一种复合型光纤通信线路故障监测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种复合型光纤通信线路故障监测系统，包括主激光器模块(1)、第一至四光耦合器、脉冲调制+扰偏控制模块(4)、混沌激光信号生成控制模块(5)、第一、二波分复用器(7、11)、掺铒光纤放大器(EDFA)(8)、环形器(9)、多中继待测光纤通信线路(10)、平衡光电探测器模块(13)、第一光电探测器模块(14)、第二光电探测器模块(15)、数据采集模块(16)、数据分析处理模块(17)和显示装置(18)；系统可以同时获得基于相干探测的分布式光时域传感监测方案和基于混沌光源的分布式光时域传感监测方案，在测试过程中同时对多中继待测光纤通信线路进行监测。本发明专利技术重复利用了系统中的绝大多数测量装置，提高了传感器件的利用效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤通信
，涉及一种光纤通信线路故障监测方法及系统，尤其涉及一种适用于长距离、多中继放大的海底通信光缆健康监测的新复合型光纤通信线路故障监测方法及系统。
技术介绍
传统的光纤通信线路故障监测通常是使用光时域反射仪(OTDR)或相干光时域反射仪(COTDR)，且COTDR尤其适用于长距离、多中继放大的海底通信光缆健康监测。以上两种技术通常是光源端发射探测光脉冲，通过监测反射/散射回探测端光信号的功率来得到故障点的距离、损耗等参数信息。当光纤通信线路距离较长、中继较多时，需要的探测脉冲周期也相对变大，如果想获得较高的空间分辨率，脉宽又需尽可能的小，对于长距离海底通信光缆来说，其需要的探测光脉冲的占空比极小，以1.2万公里的海底光缆为例，脉冲周期至少需120毫秒，分辨率是1公里时脉宽为10微秒，占空比不足万分之一。可见探测系统中非噪声基底信号的缺失时间是相当长的，而线路中通常会在几十公里至一百公里左右使用一个掺铒光纤放大器作为中继放大器，低占空比的光脉冲在掺铒光纤放大器(EDFA)中被放大时，会由于EDFA的瞬态效应而形成严重的光浪涌，从而导致光脉冲严重变形，这种畸变极有可能击毁EDFA。对于光浪涌的抑制，1995年，Shin-ichiFurukawa,等人提出的使用互补填充光脉冲的方法，探测光脉冲和填充光脉冲分别对应各自的激光器和脉冲调制器，再利用光耦合器或波分复用器将二者合为一路准连续光，这种准连续光能很好地抑制光浪涌，但是系统中填充光脉冲的信号仅仅只能抵制光浪涌，不能作为探测信号使用，对于整个系统来说实属资源浪费；2004年，EvangelidesStephen等人提出一种基于频率脉冲扫频的相干光时域反射仪方案，该方法中脉冲的频率随时间不断变化但光功率是不变的，这种光信号打入光纤线路后也可以抑制EDFA的瞬态效应从而避免光浪涌，但因频率脉冲是变化的，为使探测光与本振光产生的相干中频信号稳定，因此本振光的频率也相应改变，另外，扫频并未改变激光的连续性和激光线宽，该连续光的布里渊阈值很低，会限制频率脉冲的峰值功率从而限制COTDR的，波长的连续扫描控制，使系统的成本也较昂贵。2013年，吕立冬等人提出基于探测频率编码的相干光时域反射仪，它利用同一光源获得探测光和填充光以及频率恒定的本振光，而且探测光频率被按时序编码，从而提升测量的动态范围。但此方法对脉冲调制技术及后期数据处理技术要求较高，特别是后期数据处理过程中因需要解码，数据处理时间较长，降低了系统的实时性。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术目的是，提出一种高灵敏度的新复合型分布式光纤通信线路故障监测方法，并基于这种方法提出一种融合相干光时域反射仪和混沌光时域反射仪的复合型分布式光纤通信线路故障监测方法及系统。本专利技术的所述新复合型光纤通信线路故障监测方法及系统是指一套系统可以同时实现两种测量方案，一种是基于相干探测的分布式光时域传感方法(以下简称相干光时域反射仪)，另一种是基于混沌光信号的分布式光时域传感方法(以下简称混沌光时域反射仪)。系统中的混沌探测光信号既是探测信号又是COTDR的填充光，可充分抵制EDFA瞬态效应造成的光浪涌，并且此方法不影响系统测量的速度和动态范围，同时可获得两种方案的监测数据。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种复合型光纤通信线路故障检测方法及系统，包括主激光器模块(1)、第一光耦合器(2)、第二光耦合器(3)、脉冲调制+扰偏控制模块(4)、混沌激光信号生成控制模块(5)、第三光耦合器(6)、第一波分复用器(WDM1)(7)、掺铒光纤放大器(EDFA)(8)、环形器(9)、多中继待测光纤通信线路(10)、第二波分复用器(WDM2)(11)、第四光耦合器(12)、平衡光电探测器模块(13)、第一光电探测器模块(14)、第二光电探测器模块(15)、数据采集模块(16)、数据分析处理模块(17)和显示装置(18)；光路连接方式如下：主激光器模块(1)的输出端口接包含1个输入端口、2个输出端口的第一光耦合器(2)的输入端口，第一光耦合器(2)的第1输出端口接包含1个输入端口、2个输出端口的第二光耦合器(3)的输入端口，第二光耦合器(3)的第1输出端口接包含2个输入端口、2个输出端口的第四光耦合器(12)的第1输入端口，第二光耦合器(3)的第2输出端口接脉冲调制+扰偏控制模块(4)的输入端口，脉冲调制+扰偏控制模块(4)的输出端口接包含2个输入端口、1个输出端口的第一波分复用器(WDM1)(7)的第1输入端口；第一光耦合器(2)的第2输出端口接混沌激光信号生成控制模块(5)的输入端口，混沌激光信号生成控制模块(5)的输出端口接包含1个输入端口、2个输出端口的第三光耦合器(6)的输入端口，第三光耦合器(6)的第1输出端口接第一光电探测器模块(14)的输入端口，第三光耦合器(6)的第2输出端口接第一波分复用器(WDM1)(7)的第2输入端口；第一波分复用器(WDM1)(7)的输出端口接EDFA(8)的输入端口，EDFA(8)的输出端口接环形器(9)的第1端口，环形器(9)的第2端口接多中继待测光纤通信线路(10)，环形器(9)的第3端口接包含1个输入端口、2个输出端口的第二波分复用器(WDM2)(11)；第二波分复用器(WDM2)(11)的第1输出端口与第四光耦合器(12)的第2输入端口相连，第四光耦合器(12)的两路输出端分别接平衡光电探测器模块(13)的两个光耦合输入端；平衡光电探测器模块(13)的差分输出端口连接数据采集模块(16)的第1输入端口；第二波分复用器(WDM2)(11)的第2输出端口与第二光电探测器模块(15)相连；第一、第二光电探测器模块的输出端口分别接数据采集模块(16)的第2、3输入端口；数据采集模块的输出端连接数据分析处理模块(17)；数据分析处理模块(17)的输出端口连接显示装置(18)。进一步，系统基于波分复用器WDM的复用与解复用功能及混沌激光信号生成控制模块(5)可同时实现两种传感：基于相干探测的分布式光时域传感方法及系统(以下简称相干光时域反射仪)和基于混沌光源的分布式光时域传感方法及系统(以下简称混沌光时域反射仪)。其中，主激光器模块的输出信号除用于生成混沌激光信号外，还作为相干光时域反射仪的探测光源使用。进一步，系统中混沌激光信号生成控制模块(5)中包含副激光器模块、偏振控制器模块、隔离器模块、环形器模块和放大器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合型光纤通信线路故障监测系统，其特征是包括主激光器模块(1)、第一光耦合器(2)、第二光耦合器(3)、脉冲调制+扰偏控制模块(4)、混沌激光信号生成控制模块(5)、第三光耦合器(6)、第一波分复用器WDM1(7)、掺铒光纤放大器EDFA(8)、环形器(9)、多中继待测光纤通信线路(10)、第二波分复用器WDM2(11)、第四光耦合器(12)、平衡光电探测器模块(13)、第一光电探测器模块(14)、第二光电探测器模块(15)、数据采集模块(16)、数据分析处理模块(17)和显示装置(18)；光路连接方式如下：主激光器模块(1)的输出端口接包含1个输入端口、2个输出端口的第一光耦合器(2)的输入端口，第一光耦合器(2)的第1输出端口接包含1个输入端口、2个输出端口的第二光耦合器(3)的输入端口，第二光耦合器(3)的第1输出端口接包含2个输入端口、2个输出端口的第四光耦合器(12)的第1输入端口，第二光耦合器(3)的第2输出端口接脉冲调制+扰偏控制模块(4)的输入端口，脉冲调制+扰偏控制模块(4)的输出端口接包含2个输入端口、1个输出端口的第一波分复用器(WDM1)(7)的第1输入端口；第一光耦合器(2)的第2输出端口接混沌激光信号生成控制模块(5)的输入端口，混沌激光信号生成控制模块(5)的输出端口接包含1个输入端口、2个输出端口的第三光耦合器(6)的输入端口，第三光耦合器(6)的第1输出端口接第一光电探测器模块(14)的输入端口，第三光耦合器(6)的第2输出端口接第一波分复用器WDM1(7)的第2输入端口；第一波分复用器WDM1(7)的输出端口接EDFA(8)的输入端口，EDFA(8)的输出端口接环形器(9)的第1端口，环形器(9)的第2端口接多中继待测光纤通信线路(10)，环形器(9)的第3端口接包含1个输入端口、2个输出端口的第二波分复用器WDM2(11)；第二波分复用器WDM2(11)的第1输出端口与第四光耦合器(12)的第2输入端口相连，第四光耦合器(12)的两路输出端分别接平衡光电探测器模块(13)的两个光耦合输入端；平衡光电探测器模块(13)的差分输出端口连接数据采集模块(16)的第1输入端口；第二波分复用器WDM2(11)的第2输出端口与第二光电探测器模块(15)相连；第一、第二光电探测器模块的输出端口分别接数据采集模块(16)的第2、3输入端口；数据采集模块的输出端连接数据分析处理模块(17)；数据分析处理模块(17)的输出端口连接显示装置(18)。...

【技术特征摘要】
1.一种复合型光纤通信线路故障监测系统，其特征是包括主激光器模块(1)、第
一光耦合器(2)、第二光耦合器(3)、脉冲调制+扰偏控制模块(4)、混沌激光信号生
成控制模块(5)、第三光耦合器(6)、第一波分复用器WDM1(7)、掺铒光纤放大器EDFA
(8)、环形器(9)、多中继待测光纤通信线路(10)、第二波分复用器WDM2(11)、第四
光耦合器(12)、平衡光电探测器模块(13)、第一光电探测器模块(14)、第二光电探
测器模块(15)、数据采集模块(16)、数据分析处理模块(17)和显示装置(18)；
光路连接方式如下：主激光器模块(1)的输出端口接包含1个输入端口、2个输出
端口的第一光耦合器(2)的输入端口，第一光耦合器(2)的第1输出端口接包含1个
输入端口、2个输出端口的第二光耦合器(3)的输入端口，第二光耦合器(3)的第1
输出端口接包含2个输入端口、2个输出端口的第四光耦合器(12)的第1输入端口，
第二光耦合器(3)的第2输出端口接脉冲调制+扰偏控制模块(4)的输入端口，脉冲
调制+扰偏控制模块(4)的输出端口接包含2个输入端口、1个输出端口的第一波分复
用器(WDM1)(7)的第1输入端口；第一光耦合器(2)的第2输出端口接混沌激光信
号生成控制模块(5)的输入端口，混沌激光信号生成控制模块(5)的输出端口接包含
1个输入端口、2个输出端口的第三光耦合器(6)的输入端口，第三光耦合器(6)的
第1输出端口接第一光电探测器模块(14)的输入端口，第三光耦合器(6)的第2输
出端口接第一波分复用器WDM1(7)的第2输入端口；第一波分复用器WDM1(7)的输
出端口接EDFA(8)的输入端口，EDFA(8)的输出端口接环形器(9)的第1端口，环
形器(9)的第2端口接多中继待测光纤通信线路(10)，环形器(9)的第3端口接包
含1个输入端口、2个输出端口的第二波分复用器WDM2(11)；第二波分复用器WDM2(11)
的第1输出端口与第四光耦合器(12)的第2输入端口相连，第四光耦合器(12)的两
路输出端分别接平衡光电探测器模块(13)的两个光耦合输入端；平衡光电探测器模块
(13)的差分输出端口连接数据采集模块(16)的第1输入端口；第二波分复用器WDM2
(11)的第2输出端口与第二光电探测器模块(15)相连；第一、第二光电探测器模块
的输出端口分别接数据采集模块(16)的第2、3输入端口；数据采集模块的输出端连
接数据分析处理模块(17)；数据分析处理模块(17)的输出端口连接显示装置(18)。
2.根据权利要求1所述的复合型光纤通信线路故障监测系统，其特征在于系统基
于波分复用器WDM的复用与解复用功能可同时实现两种传感：基于相干探测的分布式

\t光时域传感方法及系统和基于混沌光源的分布式光时域传感方法及系统。
3.根据权利要求1所述的复合型光纤通信线路故障监测系统，其特征是主激光器
模块(1)除作为混沌激光信号生成控制模块(5)的注入光源外，还作为相干光时域反
射仪的探测光源使用。
4.根据权利要求1所述的新复合型光纤通信线路故障监测系统，其特征在于系统
中混沌激光信号生成控制模块(5)中包含副激光器模块、偏振控制器模块、隔离器模
块、环形器模块和放大器模块。
5.根据权利要求1所述的复合型光纤通信线路故障监测系统，其特征在于系统中
主激光器模块(1)的输出信号与混沌激光信号生成控制模块(5)所生成的混沌激光信
号的波长范围均位于光通信波...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈勐勐，颜森林，
申请(专利权)人：南京晓庄学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32