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光學反射式分布測量技術淺析

作者： 時間：2012-11-06 來源：網絡 收藏


3.3 干涉探測技術[5]

干涉探測在高分辨率、高探測靈敏度的光纖鏈路、光波導及其它光器件的結構檢查中有優(yōu)異的性能表現。

光干涉探測的系統(tǒng)結構如圖5。光干涉探測儀的核心部分是低相干光源和Michelson干涉儀。探測光束分束后分別耦合入待測鏈路和參考鏈路。參考光經過反射鏡返回，如果從待測鏈路事件點返回的反向散射光與參考光光程相等，兩束光干涉產生光強增大，可以從背景信號中識別出干涉信號。通過步進電機控制參考反射鏡移動，可以檢測整個待測鏈路的光學特征。由時間延遲或參考反射鏡的位置可以確定事件點到測量輸入端的距離。

干涉探測儀采用低相干光源，相關時間很短，參考光只能與相關長度內的反向光發(fā)生干涉，因此干涉探測的理論分辨率由光源的相干長度lc決定。光路上兩事件點的光程差是Δl=2n Δ s，（n是器件的折射率，Δs是兩事件點的距離）。當Δl>lc時，兩個事件點的反向光相互獨立，與參考光形成可以分辨的干涉條紋（圖6）。當Δl（8）

λ0是光源中心波長，δλ是光源的譜寬。

四、總結

以上介紹了光反射探測的基本原理及實現方法，著重分析了幾種改進的探測技術，討論了反射探測應用于小尺度測量時最關注的探測分辨率問題。相關探測利用互補碼調制探測信號，達到抑制噪聲的目的，需要額外的編碼發(fā)生器及信號處理器，其分辨率由光源脈沖寬度及探測動態(tài)范圍決定。光頻域探測用頻率變化探測鏈路光學特征，有較高的分辨率及動態(tài)范圍，但對頻率的線性調制有較高要求，頻率線性控制難度大，對測量信號要進行Fourier變換計算，其分辨率由頻率變化間隔決定，測量精度可達到毫米精度。干涉探測利用光的干涉特性進行測量，有高分辨率、高動態(tài)范圍的特點，結構較為簡單，需要相干時間短的穩(wěn)定光源，理論分辨率由光源相干長度決定，實際還要受移動控制機構精度影響，測量精度可達到微米精度。幾種探測技術的分辨率決定因素不同，在實現方法上各有特點。

五．參考文獻

1.P. Healey, "Instrumentation Principles for Optical Time Domain Reflectometry", J. Phys.E: scientific Instrum. , vol.19, pp.334-341 ,1986
2.M. Nazarathy, S. A. Newton, R. P. Giffard, D. S. Moberly, F. Sischka, W. R. Trutna and S. Foster, "Real-Time Long Range Complementary Correlation Optical Time Domain Reflectometer", J. Lightwave Tech., vol. 7, no. 1, pp. 23 - 38, 1989
3.M.J.E.Golay, "Complementary series." IRE Trans. Info. Theory, vol.1T-7, p.82, 1961
4.U. Glombitza and E. Brinkmeyer, "Coherent Frequency-Domain Reflectometry for Characterization of Single-Mode Integrated Optical waveguides", J. Lightwave Technol., vol. 11, no. 8, pp. 1377 - 1384, 1993
5.R. Rojko, J. Jasenek, "Low-Coherence Optical Time-Domain Reflectometry and Homogenity of Materials", J. of Electrical Engineering (E?), vol. 48, no. 9, pp. 129 - 132, 1994
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