末端的信噪比，一次采集所要耗费的时间达到一分钟甚至更长，如果进行多次采集，且采集的次数没有限制，其测量时间将难以满足用户需求，限制其应用和发展。

实用新型内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本实用新型提供一种测试时间短、测试效果好的基于多波长脉冲光信号的OTDR装置，具体的技术方案如下：

基于多波长脉冲光信号的OTDR装置，用于对一待测光纤上发生的事件进行检测，该OTDR装置包括：

用于向待测光纤同时发送一组多波长脉冲光信号的光发射单元；用于同时采集由待测光纤返回的多组背向散射信号，获取检测数据的光接收单元；以及用于对采集到的检测数据进行分析处理的数据处理单元；

其中，数据处理单元与光接收单元连接；光发射单元包括光合成模块以及至少两个不同中心波长的光源；光接收单元包括分光模块和至少两个对应于不同中心波长光源的光检测模块。

作为优化方案，光发射单元还包括用于驱动不同中心波长光源的光源驱动模块。

作为优化方案，数据处理单元还与光发射单元连接。

作为优化方案，光接收单元还包括依次连接的放大滤波模块和模数转换模块，所有光检测模块分别与放大滤波模块连接。

作为优化方案，放大滤波模块包括若干放大滤波通道，每个放大滤波通道与一个光检测模块对应连接；模数转换模块包括若干模数转换通道，每个模数转换通道与一个放大滤波通道对应连接。

作为优化方案，该OTDR装置还包括耦合单元，耦合单元的一端分别与光发射单元和光接收单元连接，耦合单元的另一端与待测光纤连接。

作为优化方案，多波长脉冲光信号的波长范围为1210nm~1650nm。

作为优化方案，光合成模块为定向耦合器、波分复用器或平面光波导。

作为优化方案，光检测模块为APD光电二极管。

作为优化方案，耦合单元为双向耦合器或环形器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）相对于传统的OTDR，本实用新型基于多波长的脉冲光信号，可以简单实现大动态范围测试，通过不同波长测量光纤的不同距离，可避免单波长脉冲饱和或者信噪比过低的状态；

（2）相对于多采集OTDR或连续采集OTDR，本实用新型拥有更高的测试性能（分辨率、动态范围），而且节约了测量时间，单次测量即可获得不同波长对应的多组事件数据；例如，使用双波长OTDR可节约大约1/2时间，三波长可节约大约2/3时间；

（3）在本实用新型中，由于每个波长间的测量都是独立进行，在实际应用中，测试装置可以在不同状态下运行，实现多功能测试。

附图说明

图1 为本实用新型的结构框图；

图2为光发射模块的结构框图；

图3为光接收模块的结构框图。

上图中序号为：1-数据处理单元、2-光发射单元、21-光源驱动模块、22-光源、23-光合成模块、3-光接收单元、31-分光模块、32-光检测模块、33-放大滤波模块、34-模数转换模块、4-耦合单元、5-待测光纤。

具体实施方式

下面结合附图以实施例的方式详细描述本实用新型。

实施例1：

如图1所示，基于多波长脉冲光信号的OTDR装置，用于对一待测光纤5进行检测，该OTDR装置包括数据处理单元1、光发射单元2、光接收单元3以及耦合单元4。

如图2所示，光发射单元2用于向待测光纤同时发送一组多波长脉冲光信号，光发射单元2包括光合成模块23和至少两个不同中心波长的光源22。光合成模块23用于对多个光源22发射的不同波长的脉冲光进行耦合。在本实施例中，光合成模块23为定向耦合器，即单向通信的光纤耦合器，但不限于此，还可以采用波分复用器（WDM）或平面光波导（PLC），本实用新型不对光合成模块23的具体类型进行限定，以上仅为举例。

在本实施例中，光发射单元2还包括光源驱动模块21，光源驱动模块21用于驱动不同中心波长的光源22。本实用新型并不限定于必须采用此光源驱动模块21，仅采用多波长脉冲光信号已能实现节约测量时间、提高测试效果的技术效果，可以不设置光源驱动模块21。在本实施例中，光源驱动模块21包括若干光源驱动，每个光源驱动对应一个光源22，见图2，但不限于此，也可以一个光源驱动对应多个光源22，只要光源驱动能够满足所有光源22所需的波段即可。

相应的，数据处理单元1可用于设置调制参数，对光源驱动模块21进行控制，即根据设置的调制参数发送相应的驱动信号控制光源驱动模块21，对多波长脉冲光信号进行调制。在实际应用中，驱动信号可以采用伪随机序列的脉冲编码或单脉冲信号；其中，脉冲编码可以采用格雷码、S码或双正交编码。该脉冲编码可以提高多波长脉冲光信号的信噪比，增加动态范围，节约测量时间，在多波长脉冲光信号的基础上再次提高了OTDR的性能。其中，调制参数包括驱动信号的脉冲强度、脉冲宽度、编码类型和编码长度。

如图3所示，光接收单元3用于同时采集由待测光纤返回的多组背向散射信号，获取检测数据；包括分光模块31和至少两个对应于不同中心波长光源的光检测模块32；在本实施例中，光检测模块32为APD光电二极管。

在本实施例中，光接收单元3还包括放大滤波模块33和模数转换模块34，光检测模块32输出信号至放大滤波模块33，放大滤波模块33输出信号至模数转换模块34。其中，放大滤波模块33包括若干放大滤波通道，每个放大滤波通道与一个光检测模块对应连接；模数转换模块34包括若干模数转换通道，每个模数转换通道与一个放大滤波通道对应连接。在本实施例中，一个光检测模块32与对应的放大滤波通道以及对应的模数转换通道组成了一个光接收通道，可以认为在光接收单元3中包含了若干个光接收通道，通过对这些光接收通道进行控制即可对每一路背向散射信号进行相应的处理，从而获得所需的检测数据。可通过设置通道参数实现对这些光接收通道进行控制。

相应的，数据处理单元1可用于设置通道参数，对光检测模块32、放大滤波模块33以及模数转换模块34进行控制，即通过设置通道参数控制光电转换、放大滤波以及模数转换的过程以获取所需的检测数据。在具体应用中，通道参数可以包括光检测电压、放大增益参数、带宽参数和偏置参数。其中，光检测电压对应于光检测模块32，放大增益参数和带宽参数对应于放大滤波模块33，偏置参数对应于光检测模块32中的偏置电流，以及放大滤波模块33中的偏置电压。需要说明的是，通道参数远不止于这些，以上仅为一个参考，本实用新型仅对OTDR装置的结构本身要求保护，其具体的应用可根据实际情况进行调整。

数据处理单元1用于对光接收单元3采集到的检测数据进行分析处理。

耦合单元4的一端分别与光发射单元2和光接收单元3连接，耦合单元4的另一端与待测光纤5连接。在本实施例中，耦合单元4为双向耦合器，即双向通信的光纤耦合器，但不限于此，也可以是环形器，本实用新型不对耦合单元4的具体类型进行限定，以上仅为举例。

基于多波长脉冲光信号的OTDR装置的工作流程如下：

数据处理单元1用于设置调制参数以及通道参数，并根据调制参数发送驱动信号给光发射单元2；光发射单元2根据驱动信号进行调制并发射相应的多波长脉冲光信号，多波长脉冲光信号经耦合单元4进行耦合后进入待测光纤5；多波长脉冲光信号在待测光纤5内产生背向散射信号，背向散射信号经耦合单元4进行耦合后进入光接收单元3；光接收单元3根据通道参数对背向散射信号依次进行光电转换、放大滤波以及模数转换，获得检测数据；光接收单元3将检测数据发送给数据处理单元1进行分析、处理。

在本实施例中，多波长脉冲光信号采用的是1550nm、1310nm和1625nm三种波长的脉冲光信号，这三种波长均为传统OTDR所采用，不会带来额外的成本和复杂度，但不限于此，本实用新型对多波长脉冲光信号的波长范围不作限制，优选的波长范围为1210nm~1650nm，这个波段为光纤通信中常用波段，损耗系数小，传输距离远，易于实现。该波长范围仅供参考，并不限制多波长脉冲光信号的波长范围。

以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。 

Claims (10)

1.基于多波长脉冲光信号的OTDR装置，用于对一待测光纤上发生的事件进行检测，其特征在于，该OTDR装置包括：

用于向所述待测光纤同时发送一组多波长脉冲光信号的光发射单元；用于同时采集由所述待测光纤返回的多组背向散射信号，获取检测数据的光接收单元；以及用于对采集到的检测数据进行分析处理的数据处理单元；

其中，所述数据处理单元与所述光接收单元连接；所述光发射单元包括光合成模块以及至少两个不同中心波长的光源；所述光接收单元包括分光模块和至少两个对应于所述不同中心波长光源的光检测模块。

2.根据权利要求1所述的基于多波长脉冲光信号的OTDR装置，其特征在于，所述光发射单元还包括用于驱动所述不同中心波长光源的光源驱动模块。

3.根据权利要求2所述的基于多波长脉冲光信号的OTDR装置，其特征在于，所述数据处理单元还与所述光发射单元连接。

4.根据权利要求1或2所述的基于多波长脉冲光信号的OTDR装置，其特征在于，所述光接收单元还包括依次连接的放大滤波模块和模数转换模块，所有光检测模块分别与所述放大滤波模块连接。

5.根据权利要求4所述的基于多波长脉冲光信号的OTDR装置，其特征在于，所述放大滤波模块包括若干放大滤波通道，每个放大滤波通道与一个所述光检测模块对应连接；所述模数转换模块包括若干模数转换通道，每个模数转换通道与一个所述放大滤波通道对应连接。

6.根据权利要求1所述的基于多波长脉冲光信号的OTDR装置，其特征在于，还包括耦合单元，所述耦合单元的一端分别与所述光发射单元和所述光接收单元连接，所述耦合单元的另一端与所述待测光纤连接。

7.根据权利要求1所述的基于多波长脉冲光信号的OTDR装置，其特征在于，所述多波长脉冲光信号的波长范围为1210nm~1650nm。

8.根据权利要求1所述的基于多波长脉冲光信号的OTDR装置，其特征在于，所述光合成模块为定向耦合器、波分复用器或平面光波导。

9.根据权利要求1所述的基于多波长脉冲光信号的OTDR装置，其特征在于，所述光检测模块为APD光电二极管。

10.根据权利要求6所述的基于多波长脉冲光信号的OTDR装置，其特征在于，所述耦合单元为双向耦合器或环形器。