Способ измерения параметров неоднородностей показателя преломления вдоль оптического волокна и оптический рефлектометр частотной области Российский патент 2023 года по МПК G01D5/353 G01L1/24 

Изобретение относится к оптике, в частности к волоконной оптике, а именно к оптической рефлектометрии для распределенных измерений различных физических характеристик (температуры или механических деформаций) вдоль оптического волокна.

Чаще всего, принцип работы многих распределенных волоконных систем основан на методах импульсной оптической рефлектометрии временной области (optical time domain reflectometry (OTDR) в англоязычной литературе). В данных методах короткий лазерный импульс излучения вводится в тестируемое оптическое волокно. Величина временной задержки между моментом ввода импульса и временем прихода отклика на него пропорциональна координате вдоль оптического волокна, в которой произошел регистрируемый на фотоприемнике акт рассеяния/отражения. Результатом таких измерений является рефлектограмма - зависимость параметра рассеяния/отражения от временной задержки (или координаты). Пространственное разрешение в этом случае определяется длительностью зондирующего импульса и, как правило, составляет порядка 1 метра. Уменьшение длительности импульса негативным образом сказывается на регистрируемом сигнале. По этой причине разрабатываются различные методы улучшения пространственного разрешения, позволяющие сохранить отношение сигнал-шум: детектирование с помощью счетчиков единичных фотонов, кодирование зондирующего сигнала, деконволюция сигнала рассеяния. Принципиально другим подходом в задаче распределённых измерений, позволяющим получить субмиллиметровое пространственное разрешение является оптическая рефлектометрия частотной области (или optical frequency domain reflectometry (OFDR) в англоязычной литературе). Пространственное разрешение в этом случае обратно пропорционально диапазону перестройки зондирующего лазера и может достигать уровня десятков микрон.

Известно техническое решение, представленное в оптическом рефлектометре частотной области (Патент US 6545760 «Apparatus and method for measuring strain in optical fibers using Rayleigh scatter», МПК G01K 11/32; G01L 1/24, опубликован 08.04.2003 г.). Принцип работы оптического рефлектометра частотной области основан на анализе сигнала интерференции между исходным сигналом и рассеянным в оптическом волокне при сканировании оптической частоты зондирующего излучения перестраиваемого лазера. Полученный при сканировании частоты интерференционный сигнал содержит информацию о величине и точном положении отражающих событий в оптическом волокне, которые вызваны неоднородностью показателя преломления в нем. Эта информация далее может быть извлечена с помощью Фурье-анализа.

Использование Фурье-анализа приводит к жестким требованиям на линейность перестройки частоты. В связи с этим недостатком известного технического решения является ошибка измерения рефлектограмм для измерительного оптического волокна вследствие небольшой нелинейности перестройки частоты лазера. Другими словами, при таком подходе измерения требуется строгая частотная дискретность последовательных при сканировании частоты источника отсчетов. В соответствии со свойствами Фурье в случае отклонения от линейного закона перестройки частоты лазера происходит искажение пиков на рефлектограмме.

Известно техническое решение, представленное в оптическом рефлектометре частотной области (Патент US 7538883 «Distributed strain and temperature discrimination in polarization mantaining fiber», МПК G01B 9/02, G01L 1/24, G01N 21/00, опубликован 03.01.2008), используемое для раздельного измерения температуры и деформации в оптическом волокне с сохранением поляризации, в котором для линеаризации перестроечной кривой лазера используется линеаризующий волоконный интерферометр Маха-Цандера. При этом как линеаризующий перестройку частоты источника, так и измерительный интерферометры выполнены на основе компонентов и оптического волокна без сохранения состояния поляризации. В этом случае необходимо использовать дополнительные контроллеры поляризации для согласования поляризационных состояний интерферирующих волн.

Недостатком известного технического решения является необходимость регулярной настройки контроллеров поляризации обоих интерферометров исходя из измерительной волоконной линии. В этом случае существенно ухудшается стабильность работы схемы при внешнем воздействии на нее, т.к. состояние поляризации излучения меняется неконтролируемым способом при его прохождении через измерительный интерферометр. Кроме того, отсутствует привязка к абсолютной длине волны, что снижает точность измерения.

Известно техническое решение, представленное в способе множественных измерений с помощью оптического рефлектометра частотной области (Патент US 10295380 «Method and apparatus for multiple localized interferometric measurements», МПК G01L 1/24, G01D 5/353, G01M 11/00, опубликован 28.09.2017), который выбран в качестве прототипа, и содержит узел для мониторинга оптической частоты, состоящий из интерферометра Майкельсона и эталона длины волны в виде газовой ячейки. Интерферометр Майкельсона в узле для мониторинга оптической частоты измеряет флуктуации скорости перестройки частоты источника в процессе его сканирования. Эталон длины волны используется для обеспечения абсолютного значения оптической частоты на всем протяжении процесса сканирования.

Недостатком известного технического решения является снижение быстродействия работы схемы из-за необходимости использования дополнительных ресурсов для детектирования и анализа получаемого сигнала лазера. Также недостатком решения является уменьшение отношения полезного сигнала к шуму за счет уменьшения оптического излучения для его направления в узел мониторинга оптической частоты.

Перед авторами стояла задача разработать способ для измерения параметров неоднородностей показателя преломления вдоль оптического волокна с высоким пространственным разрешением и оптический рефлектометр частотной области для его реализации.

Поставленная задача решается тем, что в способе измерения параметров неоднородностей показателя преломления вдоль оптического волокна, включающем в себя генерацию оптического излучения, передачу оптического излучения, деление оптического излучения на измерительное оптическое излучение проходящее через измерительную ветвь интерферометра, содержащую измерительную волоконную линию, и опорное оптическое излучение проходящее через опорную ветвь интерферометра, содержащее оптическое волокно, с возможностью компенсации фазового набега оптических сигналов в измерительной ветви интерферометра и опорной ветви интерферометра и с последующим сложением оптического излучения, с последующей возможностью интерференции измерительного оптического сигнала и опорного оптического сигнала, детектирование оптического сигнала, преобразование оптического сигнала в аналоговый сигнал для обработки электрического сигнала, создание рефлектограммы, измерение параметров неоднородностей показателя преломления вдоль оптического волокна, при этом проводят генерацию оптического излучения со ступенчатообразной перестройкой оптической частоты по N последовательным модам резонатора ν(i)= ν(0) + idν, где dν разность оптических частот между соседними продольными модами, и дополнительно проводят построение зависимости коэффициента отражения неоднородностей показателя преломления от продольной координаты вдоль измерительной волоконной линии посредством проведения для каждой оптической частоты ν(i) накопление и нормализации электрического сигнала с построением массивов данных S(i) и P(i) с последующим, для каждого массива данных S(i) и P(i), дискретным преобразованием Фурье S(k) и P(k) соответственно, а рефлектограмму создают посредством построения зависимости среднего значения второй степени от двух массивов данных S(k) и P(k), соответствующих двум Фурье-преобразованиям от каждой поляризационной компоненты интерференционного оптического сигнала

R(k)=(| S (k)|² + | P (k)|²)^1/2 от координаты z(k)= c⋅n⋅k,

где c - скорость света в вакууме, n - средний показатель преломления в измерительной волоконной линии, k=1…N/dν - определяется разностью оптических частот между соседними продольными модами dν и числом последовательных мод резонатора N.

Способ реализуется за счет оптического рефлектометра частотной области, который включает в себя источник излучения, который выполнен с возможностью перестройки оптической частоты, и содержащим резонатор, и передающий оптическое излучение через выходное оптическое волокно; выходное оптическое волокно; интерферометр, который выполнен содержащим измерительную ветвь, содержащую измерительную волоконную линию для прохождения измерительного оптического излучения, и опорную ветвь, содержащее оптическое волокно для прохождения опорного оптического излучения, при этом оптическое волокно выполнено с возможностью компенсации фазового набега оптических сигналов в измерительной ветви интерферометра и опорной ветви интерферометра и с последующим сложением оптического излучения, с последующей возможностью интерференции измерительного оптического сигнала и опорного оптического сигнала, и состоящий из входного волоконного ответвителя с коэффициентом разветвления в спектральном диапазоне перестройки источника излучения в диапазоне 1/99-10/90%, выходного волоконного ответвителя с коэффициентом разветвления в спектральном диапазоне перестройки источника излучения в диапазоне 1/99-5/95%, и выполненный получающим одинаковый уровень интенсивности оптического излучения на первом выходе интерферометра при прохождении измерительного оптического излучения и опорного оптического излучения через выходной волоконный ответвитель, посредством выбора коэффициента разветвления, двунаправленного волоконного ответвителя с коэффициентом разветвления в спектральном диапазоне перестройки источника излучения в диапазоне 30/70 - 70/30%, измерительной волоконной линии, при этом входной волоконный ответвитель выполнен расположенным на измерительной ветви интерферометра с возможностью деления оптического излучения на измерительное оптическое излучение, направляемое в выходной волоконный ответвитель через двунаправленный волоконный ответвитель посредством отражения от неоднородностей показателя преломления в измерительной волоконной линии, и опорное оптическое излучение, идущую на выходной волоконный ответвитель посредством опорной ветви интерферометра; поляризационный делитель, который расположен на первом выходе с интерферометра; первый фотоприемник, второй фотоприемник, которые расположены параллельно друг другу; узел оцифровки и обработки сигналов, при этом источник излучения выполнен генерирующим линейно-поляризованное оптическое излучение, согласованное с поляризационной осью выходного оптического волокна источника излучения со свойством сохранения состояния поляризации и со ступенчатообразной перестройкой оптической частоты по последовательным модам резонатора источника излучения, дополнительно оснащен нормализующим волоконным ответвителем, выполненный осуществляющим нормализацию оптического сигнала с коэффициентом разветвления в спектральном диапазоне перестройки источника излучения в диапазоне 1/99 - 10/90% и расположенный на опорной ветви интерферометра до выходного волоконного ответвителя, нормализующим фотоприемником, расположенным на втором выходе интерферометра посредством соединения с нормализующим волоконным ответвителем и выполненный осуществляющим оптико-электронное преобразование и нормализацию оптического сигнала и передающий электрический сигнал в узел оцифровки и обработки сигналов, а узел оцифровки и обработки сигналов выполнен формирующим для каждой оптической частоты источника излучения накопление и нормализацию электрического сигнала отклика для двух поляризационных компонент интерференционного оптического излучения на первом выходе интерферометра на первом фотодетекторе и втором фотодетекторе и создающим рефлектограмму посредством построения зависимости коэффициента отражения неоднородностей показателя преломления от продольной координаты вдоль измерительной волоконной линии через вычисление среднего значения второй степени от преобразования Фурье от спектральной зависимости для двух поляризационных компонент интерференционного оптического излучения, при этом входной волоконный ответвитель, нормализующий волоконный ответвитель, выходной волоконный ответвитель, двунаправленный волоконный ответвитель, поляризационный делитель выполнены со свойством сохранения состояния поляризации проходящего через них оптического излучения, при этом выходное оптическое волокно с выхода источника излучения выполнено соединенным с входным оптическим волокном входного волоконного ответвителя посредством оптического сочленения таким образом, что поляризационные оси оптических волокон отличаются на 45 градусов друг относительно друга.

Технический эффект заявляемого технического решения заключается в увеличении его быстродействия, увеличении отношения сигнал/шум, в увеличении надежности и стабильности работы оптического рефлектометра частотной области при внешнем воздействии на него, а также расширение ассортимента средств данного назначения.

На фиг.1 представлена схема оптического рефлектометра частотной области, где 1 - источник излучения, 2 - интерферометр, 3 - входной волоконный ответвитель, 4 - нормализующий волоконный ответвитель, 5 - выходной волоконный ответвитель, 6 - двунаправленный волоконный ответвитель, 7 - измерительная волоконная линия, 8 - поляризационный делитель, 9 - нормализующий фотоприемник, 10 - первый фотоприемник, 11 - второй фотоприемник, 12 - узел оцифровки и обработки сигналов.

На фиг.2 Представлена характерная зависимость оптической частоты от времени при ступенчатообразной перестройке оптической частоты источником излучения.

Заявляемый способ измерения параметров неоднородностей показателя преломления вдоль оптического волокна реализуется с помощью оптического рефлектометра частотной области. В схеме заявляемого оптического рефлектометра частотной области используется не непрерывно-перестраиваемый оптической частоты источник излучения, как в известных технических решениях, а источник излучения 1 с перестройкой оптической частоты, который выполнен генерирующим линейно-поляризованное оптическое излучение со ступенчатообразной перестройкой оптической частоты по последовательным модам резонатора источника излучения 1. Источник излучения 1 выполнен с возможностью перестройки оптической частоты и содержащим резонатор. Источник излучения 1 передает оптическое излучение посредством выходного оптического волокна. Генерация оптического излучения источником излучения 1 производится со ступенчатообразной перестройкой оптической частоты по N последовательным модам резонатора ν(i)= ν(0) + i dν, где dν разность оптических частот между соседними продольными модами резонатора источника излучения 1. Характерная зависимость оптической частоты от времени представлена на Фиг.2. При этом работа источника излучения 1 устроена таким образом, чтобы в каждый момент времени в резонаторе источника излучения 1 происходит генерация одной продольной моды на протяжении некоторой длительности. Длительность генерации каждой продольной моды определяется условиями накопления оптического сигнала для его анализа в заявляемом оптическом рефлектометре частотной области. После окончания необходимой длительности происходит скачкообразное изменение оптической частоты на следующую по порядковому номеру продольную моду резонатора источника излучения 1. В итоге происходит ступенчатообразная перестройка оптической частоты на величину каждой ступени равную области свободной дисперсии резонатора источника излучения 1. Также источник излучения 1 имеет линейное поляризационное состояние выходного излучения, согласованное с поляризационной осью выходного оптического волокна источника излучения со свойством сохранения состояния поляризации. Таким образом, источник излучения 1 обеспечивает фиксированное значения оптической частоты между последовательными точками измерения на всем протяжении процесса сканирования оптической частоты.

Оптическое излучение источника излучения 1 по выходному оптическому волокну поступает в интерферометр 2 типа Маха-Цандера, который выполнен содержащим измерительную ветвь интерферометра 2 и опорную ветвь интерферометра 2. При этом измерительная ветвь интерферометра 2 содержит измерительную волоконную линию 7, а опорная ветвь интерферометра 2 содержит оптическое волокно, с возможностью компенсации фазового набега оптических сигналов в измерительной ветви интерферометра 2 и опорной ветви интерферометра 2 и с последующим сложением оптического излучения, с последующей возможностью интерференции измерительного оптического сигнала и опорного оптического сигнала. Интерферометр 2 заявляемого устройства состоит из входного волоконного ответвителя 3, нормализующего волоконного ответвителя 4, выходного волоконного ответвителя 5, двунаправленного волоконного ответвителя 6, измерительной волоконной линии 7, которые оптически связанные между собой. При этом входной волоконный ответвитель 3 выполнен с коэффициентом разветвления в спектральном диапазоне перестройки источника излучения 1 в диапазоне 1/99 - 10/90%, выходной волоконный ответвитель 5 - с коэффициентом разветвления в спектральном диапазоне перестройки источника излучения 1 в диапазоне 1/99 - 5/95% и выполненный с возможностью выбора коэффициента разветвления с целью получения одинакового уровня интенсивности оптического излучения на первом выходе интерферометра 2 при прохождении измерительного оптического излучения и опорного оптического излучения через выходной волоконный ответвитель 5.

Двунаправленный волоконный ответвитель 6 выполнен с коэффициентом разветвления в спектральном диапазоне перестройки источника излучения 1 в диапазоне 30/70 - 70/30%. Интерферометр 2 дополнительно оснащен нормализующим волоконным ответвителем 4, выполненный осуществляющим нормализацию оптического сигнала с коэффициентом разветвления в спектральном диапазоне перестройки источника излучения 1 в диапазоне 1/99 - 10/90%.

Посредством входного волоконного ответвителя 3 происходит деление оптического излучения, поступающее с источника излучения 1 по выходному оптическому волокну, на измерительное оптическое излучение и опорное оптическое излучение, распространяющихся по измерительной и опорной ветви интерферометра 2 соответственно. Выходное оптическое волокно с выхода источника излучения 1 соединено с входным оптическим волокном входного волоконного ответвителя 3 посредством оптического сочленения таким образом, что поляризационные оси волокон отличаются на 45 градусов друг относительно друга.

Измерительное оптическое излучение направляется из входного волоконного ответвителя 3 в выходной волоконный ответвитель 5 через двунаправленный волоконный ответвитель 6. Опорное оптическое излучение направляется из входного волоконного ответвителя 3 в выходной волоконный ответвитель 5 через нормализующий волоконный ответвитель 4. Часть оптического излучения идущего по измерительной ветви интерферометра 2 через двунаправленный волоконный ответвитель 6 поступает на измерительную волоконную линию 7, где претерпевает отражение от неоднородностей показателя преломления в измерительной волоконной линии 7. Далее отраженное в измерительной волоконной линии 7 оптическое излучение через двунаправленный волоконный ответвитель 6 поступает на выходной волоконный ответвитель 5, расположенный перед первым выходом с интерферометра 2, где интерферирует со второй частью оптического излучения, идущего через опорную ветвь интерферометра 2 оптического излучения, и формируется интерференционный оптический сигнал. Интерференционный оптический сигнал формируется только для сонаправленных поляризационных состояний оптического излучения в опорной и измерительной ветви интерферометра 2. При этом оптическое излучение в измерительной ветви интерферометра 2 перед первым выходом интерферометра 2 в общем случае содержит две поляризационные компоненты, т.к. измерительная волоконная линия может не обладать свойством сохранения состояния поляризации. В конечном счете в случае ортогональных поляризационных состояний оптического излучения в опорной и измерительной ветви интерферометра 2 будет отсутствовать интерференционный оптический сигнал. Для увеличения эффективности интерференции необходимо, чтобы выходное оптическое волокно источника излучения 1 было бы соединено с входным оптическим волокном входного волоконного ответвителя 3 таким образом, что поляризационные оси волокон отличаются на 45 градусов друг относительно друга.

При этом входной волоконный ответвитель 3, нормализующий волоконный ответвитель 4, выходной волоконный ответвитель5, двунаправленный волоконный ответвитель 6, поляризационный делитель 8 выполнены со свойством сохранения состояния поляризации проходящего через них оптического излучения.

Таким образом, такое использование элементов схемы со свойством сохранения состояния поляризации проходящего через них оптического излучения позволяет повысить надежность и стабильность работы при внешнем воздействии на нее.

Часть оптического излучения выводится через нормализующий волоконный ответвитель 4 посредством второго выхода интерферометра 2 для использования в процессе нормализации интерференционного оптического сигнала. Заявляемое устройство также дополнительно оснащено нормализующим фотоприемником 9, расположенным на втором выходе интерферометра 2 посредством соединения с нормализующим волоконным ответвителем 4 и который выполнен осуществляющим оптико-электронное преобразование и нормализацию оптического сигнала и передающим электрический сигнал в узел оцифровки и обработки сигналов 12.

На первом выходе интерферометра 2 последовательно расположены поляризационный делитель 8, первый фотоприемник 10 и второй фотоприемник 11 для детектирования s и p поляризационных состояний интерференционного оптического сигнала соответственно, узел оцифровки и обработки сигналов 12, таким образом, что первый выход поляризационного делителя 8 направлен на первый фотоприемник 10, а второй выход на второй фотоприемник 11, которые расположены параллельно друг другу, при этом выходы которых направлены в узел оцифровки и обработки сигналов 12.

Интерференционный оптический сигнал после выходного волоконного ответвителя 5 поступает на поляризационный делитель 8 с целью разделения интерференционного оптического излучения на s и p поляризационные компоненты. Оптические сигналы с нормализующего волоконного ответвителя 4 и с поляризационного делителя 8 детектируются нормализующим фотоприемником 9 и двумя идентичными фотоприемниками 10 и 11 соответственно, и преобразуются в аналоговые сигналы для обработки электрического сигнала.

Далее создается рефлектограмма в узле оцифровки и обработки 12, и проводятся измерения параметров неоднородностей показателя преломления вдоль оптического волокна.

Далее узел оцифровки и обработки 12 дополнительно формирует для каждой оптической частоты источника излучения 1 накопление и нормализацию электрического сигнала для двух поляризационных компонент интерференционного оптического сигнала на первом выходе интерферометра 2 на первом фотодетекторе 10 и втором фотодетекторе 11, дополнительно проводят построение зависимости коэффициента отражения неоднородностей показателя преломления от продольной координаты вдоль измерительной волоконной линии 7 посредством проведения для каждой оптической частоты ν(i) накопления и нормализации электрического сигнала с построением массивов данных S(i) и P(i) с последующим, для каждого массива данных S(i) и P(i), дискретным преобразованием Фурье S(k) и P(k) соответственно. А именно, для каждой оптической частоты ν(i) дополнительно происходит накопление и нормализация электрического сигнала на нормализующем фотоприемнике 9, первом фотодетекторе 10 и втором фотодетекторе 11

S(i) = I₁₀(i) / I₉(i)

P(i) = I₁₁(i) / I₉(i),

где I₉(i) - оцифрованные фототоки с нормализующего фотоприёмника 9, I₁₀(i), I₁₁(i) - оцифрованные фототоки с первого фотоприёмника 10 и второго фотоприемника 11. При перестройке оптической частоты источника излучения 1 получается массив данных S(i) и P(i), i=1…N (где N-1 - число ступенек при перестройке оптической частоты источника излучения 1 с диапазоном частотной перестройки (N-1)dν, где dν - величина ступени). Важно отметить, что полученные значения имеют эквидистантное расположение в оптической полосе частот. Далее для каждого массива данных S(i) и P(i) производится быстрое дискретное преобразование Фурье.

FFT(S(i)) = S (k)

FFT(P(i)) = P (k)

где k=1…N/dν - временные отсчеты. Для получения рефлектограммы необходимо построить зависимость среднего значения второй степени от двух массивов данных, соответствующих двум Фурье-преобразованиям от каждой поляризационной компоненты сигнала интерференции

R (k)=(| S (k)|² + | P (k)|²)^1/2 от координаты z(k)= c⋅n⋅k,

где c - скорость света в вакууме, n - средний показатель преломления в измерительной волоконной линии 7, k=1…N/dν - определяется разностью оптических частот между соседними продольными модами dν и числом последовательных мод резонатора N. И далее проводятся измерения параметров неоднородностей показателя преломления вдоль оптического волокна.

Таким образом, за счет автоматической эквидистантности в частотной области массивов данных S(i) и P(i) отсутствует необходимость коррекции амплитуд массивов с использованием дополнительных линеаризующих интерферометров для вычисления дискретного преобразования Фурье с целью создания рефлектограммы (т.е. уменьшается количество операций по обработки оптического сигнала) и увеличивается быстродействие. А увеличение отношения сигнал-шум достигается за счет уменьшения потерь на измерение оптического сигнала, так как для процедуры линеаризации нужна значительная доля оптической мощности. Также отношение сигнал-шум увеличивается за счет предложенного накопления и нормализации сигнала отклика оптического сигнала для каждой оптической частоты. Кроме того, достигается повышение надежности заявляемого технического решения за счет уменьшения количества операций и узлов по обработке сигнала, так как каждый дополнительный узел вносит свою дополнительную ошибку измерения. Как результат еще дополнительно достигается технический эффект в расширении ассортимента средств данного назначения. Использование элементов схемы со свойством сохранения состояния поляризации проходящего через них оптического излучения позволяет повысить надежность и стабильность работы при внешнем воздействии на нее.

Изобретение относится к волоконной оптике, а именно к оптической рефлектометрии для распределенных измерений различных физических характеристик (температуры или механических деформаций) вдоль оптического волокна. В техническом решении используется источник излучения с перестройкой оптической частоты, который выполнен генерирующим линейно-поляризованное оптическое излучение со ступенчатообразной перестройкой оптической частоты по последовательным модам резонатора источника излучения. Кроме того, для измерения параметров неоднородностей показателя преломления вдоль оптического волокна создают рефлектограмму посредством построения зависимости коэффициента отражения неоднородностей показателя преломления от продольной координаты вдоль измерительной волоконной линии через вычисление среднего значения второй степени от преобразования Фурье от спектральной зависимости для двух поляризационных компонент интерференционного оптического излучения. Технические результаты - увеличение быстродействия работы, увеличение отношения сигнал/шум, увеличение надежности и стабильности работы. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ измерения параметров неоднородностей показателя преломления вдоль оптического волокна, включающий в себя генерацию оптического излучения, передачу оптического излучения, деление оптического излучения на измерительное оптическое излучение, проходящее через измерительную ветвь интерферометра, содержащую измерительную волоконную линию, и опорное оптическое излучение, проходящее через опорную ветвь интерферометра, содержащую оптическое волокно, с возможностью компенсации фазового набега оптических сигналов в измерительной ветви интерферометра и опорной ветви интерферометра и с последующим сложением оптического излучения, с последующей возможностью интерференции измерительного оптического сигнала и опорного оптического сигнала, детектирование оптического сигнала, преобразование оптического сигнала в аналоговый сигнал для обработки электрического сигнала, создание рефлектограммы, измерение параметров неоднородностей показателя преломления вдоль оптического волокна, отличающийся тем, что генерацию оптического излучения проводят посредством ступенчатообразной перестройки оптической частоты по N последовательным модам резонатора v(i)= v(0) + i·dv, где dv – разность оптических частот между соседними продольными модами, дополнительно проводят построение зависимости коэффициента отражения неоднородностей показателя преломления от продольной координаты вдоль измерительной волоконной линии посредством проведения для каждой оптической частоты v(i) накопления и нормализации электрического сигнала с построением массивов данных S(i) и P(i) с последующим, для каждого массива данных S(i) и P(i), дискретным преобразованием Фурье S(k) и P(k) соответственно, а рефлектограмму создают посредством построения зависимости среднего значения второй степени от двух массивов данных S(k) и P(k), соответствующих двум Фурье-преобразованиям от каждой поляризационной компоненты интерференционного оптического сигнала

R(k)=(|S(k)|² + |P(k)|²)^1/2 от координаты z(k)= c⋅n⋅k,

где c – скорость света в вакууме, n – средний показатель преломления в измерительной волоконной линии, k=1…N/dv определяется разностью оптических частот между соседними продольными модами dv и числом последовательных мод резонатора N.

2. Оптический рефлектометр частотной области, включающий в себя источник излучения, который выполнен с возможностью перестройки оптической частоты и содержащим резонатор, и передающий оптическое излучение через выходное оптическое волокно; выходное оптическое волокно; интерферометр, который выполнен содержащим измерительную ветвь, содержащую измерительную волоконную линию для прохождения измерительного оптического излучения, и опорную ветвь, содержащую оптическое волокно для прохождения опорного оптического излучения, при этом оптическое волокно выполнено с возможностью компенсации фазового набега оптических сигналов в измерительной ветви интерферометра и опорной ветви интерферометра и с последующим сложением оптического излучения, с последующей возможностью интерференции измерительного оптического сигнала и опорного оптического сигнала, и состоящий из входного волоконного ответвителя с коэффициентом разветвления в спектральном диапазоне перестройки источника излучения в диапазоне 1/99 - 10/90%, выходного волоконного ответвителя с коэффициентом разветвления в спектральном диапазоне перестройки источника излучения в диапазоне 1/99 - 5/95%, и выполненный получающим одинаковый уровень интенсивности оптического излучения на первом выходе интерферометра при прохождении измерительного оптического излучения и опорного оптического излучения через выходной волоконный ответвитель, посредством выбора коэффициента разветвления, двунаправленного волоконного ответвителя с коэффициентом разветвления в спектральном диапазоне перестройки источника излучения в диапазоне 30/70 - 70/30%, измерительной волоконной линии, при этом входной волоконный ответвитель выполнен расположенным на измерительной ветви интерферометра с возможностью деления оптического излучения на измерительное оптическое излучение, направляемое в выходной волоконный ответвитель через двунаправленный волоконный ответвитель посредством отражения от неоднородностей показателя преломления в измерительной волоконной линии, и опорное оптическое излучение, идущее на выходной волоконный ответвитель посредством опорной ветви интерферометра; поляризационный делитель, который расположен на первом выходе с интерферометра; первый фотоприемник, второй фотоприемник, которые расположены параллельно друг другу; узел оцифровки и обработки сигналов, отличающийся тем, что источник излучения выполнен генерирующим линейно-поляризованное оптическое излучение, согласованное с поляризационной осью выходного оптического волокна источника излучения со свойством сохранения состояния поляризации и со ступенчатообразной перестройкой оптической частоты по последовательным модам резонатора источника излучения, дополнительно оснащен нормализующим волоконным ответвителем, выполненный осуществляющим нормализацию оптического сигнала с коэффициентом разветвления в спектральном диапазоне перестройки источника излучения в диапазоне 1/99 - 10/90% и расположенный на опорной ветви интерферометра до выходного волоконного ответвителя, нормализующим фотоприемником, расположенным на втором выходе интерферометра посредством соединения с нормализующим волоконным ответвителем и выполненный осуществляющим оптико-электронное преобразование и нормализацию оптического сигнала и передающий электрический сигнал в узел оцифровки и обработки сигналов, а узел оцифровки и обработки сигналов выполнен формирующим для каждой оптической частоты источника излучения накопление и нормализацию электрического сигнала отклика для двух поляризационных компонент интерференционного оптического излучения на первом выходе интерферометра на первом фотодетекторе и втором фотодетекторе и создающим рефлектограмму посредством построения зависимости коэффициента отражения неоднородностей показателя преломления от продольной координаты вдоль измерительной волоконной линии через вычисление среднего значения второй степени от преобразования Фурье от спектральной зависимости для двух поляризационных компонент интерференционного оптического излучения, при этом входной волоконный ответвитель, нормализующий волоконный ответвитель, выходной волоконный ответвитель, двунаправленный волоконный ответвитель, поляризационный делитель выполнены со свойством сохранения состояния поляризации проходящего через них оптического излучения, при этом выходное оптическое волокно с выхода источника излучения выполнено соединенным с входным оптическим волокном входного волоконного ответвителя посредством оптического сочленения таким образом, что поляризационные оси оптических волокон отличаются на 45 градусов друг относительно друга.