随着光通信技术的发展,光纤为通信网络提供了难以想象的传输带宽,成为了信息网络最主要的传输手段,目前无论是陆地还是海底,在世界范围内都已形成了巨大光纤网络。随着掺饵光纤放大器、拉曼光纤放大器和前向误码纠错等技术不断发展,使得超长距离光纤通信得到广泛的发展,在高速通信中实现无中继超长通信,不仅可以降低建设中继站成本而且可以减少网络维护成本,某些特定场合也需要应用到超长距离光纤通信,如岛与岛之间通信等。同时EDFA结合WDM技术广泛应用到跨洲际的通信网络建设中,部分国家和地区与亚洲大陆之间没有陆地相连,海底光缆成为性价比相对合理的网络连接形式,中国对美国的通信线路,有80%以上依靠海底光缆。因此在光纤通信中,光纤一旦出现断裂导致通信中断,尤其是国与国之间的海底光缆等断裂,将会影响整个地区的通信,这将会产生巨大的社会影响和经济损失。保障光纤链路的稳定安全,及时有效的掌握光纤链路状况尤其是超长距离光纤链路和海底光缆等链路状况是解决上述问题的关键。监测超长距离和多跨段长跨段波分复用海底光缆光纤监测需要较大的动态范围,要达到大动态范围光纤监测一般都采用相干OTDR方案,相干OTDR采用相干检测接收技术,具有高的接收机灵敏度,大幅提高OTDR动态范围,可以监测超长距离的光纤。相干OTDR结合EDFA在线放大可以应用到多跨段长跨段波分复用系统中,实现对多跨段传输光缆的监测。本论文围绕大动态范围相干OTDR相干检测实现偏振无关等关键技术及多跨段长跨段波分复用系统中的光纤监测方案进行深入研究和分析,主要研究设计工作如下。1.针对相干检测需要做到信号光和本振光偏振无关的要求,设计完成了基于X耦合器偏振无关相干OTDR方案,理论分析了方案性能的主要影响因素,在典型热噪声值、本振光功率15dBm、入纤探测信号光峰值功率15dBm、探测信号脉冲宽度20μs、接收数字低通滤波器100kHz条件下,理论分析该方案动态范围可达到50dB。2.综合对比分析了目前主流的三种光通信仿真工具适用于方案仿真的可行性,选取采用MATLAB作为仿真工具,通过MATLAB软件编程完成了基于X耦合器相干OTDR仿真平台建立,仿真验证了方案实现偏振无关的可行性、关键参数对动态范围及事件分辨率的影响并与理论结果进行比较,仿真结果与理论分析结果一致。3.搭建完成了基于X型耦合器相干OTDR方案离线实验系统,实验验证了方案关键参数(包括探测信号脉冲宽度、探测信号脉冲峰值功率、平均次数)对动态范围及事件分辨率的影响并与理论分析结果进行比较。在本振光功率14.5dBm、入纤探测信号峰值功率为15dBm、脉冲宽度20μs、接收机的带宽为25GHz实验条件下,实验得到OTDR动态范围为31dB。实验动态范围仅为31dB的主要原因是:1)相干接收机响应度很差;2)过大的接收机带宽导致接收机灵敏度很差。在实验系统接收机参数条件下,实验结果和理论分析结果基本一致。4.分析了多跨段长跨段波分复用系统光纤链路监测的必要性,完成了多跨段长跨段波分复用系统光纤监测方案设计,对方案实现多跨段长跨段光纤链路监测做了理论分析及推导,采用MATLAB编程完成了该方案的仿真平台搭建。在EDFA增益30dB,噪声系数5dB、每个跨段长度为150km,其他参数同上述“1”所述条件下,完成了方案的仿真验证,仿真结果表明该方案能够监测1OO×150km光纤链路。