引用本文:
唐超,赵方,岳耀笠. OFDR光源非线性调谐引起的距离偏移校正研究[J]. 光通信技术,2020,44(4):30-32.
唐 超,赵 方,岳耀笠
(中国电子科技集团公司 第三十四研究所,广西 桂林541004)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:在基于光频域反射仪(OFDR)的光纤距离测量中,光源非线性调谐效应直接影响测量距离的精度,使得OFDR的测量结果发生偏移。通过理论分析调频线性度与测量距离的关系,提出了一种距离校正的方法,利用辅助干涉仪测量光源调谐的非线性偏移量,根据偏移量直接在信号频域上进行插值校正,消除光源非线性调谐对测量距离的影响。实验表明:该方法能够有效提高OFDR测量距离的精度和空间分辨率,能在一个扫频周期内完成运算,具有很高的运算效率。
关键词:光频域反射;非线性调谐;距离校正
中图分类号:TN257 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2020)04-0030-03
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2020.04.007
0 引言
光频域反射仪(OFDR)由于具有高空间分辨率和大动态测量范围,可作为一种先进的光纤测量技术被广泛地应用到光缆的日常监测和维护中[1,2]。OFDR使用的扫频激光器通常是通过压电陶瓷(PZT)实现波长调制,由于PZT的非线性特性,以及温度、振动和调制电压的波动,都会使得光源谐振腔的位置发生变化从而影响输出光波谱线的变化,引起扫频的非线性,展宽OFDR测量系统中拍频信号的频谱范围,使得测量距离发生偏移,降低了OFDR的空间分辨率[3,4]。因此,一种典型的去除非线性调频影响的做法是利用附加干涉仪的输出信号作为主干涉仪的采样时钟进行非等间隔采样。但是,根据奈奎斯特采样定理可知,附加干涉仪的采样频率要达到主干涉仪采样频率2倍以上,即附加干涉仪的光程差至少是主干涉仪光程差的2倍,因此,该方法只适用于短距离光纤的测量[5]。Song等人对拍频时域信号进行重采样,将非等光频采样方法获得的OFDR信号通过插值处理,使处理后的数据点间的光频差相同,实现等光频采样的目的,由于时域信号的高采样率使得该方法的运算效率降低,同样只适合短距离光纤的测量[6]。杜阳等人利用雷达信号处理时优化去斜滤波的方法实现了长距离和高分辨率的测 量[7],但该方法需要准确估计激光器的相位噪声和大量的时频变换,对硬件的要求较高。
本文直接在频域通过对附加干涉仪拍频信号进行非线性度估计,利用辅助干涉仪的估计结果对主干涉仪的测量结果进行校正,只需要在频域进行偏移量估计和插值重采样处理,从而提高系统的运算效率。该方法能有效抑制扫频光源非线性效应对测量结果的影响,提高定位精度和空间分辨率。
4 结束语
本文通过附加干涉仪对光源扫频的非线性度进行估计,利用估计结果对OFDR测量结果进行校正,最后通过插值重采样的方式恢复出OFDR的频谱曲线。校正后曲线与OTDR测量曲线吻合,光纤测量长度和接头位置与实际距离十分接近。实验表明:该方法能够消除光源非线性调谐的影响,有效提高OFDR的定位精度和空间分辨率。与去斜滤波算法和时域插值校正算法相比,本文所提出的方法只需要在一个扫频周期内进行计算校正,不需要做平均处理,提高了运算效率。