光頻域反射在電力光纜故障定位中的應用

常 遙

（廣東省電力信息通信有限公司，廣東 廣州 510620）

0 引 言

隨著我國經濟建設的不斷發展，光纖通信的利用價值越來越高，對我國的經濟建設發揮重要作用。由于光纖通信具有無可比擬的優勢，因此在20世紀90年代上市后就帶來了損失消耗較少、傳輸頻寬帶寬等優勢，得到了大規模的發展。光纖通信與其他通信方式不同，能夠實現大規模通信運行的目的，得到了企業和國家的高度重視。具體操作中，為了保證光纖通信的順利運行和安全發展，其需要具有一定的抗風險性和穩定性。因此，可采用精確測量的方式，開發光纖通信的工具和儀器。現階段，根據國內外發展情況來看，目前使用較為廣泛的是光頻域反射技術[1]。

1 光頻域反射技術

20世紀90年代，光頻域反射（OFDR）作為一門新技術出現在大眾眼前。光頻域反射技術領域的相關工作包括檢測通信時間和光程。當前，已經具備應用于各種環境的高精度測量技能，為光頻域反射技術的研究提供支持。

光纖通信中，只有完全掌握光纖通信的特性，才能實現光頻域反射的精確檢測。目前，市面上使用較多的是光時域反射計（OTDR）。OTDR是一種能精確監測光程差的技術，能夠在動態范圍減少的前提下，降低對脈沖寬度的依賴。在激光功率允許的范圍內，OTDR可以精確檢測光程差等數據，但前提條件是固定激光功率，適當降低探測脈沖的能量，讓脈沖動態范圍發生變化。同時，需要檢測散射光的光程差和時間差，隨時監測脈沖變化的動態范圍。但是，通過分析發現，若采用OTDR技術，分辨率會出現相應誤差，甚至降低探測脈沖的能量，增加噪聲電平。經過多年實踐發現，應用光頻域反射技術，需要采用互補格雷碼的探測方法。出現測量程度較大的情況，此探測方法能夠在光纖通信探測中發揮較大作用[2]。

近幾年，人們關注的焦點逐漸集中于光纖通信檢測，尤其是光頻域反射技術，研究者也將針對此技術進行了大量研究。光頻域反射主要運用儀器對信號處理單元等進行光外差探測，包括光電探測器頻譜儀和邁克爾遜干涉儀等。具體而言，根據系統相互關聯進行線性掃描，掃描后根據連續光的耦合分析光束。由于光纖的折射率不均勻，因此需確保一支光束經過反射鏡后光程保持不變，另一支光束則進入待測光線，并向光散射的方向發射信號，即信號光。

2 光頻域反射在光纜故障定位中的應用

當前，光頻域反射在光纜故障定位中的應用主要表現在診斷光通信網絡、診斷集成光路和監測層析技術等方面。隨著光頻域反射分辨率的不斷提高，針對不同種類進行光纜故障定位的方法愈發高效，精確度不斷增加。因為光頻率的要求不同，所以調試不同光源時，需要將波長設置為1.3 μm左右，測量精度可以達到幾十微米。隨著科學技術的發展，光通信網絡診斷應用中，有些學者不斷改善所使用的波長，例如將1.3 μm左右的ND作為光源。從新技術的應用中可以得知，對于集成光路的診斷，需研究高分辨率的光頻域反射系統，獲得更大的量程[3]。

3 光頻域反射的優勢

對通信故障處理而言，采用光頻域反射技術，可以診斷集成光路，可以監測重要故障位置。進行光源故障處理時，可以采用厘米量級診斷集成光路，也可以采用毫米量級。無論采用何種光源處理通信故障，都可以調試出較高的光源功率，進而獲得最高的光量程，甚至可以達到千米級別。顯而易見，光頻域反射可以在大動態范圍內采用較高光源功率進行檢測，可以解決動態和分辨率之間的矛盾。因為光頻域反射具有較高的空間分辨率，同時具有較高的靈敏性，所以能夠辨別光纖上相鄰的兩個待測點，準確得出測量點之間的距離和光纖信息，反映出光纖的特性。此外，其產生的信噪比較少，耗費較少。對提升中頻信號頻譜儀的辨別能力而言，采用光頻域反射非常有利。如果頻譜儀的寬帶較小，那么辨別出信號能力會更強。如果光纖測量長度不斷縮短，真實的信號段會不斷增長，便于進一步正確分析光纖傳輸的特性和噪聲的影響。

4 光頻域反射技術的限制因素

光通信網絡實際操作中，會不斷產生較大的光頻域反射，相位噪聲可以縮短可測量長度，提高空間分辨率。為了確保光波計劃穩定實施，加快技術發展，國內外進行了深入研究，采用半導體激光光器作為研究對象。通過正確設置光纖傳輸性質，可以明確表示光源并分析噪音。考慮到參考段的反射信號，對于待測光纖中的反射信號，需顯示光電探測電流。實際使用中，由于光諧振較強，掃平非線性干預時，光波普線發生變化，同時，激光器位置隨溫度的變化而變化，大大降低了光頻域的空間分辨率，甚至導致器件震動。

5 結 論

在科學技術的支持下，對相位噪聲進行理論實踐分析，可以保證光頻域反射系統穩定、高效運行。因此，需要關注光頻域反射中相位噪聲的影響。通信網絡中的傳輸技術不斷創新，光頻域反射迅速發展，前景光明。光頻域反射的關鍵性技術是光源的線性調頻，并且能夠測算光頻率。這需要運用能夠分辨光纖通信的儀器，分析激光和噪聲的內在聯系。