一種基于全光纖寬譜混沌光源的相關(guān)光時(shí)域反射儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及混沌光纖激光器及光時(shí)域反射儀領(lǐng)域，尤其是一種基于全光纖寬帶混沌激光器的相關(guān)型光時(shí)域反射儀。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息社會(huì)的發(fā)展，光纖通信和傳感網(wǎng)絡(luò)越來越龐大，在人們的生活中也扮演著越來越重要的角色。對(duì)于光網(wǎng)絡(luò)和器件而言，光反射儀技術(shù)是一種重要的故障診斷手段，在這種背景下，光反射儀技術(shù)的發(fā)展得到了越來越多的關(guān)注。
[0003]光反射儀技術(shù)主要包括三種:光時(shí)域反射、低相干頻域反射、相干光頻域反射。這三種光反射儀技術(shù)在測量距離、空間分辨率、探測靈敏度以及精度等各指標(biāo)上都有制約。比如說，低相干頻域反射技術(shù)有極高的探測靈敏度，亞毫米級(jí)的空間分辨率，但是其探測距離通常不超過數(shù)米；而光時(shí)域反射技術(shù)通常用于長距離甚至超長距離(數(shù)十公里)的應(yīng)用場合，但是分辨率較低，通常只能到米量級(jí)；光頻域反射儀技術(shù)通過基于掃頻光源的零差相干檢測技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)的傳感精度并能達(dá)到數(shù)公里的傳感距離。
[0004]可以說光頻域反射儀技術(shù)的綜合探測傳感能力居于另兩種技術(shù)之間，是他們的一種有效補(bǔ)充。但是，光頻域反射技術(shù)需要精細(xì)的掃頻光源和零差相干檢測，其技術(shù)難度相比光時(shí)域反射技術(shù)而言更大，低相干頻域反射技術(shù)基本上不可能做到長距離傳感。在先技術(shù)CN101226100A利用LD泵浦的混沌光源實(shí)現(xiàn)了 6cm傳感精度，但受其信號(hào)功率和探測器增益限制，其傳感距離僅數(shù)十米。
[0005]本發(fā)明所述的全光纖寬帶混沌光源和利用半導(dǎo)體激光器泵浦的混沌激光器相比，擁有更大的帶寬，更簡易的設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)十公里的傳感長度，厘米量級(jí)的分辨率。
[0006]而本發(fā)明所述的基于全光纖寬譜混沌光源的相關(guān)光時(shí)域反射儀利用全光纖器件產(chǎn)生的寬帶連續(xù)混沌光信號(hào)分別作參考信號(hào)和探測信號(hào)，再將反射信號(hào)和參考信號(hào)做互相關(guān)運(yùn)算即可探測定位光纖網(wǎng)絡(luò)的斷點(diǎn)。其定位精度可以達(dá)到厘米甚至毫米量級(jí)，傳感長度達(dá)到數(shù)十公里。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是針對(duì)【背景技術(shù)】的光反射儀技術(shù)存在的問題，提供一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性高、能同時(shí)實(shí)現(xiàn)傳感高分辨率、距離長的相關(guān)型光時(shí)域反射儀。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案是一種基于全光纖寬譜混沌光源的相關(guān)光時(shí)域反射儀，該反射儀包括:全光纖混沌光源和相關(guān)型光時(shí)域反射系統(tǒng)；所述相關(guān)型光時(shí)域反射系統(tǒng)包括:可調(diào)衰減器、光濾波器、耦合器、環(huán)行器、光電探測器、示波器；所述全光纖混沌光源的出射光射入相關(guān)型光時(shí)域反射系統(tǒng)，首先依次通過可調(diào)衰減器、光濾波器、耦合器，通過耦合器的混沌光信號(hào)被分為參考信號(hào)和探測信號(hào)，參考信號(hào)直接由光電探測器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)由示波器采集并存儲(chǔ)；探測信號(hào)經(jīng)過環(huán)形器實(shí)現(xiàn)反射儀功能，反射信號(hào)被另一光電探測器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后由同一示波器采集并存儲(chǔ)。
[0009]所述全光纖混沌光源包括:拉曼泵浦光源、光隔離器、零色散位移光纖，拉曼泵浦光源發(fā)出的泵浦光依次通過光隔離器、零色散位移光纖。
[0010]所述零色散位移光纖長度的長度為10?20km。
[0011]所述全光纖混沌光源中拉曼泵浦光源為1455nm拉曼泵浦光源。
[0012]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:
[0013]1.本發(fā)明采用全光纖化的寬帶混沌光源，利用拉曼光纖激光器泵浦零色散位移光纖實(shí)現(xiàn)超寬帶的混沌光源輸出，相比傳統(tǒng)的半導(dǎo)體激光器泵浦產(chǎn)生的混沌光源，其結(jié)構(gòu)更簡單，輸出帶寬更大，能實(shí)現(xiàn)更高精度的空間分辨率；
[0014]2.因?yàn)檩斎胄盘?hào)是連續(xù)信號(hào)而非脈沖信號(hào)，所以所述基于全光纖寬譜混沌光源的相關(guān)光時(shí)域反射儀的空間分辨率不由信號(hào)脈寬決定，因此所述基于全光纖寬譜混沌光源的相關(guān)光時(shí)域反射儀可以在保證較高空間分辨率的情況下實(shí)現(xiàn)長距離的定位傳感；
[0015]3.本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，不用高性能的脈沖光源，也不用昂貴的電域隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器，成本更低，實(shí)用性更好。
【附圖說明】
[0016]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
[0017]圖1是本發(fā)明所述基于全光纖寬譜混沌光源的相關(guān)光時(shí)域反射儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的寬帶全光纖混沌光源的光譜圖；
[0019]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中的寬帶全光纖混沌光源的時(shí)域圖；
[0020]圖4是本發(fā)明實(shí)施例中25km測試光纖的反射點(diǎn)定位結(jié)果，空間分辨率達(dá)到5.2cm，信噪比18dB。
[0021]圖1中:1.1455nm拉曼泵浦光源；2.光隔離器；3.零色散位移光纖；4.可調(diào)光衰減器；5.光濾波器；6.耦合器；7.光電探測器；8.環(huán)形器；9.光電探測器(同7) ;10.測試光纖(G.652) ；11.實(shí)時(shí)不波器。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。
[0023]如圖1所示為本發(fā)明所述基于全光纖寬譜混沌光源的相關(guān)光時(shí)域反射儀結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)包括1455nm拉曼泵浦光源1、光隔離器2、零色散位移光纖3，1、2、3組成全光纖化的超寬帶混沌光源；該系統(tǒng)還包括可調(diào)光衰減器4、光濾波器5、耦合器6、光電探測器7和9、環(huán)形器8 ;測試光纖(G.652) 10和實(shí)時(shí)示波器11。所述零色散位移光纖3長度為16km，其長度決定超寬帶混沌光源所需泵浦功率，在本發(fā)明所述中，零色散位移光纖長度3其長度應(yīng)在10-20km之間。所述光濾波器5的中心波長為1550.2nm，3dB帶寬為0.26nm。
[0024]所述環(huán)形器8具有端口一、端口二和端口三，所述端口一與耦合器相連，所述端口二與測試光纖連接，所述端口三與光電探測器連接。
[0025]圖2是本發(fā)明所述的全光纖混沌光源的光譜圖，圖3是本發(fā)明實(shí)施例中的寬帶全光纖混沌光源的時(shí)域圖；圖4是本發(fā)明所述的探檢測技術(shù)應(yīng)用于25km光纖斷點(diǎn)定位檢測的實(shí)例結(jié)果。實(shí)驗(yàn)所用非零色散位移光纖全長15km，零色散位移波長為1440nm，色散斜率0.045ps/nm2/km，1455泵浦工作在正常色散區(qū)。隨著泵浦功率逐漸增大，產(chǎn)生的混沌光源的帶寬也逐漸增大，當(dāng)泵浦功率達(dá)到1.48W時(shí)，混沌光源的帶寬達(dá)到最大141nm(10dB帶寬)。繼續(xù)增大泵浦功率，由于受激拉曼散射的原因，功率逐漸向二階和三階斯托克斯光轉(zhuǎn)移，并在1550nm到1650nm附近集聚。
[0026]圖3是本發(fā)明所述的基于全光纖寬譜混沌光源的相關(guān)光時(shí)域反射儀技術(shù)應(yīng)用于25km測試光纖的定點(diǎn)測試結(jié)果圖。拉曼泵浦光源為1.48W以使混沌光源有最大帶寬輸出。耦合器分束比為1:99，1%端輸出作為參考光，99%端輸出作為探測光。通過調(diào)節(jié)可調(diào)衰減器，使經(jīng)過耦合器分束后的兩路信號(hào)都有較合適的光功率，本實(shí)驗(yàn)中，1%端的輸出功率為-17dBm，99%端輸出功率為0.8dBm，光纖尾端以菲涅爾反射模擬斷點(diǎn)，考慮反射率為4%，所述環(huán)形器三端口輸出光功率為-25dBm。另外所用兩個(gè)光電探測器為相同帶寬的IGHz探測器，所用示波器為25GHz帶寬，采樣率設(shè)為25Gs/s。最終經(jīng)過計(jì)算兩路信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)，得到圖3所示的互相關(guān)曲線?；ハ嚓P(guān)曲線的峰值出即光纖反射點(diǎn)位置，本發(fā)明所述技術(shù)準(zhǔn)確測出光纖長度24768.94米，通過判斷峰值曲線的半高全寬確定空間分辨率為5.2cm0
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于全光纖寬譜混沌光源的相關(guān)光時(shí)域反射儀，該反射儀包括:全光纖混沌光源和相關(guān)型光時(shí)域反射系統(tǒng)；所述相關(guān)型光時(shí)域反射系統(tǒng)包括:可調(diào)衰減器、光濾波器、耦合器、環(huán)行器、光電探測器、示波器；所述全光纖混沌光源的出射光射入相關(guān)型光時(shí)域反射系統(tǒng)，首先依次通過可調(diào)衰減器、光濾波器、耦合器，通過耦合器的混沌光信號(hào)被分為參考信號(hào)和探測信號(hào)，參考信號(hào)直接由光電探測器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)由示波器采集并存儲(chǔ)；探測信號(hào)經(jīng)過環(huán)形器實(shí)現(xiàn)反射儀功能，反射信號(hào)被另一光電探測器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后由同一示波器米集并存儲(chǔ)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于全光纖寬譜混沌光源的相關(guān)光時(shí)域反射儀，其特征在于所述全光纖混沌光源包括:拉曼泵浦光源、光隔離器、零色散位移光纖，拉曼泵浦光源發(fā)出的泵浦光依次通過光隔離器、零色散位移光纖。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于全光纖寬譜混沌光源的相關(guān)光時(shí)域反射儀，其特征在于所述零色散位移光纖長度的長度為10?20km。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于全光纖寬譜混沌光源的相關(guān)光時(shí)域反射儀，其特征在于所述全光纖混純光源中拉曼泵浦光源為1455nm拉曼泵浦光源。
【專利摘要】該發(fā)明公開了一種基于全光纖寬譜混沌光源的相關(guān)光時(shí)域反射儀，涉及混沌光纖激光器及光時(shí)域反射儀領(lǐng)。該反射儀包括：全光纖混沌光源和相關(guān)型光時(shí)域反射系統(tǒng)；相關(guān)型光時(shí)域反射系統(tǒng)包括：可調(diào)衰減器、光濾波器、耦合器、環(huán)行器、光電探測器、示波器；全光纖混沌光源的出射光射入相關(guān)型光時(shí)域反射系統(tǒng)，首先依次通過可調(diào)衰減器、光濾波器、耦合器，通過耦合器的混沌光信號(hào)被分為參考信號(hào)和探測信號(hào)，參考信號(hào)直接由光電探測器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)由示波器采集并存儲(chǔ)；探測信號(hào)經(jīng)過環(huán)形器實(shí)現(xiàn)反射儀功能，反射信號(hào)被另一光電探測器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后由同一示波器采集并存儲(chǔ)。具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性高、能同時(shí)實(shí)現(xiàn)傳感高分辨率、距離長的效果。
【IPC分類】H04B10-071
【公開號(hào)】CN104618013
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510038448
【發(fā)明人】王子南, 范孟秋, 饒?jiān)平?
【申請(qǐng)人】電子科技大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年1月26日