[发明专利]基于多波长脉冲光信号的OTDR装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于光时域反射（OTDR）技术领域，具体涉及一种基于多波长脉冲光信号的OTDR装置及方法。

背景技术

光时域反射仪（Optical Time-Domain Reflectometry，OTDR）的原理为：脉冲光在光纤传输时，由于光纤本身的性质、连接器、接头、弯曲或其它事件而产生背向散射和反射，该散射和反射光返回到初始端，并被光电器件所接收。散射光主要包括由光纤折射率变化引起的瑞利散射、光学声子引起的拉曼散射、声学声子引起的布里渊散射，散射信号中包含了光纤沿途的损耗、温度、应力等信息。利用OTDR可以方便地从一端对光纤进行非破坏性测量，对整个光纤线路距离上的各种事件都可以显示出来。随着光纤通信、光纤传感等技术的发展，该技术得到了极大的应用和推进，然而随着对空间分辨率和测量距离要求的提高，OTDR系统越来越复杂，测量时间越来越长，传统方法已经难以进一步提高OTDR的性能。

为了提高OTDR的动态范围，传统上使用两种方法：增加脉冲宽度、增加累加时间。由于累加时间不能无限制增加，增加脉冲宽度就成了主要的选择，但脉冲宽度的增加导致空间分辨率降低，使得测试性能难以符合要求。如[CN 1330265A]，该专利仅仅解决了大动态范围问题，没有解决分辨率过低问题，且测量过程需要耗费更多倍时间。在Tektronix 公司的专利[US 5155439A]中提出的连续采集方案提出了解决上述问题的新方法，在连续采集方案中，第一次采集使用最小的脉冲，其后每次采集使用的脉冲宽度逐渐加大，直到测量的信号中出现了光纤末端才停止测量。从不同采集中获得的事件信息被组合到同一个结果中，生成单一的OTDR曲线图或事件列表。这样对于光纤的每一段，都可以得到合适的空间分辨率，而测量距离也得到了保证，而且还避免了大动态范围导致的饱和问题。尽管空间分辨率和动态范围的矛盾在上面所描述的方案中可以部分得到解决，但代价是测量时间大大增加，甚至无法保障在特定的时间内完成测量。对于大动态范围的测量，为了保证末端的信噪比，一次采集所要耗费的时间达到一分钟甚至更长，如果进行多次采集，且采集的次数没有限制，其测量时间将难以满足用户需求，限制其应用和发展。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种测试时间短、测试效果好的基于多波长脉冲光信号的OTDR装置及方法，具体的技术方案如下：

基于多波长脉冲光信号的OTDR装置，用于对一待测光纤上发生的事件进行检测，该OTDR装置包括数据处理单元、光发射单元以及光接收单元，数据处理单元与光接收单元连接； 

光发射单元用于向待测光纤同时发送一组多波长脉冲光信号，光发射单元包括光合成模块和至少两个不同中心波长的光源；

光接收单元用于同时采集由待测光纤返回的多组背向散射信号，获取检测数据；光接收单元包括分光模块和至少两个对应于不同中心波长光源的光检测模块；

数据处理单元用于对光接收单元采集到的检测数据进行分析处理。

作为优化方案，光发射单元还包括光源驱动模块，光源驱动模块用于驱动不同中心波长的光源。

作为优化方案，数据处理单元还与光发射单元连接，数据处理单元用于设置调制参数，并根据调制参数发送驱动信号对光源驱动模块进行控制。

作为优化方案，调制参数包括驱动信号的脉冲强度、脉冲宽度、编码类型和编码长度。

作为优化方案，光接收单元还包括放大滤波模块和模数转换模块，光检测模块输出信号至放大滤波模块，放大滤波模块输出信号至模数转换模块。

作为优化方案，放大滤波模块包括若干放大滤波通道，每个放大滤波通道与一个光检测模块对应连接；模数转换模块包括若干模数转换通道，每个模数转换通道与一个放大滤波通道对应连接。

作为优化方案，数据处理单元用于设置通道参数，对光检测模块、放大滤波模块以及模数转换模块进行控制。

作为优化方案，通道参数包括光检测电压、放大增益参数、带宽参数和偏置参数。

作为优化方案，还包括耦合单元，耦合单元的一端分别与光发射单元和光接收单元连接，耦合单元的另一端与待测光纤连接。

作为优化方案，多波长脉冲光信号的波长范围为1210nm~1650nm。

作为优化方案，光合成模块为定向耦合器、波分复用器或平面光波导。

作为优化方案，光检测模块为APD光电二极管。

作为优化方案，驱动信号为伪随机序列的脉冲编码或单脉冲信号。

作为优化方案，脉冲编码采用格雷码、S码或双正交编码。