引用本文:

邓沌华,张谱,李蔚. 一种超长跨距光纤传输链路监测方法[J]. 光通信技术,2019,43(11):29-32.

一种超长跨距光纤传输链路监测方法

邓沌华1,张 谱2,李 蔚2*

(1. 湖北经济学院 信息与通信工程学院,武汉 430205;2. 华中科技大学 武汉光电国家实验室,武汉 430074)

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摘要:为了解决超长跨距光纤传输的损耗测量的问题,提出一种新型基于数字线性调频-光时域反射(DLFM-OTDR)的测量方法,该方法能解决最大测量距离和空间分辨率之间的矛盾。DLFM-OTDR在发射端和接收端分别采用直接调制和直接检测,结构简单,不需要额外的光学器件,并且引入短时分数阶傅里叶变换(STFrFT)进行信号处理和噪声滤波。使用DLFM-OTDR开发板在实际光纤传输链路中进行了实验测试,以光纤链路长度为2×150 km的测量结果为例进行了分析,实验结果表明:DLFM-OTDR特别适合在单跨段很长的情况下,实现超长光纤链路的监测。

关键词:超长跨距光链路;光时域反射仪;数字线性调频;短时分数阶傅里叶变换

中图分类号:TN256 文献标志码:文章编号:1002-5561(2019)11-0029-04

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2019.11.008

0 引言
  在超长跨距电力线传输的光纤通信系统中,因为光纤链路长,很容易发生故障。所以迫切需要对光纤进行故障监测。同时,由于人烟稀少,单跨段传输距离很长,这对于光纤链路的故障监测提出了新的挑战。光时域反射仪(OTDR)是光纤性能检测和故障定位的常用仪器。它广泛应用于光纤通信系统中,用于测量光纤的长度、衰减、连接器损耗、拼接和断点[1,2]。
   要实现长距离光纤链路的检测或监测,可以通过增加注入光纤的探测光脉冲的能量来提高OTDR的动态范围,但是增加注入光纤的光功率会产生受激布里渊和调制非线性等非线性效应[3,4],影响背向散射光的检测。也有研究人员提出通过相干检测来提高接收机的灵敏度[5,6]。但检测距离受光源相干长度、相位噪声和背向散射光的偏振态等因素的限制[7]。最近有学者提出基于扩频技术对光脉冲进行编码,再将编码后的光脉冲作为探测信号注入光纤[8,9]。在传统的OTDR中,空间分辨率由脉冲宽度确定,并且与测量距离相互矛盾。而基于傅里叶变换的光频域反射计(OFDR)可以解决空间分辨率和测量距离之间的矛盾[10],但OFDR检测距离通常仅限于几百米。最近一种新型的OTDR被提出[11],被称之为数字线性调频OTDR(DLFM-OTDR)。DLFM-OTDR使用强度调制线性调频(LFM)信号为探测信号。DLFM-OTDR的测量距离不受光源相干长度的限制,并且可以克服传统OTDR的空间分辨率与测量距离之间的矛盾。本文基于现场可编程门阵列(FPGA)和数字信号处理器(DSP)实现DLFM-OTDR的开发板,完成超长跨距光纤传输链路的监测。

5 结束语
  本文提出了一种新的DLFM-OTDR技术,该技术能够克服传统OTDR的测量距离和空间分辨率之间的矛盾。并且本文基于FPGA和DSP实现了DLFM-OTDR开发板,同时利用该DLFM-OTDR开发板在光迅公司的实际链路上进行了模拟实验测试。实验结果表明:本文的设计能够在长度为2×150 km的光纤链路上实现30 m的空间分辨率,实验结果与理论分析相吻合。但是,由于光探测器及后续放大电路的饱和效应,使测量曲线前端有一段平滑的直线,这是下一步系统有待改进的地方。综上所述,本文实现的DLFM-OTDR开发板可以同时测量光纤的损耗和线路中的反射事件,特别适合用于超长跨距光纤传输链路中故障的监测,具有很好的应用价值。