文档介绍：维普资讯
无盲区的光时域反射仪
意太剞· 等
摘要】本文叙述一种在室温下工作的利用单光子计数技术的光时域反射仪。
谊反射仪的特点是: 在不进行数据设卷积的情彤下具有亚级的分辨率,能蝣现.
测在反射菲涅耳突变后/内的瑞刺散射。
仪器的主要元件是一种新设计的硅单光千辁泖器。苯文指出,测量中仪器的限
制主要由增益开关救光桩管决定这种器件就是在适合于现场测量的便携式仪嚣。
中所选用的激光器。
.引言
光时域反射法是一种广泛用来测量光纤衰减特性的方法。自从对它进行第一
次试验以来, 为了增加仪器的性能,人们已作了很大的努力。
技术包括:发送一个光脉冲到被测光纤中,测量后向散射光的波形。这种后向散
射光主要是由两种物理机理产生的; 来自光纤断点处的全菲涅耳反射以及瑞割散射。由
于光纤中的光速.‘为已知, 因此在激励出光脉冲后的时测得的后向散射光功率就能给出
有关距离/上光纤的衰减特性由于从注点起到后向散射位置然后再回到检测器
的过程中, 光经过的距离为工,因此,园子是必要的。由此推知,如果必须表征光纤的
一小部分的特性,那么光脉冲的持续时间和光检测器的冲击响应其平方和实际上就是仪器
的分辨率必须足够小。例如, 如果需要的分辨率为, 则仪器的分辨率应小于。
因此, 仪器的等效带宽是高的, 因而由于后向散射光的功率很小, 会出现信号一噪声比的问
题。

.
此外、当使用的光脉冲持续肘间在强国内时,瑞利散射强度比菲涅耳反射强·
度小好多个数量级。如果使用以摸拟方式工作的光检测器, 则当检测菲涅耳反射时,放置于
光捡测器输出端的前置放大器就可能发产饱台。对于一段确定的距离来说,其后的光纤中的
小瑞利散射如果有就不能探测到, 因为前置放大器必须从非线性状态中恢复过来。在文
献中,这一现象是熟知的, 称为盲区。为了大大减小盲区,已提出了各种不同的技术。
短距离光纤通信线的新应用例如对局赶区域回络童蓑改进的光时域反射仪,它可能
必须具有亚的夯辨率从荷其胃足以捡测瑞利散射的灵敏度和不存在盲区。如果必须
在现场进行铡量,那么仪器的便携性也是一个必须考虑的因素。
本文将证明, 利用单光子雪崩二极管的时间关联光子计数仪可以满足所有这些要
求。这些二极管的时间分辨率明显忧于的半最大值处全宽度。相当于能够
区分在空间上相距的两个菲涅耳反射,而不需要对数据进行任何数学处理。在分辨率
一一
维普资讯
为时, 得到的灵敏度在。的范围内。日于数字探铡过程可以避免与模拟放大器的
非线性和饱合有关的问题, 因此不存在盲区我们证实,可以观测到在菲耳反射后几
中的瑞利散射。这个本征极限与非线性无关,但与分辨率函数的形状有关。为了对它进行定
量表示, 我们引八隐区的概念。
.测量中的盲区和隐区
一些便携式光时域反射仪厂家声称, 它们的仪器具有乃至的分辨率。然而, 对
于不同的仪器来说,使用了不同的分辨率定义。下面对这些定义进行比较。
“分辨率一词几乎总是用来定义能确定沿光纤的菲涅耳反射位置的精度。实标上已使
用了如下的分辨率定义
确定菲涅耳反射峰的中心位置时的不准确度。
菲涅耳反射峰值位置的方均根误差
与反射相应的波形的值。