光纖通信的發展對我國的經濟建設起到重要的作用。光纖通訊具有無法比擬的優勢：傳輸頻寬帶、損失消耗較少。光纖通信的建設起始于二十世紀九十年代，并且得到大規模的發展。光纖通信作為承載著很大信息量的傳輸網絡。光纖通訊不同于其他的通信方式，因此得到企業和國家的高度重視。但是光纖通信在具體的操作中具有一定的風險和不穩定性，為了保證光纖通信的順利運行和安全，需要開發一種能精確測量出光纖通信特性的工具或者是儀器。根據國內外的發展來看，目前使用最為廣泛的是光頻域反射，光頻域反射能夠準確的檢測出光纖通信特性，光頻域反射主要是分析光纖的散射光時間差、光程差來檢測光纖通訊的。檢測分辨率提高是否依賴減小的探測脈沖寬度。然而，如果激光功率固定，那么會引起探測脈沖的能量降低，而且會造成噪聲電平增加，結果導致動態范圍變化。因此，為了妥善處理這一問題，個專家學者置身研究中，其他的方法也采用，例如互補格雷碼檢測方法。經過多年的實踐證明，光頻域反射作為一種新型的技術，對于光纖通訊的檢測發揮很大的作用，而且應用的范圍廣，測量的程度精確，允許的動態范圍較大，成為人們關注的焦點，引起了研究者的研究興趣。

 

　　1光頻域反射進行檢測的原理

 

　　光頻域反射主要包括這幾個部分：線性掃頻光源、邁克爾遜干涉儀、光電探測器、頻譜儀、還有信號的處理單元。不同部分相互連接形成一個統一的系統發揮作用。光外差探測主要是根據頻率進行的線性掃描，掃描后根據連續光的耦合之后在進入干涉儀。從干涉儀出來的光束分為兩支：一支是經過反射鏡反射之后返回，光程是保持固定不變的，這樣的光叫做參考光。另一支光束則是進入到待測光纖，由于光纖本身的折射率不均勻，會產生散射，一部分光向后散射，滿足了光纖的數值孔徑之后返回到注入端口。這樣的光叫做信號光。

 

　　2光頻域反射的現狀

 

　　光頻域反射主要應用在三個方面：一是對光通信網絡的診斷，二是對集成光路的診斷，三是層析技術的應用。不同的種類對于光頻域的要求不相同，其主要的差別在于光源的調試方式上。在光通信網絡的診斷應用上，需要使用的波長1.3um的光源，光頻域反射的量程要大很多。有些學者利用波長1.3um左右的nd：yag作為光源，得出了相關的長度。隨著科學技術的發展和成熟，光頻域發射的分辨率提高了很多。在層析技術的應用中，規定的量程是幾毫米，測量的精度是幾十微米。部分專家根據研究組建了高分辨率的光頻域反射系統，其分辨率是15um。集成光路的診斷比上述兩者需要更大的量程。

　　3光頻域反射的優點

 

　　光頻域反射對光纖通信的檢測不僅包括了對集成光路診斷，而且也包括了對通信故障的處理和檢測。對集成光路的診斷一般使用的是厘米量級，有時候是毫米量級的。對于通信故障的處理一般采用的是一米左右的光源，光的量程達到公里級別。相應的大量程就要大動態范圍以及較高的光源功率。顯而易見，光頻域反射能夠很好的解決分辨率和動態之間的矛盾。因為光頻域反射具有高的靈敏性和高空間分辨率優點。光頻域反射的高空間分辨率指的是測量系統辨別光纖上相鄰兩個待測點的水平和能力。空間分辨率高的話則代表辨別測量點之間的距離短，這樣測量出的光纖信息就更多，就越能反應出光纖的特性，光頻域反射的分辨率主要受到探測光的脈沖寬度限制。如果探測光的脈沖寬度較窄，則光頻域反射的分辨率就高，并且耗費的能量也少，產生的信噪比少，光頻射反射對于中頻信號的辨別能力與頻譜儀密切相關。如果頻譜儀的寬帶較小，那么辨別出來的信號能力強，反之亦然。

 

　　通過上面的分析我們發現適用于上述情況的光源都是單色的。但是實際中的信號源并非如此。現實中的信號源一般會產生很大的噪聲，并且通過頻譜的寬度呈現，噪聲減少了空間的分辨率，縮短了光纖測量長度。這樣導致光纖在固定的長度下測量數據無法真實的反應信號大小，不能正確的分析光纖傳輸的特性。一般情況下，為了能夠方便分析噪聲的影響，僅僅考慮兩個信號，一個信號是參考段的反射信號，一個是待測光纖的反射信號。

 

　　4光頻域反射的限制因素

 

　　4.1光源相位噪聲以及相干性限制

 

　　在光通信網絡的實際操作中，光頻域反射都會產生較大的光源相位噪聲，噪聲通過頻譜的寬度呈現。相位噪聲減少了空間的分辨率，縮短了可測量長度。為了更明確的表示光纖傳輸性質，分析噪音和光源列出如下的公示：僅考慮兩個信號，一個是參考端的反射信號（其反射系數r是1），另一個是待測光纖端面的反射信號（反射系數是R），光電探測電流式可表示為，其中，光源的電場強度為。

 

　　4.2光源掃頻的非線性限制

 

　　在實際的使用中，激光器會受到溫度的變化、器件振動、或者是電網電壓波動等影響，引起光源諧振腔具體位置發生改變，進而影響了輸出光波譜線變化，導致掃頻非線性。這大大限制了光頻域反射空間分辨率大小。

 

　　4.3光波極化限制

 

　　由于光頻域反射采用相干檢測這一方案，很顯然，如果信號光及參考光，在光電探測器光敏面上的極化方向剛好是正交，那么信號光對應的光纖測量點上存有的信息會丟失。因此，要確保光波極化穩定。

　　有時候，為了追求光頻域反射的經濟效益，為了實現更大的商業化，國外深入研究和探索了半導體的激光器作為光源。在二十世紀九十年代的外國學者Sorin采用波長是1.32的ND：YAG激光器作為光源，為此得出了比較長的時間。而且測量的范圍大概是50公里，分辨率是380米。二十世紀末，國外一些學者采用了不同波長的激光器作為光源，使得測量的量程更遠，分辨率更高。二十一世紀初有人采用了ssb調制技術，當量程超過5公里的時候分辨率達到更高。如此高的分辨率能夠滿足光通信網絡的需求。

 

　　5結語

 

　　綜上所述，光頻域反射的被簡稱為OFDR，是一種用來分辨光信通信的儀器。在光頻域反射系統中，關鍵的內容是光源的線性調頻以及光頻域的探測，光頻域反射要求的調制光源是線性的。但應該注意光頻域反射中的相位噪聲影響，通過對相位噪聲進行理論分析和實踐檢測，分析噪聲與激光間的內在聯系，根據實際需求，選擇適宜的長度激光，在具體的操作中能夠盡量減少反射，避免過大相位噪聲的影響。目前光通信網絡迅速發展，科學技術得到不斷的改進和提高，光頻域反射的發展前景大好，在光通信網絡中將會更廣泛的運用和推廣。