一种利用拉曼泵浦激光源不中断业务的光时域反射装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种利用拉曼泵浦激光源不中断业务的光时域反射装置，包含分布式拉曼放大系统，系统中包含一个拉曼泵浦源来为传输信号产生光的增益持续提供泵浦光，该装置包含一个耦合到拉曼泵浦源的脉冲发生器，用来在连续的泵浦光之上注入预定极性，宽度，调制深度和重复周期的脉冲，这些脉冲与连续泵浦光沿光波导一起传输，在产生光增益的同时被测量，该装置还包括一个监控模块用来响应反射脉冲，监控模块包含一个用于将反射光信号转换成一个电信号的光电探测器和一个信号处理组件，信号处理组件用于从反射信号测定OTDR值。本发明专利技术的有益效果为可以在不中断信号传输业务的情况下，实现在线OTDR的测量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种利用拉曼泵浦激光源实现不中断业务的光时域反射计装置，更进一步的，是一种服务于不中断光信号传输业务情况下，利用分布式拉曼放大器进行在线OTDR测量的装置。
技术介绍
不断增长的对光纤通讯带宽的需求持续驱动着对更快的数据传输速率的要求，为此目的要求提高如光信噪比（OSNR）的系统性能参数。一些方案试图尝试通过改进数据传输的编码方案来提升光信噪比，另一些方案试图改进传输通道自身的光学性能。例如，使用分布式拉曼放大器(DRA)技术可以沿着传输路径对信号光进行放大，这一技术正在变得越来越普遍地应用到各种光通讯系统中。虽然这一方案很有用，但是DRA要求使用相对较高功率的泵浦源来在传输介质中激发出增益（比如，常规需求功率等级高于500mW）。这样,对安装DRA到光通信系统中的人或传输信号的光波导（比如光纤），高功率光的使用都存在着安全隐患。例如，在启用DRA之前，如果知道沿着发生放大的光纤段是否存在“断点”或者其它缺陷，就可以有效避免安全事件。对于中心局（CO）环境，这点尤其值得关注，高拉曼泵浦功率会发射超过安全等级的光功率，并可能使暴露在这些光下的设备损坏（也可能使中心局的工作人员受伤）。以上这些担心促使人们研发一种尽可能安全的方式来部署DRA。此外，确定光纤特性的能力非常重要，比如光纤的衰减系数或拉曼放大系数，通过这些系数可以优化拉曼泵浦参数，获得安装在系统中DRA的最好性能。可以在光学部件中增加智能化，比如嵌入光时域反射计获得测量能力，对于测定关键系统参数从而获得尽可能多的信号放大是很重要的。常规情况下，OTDR测量是在安装一个新的DRA系统的时候进行的（在光纤上真实信息传输之前），这样安装人员就能对这段传输光纤有一个了解，OTDR测量收集的数据会在之后使用，比如，确保光纤的品质是支持使用高功率拉曼泵浦所需的高品质。各种其它的光纤特性也可以被测量，测量结果用于评估光纤可以获得的放大量级。在一个典型的OTDR测量系统作业中，一个光脉冲被发射到一段光纤中，朝脉冲源反射回来的光被周期性捕捉并测量。这些反射可用于测定这段光纤中有什么样的损耗，比如菲涅尔反射相关的损耗（在中断点如连接器，熔接点或类似点）或者瑞利背向散射（来源于光纤/波导装置自身的性质）。因为在每一个新的安装地点安排一个工程师来进行OTDR测量是相对昂贵和耗时的，因而各种远程测试方案正在被持续开发出来。虽然在使用拉曼泵浦光源自身来生成用于OTDR测量的脉冲已经取得进展，但是这种测量只能用于当系统没有工作的时候（比如：拉曼泵浦源没有用于在传输信号中产生增益的时候）。对于第一次安装部署，这种方案是适用的，然而，后续仍然有用于维修保养需要进行在线OTDR测量的需求，比如监控光纤的健康状况和确定在系统工作寿命内性能是否有下降。对于这种长期的数据采集，采用常规的拉曼泵浦方案是不方便的，因为常规的拉曼泵浦的方案需要周期性停用一部分系统业务来进行OTDR测量，然后再把这部分系统重新上线。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种利用拉曼泵浦激光源实现不中断业务的光时域反射计装置。具体来说，就是利用光传输系统中部署的分布式拉曼放大器（DRA）来进行不中断业务的OTDR光纤性能测量。根据本专利技术，DRA系统被修改可以支持执行不中断业务（比如：”实时”）的OTDR测量，与此同时，可以继续进行放大传输的光数据信号的主要功能。特别的是，至少一个DRA分布式拉曼放大系统中的泵浦源被配置来发射相对短的脉冲，这些脉冲功率水平高于或低于传统拉曼放大泵浦信号的直流电平进行传输。这些OTDR脉冲较好的在相对长的跨度内在时间上进行分离，这样一个在传输光纤内传输的通信信号在通过整段传输光纤过程将只碰到一个单脉冲，“时间上分离”有时也可以用OTDR脉冲“重复周期间隔”时间来表示。选择一个足够强的脉冲来进行“探测”想要的OTDR测量，但又不过度干扰增益传输数据信号光的主要功能。反射的脉冲远离光传输通道并用一种类似与传统OTDR系统的方式进行处理。在一个具体实施方案中，在反射的OTDR脉冲进入OTDR测量系统之前，外加的光学滤波器被用于在返回的脉冲通道中移除多余的反射泵浦光。本专利技术中一个典型的装置可用于在多于一个的拉曼泵浦源产生OTDR脉冲，在这个装置中，不同源产生的脉冲可能被按顺序使用，或配置成不同的持续时间或强度。实际上，本专利技术的一个配置可包含一个脉冲控制器来为一个或多个用于产生OTDR脉冲的拉曼泵浦源规定脉冲参数特性。更进一步考虑，OTDR测量的结果可作为一个反馈信号来控制OTDR测量系统脉冲生成的各种参数。本专利技术一个典型的实施方案包含装置如下：在光纤一个通讯系统中，拉曼泵浦源提供连续光功率泵浦来产生分布式拉曼信号增益，在这同一个通讯系统中这个装置也用来实现OTDR功能。这个装置装置包含一个耦合到拉曼泵浦源的脉冲发生器，用于在供应的泵浦光上注入预定极性、持续时间、调制度和重复周期的脉冲，这个脉冲在一段光波导（比如：光纤）中同连续功率的泵浦光一起传输，在持续产生光增益的同时进执行OTDR测量。这些注入的脉冲在光波导中传输并产生多个反射脉冲作为这段光波导的状态条件参数函数。这个装置包含一个监控模块，这个监控模块对多个反射脉冲进行响应，并包含一些传统的组件实现从反射的光脉冲进行OTDR测量的功能。本专利技术的有益效果为可以在不中断信号传输业务的情况下，实现在线OTDR的测量。附图说明下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步详细的说明；图1是一个典型使用一个传统的分布式拉曼放大系统进行在线OTDR测量的装置图解；图2是图1中使用的OTDR脉冲图；图3是一个用于测试OTDR脉冲对拉曼放大过程的影响的典型网络装置的图解；图4是一个拉曼增益和与图3中装置装置相关的脉冲图；图5是图3装置装置的反射OTDR光的曲线图；图6是几个关于光纤长度的OTDR响应函数曲线图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，对本专利技术做进一步说明。根据本专利技术推荐一种装置用于提供“在线”（比如或也就是：“实时”）OTDR测量，本装置利用一个拉曼泵浦源在不中断拉曼增益的主要功能的情况下同时产生OTDR脉冲。根据本专利技术，一个拉曼泵浦源可以随时发出一个比放大过程使用的标称更高或更低的水平的脉冲。OTDR脉冲被配置成相对短时间量级，比如，几十到几百纳秒，并将在光纤跨距中传播并以容易理解的方式反射用于OTDR测量目的。在下面的详细说明中，脉冲更适合优选被定时为很长的重复周期，以便一个光传输信号在被测量的光纤中传输过程中只会碰到一个单个的OTDR脉冲。例如，如果选择的脉冲宽度为200纳秒, 这样脉冲的空间长度范围将沿被测量的光纤的空间长度有一个大约40米的跨度。在一个脉冲传播方向与信号相反的装置中，任何传播的信号和脉冲将共享的光纤长度大约是脉冲空间范围长度的一半（在这个例子中在20米m的量级）。在大部分传统的设施中，被监测的传输光纤长度在20千米km的量级。根据以上数据，脉冲的扰动只会影响整个传输光纤长度大约0.1%。即使选择的脉冲足够强到产生瞬时的双倍拉曼增益系数，最大的影响也就是0.02dB的量级。图1展示了一个典型的实施方案中的一个创新的装置，这个装置中使用现存的分布式拉曼放大系统执行在线OTDR测量。在这个方案中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在光通信系统中实现光时域反射计的装置，其特征在于，该装置包含分布式拉曼放大系统，系统中包含一个拉曼泵浦源来为传输信号产生光的增益持续提供泵浦光，该装置包含一个耦合到拉曼泵浦源的脉冲发生器，用来在连续的泵浦光之上注入预定极性，宽度，调制深度和重复周期的脉冲，这些脉冲与连续泵浦光沿光波导一起传输，在产生光增益的同时被测量，注入的脉冲沿光波导传输并产生反射脉冲作为沿光波导的条件的函数，该装置还包括一个监控模块用来响应反射脉冲，监控模块包含一个用于将反射光信号转换成一个电信号的光电探测器和一个信号处理组件，这个信号处理组件用于从反射信号测定OTDR值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.09 US 61/950,116;2015.02.25 US 14/630,9881.一种在光通信系统中实现光时域反射计的装置，其特征在于，该装置包含分布式拉曼放大系统，系统中包含一个拉曼泵浦源来为传输信号产生光的增益持续提供泵浦光，该装置包含一个耦合到拉曼泵浦源的脉冲发生器，用来在连续的泵浦光之上注入预定极性，宽度，调制深度和重复周期的脉冲，这些脉冲与连续泵浦光沿光波导一起传输，在产生光增益的同时被测量，注入的脉冲沿光波导传输并产生反射脉冲作为沿光波导的条件的函数，该装置还包括一个监控模块用来响应反射脉冲，监控模块包含一个用于将反射光信号转换成一个电信号的光电探测器和一个信号处理组件，这个信号处理组件用于从反射信号测定OTDR值。2.如权利要求1所述在光通信系统中实现光时域反射计的装置，其特征在于所述脉冲发生器被耦合到拉曼泵浦源中的一个单独的拉曼泵浦激光二极管。3.如权利要求2所述在光通信系统中实现光时域反射计的装置，其特征在于所述拉曼泵浦激光二极管工作在最长波长。4.如权利要求1所述在光通信系统中实现光时域反射计的装置，其特征在于所述脉冲发生器被耦合到拉曼泵浦源中的多个独立的拉曼激光二极管。5.如权利要求4所述在光通信系统中实现光时域反射计的装置，其特征在于所述脉冲发生器为多个独立的拉曼泵浦激光器中的每个拉曼泵浦激光器使用一套独立极性，宽度，调制深度和重复周期的参数。6.如权利要求4所述在光通信系统中实现光时域反射计的装置，其特征在于所述脉冲发生器同一时间可以对多个拉曼泵浦激光器产生脉冲。7.如权利要求4所述在光通信系统中实现光时域反射计的装置，其特征在于所述脉冲发生器在不同时间对不同的拉曼泵浦激光器产生独立的脉冲。8.如权利要求1所述在光通信系统中实现光时域反射计的装置，其特征在于该装置还包含一个配置在监控模块输入端的光滤波器，这个光滤波器被配置成只能通过被反射的用于生成OTDR脉冲的特定拉曼激光波长,可以是一个或多个波长。9.如权利要求1所述在光通信系统中实现光时域反射计的装置，其特征在于该装置还包含一个耦合到脉冲发生器的脉冲控制器，这个脉冲控制器提供命令输入来调整一个或多个产生的脉冲的极性，宽度，调制深度和重复周期。10.如权利要求9所述在光通信系统中实现光时域反射计的装置，其特征在于监控模块信号处理组件的输出做为脉冲控制的输入，用来生成一个或多个命令输入。11.如权利要求1所述在光通信系统中实现光时域反射计的装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿拉万娜·古鲁沙米，蒂莫西·K·詹丽，斯科特·达尔，马丁·R·威廉姆斯，伊恩·P·麦克林，
申请(专利权)人：ⅡⅥ有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US