[发明专利]光时域反射仪动态扩展方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种动态扩展方法，尤其涉及光时域反射仪动态扩展方法。

背景技术

目前，光时域反射仪有大、小动态光时域反射仪（OTDR）如图1所示，但存在难以克服的缺点。

大动态OTDR一般测量120Km以上的距离，动态范围超过35dB。大动态OTDR采用的大功率激光半导体，即瞬间光功率输出超过100mW的半导体激光器。如果采用大功率的激光器设计的OTDR，则测量短距离光纤时返回的瑞利散射（Rayleigh）信号强，会如图2所示导致APD和放大器饱和。现有的大动态OTDR技术主要都使用了大功率激光器。即使用降低信号强度来保证动态范围的办法能解决饱和现象，但同时也带来了信号变差的问题。

另外，大功率激光器价格不但较高，而且从安全角度来讲，功率过大会增加辐射伤害的风险。其次，较大的输出功率也必须有较大的驱动电流，这就会产生电源的扰动影响整体性能，并产生一定的热量积聚，降低激光器寿命。

小动态OTDR一般测量120Km以下的距离，动态范围小于35dB。小动态OTDR采用的低功率激光半导体，即瞬间光功率输出小于20～60mW的激光器。如果采用低功率激光器设计的OTDR，动态范围就会变小。虽然不会发生严重的饱和现象，但如图3所示不能达到长距离测量的设计要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种光时域反射仪动态扩展方法，不仅降低成本；而且降低了对激光半导体二极管的功率要求，减小激光半导体二极管的发热问题，同时减小辐射伤害的风险；较小的输出功率只需较小的驱动电流，大大减小了电源对整体性能的扰动影响。

实现上述目的的技术方案是：

本发明一种光时域反射仪动态扩展方法，是把雪崩光电二极管的阴极端与偏置电压连接，雪崩光电二极管的阳极端与第一级放大器联接；所述第一级放大器通过跨阻电阻将来自雪崩光电二极管的电流转换成电压然后与第二级放大器连接，同时将所述电压作为小电压信号连接至信号混合器；所述第二级放大器将来自第一级放大器的电压信号再次放大作为大电压信号送入信号混合器；所述信号混合器将输入的小电压信号和大电压信号通过计算合并，同时通过信号控制端进行控制，然后通过信号输出端输出。

上述的光时域反射仪动态扩展方法，其中，所述偏置电压为经过滤波的偏置电压。

上述的光时域反射仪动态扩展方法，其中，所述第一放大器为第一级低噪声跨阻放大器。

上述的光时域反射仪动态扩展方法，其中，所述第二级放大器为第二级低噪声放大器。

上述的光时域反射仪动态扩展方法，其中，所述第二级放大器将来自第一级放大器的电压信号放大为原来的40倍。

本发明的有益效果是：本发明光时域反射仪动态扩展方法，采用低功率激光器,结合两级低噪声运算放大器产生的不同增益信号拼合技术，实现了在激光半导体二极管（APD）和三极管放大器非饱和情况下，达到原来大功率激光器的动态范围，即使用低功率激光器测量长距离（120Km以上）光纤，实现了采用小功率激光二极管达到原来只能采用大功率激光二极管的动态范围，至少可提高动态范围3-6dB，对应激光器功率2-4倍；而且小功率激光二极管价格较低，满足了不损失原有性能的前提下降低成本；因降低了对激光半导体二极管的功率要求，减小激光半导体二极管的发热问题，同时减小辐射伤害的风险；较小的输出功率只需较小的驱动电流，大大减小了电源对整体性能的扰动影响。

附图说明

图1是现有技术采用的OTDR前置的电路。

图2是光时域反射仪动态扩展方法的放大倍数过大发生饱和时的波形。

图3是光时域反射仪动态扩展方法的动态不足时测量的波形。

图4是本发明光时域反射仪动态扩展方法的OTDR前置电路。

图5是本发明光时域反射仪动态扩展方法的正常波形示意图。

图6是本发明的第一放大器放大后的一级放大未失真信号波形示意图。

图7是本发明的第二放大器放大后的二级放大失真信号波形示意图。

图8是图6和图7的信号叠加波形示意图。

图9是本发明的图8的信号叠加后的扩展信号波形示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。