RU186231U1 - Optical Brillouin OTDR - Google Patents

Optical Brillouin OTDR Download PDF

Info

Publication number
RU186231U1
RU186231U1 RU2018135635U RU2018135635U RU186231U1 RU 186231 U1 RU186231 U1 RU 186231U1 RU 2018135635 U RU2018135635 U RU 2018135635U RU 2018135635 U RU2018135635 U RU 2018135635U RU 186231 U1 RU186231 U1 RU 186231U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
output
input
circulator
microprocessor
Prior art date
Application number
RU2018135635U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Викторович Богачков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"
Priority to RU2018135635U priority Critical patent/RU186231U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU186231U1 publication Critical patent/RU186231U1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/353Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/07Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems
    • H04B10/071Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using a reflected signal, e.g. using optical time domain reflectometers [OTDR]

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области измерительной техники, а именно к оптоэлектронным устройствам для измерения контроля параметров и ранней диагностики оптических волокон. Оптический бриллюэновский рефлектометр содержит лазерный источник излучения, формирователь импульсов, оптический разветвитель, циркулятор, оптический соединитель, два фотоприёмника, два оптических фильтра, микропроцессор. Причём лазерный источник излучения соединен со входом формирователя импульсов, первый выход циркулятора соединен через оптический соединитель с тестируемым оптическим волокном, второй выход циркулятора соединён со входом оптического разветвителя, второй выход которого соединён со входом второго оптического фильтра, выходы обоих фотоприемников соединены с микропроцессором. При этом рефлектометр дополнительно содержит эрбиевый оптический усилитель, вход которого соединён с выходом формирователя импульсов, а выход – со входом регулируемого аттенюатора, выход регулируемого аттенюатора присоединён ко входу циркулятора, вход первого оптического фильтра подключен к первому выходу оптического разветвителя, выход первого оптического фильтра соединён напрямую с входом первого фотоприемника, между выходом второго оптического фильтра и входом второго фотоприёмника включается дополнительный оптический фильтр с полосой пропускания, перестраиваемой под управлением микропроцессора, также дополнительно вводится блок формирования базы данных шаблонов бриллюэновских рефлектограмм, который имеет двухстороннюю связь с микропроцессором. Технический результат – повышение точности определения степени натяжения ОВ различных типов и различных производителей, а также сокращение время измерений. 1 ил.The utility model relates to the field of measurement technology, namely to optoelectronic devices for measuring parameter control and early diagnosis of optical fibers. An optical Brillouin reflectometer contains a laser radiation source, a pulse shaper, an optical splitter, a circulator, an optical connector, two photodetectors, two optical filters, and a microprocessor. Moreover, the laser radiation source is connected to the input of the pulse shaper, the first output of the circulator is connected through the optical connector to the optical fiber under test, the second output of the circulator is connected to the input of the optical splitter, the second output of which is connected to the input of the second optical filter, the outputs of both photodetectors are connected to the microprocessor. Moreover, the reflectometer additionally contains an erbium optical amplifier, the input of which is connected to the output of the pulse shaper, and the output is connected to the input of the adjustable attenuator, the output of the adjustable attenuator is connected to the input of the circulator, the input of the first optical filter is connected to the first output of the optical splitter, the output of the first optical filter is connected directly with the input of the first photodetector, between the output of the second optical filter and the input of the second photodetector, an additional optical filter is switched on with a passband tunable under the control of the microprocessor, an additional unit for creating a database of Brillouin reflectogram patterns, which has two-way communication with the microprocessor, is also introduced. The technical result is to increase the accuracy of determining the degree of tension of the OM of various types and various manufacturers, as well as reducing the measurement time. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области измерительной техники, в частности к оптоэлектронным устройствам для измерения, контроля параметров и ранней диагностики оптических волокон (ОВ), позволяющим осуществлять измерение степени натяжения ОВ с определением местоположения участков линии, находящихся под повышенным механическим натяжением, и может быть использована для контроля параметров ОВ при прокладке, эксплуатации и ранней диагностики волоконно-оптических линий связи (ВОЛС).The utility model relates to the field of measurement technology, in particular to optoelectronic devices for measuring, monitoring parameters and early diagnostics of optical fibers (OM), which allows measuring the degree of tension of organic fibers with the location of line sections under increased mechanical tension, and can be used for control of the OM parameters during laying, operation, and early diagnostics of fiber-optic communication lines (FOCL).

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является оптический бриллюэновский рефлектометр (ОБР) [Патент RU №141314 опубл. 27.05.2014], содержащий Оптический бриллюэновский рефлектометр, содержащий лазерный источник излучения, формирователь импульсов, два оптических разветвителя, циркулятор, оптический соединитель, фотоприёмник, оптический фильтр, дополнительный фотоприёмник, микропроцессор, причем первый выход циркулятора соединен через оптический соединитель с тестируемым оптоволокном, выход второго оптического разветвителя соединен с фотоприемником, оптический фильтр соединен с дополнительным фотоприемником, а выходы фотоприемников соединены с микропроцессором, отличающийся тем, что рефлектометр содержит дополнительный циркулятор, эталонный отрезок оптического волокна, терминатор, дополнительный оптический фильтр, дополнительный оптический разветвитель, причём лазерный источник излучения соединен напрямую со входом формирователя импульсов, выход формирователя импульсов – со входом первого оптического разветвителя, первый выход первого оптического разветвителя соединён напрямую со входом циркулятора, а второй выход первого оптического разветвителя соединён напрямую со входом дополнительного циркулятора, первый выход дополнительного циркулятора соединён с эталонным отрезком оптического волокна, выход которого подключен к терминатору, второй выход дополнительного циркулятора соединён со входом дополнительного оптического фильтра, выход дополнительного оптического фильтра – с первым входом второго оптического разветвителя, второй выход циркулятора соединён со входом дополнительного оптического разветвителя, первый выход дополнительного оптического разветвителя – со вторым входом второго оптического разветвителя, второй выход дополнительного оптического разветвителя соединён со входом оптического фильтра.Closest to the claimed technical solution is an optical Brillouin reflectometer (OBR) [Patent RU No. 141314 publ. 05/27/2014], comprising an optical Brillouin reflectometer, comprising a laser radiation source, a pulse shaper, two optical splitters, a circulator, an optical connector, a photodetector, an optical filter, an additional photodetector, a microprocessor, the first output of the circulator being connected through an optical connector to the fiber under test, the output the second optical splitter is connected to a photodetector, the optical filter is connected to an additional photodetector, and the outputs of the photodetectors are connected to a micro an processor, characterized in that the reflectometer contains an additional circulator, a reference segment of the optical fiber, a terminator, an additional optical filter, an additional optical splitter, the laser radiation source being connected directly to the input of the pulse shaper, the output of the pulse shaper to the input of the first optical splitter, the first output of the first the optical splitter is connected directly to the input of the circulator, and the second output of the first optical splitter is connected directly to the input additional circulator, the first output of the additional circulator is connected to a reference segment of the optical fiber, the output of which is connected to the terminator, the second output of the additional circulator is connected to the input of the additional optical filter, the output of the additional optical filter is connected to the first input of the second optical splitter, the second output of the circulator is connected to the input of the additional optical splitter, the first output of an additional optical splitter - with the second input of the second optical splitter, the second output of the additional optical splitter connected to the input of an optical filter.

Недостатками устройства являются сравнительно малая длина контролируемого ОВ, повышенные требования к мощности лазерного источника, значительная погрешность определения степени натяжения ОВ при изменениях типа ОВ и его температуры. Как показала практика, даже однотипные ОВ одного производителя имеют значительный разброс параметров ОВ, в том числе характеристик спектра рассеяния Мандельштама – Бриллюэна (РМБ), анализ которого используется для вычисления степени натяжения ОВ. В результате при измерениях ОВ различных типов и различных производителей опорный канал, сформированный с помощью первого оптического разветвителя, дополнительного циркулятора, соединённого с эталонным отрезком ОВ с терминатором на конце. The disadvantages of the device are the relatively small length of the controlled OM, increased requirements for the power of the laser source, a significant error in determining the degree of tension of the OM with changes in the type of OM and its temperature. As practice has shown, even homogeneous OMs of the same manufacturer have a significant variation in OM parameters, including the characteristics of the Mandelstam – Brillouin (RMB) scattering spectrum, the analysis of which is used to calculate the degree of OM tension. As a result, when measuring the OM of various types and various manufacturers, the reference channel formed by the first optical splitter, an additional circulator connected to the reference segment of the OM with a terminator at the end.

Техническим результатом полезной модели является создание более совершенной конструкции, позволяющей увеличить допустимую длину контролируемого ОВ, повысить точность определения степени натяжения ОВ различных типов и различных производителей, сократить время измерений. The technical result of the utility model is to create a more advanced design that allows to increase the permissible length of the controlled OM, increase the accuracy of determining the degree of tension of OM of various types and various manufacturers, and reduce the measurement time.

Указанный технический результат достигается тем, что ОБР, содержащий лазерный источник излучения, формирователь импульсов, оптический разветвитель, циркулятор, оптический соединитель, два фотоприёмника, два оптических фильтра, микропроцессор, причём лазерный источник излучения соединен со входом формирователя импульсов, первый выход циркулятора соединен через оптический соединитель с тестируемым оптическим волокном, второй выход циркулятора соединён со входом оптического разветвителя, второй выход которого соединён со входом второго оптического фильтра, выходы обоих фотоприемников соединены с микропроцессором, согласно заявляемому техническому решению, из схемы ОБР исключены первый оптический разветвитель, вход которого был соединён с выходом формирователя импульсов, первый выход был присоединён к входу циркулятора, второй выход – к входу дополнительного циркулятора, сам дополнительный циркулятор с отрезком эталонного оптического волокна с терминатором на конце, а также второй оптический разветвитель, первый вход которого был соединён с выходом первого оптического фильтра, второй вход – с первым выходом оптического разветвителя, а выход – с входом первого фотоприемника, вход первого оптического фильтра теперь подключен к первому выходу оптического разветвителя, а выход первого оптического фильтра соединён напрямую с входом первого фотоприемника, между выходом второго оптического фильтра и входом второго фотоприёмника включается дополнительный оптический фильтр с полосой пропускания, перестраиваемой под управлением микропроцессора, ОБР дополнительно содержит эрбиевый оптический усилитель, вход которого соединён с выходом формирователя импульсов, а выход – с входом регулируемого аттенюатора, выход регулируемого аттенюатора присоединён к входу циркулятора, также дополнительно вводится блок формирования базы данных шаблонов бриллюэновских рефлектограмм, который имеет двухстороннюю связь с микропроцессором.The specified technical result is achieved in that the OBR containing a laser radiation source, a pulse shaper, an optical splitter, a circulator, an optical connector, two photodetectors, two optical filters, a microprocessor, the laser radiation source being connected to the input of the pulse shaper, the first output of the circulator is connected through an optical a connector with a test optical fiber, the second output of the circulator is connected to the input of the optical splitter, the second output of which is connected to the input of the second optical filter, the outputs of both photodetectors are connected to the microprocessor, according to the claimed technical solution, the first optical splitter is excluded from the OBR circuit, the input of which was connected to the output of the pulse shaper, the first output was connected to the input of the circulator, the second output to the input of the additional circulator, an additional circulator with a segment of a reference optical fiber with a terminator at the end, as well as a second optical splitter, the first input of which was connected to the output of the first optical fiber filter, the second input with the first output of the optical splitter, and the output with the input of the first photodetector, the input of the first optical filter is now connected to the first output of the optical splitter, and the output of the first optical filter is connected directly to the input of the first photodetector, between the output of the second optical filter and the input of the second photodetector includes an additional optical filter with a passband tunable under the control of the microprocessor, the OBR additionally contains an erbium optical amplifier rer, which is connected to the output of the pulse generator input and the output - to the input of the variable attenuator, the output of the variable attenuator is attached to the input of the circulator, additional input unit forming the base pattern data Brillouin OTDR, which has two-way communication with the microprocessor.

На Фиг. представлена схема ОБР. In FIG. The OBR scheme is presented.

ОБР содержит лазерный источник излучения (Л) 1, соединённый через формирователь импульсов (ФИ) 2 со входом эрбиевого оптического усилителя (ЭрУ) 3, выход которого соединён со входом регулируемого аттенюатора (РАт) 4, выход регулируемого аттенюатора – со входом циркулятора (Ц) 5, первый выход циркулятора (Ц) 5 подключен к оптическому соединителю (ОС) 6, второй выход циркулятора (Ц) 5 соединён со входом оптического разветвителя (ОР) 7, первый выход которого подключен через первый оптический фильтр (ОФ1) 8 ко входу первого фотоприёмника (ФП1) 9, а второй выход соединён через оптический фильтр (ОФ2) 10 и перестраиваемый под управлением микропроцессора (М) 14 оптический фильтр (ОФ3) 11 со входом второго фотоприёмника (ФП2) 12; выходы обоих фотоприёмников подключены к микропроцессору (М) 14. Вместо опорного канала, который был сформирован в ОБР-прототипе, вводится блок формирования базы данных шаблонов бриллюэновских рефлектограмм (БФШР) (13), который имеет двухстороннюю связь с микропроцессором.OBR contains a laser radiation source (L) 1 connected through a pulse shaper (FI) 2 to the input of an erbium optical amplifier (ErU) 3, the output of which is connected to the input of an adjustable attenuator (PAt) 4, the output of an adjustable attenuator to the input of a circulator (C) 5, the first output of the circulator (C) 5 is connected to the optical connector (OS) 6, the second output of the circulator (C) 5 is connected to the input of the optical splitter (OP) 7, the first output of which is connected through the first optical filter (OF 1 ) 8 to the input the first photodetector (FP 1 ) 9, and the second the output is connected through an optical filter (OF 2 ) 10 and tunable under the control of a microprocessor (M) 14, an optical filter (OF 3 ) 11 with the input of the second photodetector (FP 2 ) 12; the outputs of both photodetectors are connected to the microprocessor (M) 14. Instead of the reference channel, which was formed in the OBR prototype, a block for creating a database of Brillouin reflectogram patterns (BFSHR) is introduced (13), which has two-way communication with the microprocessor.

ОБР работает следующим образом. OBR works as follows.

Излучение лазера (Л) 1 проходит через формирователь импульсов (ФИ) 2, который создаёт импульсы заданной длительности (в зависимости от разрешающей способности) с заданной частотой повторения (в зависимости от предельной длины тестируемого ОВ и времени накопления результатов измерений), на вход эрбиевого оптического усилителя (ЭрУ) 3, с выхода которого усиленный сигнал поступает на вход регулируемого аттенюатора (РАт) 4, который устанавливает оптимальный уровень мощности тестирующего сигнала (превышающий порог возникновения РМБ, но меньший порога проявления других нелинейных эффектов) в зависимости от длины ОВ и его типа, с выхода регулируемого аттенюатора (РАт) 4 сигнал поступает на вход циркулятора (Ц) 5, а с его выхода через оптический соединитель (ОС) 6 вводится в тестируемое ОВ. Laser radiation (L) 1 passes through a pulse shaper (FI) 2, which generates pulses of a given duration (depending on resolution) with a given repetition rate (depending on the maximum length of the tested OM and the time of accumulation of measurement results), to the input of an erbium optical amplifier (ErU) 3, from the output of which an amplified signal is fed to the input of an adjustable attenuator (PAt) 4, which sets the optimal power level of the test signal (exceeding the threshold of occurrence of RMB, but less the threshold for the manifestation of other nonlinear effects), depending on the length of the OM and its type, from the output of the adjustable attenuator (PAt) 4, the signal is fed to the input of the circulator (C) 5, and from its output through the optical connector (OS) 6 it is input into the tested OB.

Излучение обратного рассеяния от нерегулярностей тестируемого ОВ, которое содержит компоненты рассеяния Рэлея (имеют ту же частоту максимума, что и излучение лазера fL) и РМБ (частота максимума спектра РМБ смещена на величину бриллюэновского сдвига частоты fB относительно частоты лазера fL), через оптический соединитель (ОС) 6 возвращается к циркулятору (Ц) 5 и далее поступает на вход оптического разветвителя (ОР) 7. The backscattering radiation from the irregularities of the tested OM, which contains the Rayleigh scattering components (have the same maximum frequency as the laser radiation f L ) and RMB (the maximum frequency of the RMB spectrum is shifted by the Brillouin frequency shift f B relative to the laser frequency f L ), through the optical connector (OS) 6 returns to the circulator (C) 5 and then goes to the input of the optical splitter (OP) 7.

Излучение с первого выхода оптического разветвителя (ОР) 7 (меньшая часть) поступает на вход первого оптического фильтра (ОФ1) 8, который настроен на частоту лазера (fL) для выделения сигнала обратного рассеяния Рэлея, ко входу первого фотоприёмника (ФП1) 9. Излучение со второго выхода оптического разветвителя (ОР) 7 (большая часть) подаётся на оптический фильтр (ОФ2) 10, полоса пропускания которого соответствует полосе возможных значений спектра РМБ ОВ, тестируемых ОБР, с выхода оптического фильтра (ОФ2) 10 отфильтрованный сигнал поступает на вход узкополосного регулируемого оптического фильтра (ОФ3) 11, полоса пропускания которого под управлением микропроцессора (М) 14 перестраивается в заданном диапазоне частот так, чтобы пропускать компоненты спектра РМБ тестируемого ОВ на вход фотоприёмника (ФП2) 12 для формирования лоренцева профиля спектра РМБ и регистрации максимума РМБ. The radiation from the first output of the optical splitter (OP) 7 (the smaller part) is fed to the input of the first optical filter (OF 1 ) 8, which is tuned to the laser frequency (f L ) to extract the Rayleigh backscattering signal, to the input of the first photodetector (FP 1 ) 9. Radiation from the second output of the optical splitter (OR) 7 (most) is fed to an optical filter (OF 2 ) 10, the passband of which corresponds to the band of possible values of the spectrum of the RMB OB, tested by OBR, from the output of the optical filter (OF 2 ) 10 filtered the signal goes to the course of a narrow-band adjustable optical filter (OF 3 ) 11, the passband of which under the control of the microprocessor (M) 14 is tuned in a given frequency range so as to pass the components of the RMB spectrum of the tested OB to the input of the photodetector (FP 2 ) 12 to form the Lorentzian profile of the RMB spectrum and registration of maximum RMB.

В блоке формирования базы данных шаблонов бриллюэновских рефлектограмм (БФШР) (13) хранятся образцы профилей РМБ различных типов ОВ и разных производителей, полученные в результате экспериментальных исследований и сформированные специальной программой / Свидетельство о регистрации электронного ресурса №23734. Программа для автоматического определения типа оптического волокна по бриллюэновской рефлектограмме / И. В. Богачков, Д. П. Иниватов, А. Г. Чобан (Россия, ОмГТУ). – Опубл. 14.08.2018/, которые используются микропроцессором (М) 14 для выбора наилучшего шаблона, установки начального уровня бриллюэновского сдвига частоты fB0 (при комнатной температуре и отсутствии натяжения ОВ) для вычисления натяжения ОВ, классификации ОВ и производителя. В свою очередь, профили РМБ и характеристики ОВ, измеренных данным ОБР, могут быть введены в БФШР для дальнейшего использования. In the block for creating the database of Brillouin reflectogram patterns (BFSH) (13), the RMB profiles of various types of OM and various manufacturers are stored, obtained as a result of experimental studies and generated by a special program / Certificate of registration of electronic resource No. 23734. The program for automatic determination of the type of optical fiber by Brillouin reflectogram / I. V. Bogachkov, D. P. Inivatov, A. G. Choban (Russia, Omsk State Technical University). - Publ. 08/14/2018 /, which are used by the microprocessor (M) 14 to select the best template, to set the initial level of the Brillouin frequency shift f B0 (at room temperature and in the absence of OM tension) to calculate the OM tension, the OM classification and the manufacturer. In turn, the RMB profiles and the characteristics of OM measured by this OBR can be entered into the BFSHR for further use.

При изменении натяжения сигнал РМБ, поступающий с выхода фотоприёмника (ФП2) 12, будет иметь меньшую мощность, чем такой же сигнал при отсутствии механических натяжений. Так как снижение мощности может быть вызвано и другими факторами (изменение температуры, дефекты ОВ), необходимо измерить мощность обратного сигнала рэлеевского рассеяния с выхода фотоприёмника (ФП1) 9. Величина смещения спектра РМБ, а значит, и степени натяжения ОВ, определяется по измеренным уровням мощностей, а также величинам fB и fB0. When the tension is changed, the RMB signal coming from the output of the photodetector (FP 2 ) 12 will have less power than the same signal in the absence of mechanical tension. Since the power reduction can be caused by other factors (temperature changes, OM defects), it is necessary to measure the power of the reverse Rayleigh scattering signal from the output of the photodetector (FP 1 ) 9. The magnitude of the displacement of the RMB spectrum, and hence the degree of tension of the OM, is determined by the measured power levels, as well as f B and f B0 .

Степень натяжения ОВ связана с бриллюэновским сдвигом частоты следующими соотношениями / Богачков И. В., Горлов Н. И. Методы и средства мониторинга и ранней диагностики волоконно-оптических линий передачи. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2013. – 192 с. (стр. 102, стр. 122) /:The degree of OM tension is related to the Brillouin frequency shift by the following relations / Bogachkov I.V., Gorlov N.I. Methods and tools for monitoring and early diagnosis of fiber-optic transmission lines. - Omsk: Publishing House of OmSTU, 2013 .-- 192 p. (p. 102, p. 122) /:

Figure 00000001
, (1)
Figure 00000001
, (one)

где fB – бриллюэновский частотный сдвиг; n – коэффициент преломления ОВ; λ – длина волны падающего света, с – скорость света в вакууме, fL – частота излучения лазера; νA – скорость акустической волны:where f B is the Brillouin frequency shift; n is the refractive index of organic matter; λ is the wavelength of the incident light, s is the speed of light in vacuum, f L is the laser radiation frequency; ν A is the speed of the acoustic wave:

Figure 00000002
, (2)
Figure 00000002
, (2)

где εY – модуль Юнга; ρ – плотность кварцевого стекла.where ε Y is Young's modulus; ρ is the density of quartz glass.

Изменение модуля Юнга (натяжения) пропорционально изменению относительной длины ОВ. Анализируя положение максимумов спектра РМБ в ОВ, можно определить fB(z) вдоль ОВ. Это позволит обнаружить местоположение распределенных нерегулярностей в ОВ и с учетом формулы (3) определить степень натяжения ОВ (sε) / Богачков И. В. A Detection of strained sections in optical fibers on basis of the Brillouin relectometry method // T-comm: Телекоммуникации и транспорт, 2016. – Том 10. – № 12 (стр. 86) /:A change in Young's modulus (tension) is proportional to a change in the relative length of the organic matter. By analyzing the position of the maxima of the RMB spectrum in the OM, we can determine f B (z) along the OM. This will make it possible to detect the location of distributed irregularities in the organic matter and, taking into account formula (3), determine the degree of organic tension (s ε ) / Bogachkov I.V. A Detection of strained sections in optical fibers on basis of the Brillouin relectometry method // T-comm: Telecommunications and Transport, 2016. - Volume 10. - No. 12 (p. 86) /:

Figure 00000003
, (3)
Figure 00000003
, (3)

где sε(z) – зависимость натяжения ОВ от продольной координаты z вдоль ОВ; fB0 – начальное значение fB ОВ при отсутствии натяжения и заданной температуре; Cf – коэффициент линеаризации. where s ε (z) is the dependence of the OM tension on the longitudinal coordinate z along the OM; f B0 is the initial value of f B OV in the absence of tension and a given temperature; C f is the linearization coefficient.

Однако бриллюэновский частотный сдвиг (fB) зависит не только от натяжения, но и от температуры (t°), причём эта зависимость также линейная / Богачков И. В., Горлов Н. И. Обнаружение участков с измененной температурой волоконно-оптических линий связи методом бриллюэновской рефлектометрии // Вестник СибГУТИ. – Новосибирск, 2015. – Вып. 4 (32) (стр. 75) /:However, the Brillouin frequency shift (f B ) depends not only on tension, but also on temperature (t °), and this dependence is also linear / Bogachkov I.V., Gorlov N.I. Detection of sections with a changed temperature of fiber-optic communication lines Brillouin reflectometry method // Vestnik SibGUTI. - Novosibirsk, 2015. - Vol. 4 (32) (p. 75) /:

Figure 00000004
, (4)
Figure 00000004
, (four)

где

Figure 00000005
– коэффициент линеаризации, зависящий от λ и εY, а t0 –начальная (например, комнатная) температура. Where
Figure 00000005
Is the linearization coefficient depending on λ and ε Y , and t 0 is the initial (for example, room) temperature.

Связь смещения максимума спектра РМБ (

Figure 00000006
) и изменения интенсивности (
Figure 00000007
) с изменениями модуля Юнга (натяжения)
Figure 00000008
и температуры
Figure 00000009
определяется формулой / Богачков И. В., Горлов Н. И. Экспериментальные исследования влияния температуры на спектр бриллюэновского рассеяния и характеристики оптических волокон // Вестник СибГУТИ. – Новосибирск, 2015. – Вып. 4 (32) (стр. 4) /: Relationship between the displacement of the maximum of the RMB spectrum (
Figure 00000006
) and changes in intensity (
Figure 00000007
) with changes in Young's modulus (tension)
Figure 00000008
and temperature
Figure 00000009
determined by the formula / Bogachkov I.V., Gorlov N.I. Experimental studies of the effect of temperature on the Brillouin scattering spectrum and characteristics of optical fibers // Vestnik SibGUTI. - Novosibirsk, 2015. - Vol. 4 (32) (p. 4) /:

Figure 00000010
, (5)
Figure 00000010
, (5)

где

Figure 00000011
,
Figure 00000012
,
Figure 00000013
и
Figure 00000014
– коэффициенты связи для соответствующих параметров. Определив значения
Figure 00000015
и
Figure 00000007
, по формуле (5) можно скорректировать значения изменения натяжения ОВ. Where
Figure 00000011
,
Figure 00000012
,
Figure 00000013
and
Figure 00000014
- coupling coefficients for the corresponding parameters. Defining Values
Figure 00000015
and
Figure 00000007
, by the formula (5), it is possible to correct the values of the change in the tension of the organic matter.

Таким образом, в результате введения новых связей и элементов в ОБР увеличивается допустимая длина контролируемого ОВ, повышается точность определения степени натяжения ОВ различных типов и различных производителей, а также сокращается время измерений. Thus, as a result of the introduction of new bonds and elements in the OBR, the permissible length of the controlled OM increases, the accuracy of determining the degree of tension of the OM of various types and various manufacturers increases, and the measurement time is also reduced.

Claims (1)

Оптический бриллюэновский рефлектометр, содержащий лазерный источник излучения, формирователь импульсов, оптический разветвитель, циркулятор, оптический соединитель, два фотоприёмника, два оптических фильтра, микропроцессор, причём лазерный источник излучения соединен со входом формирователя импульсов, первый выход циркулятора соединен через оптический соединитель с тестируемым оптическим волокном, второй выход циркулятора соединён со входом оптического разветвителя, второй выход которого соединён со входом второго оптического фильтра, выходы обоих фотоприемников соединены с микропроцессором, отличающийся тем, что рефлектометр дополнительно содержит эрбиевый оптический усилитель, вход которого соединён с выходом формирователя импульсов, а выход – со входом регулируемого аттенюатора, выход регулируемого аттенюатора присоединён ко входу циркулятора, вход первого оптического фильтра подключен к первому выходу оптического разветвителя, выход первого оптического фильтра соединён напрямую с входом первого фотоприемника, между выходом второго оптического фильтра и входом второго фотоприёмника включается дополнительный оптический фильтр с полосой пропускания, перестраиваемой под управлением микропроцессора, также дополнительно вводится блок формирования базы данных шаблонов бриллюэновских рефлектограмм, который имеет двухстороннюю связь с микропроцессором. An optical Brillouin reflectometer containing a laser radiation source, a pulse shaper, an optical splitter, a circulator, an optical connector, two photodetectors, two optical filters, a microprocessor, the laser radiation source being connected to the input of the pulse shaper, the first output of the circulator being connected through the optical connector to the optical fiber under test , the second output of the circulator is connected to the input of the optical splitter, the second output of which is connected to the input of the second optical filter, the outputs of both photodetectors are connected to a microprocessor, characterized in that the reflectometer additionally contains an erbium optical amplifier, the input of which is connected to the output of the pulse shaper, and the output is connected to the input of the adjustable attenuator, the output of the adjustable attenuator is connected to the input of the circulator, the input of the first optical filter is connected to the first output of the optical splitter, the output of the first optical filter is connected directly to the input of the first photodetector, between the output of the second optical filter pa and the input of the second photodetector includes additional optical band pass filter, tunable under control of the microprocessor, additionally introduced patterns forming the base block data Brillouin OTDR, which has two-way communication with the microprocessor.
RU2018135635U 2018-10-10 2018-10-10 Optical Brillouin OTDR RU186231U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018135635U RU186231U1 (en) 2018-10-10 2018-10-10 Optical Brillouin OTDR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018135635U RU186231U1 (en) 2018-10-10 2018-10-10 Optical Brillouin OTDR

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU186231U1 true RU186231U1 (en) 2019-01-11

Family

ID=65020709

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018135635U RU186231U1 (en) 2018-10-10 2018-10-10 Optical Brillouin OTDR

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU186231U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU195647U1 (en) * 2019-12-13 2020-02-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) OPTICAL REFLECTOMETER FOR EARLY DIAGNOSTICS OF FIBER-OPTICAL COMMUNICATION LINES

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU111635U1 (en) * 2011-05-18 2011-12-20 Валерий Шалвович Берикашвили DISTRIBUTED FIBER-OPTICAL TEMPERATURE CONTROL SYSTEM BASED ON FORCED COMBINATION SCATTERING
RU2482449C2 (en) * 2008-11-27 2013-05-20 Ньюбрекс Ко., Лтд. Distributed fibre-optic sensor
RU138620U1 (en) * 2013-11-06 2014-03-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" Brillouin Optical Reflectometer
RU2635816C1 (en) * 2015-09-02 2017-11-16 Лиос Технологи Гмбх Method and device for fiber-optical measurement of temperature and/or tension based on brillouin scattering

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2482449C2 (en) * 2008-11-27 2013-05-20 Ньюбрекс Ко., Лтд. Distributed fibre-optic sensor
US8699009B2 (en) * 2008-11-27 2014-04-15 Neubrex Co., Ltd. Distributed optical fiber sensor
RU111635U1 (en) * 2011-05-18 2011-12-20 Валерий Шалвович Берикашвили DISTRIBUTED FIBER-OPTICAL TEMPERATURE CONTROL SYSTEM BASED ON FORCED COMBINATION SCATTERING
RU138620U1 (en) * 2013-11-06 2014-03-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" Brillouin Optical Reflectometer
RU2635816C1 (en) * 2015-09-02 2017-11-16 Лиос Технологи Гмбх Method and device for fiber-optical measurement of temperature and/or tension based on brillouin scattering

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU195647U1 (en) * 2019-12-13 2020-02-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) OPTICAL REFLECTOMETER FOR EARLY DIAGNOSTICS OF FIBER-OPTICAL COMMUNICATION LINES

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9599460B2 (en) Hybrid Raman and Brillouin scattering in few-mode fibers
CN103196584B (en) Measurement method for temperature and stress in fiber and Brillouin optical time domain reflectometer
CN103278185B (en) Cavity ring-down fiber grating sensing demodulating device based on calibrated fiber grating
US8734011B2 (en) Distributed optical fiber temperature sensor based on optical fiber delay
CN107036734B (en) Sensing method and sensor for temperature or strain of fully-distributed optical fiber
CN104111086B (en) Apparatus and method based on the optical time domain reflectometer of low Brillouin scattering threshold-sensitive optical fiber
EA032547B1 (en) Optical fiber vibration measurement system in multiphase flows and related method to monitor multiphase flows
Liehr et al. Incoherent optical frequency domain reflectometry and distributed strain detection in polymer optical fibers
CN109029770B (en) Distributed optical fiber Raman temperature and strain demodulation method based on loop demodulation
CN108155540A (en) A kind of detecting system of single-frequency laser mode hopping
CN111811554A (en) Optical cavity ring-down-based large-range high-precision fiber grating sensing method and device
RU186231U1 (en) Optical Brillouin OTDR
KR101889351B1 (en) Spatially-selective brillouin distributed optical fiber sensor with increased effective sensing points and sensing method using brillouin scattering
CN105092085A (en) Single-mode core-dislocated fiber temperature measurement method based on dual-coupling structure having correction function
RU186277U1 (en) Optical Brillouin reflectometer for optical fiber monitoring systems
RU195647U1 (en) OPTICAL REFLECTOMETER FOR EARLY DIAGNOSTICS OF FIBER-OPTICAL COMMUNICATION LINES
RU138620U1 (en) Brillouin Optical Reflectometer
CN206959867U (en) A kind of optical signal collection system based on Rayleigh scattering
CN202631153U (en) Single-port distributed optic fiber temperature sensor with automatic compensation function
CN112082494B (en) BOTDR (Brillouin optical time domain reflectometer) for composite test of optical fiber strain and temperature distribution and working method thereof
CN212482511U (en) Device based on cavity ring-down large-range high-precision fiber grating sensing
RU2413259C1 (en) Method of detecting signals of measuring transducers based on bragg gratings, recorded in single fibre optical guide
Lipatnikov et al. Fiber-Оptic Vibration Sensor «VIB-A»
RU139203U1 (en) OPTICAL BRILLUIN REFLECTOMETER
RU127926U1 (en) OPTICAL BRILLUIN REFLECTOMETER