利用光纖的背向散射光，採用光時域反射計（英文縮寫為OTDR），對光纖的若干性能進行測量的一種方式。
基本介紹
- 中文名：光時域反射測量
- 外文名：measurement of optical time do-main reflection
- 套用學科：光纖通信技術
原理,測量光纖衰減,混沌雷射相關法光時域反射測量技術,
原理
利用光纖的背向散射光，採用光時域反射計（英文縮寫為OTDR），對光纖的若干性能進行測量的一種方式。背向散射技術是將大功率的雷射脈衝注入光纖（在不產生非線性效應的條件下），然後在同一端檢測沿光纖背向返回的散射光功率。散射主要是由光纖材料密度不均勻等引起介質常數（也就是折射率）分布的不均勻而引起的瑞利散射。
圖1 光時域反射測試檢測到的沿光纖長度各點返回的背向散射光功率一定包含了光沿光纖傳輸時所遭受損耗的信息，從而可以分析測定光纖的衰減，故稱這種方法為背向散射法。其測量原理圖和典型記錄曲線如圖所示。曲線圖中①、⑤為輸入端和終端的菲涅耳反射，②為均勻段，③是接頭或局部缺陷引起的不連續性，④為斷裂或介質缺陷反射。通過對測量曲線的分析，可了解光纖的均勻性、缺陷、斷裂、接頭耦合等情況。利用OTDR可以測量光纖均勻段的衰減，可以檢查光的連續性、物理缺陷或斷裂位置，測量接頭損耗和位置，測量光纖的長度。無論在工廠實驗室、工程現場和維護測試都是很適用的。
測量光纖衰減
測量光纖的衰減時，若光纖存在不連續，由於各段的背向散射係數不同，測得的衰減是不準確的，可能有很大的偏差。但是對於均勻、連續的光纖，衰減測量結果足夠精確，與剪斷法很一致。如圖所示的曲線中，曲線斜率恆定區，衰減
(VA-VB)，衰減常數α(λ)=A(λ)/LA-B。利用此法測衰減，由於無法控制背向散射光的模式分布I背向散射對光纖數值孔徑、直徑、散射係數等物理變化很敏感，這常會使兩個傳輸方向上測得的衰減常數不同，所以通常是取兩個方向測量結果的平均值。
利用背向散射曲線出現不連續的台階，可以測量接頭損耗。對儀表顯示的數值應該小心處理，因為顯示的是背向散射功率（電平值），與背向散射係數成正比，為了減小背向散射係數不同所產生的影響，接頭損耗值必需按兩個方向測得的結果取平均來確定。
混沌雷射相關法光時域反射測量技術
時域反射測量是光纖損耗分布及損毀點定位的主要技術，它根據背向散射/反射光測定光纖的損耗特性，界定諸如彎曲、斷點等損毀事件的類型和位置.隨著光纖通信支線網路和光纖承載射頻通信的發展，高密度事件分布的區域網路需要更高精度的測量.目前，光時域反射儀(optical time-domainreflectometer, OTDR)兒乎均採用單脈衝[‘]一匕行時間法的測量原理，通過測量光脈衝從發射到接收這段時間間I}iu來確定測量距離.引入超短光脈衝及其他光學技術fzN}]可以提高空間解析度和信噪比.然而，脈衝式OTDR有個固有缺陷:測量精度與測量距離存在原理上的矛盾，必須折中考慮.而且，如果不採用昂貴複雜的超短光脈衝雷射器，依靠現有的調製技術，其解析度多在數十米，盲區則更寬.相關法OTDR}5}6]利用偽隨機光脈衝序列代替單脈衝，通過參考信號與探測信號的相關運算進行測量.該方法可通過增加碼民的方式，增大探測光能量，進I}TI提高測量距離，解決測量精度與測量距離的矛盾.但是，其測量精度受限於偽隨機調製的電子頻寬瓶頸，無法突破傳統單脈衝OTDR的精度.
研究己表明，半導體雷射器在受到光反饋或光注入時可持續地產生混沌振盪.輸出的混沌雷射波形隨機起伏，其相關曲線具有細銳的b函式形狀.利用混沌雷射波形的相關特性，Lin等f7,81提出混沌雷射雷達的概念並進行實驗驗證.我們通過實驗發現半導體雷射器的非線性混沌振盪的頻寬可達到15 GHz以上f}l因此本文將混沌雷射引入光時域反射測量領域，提出混沌雷射相關法光時域反射技術，採用光纖}}腔反饋半導體雷射器產生寬頻、低相關噪聲的混沌雷射信號，實現與測量距離無關的高精度測量.初步實驗獲得了6 cm的反射事件解析度。
利用光纖環形腔構成民腔反饋，使半導體雷射器產生寬頻、相關曲線噪聲低的混沌雷射作為探測光，進行了反射事件測量及其空間解析度的實驗驗證，獲得了與反射事件距離無關的、約6 cm的空間解析度.實驗分析預測，對0.2dB/km的單模光纖該技術的測量範圍可達到25 km.與偽隨機信號相關法OTDR相比，混沌雷射相關法OTDR具有以下優點:利用數GHz頻寬的混沌雷射作為探測信號，突破電子瓶頸，空間解析度更高;探測信號的產生源於雷射器內部動態特性而非外部調製，因此結構簡單，無需偽隨機碼發生器和調製器，並且混沌雷射的序列民度不受限制.綜上，混沌雷射相關法OTDR具有很大的套用潛能，特別是對於事件分布較集中的區域網路.
