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光频域反射技术（OFDR）在光器件测试的应用

一.什么是光频域反射技术？

光频域反射计(OFDR)，因能应用于各种范围的高精度测量和具有大的动态范围而吸引了研究者的兴趣。OFDR系统需要的光源应该为线性扫频窄线宽单纵模激光器，所以对光源的要求很高，这也导致了国内对OFDR研究的缺乏。由于OFDR能应用于各种范围的高精度测量和具有大的动态范围，还是吸引了众多研究者的兴趣。

光频域反射计结构包括线性扫频光源、迈克尔逊干涉仪、光电探测器和频谱仪(或信号处理单元)等，基于光外差探测。

以频率为中心进行线性扫频的连续光，经耦合器进入迈克尔逊干涉仪结构分成两束。一束经反射镜返回，其光程是固定的，称为参考光，另一束则进入待测光纤。由于光纤存在折射率的微观不均匀性，会产生瑞利散射。其中部分后向散射光满足光纤数值孔径而朝注入端返回，称为信号光。如果传播长度满足光的相干条件，则信号光和参考光就会在光电探测器的光敏面上发生混频。待测光纤上任一点X处的瑞利后向散射信号所对应的光电流的频率设置为0时，频率大小则正比于散射点位置x。只要该频率小于光电探测器的截止响应频率。光电探测器就会输出相应频率的光电流，其幅度正比于光纤x处的后向散射系数和光功率的大小，从而得到沿待测光纤各处的散射衰减特性，同时可以通过测试频率的最大值来推导出待测光纤的长度。

二.光频域反射技术优点

在光通信网络检测中包括了集成光路的诊断和光通信网络故障的检测等。前者一般只有厘米量级甚至毫米量级，后者的诊断一般使用波长为1310或1550 的光源，量程则达到了公里级，大的量程就需要大的动态范围和高的光源光功率。显然，OTDR分辨率与动态范围之间的矛盾不能很好地解决这个问题，而OFDR却可以满足，它具有高灵敏度和高的空间分辨率优点。

高灵敏度

OTDR是直接探测光纤的背向瑞利散射光信号，其输出的光功率一般能达到几十毫瓦。而光纤的背向瑞利散射光信号的功率很小。大约只是入射光的-45dB位置，从而可以得出结论。OFDR探测方式的灵敏度要远高于OTDR的探测方式。也就是说，在相同动态范围的条件下，OFDR需要的光源光功率要小得多。

高空间分辨率

空间分辨率是指测量系统能辨别待测光纤上两个相邻测量点的能力。空间分辨率高意味着能辨别的测量点间距短，即光纤上能测量的信息点就多，更能反映整条待测光纤的特性。在OTDR系统中分辨率受探测光脉冲宽度的限制，探测光脉冲宽度窄，则分辨率高，同时光脉冲能量变小，信噪比减小。OFDR系统中的空间分辨率根据可以对应为辨别待测光纤两个相邻测量点所对应的中频信号的能力，而辨别中频信号的能力与系统中所使用的频谱仪的接收机带宽密切相关。很明显，接收机带宽越小，则辨别两个不同频率信号的能力越强，同时引入的噪声电平也小，信噪比提高，故OFDR系统在得到高空间分辨率的同时也能得到很大的动态范围。