光頻域反射（optical frequency domain reflectometry, OFDR）技術(shù)在1981年首次提出。通過瑞利散射進行傳感初肉，但與OTDR不同的是酷鸦，光頻域反射是通過測量被調(diào)制的探測光產(chǎn)生的瑞利散射信號的頻率來對散射信號進行定位的。相對于OTDR技術(shù)牙咏，OFDR具有空間分辨率高臼隔，對探測光功率要求低等優(yōu)點。
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光纖傳感中的光頻域反射（OFDR）技術(shù)
OFDR的原理如下圖所示妄壶，光源發(fā)出的頻率經(jīng)線性掃描的連續(xù)光被耦合器分為兩路，有一路光就被注入到傳感光纖丁寄，當它在光纖中傳播時會一直有瑞利散射信號發(fā)出氨淌，這些散射的瑞利信號通過耦合器被耦合到探測器中，剩余的一路光波經(jīng)過反射后作為參考光通過耦合器同樣被耦合到探測器中伊磺。
從原理上來看盛正，COTDR和OFDR對瑞利信號的檢測方式相同，都是相干信息探測屑埋。滿足了相干條件的瑞利散射信號光豪筝，會在光電探測器上發(fā)生混頻。光傳輸過程中的衰減會累計摘能，累計得的兩路光是總?cè)鹄⑸鋸姸鹊闹匾獏⒘啃拢瑢饫w中某一具體位置，可以通過頻譜上各頻率點反推出光纖中的各個位置团搞。由于比重與光纖沿線的衰減成正比袜刷，可以從各個頻率點的功率得到光纖沿線各個位置處的衰減情況。OFDR的空間分辨率和頻譜的分辨率有關(guān)莺丑，從時域到頻域的變換，頻率分辨率由信號的持續(xù)時間決定，最終萧豆，OFDR的空間分辨率由光源所能實現(xiàn)的最大頻率掃描范圍所決定。
激光器發(fā)出中心波長為C波段1550nm的激光昏名，通過壓電陶瓷涮雷、電流控制、溫度控制等方式可以實現(xiàn)對激光器的頻率掃描轻局。像上面圖所展示的一樣洪鸭，最終的探測光是參考光和瑞利散射光的混頻信號，光電探測器后面接的是頻譜探測儀仑扑。
OFDR對光源頻率掃描的線性度有非常高的要求览爵。傳感系統(tǒng)常間隔時間對信號采樣，再變換到頻域镇饮，并且按照頻率間隔與空間間隔的對應(yīng)關(guān)系標定信號的位置蜓竹。這樣的話，如果光源調(diào)諧存在非線性储藐，會導(dǎo)致同一位置的散射信號與參考光在不同的時刻產(chǎn)生出不同的拍頻俱济，最終影響OFDR的空間分辨率「撇可使用非平衡輔助干涉儀來降低這種情況的影響蛛碌。
光纖中不同位置返回的瑞利散射信號的偏振態(tài)并不相同辖源，由此產(chǎn)生的混合信號的在與參考光相干時由于偏振態(tài)的差異會使最終得到的信號產(chǎn)生不規(guī)則波動蔚携。因為OFDR本身是在光源頻率不斷變化的過程中來對信號進行采集，通過對多次測量的結(jié)果進行平均同木，可在一定程度上消除偏振態(tài)不匹配對測量結(jié)果造成的影響浮梢，這個問題可以采用偏振分集接收技術(shù)進行減弱。由于瑞利散射信號的偏振態(tài)在光纖沿線不斷變化彤路，分束器兩個輸出端中的散射信號的功率會沿光纖長度產(chǎn)生波動秕硝，進而導(dǎo)致分束器中每一路相干信號均會產(chǎn)生相應(yīng)的變化，分別對這些路進行分析洲尊，可以得到光纖中的排長远豺、光波偏振態(tài)的變化等信息。
對參考光的偏振態(tài)進行控制坞嘀，使得偏振分束器兩個輸出端中參考光的功率相等躯护，這樣就可以通過最終兩路中相干信號的強度關(guān)系得到總?cè)鹄⑸涞恼嬲龔姸龋瑥亩鹄⑸淦褶q護對OFDR的影響丽涩。
由于OFDR需要采用相干接收的方式來探測瑞利散射信號棺滞，為了保證參考光與光纖中的瑞利散射光能夠相干裁蚁，傳感光纖的長度要遠小于光源的相干長度。諸多頻譜形狀為高斯型的光源枉证，需要光源的線寬達到數(shù)個KHz，這就是為實現(xiàn)長距離傳感而需要OFDR對光源相關(guān)性的要求高的原因移必。
從空間分辨率來看室谚，OFDR的空間分辨率由光源的頻率掃描范圍所決定。對于1GHz的掃描范圍崔泵，對應(yīng)的OFDR的空間分辨率理論上可以達到0.1m秒赤。增大OFDR的測量距離，需要增加激光器的最大頻率掃描范圍或減小頻率的掃描速率憎瘸。
OFDR主要被用于測量光纖中的損耗和反射入篮，另外在測量溫度、應(yīng)力含思、偏振模色散等方面有應(yīng)用崎弃。
（聲明：本文部分圖表參考自CNKI或SPIE數(shù)據(jù)庫論文，期刊卷及DOI編號都已在引用部分標出含潘；本公司可提供分布式光纖傳感系統(tǒng)饲做，配合各種工程實踐研究，價格優(yōu)惠遏弱，性能優(yōu)異盆均，如有需要漱逸，歡迎采購＠嵋獭）
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