【摘 要】
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随着光纤通信技术的迅猛发展,光纤网络因其传输距离远、速率快、容量大、抗干扰能力强等特性被广泛应用,然而光纤网络大多处于各类建筑物或地下、水下等复杂环境中,使得对光纤网络的监测和对意外事故的定位与维修难度增大。光时域反射仪（OTDR）是一种分析光纤质量的重要工具,但是OTDR的动态范围与空间分辨率间的矛盾关系限制了其性能的进一步提升。为了改善这一问题,本文结合适合远距离传输且接收机对信噪比要求低的差
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随着光纤通信技术的迅猛发展,光纤网络因其传输距离远、速率快、容量大、抗干扰能力强等特性被广泛应用,然而光纤网络大多处于各类建筑物或地下、水下等复杂环境中,使得对光纤网络的监测和对意外事故的定位与维修难度增大。光时域反射仪（OTDR）是一种分析光纤质量的重要工具,但是OTDR的动态范围与空间分辨率间的矛盾关系限制了其性能的进一步提升。为了改善这一问题,本文结合适合远距离传输且接收机对信噪比要求低的差分相移键控（DPSK）调制格式与具有降低噪声干扰特性的扩频技术,提出了一种新型光纤定位系统。通过理论分析、仿真与实验验证等方式对该系统进行了研究,论文的主要内容如下:首先,介绍了OTDR技术的背景与发展现状,阐述了DPSK调制解调与扩频技术的优势,解释了相关技术的原理与实现方法,为后文奠定了理论基础;然后,分析了DPSK系统中传统解调方案的不足,设计了一种新型马赫增德干涉结构,详细阐述了其干涉及解调原理。通过使用光电仿真软件进行对比实验,证明了新型DPSK系统具有高温度稳定性、对干涉臂长差失配忍耐度高以及对光源线宽参数要求低的特点;其次,设计了一种光乘法器,解决了电域的“电子瓶颈”问题。分析了该乘法器的工作原理,并且将其应用到扩频解扩系统与扩频测距系统中。通过仿真验证了基于光域乘法器的扩频测距系统的可行性,其测距距离和精度与理论相符;最后,分别搭建了新型DPSK调制解调系统、基于新型马赫增德干涉结构与光域乘法器的光纤定位系统的实验样机,对460m光纤中测试点的位置与12.3038km的长距离光纤端面进行了定位实验,通过实验证明了该系统的可行性,经过进一步的改进与完善,可应用于光纤围栏、边界检测、地质变动监测等领域,具有广阔的发展前景。
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