常 遙

（廣東省電力信息通信有限公司，廣東 廣州 510620）

0 引 言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，光纖通信的利用價(jià)值越來(lái)越高，對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮重要作用。由于光纖通信具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，因此在20世紀(jì)90年代上市后就帶來(lái)了損失消耗較少、傳輸頻寬帶寬等優(yōu)勢(shì)，得到了大規(guī)模的發(fā)展。光纖通信與其他通信方式不同，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模通信運(yùn)行的目的，得到了企業(yè)和國(guó)家的高度重視。具體操作中，為了保證光纖通信的順利運(yùn)行和安全發(fā)展，其需要具有一定的抗風(fēng)險(xiǎn)性和穩(wěn)定性。因此，可采用精確測(cè)量的方式，開發(fā)光纖通信的工具和儀器。現(xiàn)階段，根據(jù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況來(lái)看，目前使用較為廣泛的是光頻域反射技術(shù)[1]。

1 光頻域反射技術(shù)

20世紀(jì)90年代，光頻域反射（OFDR）作為一門新技術(shù)出現(xiàn)在大眾眼前。光頻域反射技術(shù)領(lǐng)域的相關(guān)工作包括檢測(cè)通信時(shí)間和光程。當(dāng)前，已經(jīng)具備應(yīng)用于各種環(huán)境的高精度測(cè)量技能，為光頻域反射技術(shù)的研究提供支持。

光纖通信中，只有完全掌握光纖通信的特性，才能實(shí)現(xiàn)光頻域反射的精確檢測(cè)。目前，市面上使用較多的是光時(shí)域反射計(jì)（OTDR）。OTDR是一種能精確監(jiān)測(cè)光程差的技術(shù)，能夠在動(dòng)態(tài)范圍減少的前提下，降低對(duì)脈沖寬度的依賴。在激光功率允許的范圍內(nèi)，OTDR可以精確檢測(cè)光程差等數(shù)據(jù)，但前提條件是固定激光功率，適當(dāng)降低探測(cè)脈沖的能量，讓脈沖動(dòng)態(tài)范圍發(fā)生變化。同時(shí)，需要檢測(cè)散射光的光程差和時(shí)間差，隨時(shí)監(jiān)測(cè)脈沖變化的動(dòng)態(tài)范圍。但是，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，若采用OTDR技術(shù)，分辨率會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)誤差，甚至降低探測(cè)脈沖的能量，增加噪聲電平。經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用光頻域反射技術(shù)，需要采用互補(bǔ)格雷碼的探測(cè)方法。出現(xiàn)測(cè)量程度較大的情況，此探測(cè)方法能夠在光纖通信探測(cè)中發(fā)揮較大作用[2]。

近幾年，人們關(guān)注的焦點(diǎn)逐漸集中于光纖通信檢測(cè)，尤其是光頻域反射技術(shù)，研究者也將針對(duì)此技術(shù)進(jìn)行了大量研究。光頻域反射主要運(yùn)用儀器對(duì)信號(hào)處理單元等進(jìn)行光外差探測(cè)，包括光電探測(cè)器頻譜儀和邁克爾遜干涉儀等。具體而言，根據(jù)系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)進(jìn)行線性掃描，掃描后根據(jù)連續(xù)光的耦合分析光束。由于光纖的折射率不均勻，因此需確保一支光束經(jīng)過(guò)反射鏡后光程保持不變，另一支光束則進(jìn)入待測(cè)光線，并向光散射的方向發(fā)射信號(hào)，即信號(hào)光。

2 光頻域反射在光纜故障定位中的應(yīng)用

當(dāng)前，光頻域反射在光纜故障定位中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在診斷光通信網(wǎng)絡(luò)、診斷集成光路和監(jiān)測(cè)層析技術(shù)等方面。隨著光頻域反射分辨率的不斷提高，針對(duì)不同種類進(jìn)行光纜故障定位的方法愈發(fā)高效，精確度不斷增加。因?yàn)楣忸l率的要求不同，所以調(diào)試不同光源時(shí)，需要將波長(zhǎng)設(shè)置為1.3 μm左右，測(cè)量精度可以達(dá)到幾十微米。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光通信網(wǎng)絡(luò)診斷應(yīng)用中，有些學(xué)者不斷改善所使用的波長(zhǎng)，例如將1.3 μm左右的ND作為光源。從新技術(shù)的應(yīng)用中可以得知，對(duì)于集成光路的診斷，需研究高分辨率的光頻域反射系統(tǒng)，獲得更大的量程[3]。

3 光頻域反射的優(yōu)勢(shì)

對(duì)通信故障處理而言，采用光頻域反射技術(shù)，可以診斷集成光路，可以監(jiān)測(cè)重要故障位置。進(jìn)行光源故障處理時(shí)，可以采用厘米量級(jí)診斷集成光路，也可以采用毫米量級(jí)。無(wú)論采用何種光源處理通信故障，都可以調(diào)試出較高的光源功率，進(jìn)而獲得最高的光量程，甚至可以達(dá)到千米級(jí)別。顯而易見，光頻域反射可以在大動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)采用較高光源功率進(jìn)行檢測(cè)，可以解決動(dòng)態(tài)和分辨率之間的矛盾。因?yàn)楣忸l域反射具有較高的空間分辨率，同時(shí)具有較高的靈敏性，所以能夠辨別光纖上相鄰的兩個(gè)待測(cè)點(diǎn)，準(zhǔn)確得出測(cè)量點(diǎn)之間的距離和光纖信息，反映出光纖的特性。此外，其產(chǎn)生的信噪比較少，耗費(fèi)較少。對(duì)提升中頻信號(hào)頻譜儀的辨別能力而言，采用光頻域反射非常有利。如果頻譜儀的寬帶較小，那么辨別出信號(hào)能力會(huì)更強(qiáng)。如果光纖測(cè)量長(zhǎng)度不斷縮短，真實(shí)的信號(hào)段會(huì)不斷增長(zhǎng)，便于進(jìn)一步正確分析光纖傳輸?shù)奶匦院驮肼暤挠绊憽?/p>

4 光頻域反射技術(shù)的限制因素

光通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)際操作中，會(huì)不斷產(chǎn)生較大的光頻域反射，相位噪聲可以縮短可測(cè)量長(zhǎng)度，提高空間分辨率。為了確保光波計(jì)劃穩(wěn)定實(shí)施，加快技術(shù)發(fā)展，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了深入研究，采用半導(dǎo)體激光光器作為研究對(duì)象。通過(guò)正確設(shè)置光纖傳輸性質(zhì)，可以明確表示光源并分析噪音。考慮到參考段的反射信號(hào)，對(duì)于待測(cè)光纖中的反射信號(hào)，需顯示光電探測(cè)電流。實(shí)際使用中，由于光諧振較強(qiáng)，掃平非線性干預(yù)時(shí)，光波普線發(fā)生變化，同時(shí)，激光器位置隨溫度的變化而變化，大大降低了光頻域的空間分辨率，甚至導(dǎo)致器件震動(dòng)。

5 結(jié) 論

在科學(xué)技術(shù)的支持下，對(duì)相位噪聲進(jìn)行理論實(shí)踐分析，可以保證光頻域反射系統(tǒng)穩(wěn)定、高效運(yùn)行。因此，需要關(guān)注光頻域反射中相位噪聲的影響。通信網(wǎng)絡(luò)中的傳輸技術(shù)不斷創(chuàng)新，光頻域反射迅速發(fā)展，前景光明。光頻域反射的關(guān)鍵性技術(shù)是光源的線性調(diào)頻，并且能夠測(cè)算光頻率。這需要運(yùn)用能夠分辨光纖通信的儀器，分析激光和噪聲的內(nèi)在聯(lián)系。