分布式光纤传感技术与PON的融合

马彩虹

(武警工程学院光纤通信实验室，陕西西安 710086)

光纤可以用于温度、应力、振动等多个参数的高灵敏度测量以及安防监测。分布式光纤传感技术能够利用一条光纤实现大范围物理量的测量，还可以与光通信系统共享光缆资源。将分布式光纤传感技术融合到通信网中，可以实现同时具有通信和传感功能的新光纤接入综合业务增值网络。文中研究了基于OTDR的分布式光纤传感技术以及基于无源光网络的光接入技术，提出了将二者融合的具体方案，并通过实验验证了该方案的可行性。

1 分布式光纤传感技术

1.1 分布式光纤传感技术概述

分布式光纤传感技术是近年发展较快的新型传感技术，它利用一条光纤作为传感和传导介质，实现大范围物理量的测量，可以在整个光纤长度上对沿光纤分布的环境参数进行连续测量，同时获得被测量的空间分布状态和随时间变化的信息[1]。分布式光纤传感技术主要有:基于光纤拉曼散射或布里渊散射的光时域反射(ROTDR/BOTDR)及频域反射技术(ROFDR/BOFDR)、基于光纤瑞利散射的偏振光时域反射技术(POTDR)[2]、长距离光干涉技术[3-4]以及准分布式光纤布拉格光栅复用技术[5]等。

1.2 OTDR光纤分布式传感技术的原理

光在光纤中传输时发生的散射包括瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射3种类型。瑞利散射是光纤的一种固有特性，是光波在光纤中传输时，遇到光纤纤芯折射率在微观上随机起伏而引起的线性散射。布里渊散射是入射光与声波或传播的压力波相互作用的结果，这个传播的压力波等效于一个以一定速度和频率移动的密度光栅，当某一频率的散射光与入射光、压力波满足相位匹配条件，即布拉格衍射条件时，此频率的散射光强为极大值。……