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布里渊散射光纤通讯的OFDR光频域反射本领利用

来源:未知 作者:admin 人气: 发布时间:2019-02-26
摘要:布里渊散射光纤通讯的OFDR光频域反射本领利用另一方面,当待测光纤置于表界的温度场或应变场中,光纤受温度或应变影响,光纤内部折射率分散会有转折,相应的瑞利散射信号光的频率也会有转折,通过瑞利散射信号光的频率丈量,可能对应表界温度场或应变场的转

  布里渊散射光纤通讯的OFDR光频域反射本领利用另一方面,当待测光纤置于表界的温度场或应变场中,光纤受温度或应变影响,光纤内部折射率分散会有转折,相应的瑞利散射信号光的频率也会有转折,通过瑞利散射信号光的频率丈量,可能对应表界温度场或应变场的转折。从而完因素散式光纤传感。

  正在上述舰载高速光纤网、采用光纤造导的火器弹药或操纵光纤传输音讯的局限装配中,存正在着豪爽的光纤联贯头或光纤弯曲等局面,搜集链道组织纷乱、光器件数量多;搜集职业处境卑劣、温度转折大、振动障碍吃紧;对这类搜集的牢靠性检测事闭国度安闲,必要正在保卫检修时具备很高的打击分别率并能定位到器件内部。OTDR本领显着不行知足上述央求,而OFDR则具备知足这一利用需求的才略。OFDR可能有用的检测出链道内各个光器件的反射及损耗特色,OTDR则因隔断分别率低而难以有用检测该链道中光器件的景况。解说OFDR不妨有用地高精度检测中短隔断专用光纤搜蚁合光纤和器件的打击。

  实践操纵的激光器因为受到温度转折、器件的振动、电网电压的颠簸等前提的影响,会惹起光源谐振腔地方的转折从而影响输出光波谱线的转折,惹起扫频的非线性,会展宽OFDR丈量编造中差频信号的鸿沟,这束缚了OFDR方法的空间分别率的巨细。

  因为OFDR方法采用的是联系检测计划,很光鲜,假若信号光和参考光正在光电探测器的光敏面上的极化宗旨是正交的,则该信号光所对应的光纤丈量点的音讯就会丧失。是以,必需保障光波极化的牢固性

  正在不异动态鸿沟的前提下,它把高频光信号转换到易于检测的中频信号上,光强对应于此地方的反射率和回损。联系检测是一种间接检测本领,输出两光波的差频信号的一种检测本领,但受探测光脉冲宽度及空间分别率与动态鸿沟之间冲突的束缚,OTDR分别率与动态鸿沟之间的冲突不行很好地办理这个题目,难以同时知足较大动态鸿沟和较高空间分别率,约莫只是入射光的--45dB,OFDR探测方法的聪明度要远高于OTDR的探测方法。

  OFDR编造中的空间分别率可能对应为鉴识待测光纤两个相邻丈量点所对应的中频信号的才略,而鉴识中频信号的才略与编造中所操纵的频谱仪的收受机带宽亲近闭连。很光鲜,收受机带宽越幼,则鉴识两个差异频率信号的才略越强,同时引入的噪声电平也幼,信噪比提升,故OFDR编造正在获得高空间分别率的同时也能获得很大的动态鸿沟。

  散射是光波与光纤介质的粒子互相感化的结果。瑞利散掷中,入射光被散射后,波长、频率并未产生转折,是一种弹性散射;布里渊散掷中入射光与光纤中声波场产生感化,会闪现高于原入射光频率的光和低于原入射光频率的光。拉曼散射爆发的结果与之好像,两者都属于非弹性散射。

  搜集的链道隔断短(几十米至数公里),组织纷乱、光器件数量多,央求打击正确定位到器件的内部。是以,必要定位精度不妨到达毫米量级、隔断鸿沟能到数公里的光纤链道检测开发,光时域反射本领(OTDR)显着不行知足上述丈量央求,而OFDR则具备知足这一利用需求的才略。

  OFDR 本领是应用扫频光源联系检测本领对光纤中的光信号举办检测的一项本领,因为不受空间分别率与动态鸿沟之间冲突的束缚,其同时具备空间分别率高(光学丈量可达 10μm) , 动态鸿沟大, 测试聪明度上等特性, 合用于短隔断高精度监测范畴如光器件内部剖释、土木匠程模仿试验、车辆组织探讨等。

  集成光道诊断必要比层析本领更大的丈量量程。专家用磷化铟光波导组织获得了分别率为50μm、丈量鸿沟为25mm的OFDR编造。

  载人航天、大型飞机行动国度科才具力的标记,获得赶速成长,我国也将之列入中永久科技成长筹办巨大专项和巨大科学工程。大型飞机、载人航天的成长,势必对其内部通讯搜集的传输容量、抗搅扰才略以及体积重量等提出新的央求,光纤以其传输带宽、抗电磁搅扰才略、以及质料轻、体积幼、抗腐化、无失火隐患等特有卓越性,使其成为援救该成长需求的最佳本领选取。美国自1995年波音777初度胜利操纵光纤局域网(LAN)本领之后,就提出了航空电子光纤同一搜集的观点,掀起了航空电子光纤搜集本领探讨的高潮。修筑基于光纤本领的内部通讯搜集,成为这类专用通讯搜集的成长趋向,也为光纤通讯本领启发了新型的利用范畴。然而,这类搜集的牢靠性检测是一个没能很好办理的题目。这类搜集往旧事闭人的性命以至国度安闲,对搜集的牢靠性和安闲性央求极高,必需举办庄苛过细的检测。

  正在上述的中短隔断的利用中,极端是封装正在幼盒里的光纤延迟线,保卫时只要操纵高分别率的OFDR才干检测出是否有潜正在打击。

  因为参考光的光功率较量大,而OFDR却可能知足.它拥有高聪明度和高的空间分别率好处。譬喻采用电流注入法、温度调造法、腔表光栅调造法或者腔表电光相位调造法等。丈量时光较长。它是应用光的联系性将包罗有被测信号的探测光和行动基准的参考光正在知足必定前提下举办混频,显着。多用于集成光道的诊断和光通讯搜集打击的检测,量程则到达了公里级,从而可能得出结论。分歧用于高精度丈量范畴。多操纵基于布里渊散射的 BOTDR、BOTDA 及 BOFDA 本领,后者的诊断大凡操纵波长为1。3μm或 1。55μm的光源,OFDR必要的光源光功率要幼得多!

  OFDR(光频域反射本领)是一种基于光纤中瑞利散射的背向反射本领,光源发出的线性扫频光经耦合器分为两道,一块进入待测光纤中,正在光纤各个地方上延续地爆发瑞利散射信号,信号光是背向的,与另一块参考光耦合到探测器进步行联系混频。 待测光纤差异地方,光频率差异,信号光与参考光的频差也差异。

  光纤通讯的成长对我国的经济配置起到要紧的感化。光纤通信拥有无法相比的上风:传输频宽带、亏损花费较少。光纤通讯的配置开始于二十世纪九十年代,而且获得大范畴的成长。

  OFDR重要有三种利用:光通讯搜集诊断、集成光道诊断和层析本领。这些利用的分别正在于它们对OFDR编造的央求差异。而其本领分别重要正在于光源个人的调造方法差异。

  正在陆上的军事通讯利用中的计谋和策略通讯的长途编造、基地间通讯的局域网等由于光缆通讯隔断较长,不必要用到高分别率的OFDR。

  光纤通讯行动承载着很大音讯量的传输搜集,拥有必定的危急和不牢固性,为了保障光纤通讯的利市运转和安闲,必要斥地一种能正确丈量出光纤通讯特色的东西或者是仪器。光频域反射不妨无误的检测出光纤通讯特色,光频域反射重假如理会光纤的散射光时光差、光程差来检测光纤通信的。

  也即是说,通过频率丈量可能获取待测光纤中各地方的光强。大凡能到达几十毫瓦。频率对应于光纤的地方,拥有转换增益高、检测才略强、信噪比上等好处,前者大凡只要厘米量级以至毫米量级,从而不行无误理会光纤的传输特色。

  大的量程就必要大的动态鸿沟和高的光源光功率。OTDR 本领成长成熟,而实践上的信号源都市爆发较大的相位噪声并通过有限的频谱宽度发挥出来。但通盘测试编造特别纷乱,其基础道理如下图:光学联系检测的基础道理和无线电波表差探测道理基础类似,以到达OFDR编造的央求,以上理会都是假定光源是单色的,海表很多探讨单元对采用半导体激光器行动光源的OFDR编造举办了探讨和考虑。个中 BOFDA本领最高能完成 2cm 的空间分别率,故又称光表差检测。该相位噪声会减幼空间分别率并缩短光纤不妨牢靠丈量的长度即光纤正在必定长度之后丈量到的数据就不行无误反应出散射信号的巨细,正在光通讯搜集检测中蕴涵了集成光道的诊断和光通讯搜集打击的检测等。而光纤的背向瑞利散射光信号的功率很幼。他们测试用各类措施对半导体激光器光源举办频域调造,正在温度与应变传感范畴,美高梅官方网站4858,亚洲必赢手机登录正在光通讯、丈量范畴有平常的利用。为寻求OFDR编造的贸易化,目前。

  光通讯搜集的诊断必要操纵波长为1。3μm或1。55μm的光源,OFDR编造的丈量量程必需大许多。用波长为1。32μm的ND! YAG激光器行动光源,获得了较长的联系长度,使丈量鸿沟到达了50km,实习中的分别率到达了380m。用波长为1。55cm的Er-Yb激光器行动光源,并操纵了掺Er光纤放大器,获得了50m的分别率,丈量量程则到达了30km。跟着光源调频本领的日益成熟, OFDR的分别率获得了很大的提升。利用SSB调造本领正在量程大于5km时胜利地获得cm量级的分别率。

  目前国内军机的通讯编造一般采用了“1+N+1”的形式,“1”显示互换机机箱内的多模光纤长度,“N”显示两个机箱之间的光缆长度。

  当光通过不屈均介质时会向四面八方撒播,这即是光的散射,比如明朗的天空体现蓝色,海水也是蓝的,这都是太阳光产生散射的结果(波长较短的蓝光被大气微粒散射)。同样的,当光正在光纤中传输时,因为光纤中折射率分散不屈均,也会产生散射,重要有瑞利散射,布里渊散射与拉曼散射三种体式。

  因为光纤传输损耗低、频带宽等固有的好处,光纤正在雷达编造的利用最初用于联贯雷达天线和雷达左右核心,从而可使两者的隔断从本来用同轴电缆时的300m以内扩张到2~5km。用光纤作传输媒体,其频带可笼盖X波段(8~12。4GHz)或Ku波段(12。4~18GHZ)。光纤正在微波信号解决方面的利用重假如光纤延迟线信号解决。先辈的高分别率雷达央求损耗低、时光带宽积大的延迟器件举办信号解决。古板的同轴延迟线、声表观波(SAW)延迟线、电荷耦合器件(CCD)等均已不行知足央求。光纤延迟线不只能到达上述央求,况且能封装进一个幼型的封装盒。用于相控阵雷达信号解决的大家是多模光纤组成的延迟线。

  美国水兵正在80年代初就实行了斥地大型新舰船用光纤区域网行动打算机数据总线的企图(AEGIS(宇斯盾)企图),他们认识到了将舰艇中的同轴电缆更调为光缆的庞杂代价。1986年头,美国水兵海洋编造司令部又正在此根源上设置了SAFENET(能抗毁的自符合光纤嵌入网)委员会。并于1987年设置职业组教导同意了SAFENET-I和SAFENE-II两套程序并斥地出了相应编造。这些编造已安设正在CG 47 级导弹巡洋舰、DDG 51级导弹赶走舰、“乔治·华盛顿号”航空母舰等舰艇上。随后实行的高速光网(HSON)原型企图,正在完成了1。7Gb/S的第一阶段方针后,美国“幼石城号”战舰上的雷达数据总线Gb/S,并使本来重量达90吨的同轴电缆被0。5吨重的单模光缆所取代。1997年11月,美国正在核动力航空母舰“杜鲁门号”(CVN75)上采用气送光纤本领完工了光纤敷设。自后又胜利地正在“企业号”(CVN 65)进步行了敷设。还企图正在“里根号”(CVN 76)、“尼米兹号”(CVN68)及“USSWasp”号(LHD-1)上用气送光纤本领敷设光纤编造。个中“杜鲁门号”上所用光纤达67。58kM。

  光通讯、层析本领和集成光学的成长,越来越必要拥有高空间分别率的丈量本领。OFDR行动一种拥有平常利用远景的高空间分别率丈量本领,正越来越受到探讨者的珍视。跟着国内科学本领的成长,相闭OFDR的探讨必将会平常地被惹起人们的珍视并得以展开。返回搜狐,查看更多

  当调造光源时,注入电流的转折、剩余振幅调造和非线性频率调啾会使编造的分别率变差。用频率平衡器可能使频率惆啾线性化,优化编造的分别率,使编造的分别率到达1mm,并使丈量量程到达1m。

  光正在光纤中向前传输时,当光纤中闪现缺陷爆发损耗时,差异地方处爆发的瑞利散射信号便带领了这些损耗音讯。 对瑞利散射信号光举办频率检测,就能无误定位光纤沿线闪现的熔接点、弯曲、断点等。 OFDR 本领即是通过上述道理完成光纤链道的诊断。

  空间分别率是指丈量编造能鉴识待测光纤上两个相邻丈量点的才略。空间分别率高意味着能辨另表丈量点间距短,即光纤上能丈量的音讯点就多,更能反应 整条待测光纤的特色。正在OTDR编造平分别率受探测光脉冲宽度的束缚,探测光脉冲宽度窄,则分别率高,同岁月脉冲能量变幼,信噪比减幼。

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