光频域反射（optical frequency domain reflectometry, OFDR）技术在1981年首次提出。通过瑞利散射进行传感，但与OTDR不同的是，光频域反射是通过测量被调制的探测光产生的瑞利散射信号的频率来对散射信号进行定位的。相对于OTDR技术，OFDR具有空间分辨率高，对探测光功率要求低等优点。
光纤传感中的光频域反射（OFDR）技术
OFDR的原理如下图所示，光源发出的频率经线性扫描的连续光被耦合器分为两路，有一路光就被注入到传感光纤，当它在光纤中传播时会一直有瑞利散射信号发出，这些散射的瑞利信号通过耦合器被耦合到探测器中，剩余的一路光波经过反射后作为参考光通过耦合器同样被耦合到探测器中。
从原理上来看，COTDR和OFDR对瑞利信号的检测方式相同，都是相干信息探测。满足了相干条件的瑞利散射信号光，会在光电探测器上发生混频。光传输过程中的衰减会累计，累计得的两路光是总瑞利散射强度的重要参量，对光纤中某一具体位置，可以通过频谱上各频率点反推出光纤中的各个位置。由于比重与光纤沿线的衰减成正比，可以从各个频率点的功率得到光纤沿线各个位置处的衰减情况。OFDR的空间分辨率和频谱的分辨率有关，从时域到频域的变换，频率分辨率由信号的持续时间决定，最终，OFDR的空间分辨率由光源所能实现的最大频率扫描范围所决定。
激光器发出中心波长为C波段1550nm的激光，通过压电陶瓷、电流控制、温度控制等方式可以实现对激光器的频率扫描。像上面图所展示的一样，最终的探测光是参考光和瑞利散射光的混频信号，光电探测器后面接的是频谱探测仪。
OFDR对光源频率扫描的线性度有非常高的要求。传感系统常间隔时间对信号采样，再变换到频域，并且按照频率间隔与空间间隔的对应关系标定信号的位置。这样的话，如果光源调谐存在非线性，会导致同一位置的散射信号与参考光在不同的时刻产生出不同的拍频，最终影响OFDR的空间分辨率。可使用非平衡辅助干涉仪来降低这种情况的影响。
光纤中不同位置返回的瑞利散射信号的偏振态并不相同，由此产生的混合信号的在与参考光相干时由于偏振态的差异会使最终得到的信号产生不规则波动。因为OFDR本身是在光源频率不断变化的过程中来对信号进行采集，通过对多次测量的结果进行平均，可在一定程度上消除偏振态不匹配对测量结果造成的影响，这个问题可以采用偏振分集接收技术进行减弱。由于瑞利散射信号的偏振态在光纤沿线不断变化，分束器两个输出端中的散射信号的功率会沿光纤长度产生波动，进而导致分束器中每一路相干信号均会产生相应的变化，分别对这些路进行分析，可以得到光纤中的排长、光波偏振态的变化等信息。
对参考光的偏振态进行控制，使得偏振分束器两个输出端中参考光的功率相等，这样就可以通过最终两路中相干信号的强度关系得到总瑞利散射的真正强度，从而消除瑞利散射偏振辩护对OFDR的影响。
由于OFDR需要采用相干接收的方式来探测瑞利散射信号，为了保证参考光与光纤中的瑞利散射光能够相干，传感光纤的长度要远小于光源的相干长度。诸多频谱形状为高斯型的光源，需要光源的线宽达到数个KHz，这就是为实现长距离传感而需要OFDR对光源相关性的要求高的原因。
从空间分辨率来看，OFDR的空间分辨率由光源的频率扫描范围所决定。对于1GHz的扫描范围，对应的OFDR的空间分辨率理论上可以达到0.1m。增大OFDR的测量距离，需要增加激光器的最大频率扫描范围或减小频率的扫描速率。
OFDR主要被用于测量光纤中的损耗和反射，另外在测量温度、应力、偏振模色散等方面有应用。
（声明：本文部分图表参考自CNKI或SPIE数据库论文，期刊卷及DOI编号都已在引用部分标出；本公司可提供分布式光纤传感系统，配合各种工程实践研究，价格优惠，性能优异，如有需要，欢迎采购！）
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