1.4 基于瑞利散射的相干光时域反射技术研究

       相干光时域反射仪（Coherent OTDR）是基于相干检测技术的光时域反射仪。利用相干检测，可以实现近量子探测极限、降低探测器动态范围等优点；但由于使用高稳定性的光源，同时带来衰落噪声（偏振和瑞利衰落噪声）。相干光时域反射仪主要用于超长距离海缆系统监测，成为整个海缆通信系统的必备子系统。在海缆系统监测中，提升动态范围和降低衰落噪声/提高测试速度是最重要的研究内容。

        我们已经成功为华为技术有限公司开发出Coherent OTDR系统；并且在此基础上，我们首次提出多频率Coherent OTDR（基于多频率探测脉冲的Coherent OTDR），从而实现动态范围的提升、降低衰落噪声/提高测试速度等优势。

1.4.1 多频率Coherent OTDR

       如Fig. 1，利用多频率的探测脉冲和本振，我们实现了衰落噪声的快速降低(16倍)，从而能提升测量速度；但同时却牺牲了动态范围，测试结果见Fig. 2。

Fig. 1. Schematic setup of the novel multi-frequency COTDR. ECLD: external cavity laser diode; AOM: acousto-optic modulator; PS: polarization scrambler;  BPD: balanced photodetector.

Fig. 2.  COTDR traces (a) and amplitude fluctuation (b) of two different types.

(OFCNFOEC2012 OTu1C.4)

1.4.2 TDM-COTDR

       利用多频的时域脉冲（Fig. 3），相比较于传统的COTDR技术，TDM-COTDR可以实现较大的动态范围提升。当使用10个频率脉冲时，动态范围提升了~8dB（Fig. 4），其中8.0 dB DR enhancement = 3.0 dB (twofold signal power) +5.0 dB (5log10, noise suppression from 10*sampling datum)。

Fig. 3. Setup of TDM-COTDR

Fig. 4. Measurement results

IEEE Photon. Technol. Lett. 24, 2005-2008 (2012)