專利名稱：對光信號傳輸網(wǎng)絡(luò)中光纖斷裂檢測的改進的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光信號傳輸網(wǎng)絡(luò)中光纖斷裂檢測，具體而論涉及使用光放大器的網(wǎng)絡(luò)。
光纖斷裂檢測是眾所周知的，在檢測中信號從光纖的一端發(fā)出、從斷裂處反射回來到達發(fā)送端，并且利用該信號來確定作為發(fā)送的和返回接收的信號之間的時間延遲的函數(shù)的斷裂位置。這樣一種系統(tǒng)稱之為光時域反射計(OTDR)。對于長途光傳輸網(wǎng)絡(luò)，必須使用一個或多個放大器/中繼器來補償隨沿光纖的距離的增加而發(fā)生的信號損失。在這樣一種系統(tǒng)中的放大器/中繼器是單向的，這就不能使用在同一條光纖上發(fā)出探測脈沖并檢測后向散射信號的常規(guī)的OTDR。
長途放大器/中繼器光傳輸系統(tǒng)一般使用的是光纖對，其中的一個光纖用于出站信號，另一個光纖用于入站信號，每一光纖都有單向的放大器/中繼器，并且已提出各種光耦合器設(shè)備，旨在這種系統(tǒng)中便于使用OTDR。在以下兩篇文章中描述了據(jù)我們所知的兩種設(shè)備(1)Novel Coherent Optical Time Domain Refflectometry For FaultLocalisation of Optical Amplifier Submarine Cable System(用于光放大器海底光纜系統(tǒng)的故障定位的新型相干光時域反射計)。
yukio Horiuchi等人，KDD實驗室IEEE Photonics Technology Letters，Vol.2，No.4，April 1990(2)Fault Location on Optical Amplifier Submarine System(光放大器海底系統(tǒng)的故障定位)。
Masatoyo Sumida等人，NTT傳輸系統(tǒng)實驗室IMTC，10 May 1994，0-7803-1880-3/94 IEEE這樣一些公知的設(shè)備存在缺點，本發(fā)明試圖提供對這些設(shè)備的改進。
按照本發(fā)明，提供一種雙向光信號傳輸網(wǎng)絡(luò)，它包括一條出站光纖和一條入站光纖、光耦合裝置、和一個濾波器；每個所說光纖都包括一個光放大器/中繼器；所說光耦合裝置在至放大器/中繼器的輸出側(cè)的光纖之一和另一光纖之間通信；并且，對所說濾波器進行安排，以允許在出站和入站光纖之間傳送檢驗信號波長但阻止不期望的業(yè)務信號的傳送。
該網(wǎng)絡(luò)可以包括一個附加的光耦合裝置，所說光耦合裝置在至放大器/中繼器的輸出側(cè)的所說另一光纖和所說光纖之一之間通信，并且包括第二濾波器，對所說第二濾波器進行安排以允許在入站和出站光纖之間傳送檢驗信號波長但阻止不期望的業(yè)務信號的傳送。
該耦合裝置或每個耦合裝置可包括一條光纖，所說光纖包括傳輸濾波器，所說傳輸濾波器允許傳送檢驗信號波長但阻止對不期望的業(yè)務信號的傳送，該耦合裝置在每一端都針對入站和出站光纖中的不同的那一個光纖設(shè)置一個分路耦合器。
該耦合裝置或者每一耦合裝置可以包括一條光纖，所說光纖包括一個傳輸濾波器，所說濾波器允許傳送檢驗信號波長但阻止不期望的業(yè)務信號的傳送，該耦合裝置在一端包括一個3端口的循環(huán)器，其輸入和輸出端口用于出站光纖，其中間端口與耦合裝置的光纖耦合，該耦合裝置在另一端包括一個至入站光纖的分路耦合器。
該耦合裝置或每個耦合裝置可包括一個光纖，所說光纖包括一個傳輸濾波器，所說傳輸濾波器允許傳送檢驗信號波長但阻止不期望的業(yè)務信號的傳送，該耦合裝置在每一端都包括一個3端口的循環(huán)器，出站光纖和入站光纖各一個循環(huán)器，每個循環(huán)器都有一個用于它們的特定出站或入站光纖的輸入和輸出端口，它的另一端口與耦合裝置的光纖耦合。
該耦合裝置或每個耦合裝置可以包括一條光纖、一個4端口的循環(huán)器、一個分路耦合器、和一個反射濾波器；所說反射濾波器反射檢驗信號波長但不反射業(yè)務信號；該4端口的循環(huán)器沿循環(huán)方向有端口1-4，端口1從放大器/中繼器耦合到出站光纖，端口2耦合到出站光纖的繼續(xù)位置，端口3耦合到反射濾波器，端口4耦合到耦合裝置的光纖的一端；分路耦合器經(jīng)耦合裝置的光纖的另一端耦合到入站光纖。
該耦合裝置或每個耦合裝置可以包括一條光纖、一個4端口循環(huán)器、一個三端口循環(huán)器、和一個反射濾波器；所說反射濾波器反射檢驗信號波長但不反射業(yè)務信號；所說4端口循環(huán)器沿循環(huán)方向有4個端口1一4，端口1從放大器/中繼器耦合到出站光纖，端口2耦合到出站光纖的繼續(xù)位置，端口3耦合到反射濾波器，端口4耦合到該耦合裝置的光纖的一端；所說3端口循環(huán)器沿循環(huán)方向有端口1-3，端口1耦合到入站光纖，端口2耦合到該耦合裝置的光纖的另一端，端口3耦合到入站光纖的繼續(xù)位置。
該耦合裝置或每個耦合裝置可以包括一條光纖、兩個3端口循環(huán)器和一個反射濾波器；所說反射濾波器反射檢驗信號波長但不反射業(yè)務信號；所說第一3端口循環(huán)器沿循環(huán)方向有端口1-3，端口1從放大器/中繼器耦合到出站光纖，端口2耦合到出站光纖的繼續(xù)位置，端口3耦合到耦合裝置的光纖的一端；第二3端口循環(huán)器沿循環(huán)方向有端口1-3，端口1耦合到耦合裝置的光纖的另一端，端口2耦合到入站光纖，端口3耦合到入站光纖的繼續(xù)位置；反射濾波器先連接在入站光纖里，而后再連接到第二3端口循環(huán)器的端口1上。
該耦合裝置或至少一個耦合裝置可以與至相關(guān)的光放大器/中繼器的輸入側(cè)的入站光纖通信。
該耦合裝置或至少一個耦合裝置可以與至相關(guān)的光放大器/中繼器的輸出側(cè)的入站光纖通信。
入站和出站光纖可在分離陸地之間的水下延伸，并且可在陸地上定位發(fā)射/接收設(shè)備。
該網(wǎng)絡(luò)可以包括一個光時域反射計，所說光時域反射計具有用于在出站光纖上產(chǎn)生不同于業(yè)務信號波長的檢驗波長的裝置，反射后從入站光纖接收該波長的裝置，以及確定作為出站和引入檢驗波長信號之間的時間延遲的函數(shù)的斷裂位置的裝置。
按照本發(fā)明的另一方面，提供一種在具有放大器/中繼器的光纖雙向傳輸系統(tǒng)中檢測光纖斷裂的方法，該方法包括如下步驟在出站光纖上發(fā)送不同于業(yè)務信號波長的檢驗波長；經(jīng)一濾波器把出站光纖上的信號耦合到入站光纖上，所說濾波器允許傳送檢驗信號波長但不允許傳送業(yè)務信號；比較發(fā)出的和返回的檢驗信號之間的時間延遲；以及，確定作為該時間延遲的函數(shù)的斷裂位置。
為了更容易地理解本發(fā)明及其各種其它的優(yōu)選特征，現(xiàn)參照以下附圖借助實例描述本發(fā)明的一些實施例，其中

圖1是現(xiàn)有技術(shù)OTDR網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；圖2示意地說明對圖1的部分系統(tǒng)的改進以提供按本發(fā)明構(gòu)造的一個網(wǎng)絡(luò)；圖3示意地說明對圖1的部分系統(tǒng)的另一種改進以提供按本發(fā)明構(gòu)造的一個網(wǎng)絡(luò)；以及圖4示意地說明可以應用到圖1、2或3的系統(tǒng)的下一種改進以提供按本發(fā)明構(gòu)造的一個網(wǎng)絡(luò)。
現(xiàn)在參照圖1，其中表示的是諸如先前提到過的參考文獻1中描述的現(xiàn)有技術(shù)雙向長途光傳輸系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，發(fā)射機/接收機終端10耦合到出站光纖12以傳送信號，并且耦合到入站光纖14以接收信號。終端10具有在出站光纖上為OTDR所需提供一特定波長信號的能力。出站光纖和入站光纖經(jīng)放大器/中繼器16、18、20、22、24、26確定路線，在圖1的每條線上表示出其中的3個。在出站線的放大器/中繼器18之后提供一個光學方向耦合器28，對耦合器28進行安排，使其能分流來自該出站線的一部分光信號。該耦合器在輸入端經(jīng)光纖30耦合到入站線，并經(jīng)第二方向耦合器32到放大器/中繼器24。在34處表示出站線的一個斷裂點。在使用中，為了檢測斷裂，從終端10和出站光纖12發(fā)出一個檢驗信號，該檢驗信號由該斷裂點反射或后向散射，經(jīng)耦合器28、光纖30、和耦合器32耦合到入站線，并返回到終端10，在這里通過OTDR確定斷裂位置。
但這樣一種耦合器安排卻產(chǎn)生了某些根本性的限制。為了為主業(yè)務信號在放大器/中繼器的輸出端和/或輸入端處維持一個低損耗的路徑/中繼器，必須對后向散射光使用低耦合比，這將減小后向散射信號，因此降低了光纖斷裂檢測系統(tǒng)的性能。進而，可以經(jīng)由一個衰減器36在后向散射路徑中加進額外損耗，以減小由后向散射出站線信號引起的入站返回線業(yè)務信號的損失。這進一步限制了斷裂檢測能力。
本發(fā)明來源于這樣一些系統(tǒng)中對PTDR的要求的研究?？梢苑謨蓚€部分來觀察從出站光纖向入站光纖傳送后向散射PTDR探測信號的方法從出站光纖提取后向散射信號，并且把該信號加到入站光纖。而且，這樣作對業(yè)務信號幅值的影響應為最小。
下面參照對圖1所示設(shè)備進行了改進的其它一些附圖描述本發(fā)明及其各種其它的優(yōu)選特征，圖中僅表示出改進部分。使用相同的標號標記和圖1相同的部分。
在圖2中，在放大器的輸出端不使用光耦合器，而是設(shè)置一個光循環(huán)器38和一個用于反射OTDR波長的反射濾波器40。如圖所示，放大器的輸出連到循環(huán)器的第一端口，循環(huán)器的第二端口耦合到輸出線并且繼續(xù)到放大器20，第三端口耦合到反射濾波器40，第四端口耦合到交叉連接光纖30。在使用中，沿出站光纖12發(fā)出的業(yè)務和/或檢驗信號在第一端口進入循環(huán)器38，并通過第二端口送出以前進至放大器20。作為在34處斷裂的結(jié)果，包括業(yè)務和/或檢驗信號的后向散射光返回到循環(huán)器38的第二端口，并且通過第三端口發(fā)出，到達反射濾波器40，在這里業(yè)務信號被吸收而檢驗信號被反射回來到達循環(huán)器的第三端口，并且從第四端口出來奔向光纖30，以便在放大器/中繼器24的輸入端交叉耦合到入站線上。要求線路業(yè)務信號和OTDR探測信號具有不同的波長，以使濾波器只反射所需的OTDR檢驗波長。該濾波器可以是任何適宜的反射型濾波器，例如布喇格光柵光纖。
圖3表示使用傳輸濾波器42的另一種安排，所說濾波器42用來傳送OTDR信號波長但不傳送業(yè)務信號波長。在這一安排中，使用一個3端口的光循環(huán)器44。放大器18的輸出耦合到光循環(huán)器的第一端口，其第二端口耦合到輸出線并繼續(xù)到放大器20，第三端口經(jīng)交叉連接光纖30耦合到濾波器42。在使用中，業(yè)務和/或檢驗信號沿出站光纖20發(fā)出，在第一端口進入循環(huán)器44，并通過第二端口傳出以繼續(xù)前進至放大器20。作為在34處斷裂的結(jié)果，后向散射光(包括業(yè)務和/或檢驗信號)返回到循環(huán)器的第二端口，并且通過第三端口移出繼續(xù)在光纖30上移動，到達濾波器42，濾波器42允許檢驗信號波長通過，但阻止業(yè)務信號波長通過，然后把業(yè)務信號波長在放大器/中繼器24的輸入端耦合到入站線。
在圖3的安排中，可以使用如圖1中標號28所示的光耦合器而不使用有3個端口的循環(huán)器，但由于所用的耦合因子是在允許傳送返回的檢驗信號同時又允許充分傳輸業(yè)務信號之間的一種折衷，這樣做優(yōu)點較少。
通過按圖1所示方式加一個簡單的光耦合器32就可實現(xiàn)濾波后返回的后向散射信號在線30上的耦合。然而，即使該耦合器是一個相當高比率的分路耦合器，也存在檢驗信號的衰減。一種優(yōu)選的安排是使用如圖4中標號46所示的一個3端口循環(huán)器。這里，線30耦合到循環(huán)器的第一端口，從放大器22的返回線經(jīng)一反射濾波器耦合到第二端口，對反射濾波器進行安排，使其能傳送信號波長但要反射檢驗波長，并且把第三端口耦合到放大器24的輸入端。在使用中，在線30上到達的后向散射檢驗信號進入循環(huán)器的第一端口，從第二端口出來但被濾波器48反射回到循環(huán)器，從第三端口出來繼續(xù)向前傳輸，經(jīng)放大器24返回到發(fā)射機/接收機終端16。在入站光纖上從放大器22來到的業(yè)務信號通過反射濾波器48進入循環(huán)器46的第二端口，從第三端口出來并經(jīng)放大器/中繼器24前進到發(fā)射/接收終端16。
如果和圖3的設(shè)備一起使用圖4的設(shè)備，則可省去傳輸濾波器42，因為反射濾波器48將不允許對后向散射的業(yè)務信號進行反射。通過使用一個循環(huán)器而不使用高比率的分路耦合器，減小后向散射路徑損失。這明顯增加了可由OTDR系統(tǒng)測量的間隔長度。
通過使用一個濾波器來保證只有OTDR探測波長周圍的窄帶可反向耦合到返回光纖，則可把入站線上的線路傳輸損失減至最小。循環(huán)器充當放大器的輸出隔離器(隔離器在任何情況下都是需要的)，因此把實施OTDR功能所需的附加部件數(shù)減至最小。
雖然對于部件40，48可以使用任何適宜的反射濾波器，但布喇格光柵濾波器則是特別適合的。對于濾波器42，可以使用任何適宜的傳輸濾波器，例如多層介質(zhì)濾波器或法布里-珀羅濾波器。
雖然在圖示和描述的幾個實施例中利用了在一條路徑中的放大器/中繼器的輸出端和在另一條路徑中的放大器/中繼器的輸入端之間的交叉耦合(這是一種優(yōu)選的安排)，但也可以在一條路徑中的放大器/中繼器的輸出端和在另一條路徑中的放大器/中繼器的輸出端之間實現(xiàn)耦合。
為了便于描述，只描述信號從出站光纖到引入光纖的耦合。顯然，可在引入光纖和出站光纖之間提供類似的耦合設(shè)備，從而可從位于該系統(tǒng)的相對端的終端進行OTDR詢問。在圖1中，在放大器24的輸出端和放大器18的輸入端之間示意地表示出這樣一種耦合，還可以使用根據(jù)圖2-4描述的那些類似的耦合，這并不偏離本發(fā)明的范圍。
雖然為使描述簡單，圖示并描述了只在放大器/中繼器18和24之間的交叉耦合，但顯然可在其它放大器/中繼器之間提供類似的交叉耦合，或者可以使用所有的放大器/中繼器，例如16、26和20、22。這樣一些安排都被認為落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種雙向光信號傳輸網(wǎng)絡(luò)，包括出站光纖(12)和入站光纖(14)，每一光纖都包括一個光放大器/中繼器(18/24)、光耦合裝置(30、38、40)、和一個濾波器(40)，所說光耦合裝置在至放大器/中繼器(18)的輸出側(cè)的光纖之一(12)和另一光纖(14)之間通信，并且對所說濾波器(40)進行安排，以允許在出站光纖和入站光纖之間傳送檢驗信號波長但阻止不期望的業(yè)務信號的傳送。
2.如權(quán)利要求1的網(wǎng)絡(luò)，包括一個附加的光耦合裝置和一個第二濾波器，所說附加的光耦合裝置在至放大器/中繼器(24)輸出側(cè)的的說另一光纖(14)和所說光纖之一(12)之間通信，并且對所說第二濾波器進行安排，以允許在入站光纖和出站光纖之間傳送檢驗信號波長但阻止不期望的業(yè)務信號的傳送。
3.如權(quán)利要求1或2的網(wǎng)絡(luò)，其中該耦合裝置或每個耦合裝置包括一條光纖(30)，光纖(30)包括允許通過檢驗信號波長但阻止不期望的業(yè)務信號傳送的傳輸濾波器(42)，該耦合裝置在每一端都針對入站和出站光纖中的不同的那一個光纖設(shè)一個分路耦合器(28、32)。
4.如權(quán)利要求1或2的網(wǎng)絡(luò)，其中該耦合裝置或每個耦合裝置都包括一條光纖(30)，光纖(30)包括允許通過檢驗信號波長但阻止不期望的業(yè)務信號傳送的傳輸濾波器(42)，該耦合裝置在一端具有一個3端口的循環(huán)器(44)，它的輸入和輸出端口用于出站光纖(12)，它的中間端口與耦合裝置的光纖(30)耦合，該耦合裝置在另一端具有一個至入站光纖(14)的分路耦合器(32)。
5.如權(quán)利要求1或2的網(wǎng)絡(luò)，其中該耦合裝置或每個耦合裝置包括一條光纖(30)，光纖(30)包括允許通過檢驗信號波長但阻止不期望的業(yè)務信號傳送的傳輸濾波器(42)，該耦合裝置在每一端都包括一個3個端口的循環(huán)器(44，46)，每個循環(huán)器各用于出站光纖(12)和入站光纖(14)中的一個，每個循環(huán)器具有用于它們的出站或入站光纖的輸入和輸出端口，以及與耦合裝置的光纖(30)耦合的另一端口。
6.如權(quán)利要求1或2的網(wǎng)絡(luò)，其中該耦合裝置或每個耦合裝置包括一條光纖(30)、一個4端口循環(huán)器(38)、一個分路耦合器(32)、和一個反射濾波器(40)；所說反射濾波器反射檢驗信號波長但不反射業(yè)務信號波長； 4端口循環(huán)器沿循環(huán)方向有端口1-4，端口1從放大器/中繼器(18)耦合到出站光纖(12)，端口2耦合到出站光纖的繼續(xù)位置，端口3耦合到反射濾波器(40)，端口4耦合到耦合裝置的光纖(30)的一端；而分路耦合器經(jīng)耦合裝置的光纖(30)的另一端耦合到入站光纖(12)。
7.如權(quán)利要求1或2的網(wǎng)絡(luò)，其中該耦合裝置或每個耦合裝置包括一條光纖(30)、一個4端口循環(huán)器(38)、一個3端口循環(huán)器(46)、和一個反射濾波器(48)；所說反射濾波器反射檢驗信號波長但不反射業(yè)務信號；所說4端口循環(huán)器沿循環(huán)方向有端口1-4，端口1從放大器/中繼器(18)耦合到出站光纖(12)，端口2耦合到出站光纖的繼續(xù)位置，端口3耦合到反射濾波器(40)，端口4耦合到耦合裝置的光纖(30)的一端；所說3端口循環(huán)器沿循環(huán)方向有端口1-3，端口1耦合到入站光纖(14)，端口2耦合到耦合裝置的光纖(30)的另一端，端口3耦合到入站光纖的繼續(xù)位置。
8.如權(quán)利要求1或2的網(wǎng)絡(luò)，其中該耦合裝置或每個耦合裝置包括一條光纖(30)、兩個3端口循環(huán)器(44，46)、和一個反射濾波器(48)，所說反射濾波器反射檢驗信號但不反射業(yè)務信號；第一3端口循環(huán)器(44)沿循環(huán)方向有端口1-3，端口1從放大器/中繼器(18)耦合到出站光纖(12)，端口2耦合到出站光纖的繼續(xù)位置，端口3耦合到耦合裝置的光纖(30)的一端；第二3端口循環(huán)器(46)沿循環(huán)方向有端口1-3，端口1耦合到耦合裝置的光纖(30)的另一端，端口2耦合到入站光纖(14)，端口3耦合到入站光纖的繼續(xù)位置；而反射濾波器(48)先連接在入站光纖里而后再連到第二3端口循環(huán)器(46)的端口1。
9.如前述權(quán)利要求中任何一個所述的網(wǎng)絡(luò)，其中該耦合裝置或至少一個耦合裝置與至相關(guān)的光放大器/中繼器(24)的輸入側(cè)的入站光纖(14)進行通信。
10.如權(quán)利要求1-8中任何一個所述的網(wǎng)絡(luò)，其中該耦合裝置或至少一個耦合裝置與至相關(guān)的光放大器/中繼器(24)的輸出側(cè)的入站光纖(14)進行通信。
11.如前述權(quán)利要求中任何一個所述的網(wǎng)絡(luò)，其中入站光纖和出站光纖在隔開的兩塊陸地之間的水下延伸，并且把發(fā)射/接收設(shè)備定位在陸地上。
12.如前述權(quán)利要求中任何一個所述的網(wǎng)絡(luò)，它包括一個光時域反射計(10)，所說反射計(10)具有用于在出站光纖(12)上產(chǎn)生不于業(yè)務信號波長的檢驗波長的裝置，用于從入站光纖(14)接收反射后的這個檢驗波長的裝置，以及用于確定作為出站和入站檢驗波長信號之間的時間延遲的函數(shù)的斷裂位置(34)裝置。
13.一種在具有放大器/中繼器的光纖雙向傳輸系統(tǒng)中檢測光纖斷裂的方法，包括如下步驟在出站光纖上發(fā)送不同于業(yè)務信號波長的檢驗波長；經(jīng)一濾波器把出站光纖上的信號耦合到入站光纖上，所說濾波器允許傳送檢驗信號波長但不允許傳送業(yè)務信號；比較發(fā)送的和返回的檢驗波長信號之間的時間延遲；以及，確定作為時間延遲的函數(shù)的斷裂位置。
全文摘要
一種雙向光信號傳輸網(wǎng)絡(luò),包括出站光纖(12)和入站光纖(14),每一光纖都包括一個放大器/中繼器(18/24)。一個光耦合裝置(30、38、40)在至放大器/中繼器(18)的輸出側(cè)的光纖之一(12)和另一光纖(14)之間通信。耦合裝置包括濾波器(40),對濾波器(40)進行安排,以允許在出站光纖(12)和入站光纖(14)之間傳送檢驗信號波長但阻止不期望的業(yè)務信號的傳送。
文檔編號H04B10/25GK1207840SQ96199738
公開日1999年2月10日 申請日期1996年12月19日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月21日
發(fā)明者杰弗里·斯本瑟 申請人:阿爾卡塔爾-阿爾斯托姆通用電氣公司