光时域反射仪是用于光纤、光缆线路故障检测的主要仪器。该仪器一般釆用脉冲激光作为探测信号,通过检测光纤中的后向瑞利散射及故障点处的菲涅尔反射信号,以获得被测光纤中的衰减信息以及故障点的位置信息。然而,该测量方法存在距离分辨率与动态范围无法同时提高的原理性矛盾,即随着测量距离的增加,其距离分辨率会降低。目前,普通商用脉冲光时域反射仪的典型空间分辨率通常在数米至数十米量级,其测量精度无法实现对光纤、光缆线路中密集故障事件的精确测量。随着光纤通信和光纤到户网络的快速发展,研发一种动态范围大、精度高和成本低的光时域反射技术逐渐成为光纤故障检测领域中一个亟待解决的问题。本文从上述应用需求出发,提出并实验验证了一种基于布尔混沌直接调制激光器的光时域反射技术,该技术利用混沌随机信号结合相关测量法,克服了传统脉冲光时域反射仪中动态范围与空间分辨率无法同时提高的矛盾,实现了与测量距离无关的光纤故障高精度(分米级)测量;此外,该技术在实现混沌光时域反射测量的基础上又融入了脉冲光时域反射技术,通过对两种光纤故障检测方式的组合、优化设计,得到了一种既能测量光纤衰减信息又能实现光纤故障高精度定位的新型光时域反射仪系统。实验结果表明:该系统能够检测到光纤的不匹配连接点和断点等多种类型的反射(光纤故障)事件,其测量距离可达123 km(PC反射端面),并在该测量范围内可实现与距离无关的24 cm距离分辨率;同时,该系统还实现了对光纤衰减信息的精确测量。本文阐述了光纤故障类型及其检测原理,对传统脉冲光时域反射技术和混沌光时域反射技术进行了对比、分析,并指出了它们存在的问题。提出了混沌光与脉冲光相结合的新型光时域反射技术,实现了与距离无关的光纤故障高精度定位以及光纤衰减信息的同时测量。完成了新型光时域反射系统的设计以及系统中各模块单元的开发,包括激光器驱动模块、信号调制模块、混沌信号产生模块以及脉冲信号产生模块等。利用搭建好的新型光时域反射系统对一根多段相连的单模光纤进行实际测量,从距离分辨率和最远测量距离(动态范围)两个方面对该系统的性能进行了分析、评测,并指出了进一步改善测量性能的方法。