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申请/专利权人：太原理工大学

摘要：本发明公开了一种基于频率共振的高灵敏监测时分复用光网络链路故障的装置与方法，涉及光纤网络故障监测技术领域。该装置包括时分复用光网络和故障监测装置；时分复用光网络包括光端机OLTⅠ、馈线光纤Ⅱ、分n路的分光器Ⅲ、n根支路光纤Ⅳ、n个光网络单元Ⅴ；故障监测装置包括信号源、激光器、光纤耦合器、波分复用器、光电探测器、信号采集处理装置、n个光反馈装置；激光器与光纤耦合器连接；光纤耦合器的大比例输出端与波分复用器的输入端连接，光纤耦合器的小比例输出端与光电探测器的输入端连接；波分复用器安装于馈线光纤Ⅱ上；光电探测器的输出端与信号采集处理装置的输入端连接。本发明使故障监测不受激光相干长度限制，灵敏度得到提高。

主权项：1.一种基于频率共振的高灵敏监测时分复用光网络链路故障的方法，其特征在于：该方法在以下基于频率共振的高灵敏监测时分复用光网络链路故障的装置中实现，该装置包括时分复用光网络和故障监测装置；所述时分复用光网络包括光端机OLTⅠ、馈线光纤Ⅱ、1分n路的分光器Ⅲ、n根支路光纤Ⅳ、n个光网络单元Ⅴ；光端机OLTⅠ通过馈线光纤Ⅱ与分光器Ⅲ的公共口连接；分光器Ⅲ的n个分光口通过n根支路光纤Ⅳ与n个光网络单元Ⅴ的入射端面一一对应连接；所述故障监测装置包括信号源1、激光器2、光纤耦合器3、波分复用器4、光电探测器5、信号采集处理装置6、n个光反馈装置7；所述激光器2与光纤耦合器3连接；光纤耦合器3的大比例输出端与波分复用器4的输入端连接，光纤耦合器3的小比例输出端与光电探测器5的输入端连接；波分复用器4安装于馈线光纤Ⅱ上；光电探测器5的输出端与信号采集处理装置6的输入端连接；信号源1、激光器2、光纤耦合器3、波分复用器4、光电探测器5、信号采集处理装置6均位于光端机OLTⅠ侧；n个光反馈装置7一一对应安装于n根支路光纤Ⅳ上，n个光反馈装置7一一对应位于n个光网络单元Ⅴ侧；每个光反馈装置7距激光器2的距离各不相同，距离的最小差值大于探测精度，保证每一个反馈位置对应的测试曲线峰值都不会重叠；监测时分复用光网络链路故障的方法是采用如下步骤实现的：1当时分复用光网络铺设完成后，开始进行如下步骤：1.1激光器2发射激光；使用信号源1将正弦调制信号通过bias-T或激光器自带高速调制口加载到激光器2的电流上，使激光器正常出光状态下同时包含调制信号的信息，所发射的激光经光纤耦合器3分为两路：第一路经光电探测器5转换为电信号后传输至信号采集处理装置6，第二路经波分复用器4耦合入馈线光纤Ⅱ，并经分光器Ⅲ分入n根支路光纤Ⅳ，然后经n个光反馈装置7原路返回至激光器2，使得外腔谐振频率与调制频率发生共振，共振信号经光纤耦合器3传输至光电探测器5，并经光电探测器5转换为电信号后传输至信号采集处理装置6；1.2信号源1输出频率为f0的正弦信号，使用光电探测器5检测在此频率下激光器2收到光反馈装置7所在位置的反馈光之后输出光信号的振幅信息，并在信号采集处理装置6中保存该信息；随后将正弦调制信号的频率增加Δf重复测试，直至增加频率至fm，测得f0～fm范围内激光器的频率响应特性曲线；测得的曲线呈现周期的波动，由于在频率响应曲线中，该周期波动峰值间的间隔为1τ，单位为Hz，τ为激光从激光器到光反馈装置7的往返时间，因此响应频率1τ的倒数乘以激光在介质中的传播速度vg即为激光到光反馈装置7位置的往返距离，往返距离除以2即为激光器2距光反馈装置7位置的距离L，f0与fm满足如下条件：fm-f0≥20GHz或者以及计算距离L所采用公式如下： 1.3信号采集处理装置6将接收到的电信号进行采集，绘制激光器2的频率响应曲线，随后使用逆傅里叶变换将频响曲线中对应的周期信息对应的时延特征提取出来；1.4故障监测系统搭建完成后，保证光网络正常通信的情况下，进行完整光网络系统的完整测量，此时，逆傅里叶变换曲线中除0点外在不同位置上出现多个周期对应的时延峰，其中的n个时延峰与n根支路光纤Ⅳ一一对应；1.5逐个断开或移除各路的光反馈装置，并重复进行步骤1.1-1.3；此时，逆傅里叶变换曲线中的时延峰逐个减弱或消失，据此标记出步骤1.4所得逆傅里叶变换曲线中每个时延峰所对应的支路光纤Ⅳ；2当时分复用光网络开始运行后，不断重复进行步骤1.1-1.3，并将每次得到的逆傅里叶变换曲线与步骤1.4中的逆傅里叶变换曲线进行对比；此时，若逆傅里叶变换曲线中的n个时延峰同时减弱或消失，则表明故障点位于馈线光纤Ⅱ上，同时在其它位置新出现一个或多个时延峰，新出现的时延峰数量对应了馈线光纤Ⅱ上的故障数量，且其位置反映了故障点与激光器2之间的距离；若逆傅里叶变换曲线中的某一个时延峰减弱或消失，则表明故障点位于与该时延峰所对应的支路光纤Ⅳ上，同时在其它位置新出现一个或多个时延峰，新出现的时延峰数量对应了该支路上的故障数量，且其位置反映了故障点与激光器2之间的距离；若逆傅里叶变换曲线中的p个时延峰同时减弱或消失，则表明故障点位于与该p个时延峰所对应的p根支路光纤Ⅳ上，同时在其它位置新出现不少于p个时延峰，新出现的时延峰数量对应了故障支路上的故障总数，且其位置反映了故障点与激光器2之间的距离，此时，需要根据新出现的时延峰位置，在p根支路光纤Ⅳ上逐个排查故障点；其中，1＜p＜n。

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百度查询： 太原理工大学 基于频率共振的高灵敏监测时分复用光网络链路故障的装置与方法