混沌激光相关法光时域反射测量研究

传统的脉冲式光时域反射测量方法由于存在原理上的缺陷，使得其动态范围和空间分辨率成为一对无法调和的矛盾，必须折中考虑。伪随机码相关法可解决这对矛盾，但空间分辨率受限于电子带宽瓶颈而无法提高，且动态范围也受制于伪随机码的有限码长。而半导体激光器在光扰动下产生的混沌激光，是一种超宽带、无码长限制的真随机信号。本项目以研究光纤中混沌激光的瑞利散射特性及表征为基础，提出并研究一种新型的光时域反射测量方法：利用半导体激光器输出的混沌激光作为探测光信号，结合相关法测量技术，同时实现长距离、高分辨率、短盲区的光纤检测。.该方法具有以下优点：1.宽带混沌激光中的随机光脉冲宽度为数十皮秒(ps)量级，且具有无重复的真随机性，可在大动态范围内实现厘米级的分辨率；2.混沌探测光的波形无时基误差，可实现与事件点位置无关的等精度定位测量。

本项目提出利用混沌激光作为探测光的混沌光时域反射技术。该技术可以实现与距离无关的高精度测量，解决了传统技术中存在的动态范围和空间分辨率难以同时提高的矛盾，可应用于故障密集发生的光纤链路检测。.我们按原定计划开展了研究，并取得了预期的研究成果:对单反馈半导体激光器，探明了适于混沌OTDR的状态区域；提出了如光注入、光纤环振荡器、延时自干涉等增强混沌激光带宽的方法，并获得20-30GHz带宽、频谱平坦的混沌信号；提出光纤环辅助反馈、散射光反馈等新型反馈方式，消除了反馈时延特征；提出并验证了测量反射故障和衰减故障的混沌时域测量方法；研制了样机一台，以2dBm的平均探测功率获得大于70km测量距离及±3cm的空间分辨率；实现了混沌光时域反射法的拓展，如红光可视化测量、WDM-PON接入网的故障测量、多模光纤差分模延时测量、电缆故障在线监测等。