Dr. S.Schiemann, Dr. G.Werner, M. Werner Partners in Fiberoptics Fibotec Fiberoptics GmbH I Herpfer Straße 40 I Meiningen I Germany Fon: +49 (0)

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1 Dr. S.Schiemann, Dr. G.Werner, M. Werner Partners in Fiberoptics Fibotec Fiberoptics GmbH I Herpfer Straße 40 I 98617 Meiningen I Germany Fon: +49 (0) 3693 8813-200 I Fax: +49 (0) 3693 8813-201 I Mail: info@fibotec.com Korrelations-OTDR: Prinzip, Anwendung und neueste Ergebnisse www.fibotec.com/index.php?id=50

2 Agenda Einführung Korrelations-Reflektometrie Ziel: „cm-Auflösung“ Ergebnisse Zusammenfassung www.fibotec.dewww.fibotec.dewww.fibotec.com/index.php?id=50 Partners in Fiberoptics Agenda

3 Wer sind wir? Einführung Partners in Fiberoptics Eine erste Antwort Dr. Stephan Schiemann Entwicklungsleiter Mario Werner Elektronikentwicklung Dr. Gerald Werner www.fibotec.dewww.fibotec.dewww.fibotec.com/index.php?id=50

4 Wer sind wir? Einführung Partners in Fiberoptics Fibotec: wird 7 Jahre alt, 7 Mitarbeiter, 900 T€ Umsatz www.fibotec.dewww.fibotec.dewww.fibotec.com/index.php?id=50

5 Wer sind wir? Einführung Partners in Fiberoptics Produkte: kundenspezifische faseroptische Lösungen Steuerung- und Treiberelektronik, Signalauswertung Firmware spezielle Gehäuselösungen verschiedenste FO Lichtquellen andere FO für Meßtechnik/Sensorikanwendungen Korrelations-OTDR www.fibotec.dewww.fibotec.dewww.fibotec.com/index.php?id=50

6 Impulslaufzeit Phasenmessung Kreuzkorrelation Fourier-Transformation Einordnung Korrelations-OTDR Partners in Fiberoptics Entfernungsmessung Triangulation interferometrisch Laufzeitverfahren Laufzeitverfahren zur Entfernungsmessung Entfernungsmesser, Range Finder, LIDAR OTDR (Optical Time Domain Reflecto- meter) www.fibotec.dewww.fibotec.dewww.fibotec.com/index.php?id=50

7 Korrelations-OTDR Partners in Fiberoptics Impulslaufzeit Phasenmessung Kreuzkorrelation Fourier-Transformation www.fibotec.dewww.fibotec.dewww.fibotec.com/index.php?id=50

8 Korrelations-OTDR Partners in Fiberoptics Motivation Elektronik, Pulselaserdioden (24/7. Telcordia) geringe Spitzenleistung (WDM) Zuverlässigkeit: Flexibilität bei Auswahl der Lichtquelle: spektral sehr schmalbandige LD (Sensorik, WDM) „beliebige“ Wellenlänge (Sensorik, z.T. T&M) spektral breitbandige SLD (Sensorik, Anwendung?) kostengünstiger Aufbau: APD/Elektronik, z.T. auch Sendeseite - Auflösung > 1m relativer Vorteil (Pulse-OTDR) - Auflösung 10cm deutlicher (OFDR, Pulse-OTDR) www.fibotec.dewww.fibotec.dewww.fibotec.com/index.php?id=50

9 Korrelations-OTDR Partners in Fiberoptics Kreuzkorrelation (analog) - SNR wird besser mit wachsender Sendeleistung bzw. sensitiver Empfangselektronik - Kreuzkorrelation i.a. offline nach der Messung Kreuzkorrelation (digital) - Sendeleistung beschränkt - Kreuzkorrelation online www.fibotec.dewww.fibotec.dewww.fibotec.com/index.php?id=50

10 Korrelations-OTDR Partners in Fiberoptics Prinzipskizze - LD, Koppler, pin-PD (Hybrid) - variabler Komperator - PLD/FPGA - MC (RS 232) www.fibotec.dewww.fibotec.dewww.fibotec.com/index.php?id=50

11 Korrelations-OTDR Partners in Fiberoptics Standardprodukt: Fibolocator 80 145x100x17 cmm www.fibotec.dewww.fibotec.dewww.fibotec.com/index.php?id=50

12 Korrelations-OTDR Partners in Fiberoptics Messungen - geschlossener E2000-Stecker/Schrägschliff - Auflösung 40 m, 6 s Messzeit - 10 Mittelungen www.fibotec.dewww.fibotec.dewww.fibotec.com/index.php?id=50

13 Korrelations-OTDR Partners in Fiberoptics Messungen - offener FC/PC-Stecker (50km) - Auflösung 2,5 m, 0.1 s Messzeit (rot) - 30 Mittelungen (blau) www.fibotec.dewww.fibotec.dewww.fibotec.com/index.php?id=50

14 Korrelations-OTDR Partners in Fiberoptics Messungen - Probleme - offener Stecker + Dämpfung, G62.5 MMF - Auflösung 20 m, 0.17 s Messzeit (rot) - 433 Mittelungen (blau) www.fibotec.dewww.fibotec.dewww.fibotec.com/index.php?id=50

15 Ziel: “cm-Auflösung” Partners in Fiberoptics Entwicklungsrichtungen Förderung BM Wirtschaft und Technologie (InnoWatt) Ziel: ca. 10cm Auflösung Prototyp √ – Modul noch offen Höhere Auflösung: Größere Reichweite: Online-Faserüberwachung Lösungsansatz vorhanden Linearität des Signals: Gerätefunktion (Elektronik) ??? Digitalisierung/Statistik ??? www.fibotec.dewww.fibotec.dewww.fibotec.com/index.php?id=50

16 Ziel: “cm-Auflösung” Partners in Fiberoptics 1. Ansatz: Phasenverschiebung AKF Signal Parameter www.fibotec.dewww.fibotec.dewww.fibotec.com/index.php?id=50

17 Ziel: “cm-Auflösung” Partners in Fiberoptics 200,0 m 200,2 m 200,6 m www.fibotec.dewww.fibotec.dewww.fibotec.com/index.php?id=50

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19 Ziel: “cm-Auflösung” Partners in Fiberoptics 2. Ansatz: Variation Periode AKF Parameter www.fibotec.dewww.fibotec.dewww.fibotec.com/index.php?id=50

20 Ziel: “cm-Auflösung” Partners in Fiberoptics 200,0 m 200,2 m 200,6 m www.fibotec.dewww.fibotec.dewww.fibotec.com/index.php?id=50

21 Ziel: “cm-Auflösung” Partners in Fiberoptics Realität (Jitter): Abweichung der Mittelwerte von 21 Simulationen: www.fibotec.dewww.fibotec.dewww.fibotec.com/index.php?id=50

22 Ergebnisse Partners in Fiberoptics Gewählte Lösung: Höhere Taktrate Parallelisierung von Prozessen (x16) bis 1,25 GHz Sendefrequenz Hauptproblem: Integrierte Zusatzfunktionen des FPGA www.fibotec.dewww.fibotec.dewww.fibotec.com/index.php?id=50

23 Ergebnisse Partners in Fiberoptics www.fibotec.dewww.fibotec.dewww.fibotec.com/index.php?id=50

24 Zusammenfassung Partners in Fiberoptics 256-512 Korrelationskanäle / 16 bit -100dB Empfindlichkeit (Reflexion) bisherige Auflösung von 2,5 (1,3) m wurde auf 8 cm verbessert (verschiedene Anwendungen/ Modelle) Technische Umsetzung Korrelations-OTDR Flexibles Nischenprodukt Möglichkeit, Wellenlänge und spektrale Breite weitgehend frei zu wählen 24/7 Messungen Messung im Rauschen www.fibotec.dewww.fibotec.dewww.fibotec.com/index.php?id=50