【摘 要】
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目前,光接入网的大范围的铺设为我们的生活带来了极大的便利。光接入网中常见的便是时分复用无源光网络（TDM-PON）。当TDM-PON出现故障时,功率分束器（PS）引入的大衰减会导致光纤出现故障时回波功率低于检测方法的灵敏度从而无法检测到TDM-PON中的故障点。为了对TDM-PON进行故障检测,迫切需要高灵敏度的光纤故障检测方法。此外,为了区分光网络中各个支路,光纤故障检测方法的空间分辨率也不能过
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目前,光接入网的大范围的铺设为我们的生活带来了极大的便利。光接入网中常见的便是时分复用无源光网络（TDM-PON）。当TDM-PON出现故障时,功率分束器（PS）引入的大衰减会导致光纤出现故障时回波功率低于检测方法的灵敏度从而无法检测到TDM-PON中的故障点。为了对TDM-PON进行故障检测,迫切需要高灵敏度的光纤故障检测方法。此外,为了区分光网络中各个支路,光纤故障检测方法的空间分辨率也不能过低。目前,科研工作者提出了多种光纤故障检测技术,但在原理上都存在一定的限制。例如:脉冲飞行法与相关法的灵敏度受限于探测器的灵敏度,单光子探测器虽然可以提升灵敏度,但较高的成本不利于大规模的应用;相干法利用了激光的相干特性可以实现高灵敏的故障检测但其检测距离受限于相干长度,无法应用在长距离的光网络中;利用光反馈半导体激光器时延特征进行故障检测的方法灵敏度不受限于探测器的灵敏度,而且其检测距离不受限于激光光源的相干长度,具有高灵敏度光纤故障检测的潜力。但现有的提取时延特征的方法具有一定的局限性,即需要激光器处于混沌状态。本文同样是利用光反馈半导体激光器时延特征进行光纤故障检测,在此基础上本文提出了一种新的提取时延特征的方法,该方法不受限于激光器的状态。利用调制信号与外腔之间的共振,通过逆傅里叶变换（IFT）从半导体激光器的调制响应曲线中提取反馈时延特征。最后,借助提取到的时延特征对光纤故障点进行定位。围绕上述内容,本论文开展的相关工作如下:（1）基于Lang-Kobayashi速率方程对激光器的调制响应特性及对应IFT检测结果进行理论仿真研究。研究结果表明该方法能够实现-84 d B的检测灵敏度以及7.1 cm的空间分辨率。此外,本文还研究了激光器的偏置电流以及调制参数（调制深度、调制的扫频范围以及间隔）对检测结果的影响。（2）实验上搭建了基于调制共振法的光纤故障检测系统并对故障光纤进行检测。结果表明该方法的检测灵敏度与空间分辨率分别可以达到-70 d B与5.2 cm,且激光器的偏置电流与调制参数对检测结果的影响规律与仿真一致。此外,在实验上利用1×64 PS搭建64支路的光网络,并将本方法与OTDR产品检测效果进行比对。结果表明本方法不仅可以实现64支路的检测,且空间分辨率能大幅提高。
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