光頻域反射計(OFDR)-周潛

1、2022-6-21光頻域反射計(OFDR)及其在光纖接入網(wǎng)中的應(yīng)用分布式光纖后向散射測量2提 綱n分布式光纖后向散射測量技術(shù)研究背景n光頻域反射計（Optical Frequency Domain Reflectometer）n光頻域反射計在光接入網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用分布式光纖后向散射測量3OFDR背景瑞利散射菲涅爾反射布里淵散射拉曼散射電氣絕緣抗輻射測量對象豐富光纖本征測量技術(shù)抗電磁干擾靈敏度高耐腐蝕分布式光纖后向散射測量4OFDR應(yīng)用理想的高精度、理想的高精度、高靈敏度分布式測量高靈敏度分布式測量光頻域反射計（OFDR）分布式光纖后向散射測量5OFDR 基本原理FMCW邁克爾遜干涉分布式光纖后向散

2、射測量6OFDR 系統(tǒng)架構(gòu)相干接收 基于Hilbert變換非線性校準(zhǔn)算法激光器線性掃頻反饋校準(zhǔn)激光相位噪聲 分布式光纖后向散射測量7OFDR 相干接收n交叉干涉：交叉干涉信號混疊外差檢測n相干衰弱噪聲：強(qiáng)度隨機(jī)起伏平衡混頻接收n偏振失配：強(qiáng)度噪聲偏振分集接收分布式光纖后向散射測量8OFDR 激光相位噪聲建模 00222022002000222112R esin221cos21ccjfTIIjfTbbcbbccbSfRT edTI t I tTedTERfffffReffffff 沖擊響應(yīng)項 混頻后直流信號 X0處反射系數(shù)沖擊響應(yīng)項 X0處拍頻信號分量 幅度以回波信號延遲和 激光相干時間之比 呈

3、指數(shù)衰減 連續(xù)譜函數(shù) 激光相位噪聲 在拍頻分量附近的分布特性 0c激光線寬有限（相干長度、相干時間）X0處PSD分布式光纖后向散射測量9OFDR 激光相位噪聲仿真(1)延遲 小于 激光相干時間時： 拍頻信號附近相位噪聲很小延遲 約等于 激光相干時間時： 相位噪聲呈現(xiàn)在拍頻信號附近延遲 大于 激光相干時間時： 相位噪聲幾乎將拍頻信號淹沒Phase Noise vs. Reflectivity Factor Phase Noise vs. Coherent Length 反射信號的增強(qiáng) 相位噪聲影響程度和范圍隨之增大 0c0c0c分布式光纖后向散射測量10OFDR 激光相位噪聲實驗分布式光纖后向散

4、射測量11OFDR 激光相位噪聲結(jié)論尾端反射強(qiáng)度較弱時： 前端的微弱反射點 能清晰分辨出尾端反射強(qiáng)度較強(qiáng)時： 前端的微弱反射點 幾乎無法分辨尾端反射強(qiáng)度較弱時： 前端能清晰分辨出 連續(xù)的反射事件 高相干性激光源：線寬壓縮技術(shù)和窄線寬激光器 減小無必要反射：低反射的終端連接器或光纖匹配液OFDR在光纖接入網(wǎng)中的應(yīng)用n1. 接入網(wǎng)故障監(jiān)測及定位：接入網(wǎng)故障監(jiān)測及定位：分布式光纖后向散射測量12n2. 結(jié)合接入網(wǎng)構(gòu)建光纖傳感網(wǎng)絡(luò)結(jié)合接入網(wǎng)構(gòu)建光纖傳感網(wǎng)絡(luò)l利用利用OFDR的高分辨率和高靈敏度，可以在現(xiàn)有的光的高分辨率和高靈敏度，可以在現(xiàn)有的光纖接入網(wǎng)的基礎(chǔ)上低成本地構(gòu)建光纖傳感網(wǎng)絡(luò)，避免纖接入網(wǎng)的基

5、礎(chǔ)上低成本地構(gòu)建光纖傳感網(wǎng)絡(luò)，避免重建網(wǎng)絡(luò)通道。重建網(wǎng)絡(luò)通道。分布式光纖后向散射測量13n3. OFDR/WDM復(fù)用光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)復(fù)用光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)*14*光子學(xué)報 vol.34,No.1分布式光纖后向散射測量15 謝 謝！上海交通大學(xué)區(qū)域光纖通信網(wǎng)與新型光通信系統(tǒng)國家重點實驗室周潛分布式光纖后向散射測量16脈沖雷達(dá)脈沖雷達(dá)分布式光纖后向散射測量17FMCW邁克爾遜干涉邁克爾遜干涉0.000.020.040.060.080.100.120.140.160.180.300.320.340.360.380.400.420.440.46 a.utime (s)w/o feed backwith feed back01002003004005006007008009001000-0.020.000.020.040.060.080.100.120.14 AmplitudeF