一种光纤时域反射仪的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种光纤时域反射仪，所述装置包括：触发器、激光器、衰减器、环形器、上转换单光子探测器以及时间数字转换器，本发明中的OTDR采用上转换单光子探测器，上转换单光子探测器采用1900nm至2000nm的泵浦光波长，对和频光进行窄带滤波，在相同量子效率下得到比经典探测器更低的NEP，其NEP值可以达到-140dbm，由于NEP的值越低，所探测的动态范围越大，上转换单光子探测器有效地增大了OTDR所能测量的动态范围，提高了探测的分辨率，减小了测量时间，有效的避免了菲涅尔反射峰后出现的盲区。
【专利说明】一种光纤时域反射仪
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光纤通信领域，特别是涉及一种光纤时域反射仪。
【背景技术】
[0002] 目前，随着光通信的不断发展，光通信中一个重要的分支--光纤通信技术 (OpticalFiberCommunications)以其传输频带宽、抗干扰性高和信号衰减小等优点，逐 渐替代电缆、微波通信等传输方式，成为世界通信中主要传输方式。光纤通信是利用光波作 载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式，被称之为"有线"光通信。 因此，光纤性能的优劣直接影响光信号传输的速率和距离。
[0003] 雷电、地震以及施工等情况容易导致光纤的损坏，导致光通信的中断。为了减少损 失，及时地诊断、修复损坏的光纤显得尤为重要。光纤时域反射仪（OpticalTime-Domain Reflectometer，0TDR)根据光的后向散射与菲涅耳反向原理，利用光在光纤中传播时产生 的后向散射光来获取光信号衰减的信息，可用于测量光纤衰减以及接头损耗、定位光纤故 障点，分析光纤沿长度的损耗分布情况等，是光缆施工、维护及监测中必不可少的工具。
[0004] 传统的OTDR系统主要采用经典光探测器，例如：线性模式下的光电倍增管 (PhotomultiplierTube，PMT)、PIN光电二极管以及雪崩光电二极管（AvalanchePhoto Diode，APD)等，光探测器输出的信号正比于瑞利反射光强的大小。
[0005] 本领域技术人员采用上述OTDR诊断光纤时，发现有如下缺点：
[0006] OTDR所能测量的动态范围与等效噪声功率（NoiseEquivalentPower,NEP)有关， NEP值越低，所能测量的动态范围就越大。由于经典的光探测器有较大的暗电流和热噪声， OTDR的值一般为-llOdbm，导致OTDR所能测量的动态范围较小。
【发明内容】
[0007] 有鉴于此，本发明提供了一种光纤时域反射仪，采用上转换单光子探测器，NEP值 可达-140dbm，有效的增大了OTDR所能测量的动态范围。
[0008] -种光纤时域反射仪，所述装置包括：
[0009] 触发器、激光器、衰减器、环形器、上转换单光子探测器以及时间数字转换器；
[0010] 所述触发器用于输出预设频率的电脉冲信号；
[0011] 所述触发器输出的电脉冲信号触发激光器产生相同频率的脉冲信号光，所述脉冲 信号光经过所述衰减器衰减后入射到所述环形器，从所述环形器输出的脉冲信号光入射到 探测光纤，脉冲信号光经过探测光纤瑞利散射后得到后向散射光输出至环形器，所述后向 散射光经过环形器输出后入射到上转换单光子探测器；
[0012] 所述上转换单光子探测器用于将泵浦光和所述后向散射光进行非线性光学和频， 对和频光进行窄带滤波，将窄带滤波后的和频光转换成晶体管-晶体管逻辑门TTL电信号 输出，所述泵浦光波长为1900nm至2000nm;
[0013] 所述触发器将电脉冲信号输出至时间数字转换器，所述上转换单光子探测器将 TTL电信号输出至时间数字转换器；
[0014] 所述时间数字转换器利用电脉冲信号和TTL电信号测量不同探测光纤位置上对 应的光子计数；
[0015] 其中，光信号在激光器、衰减器、环形器和上转换单光子探测器之间通过保偏光纤 传输。
[0016] 可选的，所述上转换单光子探测器包括：
[0017] 体布拉格光栅，所述体布拉格光栅用于对和频光进行窄带滤波。
[0018] 可选的，
[0019] 所述体布拉格光栅的尺寸大于等于3. 5mm*3. 的立方体。
[0020] 可选的，所述触发器包括：
[0021] 微波信号发生器和编码器；
[0022] 所述微波信号发生器用于输出初始脉冲信号；
[0023] 所述编码器用于对所述初始脉冲信号进行编码，输出预设频率的电脉冲信号。
[0024] 可选的，所述微波信号发生器输出的初始脉冲信号的频率包括：
[0025] IOGHz。
[0026] 可选的，
[0027] 所述激光器输出功率为1W，波长为150. 12nm，脉冲宽度为50ps至10μs可调谐。
[0028] 可选的，所述上转换单光子探测器包括：
[0029] 硅雪崩二极管。
[0030] 可选的，
[0031] 所述硅雪崩二极管的时间抖动jitter为500ps。
[0032] 可选的，
[0033] 光信号在激光器、衰减器、环形器和上转换单光子探测器之间通过单模光纤传 输；
[0034] 则所述装置还包括：
[0035] 偏振控制器，用于将泵浦光和所述后向散射光的调节为TMtltl模式的偏振光。
[0036] 由上述内容可知，本发明有如下有益效果：
[0037] 本发明提供了一种光纤时域反射仪，与现有技术中采用PMT、PIN以及AH)等经典 光探测器的OTDR不同，本发明中的OTDR采用上转换单光子探测器，上转换单光子探测器采 用1900nm至2000nm的泵浦光波长，对和频光进行窄带滤波，在相同量子效率下得到比经典 探测器更低的NEP，其NEP值可以达到-140dbm，由于NEP的值越低，所探测的动态范围越 大，上转换单光子探测器有效地增大了OTDR所能测量的动态范围，提高了探测的分辨率。
【专利附图】
【附图说明】
[0038] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0039] 图1为本发明一种光纤时域反射仪实施例一结构不意图；
[0040] 图2为本发明一种光纤时域反射仪实施例二结构示意图；
[0041] 图3为本发明一种光纤时域反射仪实验一测量结果示意图；
[0042]图4为本发明一种光纤时域反射仪实验二测量结果示意图；
[0043]图5为本发明一种光纤时域反射仪实验三测量结果示意图；
[0044] 图6 (1)为本发明一种光纤时域反射仪实验四0至120km探测光纤的测量结果示 意图；
[0045] 图6 (2)为本发明一种光纤时域反射仪实验四100至216km探测光纤的测量结果 示意图；
[0046] 图6 (3)为本发明一种光纤时域反射仪实验四图6 (2)后端反射峰602放大后不 意图；
[0047] 图6 (4)为本发明一种光纤时域反射仪实验四100至221km的探测光纤测量结果 示意图；
[0048] 图6 (5)为本发明一种光纤时域反射仪实验四图6 (4)后端反射峰603放大后不 意图；
[0049] 图6 (6)为本发明一种光纤时域反射仪实验四图6 (1)与图6 (2)探测结果组合 示意图；
[0050] 图6 (7)为本发明一种光纤时域反射仪实验四图6 (6)后端反射峰602放大后不 意图；
[0051] 图6 (8)为本发明一种光纤时域反射仪实验四图6 (1)与图6 (4)探测结果组合 示意图；
[0052] 图6 (9)为本发明一种光纤时域反射仪实验四图6 (8)后端反射峰603放大后不 意图。
【具体实施方式】
[0053] 本发明公开了一种光纤时域反射仪，采用上转换单光子探测器，实现了OTDR系统 测量的动态范围大、分辨率高、测量时间段以及盲区小的优点。
[0054] 下面结合附图以及实验结果对本发明具体实施例进行详细说明。
[0055] 实施例一
[0056] 图1为本发明一种光纤时域反射仪实施例一结构示意图，所述装置包括：
[0057] 触发器101、激光器102、衰减器103、环形器104、上转换单光子探测器105以及时 间数字转换器106。
[0058] 所述触发器101用于输出预设频率的电脉冲信号。
[0059] 可选的，所述触发器101包括：微波信号发生器107和编码器108，
[0060] 所述微波信号发生器107用于输出初始脉冲信号；
[0061] 所述编码器108用于对所述初始脉冲信号进行编码，输出预设频率的电脉冲信 号。
[0062] 这里需要说明的是，触发器101还可以由其他的可以输出预设频率电脉冲信号的 设备组成，这里不再一一赘述。
[0063] 可选的，微波信号发生器的型号为安捷伦N5183A，可发出IOGHz的初始脉冲信号；
[0064] 编码器为安立的NP1800A，可将初始信号编码后输出预设频率的电脉冲信号。
[0065] 所述触发器101输出的电脉冲信号触发激光器102产生相同频率的脉冲信号光， 所述脉冲信号光经过所述衰减器103衰减后入射到所述环形器104,从所述环形器104输出 的脉冲信号光入射到探测光纤。
[0066] 所述触发器101与激光器102相连，触发器输出的预设频率的电脉冲信号是激光 器102的触发信号，触发激光器102产生相同频率的脉冲信号光。
[0067] 可选的，所述激光器102波长区间为1900nm至2000nm，输出功率为1W。具体的， 可以采用量子通讯公司的QCL-100/200窄脉宽激光器，脉冲宽度从50ps至10μs可调谐， 输出脉冲信号光波长为150. 12nm。
[0068] 由于激光器输出的脉冲信号光峰值功率为1W，在探测时需要的功率约为250mW。 因此，将脉冲信号光输入衰减器103进行衰减，达到探测所需的光功率后输出至环形器 104。
[0069] 所述环形器104是一个多端口器件，光的传输只能沿单方向环行，反方向是隔离 的。
[0070] 从环形器104输出的脉冲信号光入射到探测光纤进行探测。
[0071] 脉冲信号光经过探测光纤瑞利散射后得到后向散射光输出至环形器104,所述后 向散射光经过环形器104输出后入射到上转换单光子探测器105。
[0072] 后向散射光入射到环形器104,从环形器输出后入射到上转换单光子探测器105。
[0073] 其中，脉冲信号光与后向散射光入射环形器104的入射口，以及输出环形器的出 射口不相同。
[0074] 本实例中，脉冲信号光在激光器102、衰减器103、环形器104和探测光纤之间，以 及后向散射光在探测光纤、环形器104和上转换单光子探测器105之间通过保偏光纤传输。 保偏光纤确保脉冲信号光和后向散射光以TMcic!模式传输。
[0075] 所述上转换单光子探测器105用于将泵浦光和所述后向散射光进行非线性光学 和频，对和频光进行窄带滤波，将窄带滤波后的和频光转换成晶体管-晶体管逻辑门TTL电 信号输出，所述泵浦光波长为1900nm至2000nm。
[0076] 可选的，泵浦光是由Advalue公司的单模激光器输出的。所述泵浦光A1，后向散 射光X2，和频光λ3之间的关系为： 111 ( Λ X
[0077] ~Γ + ~Γ = ~Γ ( i J。 A1 /1'A3
[0078] 其中，和频光λ3在波导相同、温度固定的系统中为定值。
[0079] 所述和频光λ3为一个实验探测的定值。例如，本发明实际应用中，在50°C时，和 频光λ3为864nm。当OTDR系统参数固定时，和频光为定值，泵浦光和后向散射光之间满足 公式（1 )。
[0080] 可选的，本发明上转换单光子探测器105所采用的泵浦光的波长范围为1900nm至 2000nm，与现有技术相比，采用了波长更长的泵浦光来实现非线性光学和频。泵浦光波长较 长，一方面，可以避免泵浦光的自发参量下转换光所带来的噪声；另一方面，泵浦波长较短 时，拉曼噪声为斯托克斯光子；泵浦波长较长时，拉曼噪声为反斯托克斯光子。相同条件下， 反斯托克斯光子的布局数比斯托克斯光子少，这样减小了整个上转换单光子探测器105的 噪声，比其他的探测器有更低的NEP值。由于NEP值越低，可探测的动态范围越大。因此， 在相同的后向散射光入射时，比其他的探测器所探测的动态范围大。同样，在获得相同的动 态范围时，上转换单光子探测器105可以减少后向散射光输入的光信号脉冲宽度，即减小 了脉冲信号光的脉冲宽度，提高了探测的分辨率大小。
[0081] 可选的，上转换单光子探测器105包括体布拉格光栅，所述体布拉格光栅的用于 对和频光进行窄带滤波。
[0082] 体布拉格光栅的最小尺寸为长16mm，3. 5mm，高3. 5mm的立方体，和频光入射到 3. 5mm*3. 5mm的入射面。【具体实施方式】中，可以采用体布拉格光栅的尺寸为长16mm，8mm，高 6mm。体布拉格光栅根据布拉格条件（2dsin0=nλ)来选择布拉格衍射的方向和波长。体 布拉格光栅有很窄的波长带宽，波长带宽为0.02nm至0.Inm之间，【具体实施方式】中，可以采 用波长带宽为〇. 〇5nm。体布拉格光栅的反射波长范围是830nm至880nm之间。和频光经过 体布拉格光栅进行窄带滤波后，滤除大部分噪声，使NEP值可以达到-140dbm/HzΛ(1/2)。 也就是说，本发明中上转换单光子探测器可以检测到-HOdbm的光，在相同的条件下，与采 用其他上转换单元子探测器相比，测量相同的距离时，就会有更高的分辨率。
[0083] 并且，由于上转换单光子探测器105工作在free-run模式下，与传统的探测器相 t匕，缩小了探测时间。
[0084] 与工作于门控信号下的铟砷化镓（InGaAs)雪崩二极管单光子探测器相比，探测时 间小了三个数量级，探测的时间为10分钟。
[0085] 并且，与超导单光子探测器的OTDR相比，无需液氮制冷，成本低，体积小。
[0086] 可选的，所述上转换单光子探测器105包括：硅雪崩二极管。
[0087] 可选的，所述硅雪崩二极管的时间抖动jitter为500ps。
[0088] OTDR中确定一个时间所发生的距离的准确度为OTDR的定位精度，上转换单光子 探测器的OTDR的定位精度取决于上转换单光子探测器的时间抖动，时间抖动越小，定位精 度越高。时间抖动t与定位精度L之间的关系为：
[0089] I= - ( 2 ) 2/7 X，
[0090] 其中，c为光速，η为光纤的折射率。
[0091] 实验中，当η=1.5时，时间抖动为500ps，则定位精度为10cm。
[0092] 上转换单光子探测器105中的硅雪崩二极管，没有后脉冲现象，有效的避免了菲 涅尔反射峰后出现的盲区。
[0093] 所述上转换单光子探测器用于将泵浦光和所述后向散射光进行非线性光学和频， 将和频光转换成晶体管-晶体管逻辑门TTL电信号输出；
[0094] 所述触发器101将电脉冲信号输出至时间数字转换器106,所述上转换单光子探 测器105将TTL电信号输出至时间数字转换器106。
[0095] 触发器101输出至时间数字转换器106的电脉冲信号作为开始Start信号；上转 换单光子探测器105输出至时间数字转换器106的TTL电信号作为结束Stop信号。
[0096] 所述时间数字转换器106利用电脉冲信号和TTL电信号测量不同探测光纤位置上 对应的光子计数。
[0097] 由上述内容可知，本发明有如下有益效果：
[0098] 本发明提供了一种光纤时域反射仪，与现有技术中采用PMT、PIN以及AH)等经典 光探测器的OTDR不同，本发明中的OTDR采用上转换单光子探测器，上转换单光子探测器采 用1900nm至2000nm的泵浦光波长，对和频光进行窄带滤波，在相同量子效率下得到比经典 探测器更低的NEP，其NEP值可以达到-140dbm，由于NEP的值越低，所探测的动态范围越 大，上转换单光子探测器有效地增大了OTDR所能测量的动态范围，提高了探测的分辨率； [0099] 上转换单光子探测器采用free-run的工作模式，有效的减小了测量时间；
[0100] 与工作于门控信号下的铟砷化镓（InGaAs)雪崩二极管单光子探测器相比，探测时 间小了三个数量级；
[0101] 与超导单光子探测器的OTDR相比，无需液氮制冷，成本低，体积小；
[0102] 上转换单光子探测器中硅雪崩二极管的没有后脉冲线性，有效的避免了菲涅尔反 射峰后出现的盲区。
[0103] 实施例二
[0104] 图2为本发明一种光纤时域反射仪实施例二结构示意图，与实施例一相比，所述 装置还包括偏振控制器，所述装置包括：
[0105] 触发器101、激光器102、衰减器103、环形器104、上转换单光子探测器105、时间数 字转换器106以及偏振控制器201。
[0106] 其中，光信号在激光器102、衰减器103、环形器104和上转换单光子探测器106之 间通过单模光纤传输。
[0107] 脉冲信号光在激光器102、衰减器103、环形器104和探测光纤之间，以及后向散射 光在探测光纤、环形器104、偏振控制器201、上转换单光子探测器105之间通过单模光纤传 输。
[0108] 所述触发器101输出的电脉冲信号触发激光器102产生相同频率的脉冲信号光， 所述脉冲信号光经过所述衰减器103衰减后入射到所述环形器104,从所述环形器104输出 的脉冲信号光入射到探测光纤，脉冲信号光经过探测光纤瑞利散射后得到后向散射光输出 至环形器104,所述后向散射光经过环形器104输出后入射到偏振控制器201，所述偏振控 制器201将后向散射光调整为TMcitl模式的偏振光输出至上转换单光子探测器105 ;
[0109] 所述上转换单光子探测器105用于将泵浦光和所述后向散射光进行非线性光学 和频，上转换单光子探测器105中的体布拉格光栅对和频光进行窄带滤波，将窄带滤波后 的和频光转换成晶体管-晶体管逻辑门TTL电信号输出；
[0110] 所述触发器101将电脉冲信号输出至时间数字转换器106,所述上转换单光子探 测器105将TTL电信号输出至时间数字转换器106 ;
[0111] 所述时间数字转换器106利用电脉冲信号和TTL电信号测量不同探测光纤位置上 对应的光子计数。
[0112] 光纤时域反射仪中设备的参数等描述与实施例一类型，这里不再一一赘述。
[0113] 下面结合具体的光纤探测实验结果，对本发明所提供的光纤时域反射仪的有益效 果做进一步的说明。实验中所采用的为实施例二所述的光纤时域反射仪，光信号在各个部 件之间通过单模光纤传输。
[0114]实验一、实验二和实验四是对光纤时域反射仪探测不同长度的单模光纤空间分辨 率实验结果的分析；实验三是对光纤时域反射仪探测170km光纤所探测的动态范围的结果 分析。
[0115]实验一
[0116] 实验设置参数：探测12. 5km的单模光纤，电脉冲信号的频率为8kHz，脉冲宽度为 500ps，在距离探测光纤末端15cm处设置一个挤压点作为脉冲信号光的反射点，探测时间3 分钟(探测时间还可以为10分钟)，得到图3的测量结果。
[0117] 其中，电脉冲信号的频率f与光纤中光速V、探测光纤长度L之间的关系满足公式 (3)：
[0118] /=元 （3)。
[0119] 实验结果分析：由图3中的测量结果可知，数据结果前端存在两个反射峰301和 302,这是由于环形器104的隔离度有一定的误差所造成的。反射峰301和反射峰302之间 的距离为lm，与实际测量的环形器104中光信号通路的距离吻合。
[0120] 图3测量数据结果的后端存在两个反射峰303和304,这两个反射峰是由距离探测 光纤末端15cm处的反射点对脉冲信号光的一次反射，以及探测光纤末端对脉冲信号光的 另外一次反射形成的。由上述分析可知，本发明所提供的光纤时域反射仪探测12. 5km的单 模光纤，空间分辨率至少可以达到15cm。
[0121] 实验二
[0122] 实验设置参数：探测86km的单模光纤，根据公式（2)得电脉冲信号的频率为1kHz， 脉冲宽度为l〇ns，在探测光纤末端处接入一根长度为2m的FC-FC单模光纤跳线，探测时间 3分钟，得到图4的测量结果。
[0123] 实验结果分析：由图4所示，实验数据后端存在两个反射峰401和402,这两个反 射峰是由探测光纤末端对脉冲信号光的一次反射，以及2m的FC-FC单模光纤跳线对于脉冲 信号光的一次反射形成的。图4中反射峰401和反射峰402之间的距离为2m，与实际测量 结果吻合。由上述分析可知，本发明所提供的光纤时域反射仪探测86km的单模光纤，空间 分辨率至少可以达到2m。
[0124] 实验三
[0125] 实验设置参数：探测170km的单模光纤，根据公式（2)得电脉冲信号的频率为 500Hz，脉冲宽度为10μs，将脉冲信号光输入衰减器103进行衰减，使得从探测光纤反射回 来的后向散射光通过上转换单光子探测器105接收计数时，接近饱和计数，探测时间3分 钟，得到图5的测量结果。
[0126] 由图5可以看出，在0_20km处使得上转换单光子探测器处于不工作状态，用来避 免由于操作不当等原因损坏上转换单光子探测器。数据结果显示，上转换单光子探测器所 能探测的动态范围可以达到45dbm，（图中22. 5dbm*2=45dbm)，大约125km。
[0127] 实验四
[0128] 实验设置参数：探测216km的单模光纤，电脉冲信号的频率为400Hz，脉冲宽度为 10μs，216km的探测光纤由两段108km的光纤组成，探测时间3分钟，得到图6的测量结果。 图6 (1)-图6 (5)中横坐标表不bin的个数。
[0129] 由于216km的探测光纤比较长，分成两段光纤进行探测。上转换单光子探测器不 加门控信号时，探测的是〇至120km的探测光纤，调节衰减器使得上转换单光子探测器的计 数为44W时，测量3分钟，得到图6 (1)的测量结果。
[0130] 上转换单光子探测器加门控信号时（占空比为60%)，探测的是100至216km的探测 光纤，调节门信号延时，使得上转换单光子探测器计数最低，调节衰减器逐渐减小至无衰减 时，上转换单光子探测器计数为67W，测量3分钟，得到图6 (2)的数据结果，图6 (2)后端 反射峰602放大后如图6 (3)所示。
[0131] 在216km的探测光纤末端加上5m的FC-FC单模光纤跳线。上转换单光子探测器 加门控信号时（占空比为60%)，探测的是100至221km的探测光纤，调节门信号延时，使得上 转换单光子探测器计数最低，调节衰减器逐渐减小至无衰减时，上转换单光子探测器计数 为60W，测量3分钟，得到图6 (4)的数据结果，图6 (4)后端反射峰603放大后如图6 (5) 所示。
[0132] 将图6 (1)0至120km光纤的探测数据结果与图6 (2) 100至216km光纤的探测 数据结果组合在一起，以前端反射峰601为结点，得到图6 (6)所示的整个216探测光纤的 探测结果(为了显示清楚，图6 (6)为放大5倍后的结果示意图）。图6 (7)为图6 (6)后 端反射峰602的放大图，从图中可以看出，后端反射峰602位直为214302m。
[0133] 将图（I) 0至120km光纤的探测数据结果与图6 (4) 100至221km光纤的探测数 据结果组合在一起，以前端反射峰601为结点，得到图6 (8)所示的整个221探测光纤的探 测结果（为了显示清楚，图6 (8)为放大5倍后的结果示意图）。图6 (9)为图6 (8)后端 反射峰603的放大图，从图中可以看出，后端反射峰603位直为214307m。
[0134] 根据探测结果可知，在探测216km光纤时，可以达到Im的分辨率。
[0135] 图6 (3)和图6 (5)后端反射峰相差444-439=5个bin(没有特殊说明时，1个bin 为512ps*20=10. 24ns)，其距离S相差为 rπ " 5χ10.24χν^ , (Λλ
[0136] S =---= 5'12/h (4)
[0137] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种光纤时域反射仪，其特征在于，所述装置包括： 触发器、激光器、衰减器、环形器、上转换单光子探测器以及时间数字转换器； 所述触发器用于输出预设频率的电脉冲信号； 所述触发器输出的电脉冲信号触发激光器产生相同频率的脉冲信号光，所述脉冲信号 光经过所述衰减器衰减后入射到所述环形器，从所述环形器输出的脉冲信号光入射到探测 光纤，脉冲信号光经过探测光纤瑞利散射后得到后向散射光输出至环形器，所述后向散射 光经过环形器输出后入射到上转换单光子探测器； 所述上转换单光子探测器用于将泵浦光和所述后向散射光进行非线性光学和频，对和 频光进行窄带滤波，将窄带滤波后的和频光转换成晶体管-晶体管逻辑门TTL电信号输出， 所述泵浦光波长为1900nm至2000nm ; 所述触发器将电脉冲信号输出至时间数字转换器，所述上转换单光子探测器将TTL电 信号输出至时间数字转换器； 所述时间数字转换器利用电脉冲信号和TTL电信号测量不同探测光纤位置上对应的 光子计数； 其中，光信号在激光器、衰减器、环形器和上转换单光子探测器之间通过保偏光纤传 输。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上转换单光子探测器包括： 体布拉格光栅，所述体布拉格光栅用于对和频光进行窄带滤波。
3. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于， 所述体布拉格光栅的尺寸大于等于3. 5mm*3. 的立方体。
4. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述触发器包括： 微波信号发生器和编码器； 所述微波信号发生器用于输出初始脉冲信号； 所述编码器用于对所述初始脉冲信号进行编码，输出预设频率的电脉冲信号。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述微波信号发生器输出的初始脉冲信 号的频率包括： 10GHz〇
6. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于， 所述激光器输出功率为1W，波长为150. 12nm，脉冲宽度为50ps至10ii s可调谐。
7. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上转换单光子探测器包括： 硅雪崩二极管。
8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于， 所述硅雪崩二极管的时间抖动jitter为500ps。
9. 根据权利要求1-8任意一项所述的装置，其特征在于， 光信号在激光器、衰减器、环形器和上转换单光子探测器之间通过单模光纤传输； 则所述装置还包括： 偏振控制器，用于将泵浦光和所述后向散射光的调节为TM^模式的偏振光。
【文档编号】H04B10/071GK104426602SQ201310380182
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月27日 优先权日:2013年8月27日
【发明者】张强, 申屠国樑 申请人:张强