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) I Fax: +49 (0) I Mail: Korrelations-OTDR: Prinzip, Anwendung und neueste Ergebnisse

Agenda Einführung Korrelations-Reflektometrie Ziel: „cm-Auflösung“ Ergebnisse Zusammenfassung Partners in Fiberoptics Agenda

Wer sind wir? Einführung Partners in Fiberoptics Eine erste Antwort Dr. Stephan Schiemann Entwicklungsleiter Mario Werner Elektronikentwicklung Dr. Gerald Werner

Wer sind wir? Einführung Partners in Fiberoptics Fibotec: wird 7 Jahre alt, 7 Mitarbeiter, 900 T€ Umsatz

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

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)

Korrelations-OTDR Partners in Fiberoptics Impulslaufzeit Phasenmessung Kreuzkorrelation Fourier-Transformation

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)

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

Korrelations-OTDR Partners in Fiberoptics Prinzipskizze - LD, Koppler, pin-PD (Hybrid) - variabler Komperator - PLD/FPGA - MC (RS 232)

Korrelations-OTDR Partners in Fiberoptics Standardprodukt: Fibolocator x100x17 cmm

Korrelations-OTDR Partners in Fiberoptics Messungen - geschlossener E2000-Stecker/Schrägschliff - Auflösung 40 m, 6 s Messzeit - 10 Mittelungen

Korrelations-OTDR Partners in Fiberoptics Messungen - offener FC/PC-Stecker (50km) - Auflösung 2,5 m, 0.1 s Messzeit (rot) - 30 Mittelungen (blau)

Korrelations-OTDR Partners in Fiberoptics Messungen - Probleme - offener Stecker + Dämpfung, G62.5 MMF - Auflösung 20 m, 0.17 s Messzeit (rot) Mittelungen (blau)

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 ???

Ziel: “cm-Auflösung” Partners in Fiberoptics 1. Ansatz: Phasenverschiebung AKF Signal Parameter

Ziel: “cm-Auflösung” Partners in Fiberoptics 200,0 m 200,2 m 200,6 m

Ziel: “cm-Auflösung” Partners in Fiberoptics 2. Ansatz: Variation Periode AKF Parameter

Ziel: “cm-Auflösung” Partners in Fiberoptics 200,0 m 200,2 m 200,6 m

Ziel: “cm-Auflösung” Partners in Fiberoptics Realität (Jitter): Abweichung der Mittelwerte von 21 Simulationen:

Ergebnisse Partners in Fiberoptics Gewählte Lösung: Höhere Taktrate Parallelisierung von Prozessen (x16) bis 1,25 GHz Sendefrequenz Hauptproblem: Integrierte Zusatzfunktionen des FPGA

Ergebnisse Partners in Fiberoptics

Zusammenfassung Partners in Fiberoptics 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