光學(xué)反射式分布測量技術(shù)淺析

作者：時(shí)間：2012-11-06 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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一、概述

光學(xué)分布探測是一種適用于光纖等連續光學(xué)鏈路的特征參數測量的技術(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(lái)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(shí)域反射儀OTDR是這種技術(shù)的典型應用。OTDR可以測量整個(gè)光纖鏈路的衰減并提供與長(cháng)度有關(guān)的衰減細節,測量具有非破壞性、測量過(guò)程快速方便、結果準確直觀(guān)的特點(diǎn)。因此在生產(chǎn)、研究以及通信等領(lǐng)域有廣泛應用。為了提高測量性能，在OTDR的基礎上提出了時(shí)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]

當光束沿光纖傳播時(shí)，由于纖芯折射率的細微不均勻會(huì )不斷產(chǎn)生瑞利散射，部分散射光會(huì )反向回到輸入端。

將激光入射到光纖中，并監測這些反向散射光的強度變化，可以得到沿光纖長(cháng)度分布的衰減曲線(xiàn)。采用這項技術(shù)可以探測光纖中散射系數、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。假設入射光功率為P0，光纖中l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(xiàn)應該近似一條斜率不變的直線(xiàn)，曲線(xiàn)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(jiàn)圖2所示。光纖中l1和l2間的平均衰減系數可以由公式（2）得到。

(2)

三、反射探測在精細結構上的應用前景

反射探測既可以應用于光纖的大范圍測量，在光路的小尺度范圍及光學(xué)器件的精細結構測量也可以發(fā)揮重要作用?？刹捎霉鈺r(shí)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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