光频域反射计(OFDR)-周潜

1、2021-10-20光频域反射计(OFDR)及其在光纤接入网中的应用分布式光纤后向散射测量2提 纲n分布式光纤后向散射测量技术研究背景n光频域反射计（Optical Frequency Domain Reflectometer）n光频域反射计在光接入网络中的应用分布式光纤后向散射测量3OFDR背景瑞利散射菲涅尔反射布里渊散射拉曼散射电气绝缘抗辐射测量对象丰富光纤本征测量技术抗电磁干扰灵敏度高耐腐蚀分布式光纤后向散射测量4OFDR应用理想的高精度、理想的高精度、高灵敏度分布式测量高灵敏度分布式测量光频域反射计（OFDR）分布式光纤后向散射测量5OFDR 基本原理FMCW迈克尔逊干涉分布式光纤后向

2、散射测量6OFDR 系统架构相干接收 基于Hilbert变换非线性校准算法激光器线性扫频反馈校准激光相位噪声 分布式光纤后向散射测量7OFDR 相干接收n交叉干涉：交叉干涉信号混叠外差检测n相干衰弱噪声：强度随机起伏平衡混频接收n偏振失配：强度噪声偏振分集接收分布式光纤后向散射测量8OFDR 激光相位噪声建模 00222022002000222112R esin221cos21ccjfTIIjfTbbcbbccbSfRT edTI t I tTedTERfffffReffffff 冲击响应项 混频后直流信号 X0处反射系数冲击响应项 X0处拍频信号分量 幅度以回波信号延迟和 激光相干时间之比

3、呈指数衰减 连续谱函数 激光相位噪声 在拍频分量附近的分布特性 0c激光线宽有限（相干长度、相干时间）X0处PSD分布式光纤后向散射测量9OFDR 激光相位噪声仿真(1)延迟 小于 激光相干时间时： 拍频信号附近相位噪声很小延迟 约等于 激光相干时间时： 相位噪声呈现在拍频信号附近延迟 大于 激光相干时间时： 相位噪声几乎将拍频信号淹没Phase Noise vs. Reflectivity Factor Phase Noise vs. Coherent Length 反射信号的增强 相位噪声影响程度和范围随之增大 0c0c0c分布式光纤后向散射测量10OFDR 激光相位噪声实验分布式光纤后向

4、散射测量11OFDR 激光相位噪声结论尾端反射强度较弱时： 前端的微弱反射点 能清晰分辨出尾端反射强度较强时： 前端的微弱反射点 几乎无法分辨尾端反射强度较弱时： 前端能清晰分辨出 连续的反射事件 高相干性激光源：线宽压缩技术和窄线宽激光器 减小无必要反射：低反射的终端连接器或光纤匹配液OFDR在光纤接入网中的应用n1. 接入网故障监测及定位：接入网故障监测及定位：分布式光纤后向散射测量12n2. 结合接入网构建光纤传感网络结合接入网构建光纤传感网络l利用利用OFDR的高分辨率和高灵敏度，可以在现有的光的高分辨率和高灵敏度，可以在现有的光纤接入网的基础上低成本地构建光纤传感网络，避免纤接入网的

5、基础上低成本地构建光纤传感网络，避免重建网络通道。重建网络通道。分布式光纤后向散射测量13n3. OFDR/WDM复用光纤光栅传感网络复用光纤光栅传感网络*14*光子学报 vol.34,No.1分布式光纤后向散射测量15 谢 谢！上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室周潜分布式光纤后向散射测量16脉冲雷达脉冲雷达分布式光纤后向散射测量17FMCW迈克尔逊干涉迈克尔逊干涉0.000.020.040.060.080.100.120.140.160.180.300.320.340.360.380.400.420.440.46 a.utime (s)w/o feed backwith feed back01002003004005006007008009001000-0.020.000.020.040.060.080.100.120.14 AmplitudeF