【摘 要】
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随着光纤通信系统的高速发展,光纤通信网络也随之更加复杂、庞大,在这种情况下,为了保障数据业务的正常进行以及对于链路中突发事件的应急能力,对于光纤通信链路的管理显得至关重要。因此,本文以链路管理中的链路参数监测技术为研究出发点,分别研究了在单模光纤场景下的相干光时域反射仪（C-OTDR）技术以及在少模光纤场景下的调频连续波（FMCW）测量差分模式群时延（DMGD）技术。围绕上述技术,本文的研究内容及
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随着光纤通信系统的高速发展,光纤通信网络也随之更加复杂、庞大,在这种情况下,为了保障数据业务的正常进行以及对于链路中突发事件的应急能力,对于光纤通信链路的管理显得至关重要。因此,本文以链路管理中的链路参数监测技术为研究出发点,分别研究了在单模光纤场景下的相干光时域反射仪（C-OTDR）技术以及在少模光纤场景下的调频连续波（FMCW）测量差分模式群时延（DMGD）技术。围绕上述技术,本文的研究内容及其成果如下所示:（1）分析了现有C-OTDR技术、FMCW测量DMGD技术的理论模型及理论参数,设计了基于短时傅里叶变换（STFT）降噪算法的双调制器级联C-OTDR系统以及基于频谱恢复算法（SRA）的外调制FMCW测量DMGD系统的理论模型。基于理论模型,分别仿真了不同系统中信号脉宽、模式耦合等参数对于系统性能的影响。（2）设计了双调制器级联的C-OTDR系统以及基于STFT的降噪处理算法。设计的方案通过马赫曾德调制器（MZM）与声光调制器级联提升了发射信号消光比,分离了接收信号中的部分相位噪声,并结合STFT降噪算法,提升了系统动态范围并加速信号处理速度。实验测量了总长约200km的商用标准单模光纤,与传统单调制器C-OTDR系统以及固定带通滤波平均降噪算法相比,该系统及算法可分别提升5.3d B及3.7d B信噪比。该方案仅花费19s即实现了对于150km标准单模光纤的参数监测,系统具有30.47d B的单程动态范围,1km空间分辨率,可探测到202km处的菲涅尔反射事件。（3）设计了基于外调制FMCW测量DMGD的方案以及该系统下的SRA。方案通过利用MZM进行FMCW外调制避免了扫频激光器的扫频非线性,并结合SRA恢复了周期信号中的部分频谱细节,提升了DMGD测量精度、简化了测量系统。在发射信号带宽仅为4GHz、接收机带宽小于200MHz的情况下,完成了对长度约为23km的带沟道渐变折射率两模光纤中LP01与LP11模式间波长相关DMGD的实验测量,实测精度0.007ps/m,该测量结果同时得到了基于飞行时间法的DMGD测量系统的实验验证以及仿真验证,而该系统理论计算的理论精度为0.00014ps/m。
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