光學(xué)反射式分布測量技術(shù)淺析
光學(xué)分布探測是一種適用于光纖等連續(xù)光學(xué)鏈路的特征參數(shù)測量的技術(shù)。反射式分布探測是基于測量光背向散射信號,由光傳輸特性的變化來探測、定位和測量光纖鏈路上因熔接、連接器、彎曲等造成的光學(xué)性能改變。光時域反射儀OTDR是這種技術(shù)的典型應(yīng)用。OTDR可以測量整個光纖鏈路的衰減并提供與長度有關(guān)的衰減細(xì)節(jié),測量具有非破壞性、測量過程快速方便、結(jié)果準(zhǔn)確直觀的特點(diǎn)。因此在生產(chǎn)、研究以及通信等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。為了提高測量性能,在OTDR的基礎(chǔ)上提出了時域相關(guān)測量,頻域測量和干涉測量等改進(jìn)的測量技術(shù)。
二、OTDR的測量原理[1]
當(dāng)光束沿光纖傳播時,由于纖芯折射率的細(xì)微不均勻會不斷產(chǎn)生瑞利散射,部分散射光會反向回到輸入端。 將激光入射到光纖中,并監(jiān)測這些反向散射光的強(qiáng)度變化,可以得到沿光纖長度分布的衰減曲線。采用這項(xiàng)技術(shù)可以探測光纖中散射系數(shù)、損耗及連接點(diǎn)、耦合點(diǎn)、斷點(diǎn)等的情況。
測量中的反向散射光有兩種,一種是瑞利散射光,另一種是光纖斷面或光纖連接處產(chǎn)生的菲涅爾反射。假設(shè)入射光功率為P0,光纖中l(wèi)處反向散射光傳播到入射端的功率為Ps,光纖l處的衰減系數(shù)為α(l),則可以得到下列公式:
(1)
由式(1)可以知道一條良好光纖的OTDR測量曲線應(yīng)該近似一條斜率不變的直線,曲線中的突然變化顯示光纖中的引起光傳播特性改變的情況,見圖2所示。光纖中l(wèi)1和l2間的平均衰減系數(shù)可以由公式(2)得到。(2)
三、反射探測在精細(xì)結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用前景 反射探測既可以應(yīng)用于光纖的大范圍測量,在光路的小尺度范圍及光學(xué)器件的精細(xì)結(jié)構(gòu)測量也可以發(fā)揮重要作用??刹捎霉鈺r域相關(guān)探測技術(shù)、光頻域探測技術(shù)及干涉探測技術(shù)等改進(jìn)OTDR的測量精度。
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