光反射率計を開発する際のダイナミックレンジの増加

限られたダイナミックレンジは、私たちが人生で遭遇するほとんどすべてのテクニックの特性です。 たとえば、ヘッドフォンを購入すると、この概念に出くわします。 また、フィルムとデジタルの両方で写真を扱うときは、このパラメーターを考慮する必要があります。



また、光反射率測定にも同じ概念があります。 この領域では、ダイナミックレンジは、光ケーブルがOTDRを分析できる時間に相当します。 PONネットワークの光学の分析では、大きな役割も果たします。 高い分割係数を持つスプリッターは大きな減衰を生成し、スプリッターの後ろのケーブルを「見る」ために適切なダイナミックレンジが必要です。



私(もちろん、グループだけでなく)に光反射率計を開発する機会がありました。このトピックに関する知識を共有したいと思います。 すなわち、ダイナミックレンジを拡大するアプローチ。



そもそも、ダイナミックレンジが35/37 dB(それぞれ1550 nmと1310 nmを意味する)の反射率計は珍しくありません。 OTDRは、式5 * log10(P / Po)で計算された光パワーを画面に表示します。 したがって、OTDR(アンプパス)の受信部は、約1 mW〜(注意!)0.1 nW(10 ^ -10 W)の電力範囲で動作します。 7桁、10e6! ところで、42 dBの範囲のOTDRが現在製造されています。 そのような特性を達成する方法は?



ノイズから信号を「引き抜く」問題を考慮しません(ナノワットは非常に小さな値で、回路内のノイズに匹敵します)。 これは別のディスカッションのトピックです。 また、反射率計のレーザーは非常に強力であると想定しています。



次に、特定の領域から脱線して(すべての人が高ダイナミックレンジのアナログアンプを開発する必要があるわけではありません)、さらに理解しやすく明白なものに進みます。 写真から類推してみましょう。



写真にも同様の問題があります。 明るい白から濃い黒までの現実世界の広大な範囲の明るさは、どの媒体でも伝達できません:フィルムもデジタルマトリックスも。 しかし、私はできるだけ現実に近い写真を見たいです。 したがって、目的の結果を達成するために、露光フォークが作成されます。一連のフレームが削除され、それぞれが実際のダイナミックレンジの一部のみを「カバー」します。 結果の画像は最終的な画像に結合され、その結果、高ダイナミックレンジの画像が得られます。



このトピックに関する記事はたくさんあります。たとえば、Wikipediaをご覧ください 。 写真付き。



説明したアプローチは、反射率測定でも使用されます。 測定プロセス中にOTDRが接続される光ケーブルは、その特性をすぐには変更しません。 これにより、OTDRは多くの測定を行い、画像が画面に表示される前にケーブルを「調査」します。



まず、アンプチャネルで一連の測定を最小ゲインで実行します。 このアンプは、高出力の信号を「解決」します。 弱い信号は、このアンプの範囲内に収まりません。







次に、より大きな係数を使用してアンプチャネルで一連の測定が行われます。 この増幅器は、すでに弱い信号の範囲に「クリープ」しますが、強い信号では飽和が発生するため、強い信号に関する情報を失います。 動作が写真のマトリックス/フィルムと同じであることに注意してください。







などなど。



相互に組み合わせる必要がある一連の測定値が判明します。 結合は大きな問題ではありませんが、回路の特性のばらつきを考えると、このアルゴリズムを単純と呼ぶことは困難です。 ゲイン係数はよく知られており、飽和が発生した信号の部分がよく知られています。










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