国内外科研人员对BOTDR的理论研究和实际使用做了大量的工作。1993年,T。Kurashima提出了基于自发布里渊散射的BOTDR技术,该技术将脉冲光从光纤的一端输入,在同一端探测脉冲光的自发布里渊散射信号,并进行传感。这种方法虽然简单易行,但自发布里渊散射信号很微弱,需要利用相干的方法来接收检测。为了提高BOTDR系统的传感距离,2001年,S。M。Maughan等人利用微波外差检测法,使得传感距离达到57Km,其空间分辨率为20m,布里渊频移测量精度为3MHz。2005年,南安普顿大学的M。N。A。lahbabi等人通过反向泵浦拉曼在线放大的方法,使得BOTDR的传感距离达到150km。此外。Y。Koyamedia提出的预泵浦脉冲方法和Y。Sakairi提出的双脉冲方法,使BOTDR系统实现了厘米量级的空间分辨率[1]。80062

国内对BOTDR的研究起步较晚,研究单位主要有南京大学,浙江大学,重庆大学,上海光机所等。自2002年以来,南京大学光通信工程研究中心(OCER)对BOTDR的传感机制,系统结构,性能改善等方面开展了大量深入的研究,同时,在工程应用方面也有很大突破。其中,OCER首次将BOTDR技术运用于海底光缆健康检测与故障定位,并与2010年研制出国内第一台BOTDR样机。

2扰偏器驱动研究现状

扰偏器能够改变输入光的偏振态使其失去偏振特性,而驱动电路则提供相应的驱动信号,扰偏器的功能是由驱动电路实现的。不论何种类型,市场上大多数扰偏器采用单一的直接驱动方式:由驱动电路生成相应控制信号,该输出信号对扰偏器进行驱动,实现扰偏功能。这种驱动方式的优点是成本较低,结构简单,易于实现,但随着扰偏器长时间的工作,由于温度等各方面因素,扰偏器的工作状态会发生变化,直接驱动的方式无法调节,难以保证使扰偏器一直工作在扰偏效果最好的状态。论文网

为了使扰偏器保持在最佳工作点,很多学者都进行了研究,提出了自适应这一概念。即驱动电路模块中有反馈模块来监测扰偏器输出信号从而判断扰偏器是否工作在最佳工作点,如果不是则通过改变驱动电路的输出信号来改变扰偏器的工作点,直到扰偏器效果达到目标。姚敏玉等人提出了基于经常性慢复位方法的自动搜索最佳点控制方案来实现具有自适应功能的扰偏器[6]。

在光通信领域中,扰偏器有着广泛的应用。随着比特率的提高,光通信系统对扰偏器的性能提出了更高的要求。王倩等人搭建了以量子安全通信系统硬件为基础的实验平台,成功的研制出动态偏振控制器(DPC)的性能监测系统和驱动模块[7]。该驱动模块由12位DA芯片构成,结构简单且精度高,性能监测系统使用ARM嵌入式控制器来实现驱动和监测的同步,之后通过程序的编写来直观的显示光强随着电压变化的工作曲线,从而得到偏振态与DPC工作电压之间的关系。

魏祥金等人以偏振光的相关理论及偏振态控制为基础,利用FPGA设计了一种高速扰偏器并成功地应用于单波160Gb/s的光时分复用系统[8]。唐琦等人基于直接数字频率合成(DDS)技术和FPGA完成了动态偏振控制器驱动电路的系统结构及软、硬件设计[9]。该设计实现了4路具有频率可调,相位噪声低等优点的正弦驱动信号。该驱动电路与传统实现方式相比,具有输出信号稳定,控制灵活,实用性和性价比高等优点。

在BOTDR系统中,针对扰偏器需要高速电路来驱动的问题,南京大学张益昕等人对现有的程控放大器的进行了详细的讨论,在比较了各自的优缺点,指出普遍存在的问题后,提出了一种新型程控放大器的设计方案[10]。这种新型程控放大器通过数模转换器和模拟乘法器来实现,具有宽带宽和高转换速率。随后,为了使扰偏器在不同的温度和频率点下都能工作,张益昕等人提出了具有自适应功能的扰偏模块,并设计出相对应的驱动电路[4]。

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