Рефлектометрия с частотным сканированием

Рефлектометрия в частотной области

Одним из подходов для улучшения пространственной разрешающей способности является оптическая рефлектометрия с частотным сканированием, так же называемая рефлектометрией с непрерывным частотно-модулированным сигналом, в которой зондирующий сигнал является непрерывной оптической волной, модулированной по частоте [14]. По сравнению с временной рефлектометрией, системы частотной рефлектометрии, которые для зондирования используют непрерывный сигнал более высокой мощности, характеризуются динамическим диапазоном, не зависящим от пространственной разрешающей способности. Это свойство позволяет рефлектометрии с частотным сканированием достигать высокую пространственную разрешающую способность без потери динамического диапазона. Комбинирование этой техники со схемой когерентного детектирования дает дополнительное преимущество – высокую чувствительность.

Основная идея рефлектометрии с частотным сканированием представлена на упрощенной блок-схеме частотно сканирующего рефлектометра на рис. 2.6.

Рис.2.6. Упрощенная блок-схема частотно сканирующего рефлектометра,

FC – направленный ответвитель, FD – фотодетектор

Несущая частота оптического излучения, генерируемого высоко когерентным лазерным диодом, медленно и линейно качается около центральной частоты ω₀ и подается в волоконно-оптический интерферометр Майкельсона. Опорная ветвь оканчивается зеркалом, а сигнальная ветвь соединяется с исследуемым ВС. Временная задержка между сигналом от отражателя в опорной ветви и обратно рассеянным сигналом от произвольного элемента dx на расстоянии x в сигнальной ветви составляет , где v_g – групповая скорость в сердцевине ВС. Для когерентного детектирования оба сигнала смешиваются в детекторе. В течение временной задержки τ линейно перестраиваемая частота оптического излучения изменяется на . Это изменение частоты можно наблюдать в детекторе, используя анализатор спектра. Частота Ω определяет положение x в ВС, амплитуда сигнала пропорциональна локальному коэффициенту обратного рассеяния и оптической мощности, которая пропорциональна exp(–2α x) и описывает затухание сигнала в прямом и обратном направлениях на расстоянии x. Произведя преобразование Фурье для сигнала детектора в низкочастотном анализаторе спектра, можно одновременно наблюдать обратно рассеянные сигналы от всех точек вдоль исследуемого оптического волокна. Они прямым образом соответствуют оси частот Ω анализатора спектра.

Влияние шумов неблагоприятно сказывается на измерениях в рефлектометрии с частотным сканированием. Они уменьшают пространственную разрешающую способность и ограничивает длину ВС, в котором могут быть проведены достоверные измерения. Более того, они так же уменьшаю длину секции ВС, в которой могут одновременно измеряться сигнал обратного рассеяния и сильные френелевские отражения.

Дата добавления: 2015-04-30