RU2407167C2 - Способ определения длины биений оптического волокна на участке линии передачи - Google Patents
Способ определения длины биений оптического волокна на участке линии передачи Download PDFInfo
- Publication number
- RU2407167C2 RU2407167C2 RU2009100541/09A RU2009100541A RU2407167C2 RU 2407167 C2 RU2407167 C2 RU 2407167C2 RU 2009100541/09 A RU2009100541/09 A RU 2009100541/09A RU 2009100541 A RU2009100541 A RU 2009100541A RU 2407167 C2 RU2407167 C2 RU 2407167C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- length
- duration
- beats
- characteristic
- elementary
- Prior art date
Links
Landscapes
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к волоконно-оптической технике связи и может быть использовано для определения распределения длины биений оптического волокна на участке линии передачи. Технический результат состоит в возможности оценивать такие характеристики линейного тракта, как длина корреляции, поляризационная модовая дисперсия и снижение погрешности измерений длины биений. Для этого на участке линии передачи, на ближнем конце волоконно-оптической линии передачи в оптическое волокно вводят последовательность оптических зондирующих импульсов, длительность которых больше, чем время его распространения на длине биений, поступающий на ближний конец из оптического волокна сигнал обратного релеевского рассеяния подают на вход анализатора поляризации оптического излучения, на выходе которого принимают мощность оптического излучения одной поляризации, измеряют характеристику обратного рассеяния, выделяют переменную составляющую этой характеристики обратного рассеяния, которую разбивают на элементарные участки и определяют длину биений на каждом элементарном участке как половину периода переменной составляющей характеристики, причем длительность зондирующего импульса Т0 периодически с заданным шагом линейно изменяют от 
до , при этом среднее значение длительности зондирующих импульсов 
выбирают из условий νg->>LB и νg·<<L, а пределы изменения длительности зондирующего импульса из условий 2·νg-ΔT<<
>>LB и 2·νg ·ΔT≥(3…5)·LB, где vg - групповая скорость, LB - длина биений, L - длина линии, - среднее значение длительности зондирующего импульса, многократно измеряют и запоминают характеристику обратного рассеяния для каждого из значений длительности зондирующего импульса, рассчитывают среднее значение характеристики обратного рассеяния на интервале изменений длительности зондирующего импульса для каждой точки отсчета длины линии 
(х), рассчитывают среднеквадратическое отклонение значений переменной составляющей характеристики обратного рассеяния на интервале изменений длительности зондирующего импульса для каждой точки отсчета длины линии,
разбивают характеристику σр(х) на элементарные участки и определяют среднее значение длины биений 
на каждом элементарном участке как половину периода ее колебаний, после чего определяют распределение длины биений на элементарном участке по формуле:
де 
- среднее значение (х) на элементарном участке. 1 ил.
Description
Изобретение относится к волоконно-оптической технике связи и может быть использовано для определения распределения длины биений оптического волокна на участке линии передачи, что позволяет оценивать такие характеристики линейного тракта, как длина корреляции, поляризационная модовая дисперсия.
Способы измерения характеристик оптического волокна /1-3/, основанные на рефлектометрическом методе, заключающиеся в том, что на ближнем конце в оптическое волокно вводится оптический зондирующий сигнал, в качестве которого используется непрерывное оптическое излучение лазера, модулированное псевдослучайной последовательностью импульсов, на ближнем конце принимается оптическое излучение обратного релеевского рассеяния, принятый сигнал демодулируется и по полученной характеристике обратного рассеяния определяются искомые характеристики оптического волокна. Допустимая мощность лазеров непрерывного излучения, вводимая в оптическое волокно, ограничена уровнями лазерного пробоя. Стоимость мощных лазеров непрерывного излучения, работающих в рабочем диапазоне кварцевых оптических волокон, велика. Как следствие, протяженность участков, контролируемых с помощью системы ROSE (Rayleigh Optical Scattering and Encoding), реализующей подобные способы, на практике мала (порядка 5 км).
Известен рефлектометрический способ локализации участков волоконно-оптической линии передачи с повышенными значениями поляризационной модовой дисперсии /4/, основанный на измерении степени деполяризации DOP (Degree of polarization). Данный способ не позволяет измерять длину биений.
Известен способ измерения характеристик линейного тракта оптической линии передачи 15, 61, в частности длины биений оптического волокна, заключающийся в том, что на ближнем конце волоконно-оптической линии передачи в оптическое волокно вводят последовательность оптических зондирующих импульсов с длительностью не более половины интервала времени распространения оптического импульса на участке, протяженность которого равна длине биений, поступающий на ближний конец из оптического волокна сигнал обратного релеевского рассеяния подают на вход анализатора поляризации оптического излучения, на выходе которого принимают мощность оптического излучения одной поляризации и измеряют характеристику обратного рассеяния, разбивают ее на элементарные участки и определяют длину биений на каждом элементарном участке как половину периода изменений характеристики. Данный способ для измерения длины биений типичных ступенчатых одномодовых оптических волокон требует длительности зондирующих импульсов менее 10…20 нс. Для измерений длины биений оптических волокон с большими значениями поляризационной модовой дисперсии длительность зондирующих импульсов должна быть еще меньше. Как известно, энергия импульса пропорциональна его длительности. Как следствие, при малой длительности импульсов динамический диапазон оптического рефлектометра невелик. Соответственно, требования, которые предъявляет данный способ к длительности зондирующих импульсов, ограничивают динамический диапазон оптического рефлектометра и не позволяют реализовать измерения длины биений на линиях передачи даже относительно небольшой протяженности 30…50 км.
Известен способ определения длины биений оптического волокна на участке линии передачи /7/, заключающегося в том, что на ближнем конце волоконно-оптической линии передачи в оптическое волокно вводят последовательность оптических зондирующих импульсов, длительность которых в несколько раз больше времени распространения импульсов на длине биений, поступающий на ближний конец из оптического волокна сигнал обратного релеевского рассеяния подают на вход анализатора поляризации оптического излучения, на выходе которого принимают мощность оптического излучения одной поляризации, измеряют характеристику обратного рассеяния, преобразуют измеренную характеристику обратного рассеяния так, что подавляют искажения, обусловленные формой и конечной длительностью зондирующих импульсов, и выделяют периодическую составляющую, которую затем разбивают на элементарные участки и определяют длину биений на каждом элементарном участке как половину периода этой составляющей. Известно /8/, что при увеличении длительности зондирующего импульса проявляется зависимость амплитуды переменной составляющей сигнала обратного рассеяния от длительности зондирующего импульса и длины биений волокна, а при прямоугольной форме зондирующих импульсов амплитуда переменной составляющей сигнала обратного рассеяния, модулированного с периодом, кратным длине биений, пропорциональна величине:
где T0 - длительность зондирующего импульса; vg - групповая скорость; LB - длина биений. Очевидно, что при 0,5·vg·Т0/LB⇒n·π, где n=1, 2, 3 …, амплитуда переменной составляющей сигнала обратного рассеяния стремится к нулю и выделить эту переменную составляющую сигнала на фоне помех практически невозможно. Причем отношение сигнал/помеха ухудшается еще больше при малых значения длины биений. Учитывая случайный характер изменений длины биений, это приводит к существенным ошибкам оценок среднего значения длины биений на элементарном участке.
Сущностью предлагаемого изобретения является снижение погрешности измерений длины биений.
Эта сущность достигается тем, что, согласно способу определения длины биений оптического волокна на участке линии передачи, заключающемуся в том, что на ближнем конце волоконно-оптической линии передачи в оптическое волокно вводят последовательность оптических зондирующих импульсов, длительность которых больше, чем время его распространения на длине биений, поступающий на ближний конец из оптического волокна сигнал обратного релеевского рассеяния подают на вход анализатора поляризации оптического излучения, на выходе которого принимают мощность оптического излучения одной поляризации, измеряют характеристику обратного рассеяния, выделяют переменную составляющую этой характеристики обратного рассеяния, которую разбивают на элементарные участки и определяют длину биений на каждом элементарном участке как половину периода переменной составляющей характеристики, причем длительность зондирующего импульса Т0 периодически с заданным шагом линейно изменяют от до 
при этом среднее значение длительности зондирующих импульсов выбирают из условий νg·>>LB и 
а пределы изменения длительности зондирующего импульса из условий 2·νg·ΔT<< и 2·νg ·ΔT≥(3…5)·LB, где νg -групповая скорость, LB-длина биений, L-длина линии, -среднее значение длительности зондирующего импульса, многократно измеряют и запоминают характеристику обратного рассеяния для каждого из значений длительности зондирующего импульса, рассчитывают среднее значение характеристики обратного рассеяния на интервале изменений длительности зондирующего импульса для каждой точки отсчета длины линии (х), рассчитывают среднеквадратическое отклонение значений переменной составляющей характеристики обратного рассеяния на интервале изменений длительности зондирующего импульса для каждой точки отсчета длины линии,
разбивают характеристику σp(х) на элементарные участки и определяют среднее значение длины биений на каждом элементарном участке как половину периода ее колебаний, после чего определяют распределение длины биений на элементарном участке по формуле
де (x) - среднее значение σр(х) на элементарном участке.
На чертеже представлена структурная схема устройства для реализации заявляемого способа.
Устройство содержит генератор зондирующих импульсов 1, выход которого подключен ко входу источника оптического излучения 2 (лазер), выход которого через оптический разветвитель 3 подключен на ближнем конце линии передачи к оптическому волокну 4. На ближнем конце линии передачи оптическое волокно 4 через оптический разветвитель 3 подключено ко входу анализатора поляризации оптического излучения 5, выход которого подключен ко входу фотоприемника 6. Выход фотоприемника 6 соединен со входом блока обработки 7, а выход блока обработки 7 соединен со входом блока отображения 8. При этом второй выход генератора зондирующих импульсов 1 соединен со вторым входом блока обработки 7.
Устройство работает следующим образом. Генератор 1 вырабатывает последовательность зондирующих импульсов, длительность которых периодически с заданным шагом линейно изменяется от до и удовлетворяет условиям νg·>>LB и νg·<<L, 2·νg·ΔT<< и 2·νg ·ΔT≥(3…5)·LB, где νg - групповая скорость, LB - длина биений, L - длина линии, - среднее значение длительности зондирующего импульса. От генератора зондирующих импульсов 1 эта последовательность зондирующих импульсов поступает на вход источника оптического излучения 2, с выхода которого оптические зондирующие импульсы через оптический разветвитель 3 поступают на ближнем конце линии передачи в оптическое волокно 4. На ближнем конце линии передачи сигнал обратного релеевского рассеяния из оптического волокна 4 через оптический разветвитель 3 поступает на вход анализатора поляризации оптического излучения 5, с выхода которого оптическое излучение обратного релеевского рассеяния одной поляризации поступает на вход фотоприемника 6, где преобразуется в электрический сигнал, который с выхода фотоприемника 6 поступает на вход блока обработки 7. При этом зондирующие импульсы со второго выхода генератора 1 поступают на второй вход блока обработки 7, обеспечивают синхронизацию, что позволяет измерить зависимость мощности обратного рассеяния от времени - характеристику обратного рассеяния. В блоке обработки 7 измеренные для каждого из значений зондирующего импульса характеристики обратного рассеяния запоминают, рассчитывают среднее значение характеристики обратного рассеяния на интервале изменений длительности зондирующего импульса для каждой точки отсчета длины линии (х), рассчитывают среднеквадратическое отклонение значений переменной составляющей характеристики обратного рассеяния σp(х) на интервале изменений длительности зондирующего импульса для каждой точки отсчета длины линии по формуле (2), разбивают характеристику σр(х) на элементарные участки и определяют среднее значение длины биений на каждом элементарном участке как половину периода ее колебаний, после чего определяют распределение длины биений на элементарном участке по формуле (3). Распределение длины биений по элементарным участкам выводится на дисплее устройства отображения 8.
Усреднение характеристики обратного рассеяния на интервале изменений длительностей зондирующих импульсов позволяет более точно оценивать искажения характеристики обратного рассеяния за счет искажений формы импульса в линии, поскольку среднее значение на интервале длительностей зондирующего импульса переменной составляющей характеристики обратного рассеяния в некоторой точке линии согласно (1) будет стремиться к нулю. Это, в свою очередь, позволяет более точно оценить значение переменной составляющей σр(х). Кроме того, в отличие от известного способа в качестве оценок уровня переменной составляющей характеристики обратного рассеяния в каждой из точек линии предложено использовать среднеквадратическое значение σр(х), рассчитанное на интервале изменений длительности зондирующего импульса. Это позволяет исключить зависимость амплитуды переменной составляющей характеристики обратного рассеяния от длительности зондирующего сигнала и тем самым исключить «пропадание периодов» при расчетах средних значений длины биений на элементарных участках, повысив точность данных оценок. Более того, это дает возможность уточнить распределение длины биений на элементарных участках линии по формуле (3).
Таким образом, вариация длительности зондирующего импульса в заданных пределах и расчет моментов распределений характеристики обратного рассеяния на интервале изменений длительностей зондирующих импульсов позволили снизить погрешность определения длины биений по сравнению с прототипом.
Источники информации
1. Патент US 2006/028636 А1.
2. Патент US 2006/028637 А1.
3. Патент US 2006/066839 А1.
4. Патент US 2003/174312 A1.
5. Патент WO 2005/041449 A1.
6. Galtarossa A., Menyuk C.R. Polarization mode dispersion. - Springer, 2005. - 296 c.
7. Патент RU 2325037 C2.
8. Jasenek J. The use of Polarization Optical Time-Domain Reflectometry for the birefringence distribution measurement along the SM optical fiber. - 12th International Scientific Conference "Radioelectronics 2002": Bratislava, Slovak Republic, 14.-16.5., 2002. - pp.234-238.
Claims (1)
- Способ определения длины биений оптического волокна на участке линии передачи, заключающийся в том, что на ближнем конце волоконно-оптической линии передачи в оптическое волокно вводят последовательность оптических зондирующих импульсов, длительность которых больше, чем время его распространения на длине биений, поступающий на ближний конец из оптического волокна сигнал обратного релеевского рассеяния подают на вход анализатора поляризации оптического излучения, на выходе которого принимают мощность оптического излучения одной поляризации, измеряют характеристику обратного рассеяния, выделяют переменную составляющую этой характеристики обратного рассеяния, которую разбивают на элементарные участки и определяют длину биений на каждом элементарном участке как половину периода переменной составляющей характеристики, отличающийся тем, что длительность зондирующего импульса Т0 периодически с заданным шагом линейно изменяют отдо
при этом среднее значение длительности зондирующих импульсов
выбирают из условий
а пределы изменения длительности зондирующего импульса из условий
где
- групповая скорость, LB - длина биений, L - длина линии,
- среднее значение длительности зондирующего импульса, многократно измеряют и запоминают характеристику обратного рассеяния для каждого из значений длительности зондирующего импульса, рассчитывают среднее значение характеристики обратного рассеяния на интервале изменений длительности зондирующего импульса для каждой точки отсчета длины линии
(х), рассчитывают среднеквадратическое отклонение значений переменной составляющей характеристики обратного рассеяния на интервале изменений длительности зондирующего импульса для каждой точки отсчета длины линии:
разбивают характеристику σp(х) на элементарные участки и определяют среднее значение длины биенийна каждом элементарном участке как половину периода ее колебаний, после чего определяют распределение длины биений на элементарном участке по формуле
где- среднее значение
(x) на элементарном участке.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009100541/09A RU2407167C2 (ru) | 2009-01-11 | 2009-01-11 | Способ определения длины биений оптического волокна на участке линии передачи |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009100541/09A RU2407167C2 (ru) | 2009-01-11 | 2009-01-11 | Способ определения длины биений оптического волокна на участке линии передачи |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009100541A RU2009100541A (ru) | 2010-07-20 |
| RU2407167C2 true RU2407167C2 (ru) | 2010-12-20 |
Family
ID=42685532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009100541/09A RU2407167C2 (ru) | 2009-01-11 | 2009-01-11 | Способ определения длины биений оптического волокна на участке линии передачи |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2407167C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2487478C2 (ru) * | 2011-10-07 | 2013-07-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Оптический рефлектометр |
| RU2496236C2 (ru) * | 2011-11-17 | 2013-10-20 | Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГОБУ ВПО ПГУТИ) | Способ отбора многомодового оптического волокна с одномодовым оптическим передатчиком для многомодовой волоконно-оптической линии передачи |
-
2009
- 2009-01-11 RU RU2009100541/09A patent/RU2407167C2/ru active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2487478C2 (ru) * | 2011-10-07 | 2013-07-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Оптический рефлектометр |
| RU2496236C2 (ru) * | 2011-11-17 | 2013-10-20 | Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГОБУ ВПО ПГУТИ) | Способ отбора многомодового оптического волокна с одномодовым оптическим передатчиком для многомодовой волоконно-оптической линии передачи |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009100541A (ru) | 2010-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7920253B2 (en) | Polarization optical time domain reflectometer and method of determining PMD | |
| CN108603773B (zh) | 基于布里渊散射的光电分布式测量装置 | |
| US7212281B2 (en) | Optical fiber polarization mode dispersion measurement method and measurement device | |
| EP3207340B1 (en) | Distributed brillouin sensing using correlation | |
| WO2015101995A1 (en) | Pump-power-independent double slope-assisted distributed and fast brillouin fiber-optic sensor | |
| EP3194923A1 (en) | Method and apparatus for measuring the local birefingence along an optical waveguide | |
| Liehr | Fibre optic sensing techniques based on incoherent optical frequency domain reflectometry | |
| Yao et al. | Reducing trade-off between spatial resolution and frequency accuracy in BOTDR using Cohen's class signal processing method | |
| EP3916365A1 (en) | Method and system for interrogating optical fibers | |
| US11796419B2 (en) | Distributed Brillouin laser sensor | |
| WO2020054143A1 (ja) | 振動検知光ファイバセンサ及び振動検知方法 | |
| RU2407167C2 (ru) | Способ определения длины биений оптического волокна на участке линии передачи | |
| CN212320747U (zh) | 一种线性调频的分布式光纤传感装置 | |
| JP7238507B2 (ja) | 振動検知光ファイバセンサ及び振動検知方法 | |
| RU2325037C2 (ru) | Способ определения длины биений оптического волокна на участке линии передачи | |
| RU2393635C1 (ru) | Способ определения длины биений оптического волокна на участке линии передачи | |
| JP2020118574A (ja) | 光パルス試験装置及び光パルス試験方法 | |
| RU2400783C1 (ru) | Способ идентификации многомодового оптического волокна с повышенной дифференциальной модовой задержкой | |
| Liu et al. | A novel optical fiber reflectometry technique with high spatial resolution and long distance | |
| US11994376B2 (en) | Distributed vibration measuring device and method | |
| Liehr et al. | Wavelength-modulated C-OTDR techniques for distributed dynamic measurement | |
| RU2695058C1 (ru) | Многоканальное волоконно-оптическое устройство регистрации вибрационных воздействий с одним приёмным модулем регистрации | |
| Kito et al. | Fast acquirable long-range measurement with frequency-swept probe BOTDA | |
| RU2655046C1 (ru) | Оптический рефлектометр | |
| CN111912439A (zh) | 一种线性调频的分布式光纤传感装置及方法 |