[发明专利]光放大链路的嵌入式光时域反射测试

说明书

相关申请的交叉引用

本申请主张于2011年8月12日申请的，申请序列号为61/523,248的美国临时专利的权利，该专利通过援引被纳入本申请中。

技术领域

本发明涉及嵌入式光时域反射测试及光放大光纤链路的链路连续性检验。

背景技术

进行光信号放大之前，光信号在光纤传输线上传输会逐渐减弱，一般在光纤传输线上传输80至100km后需要进行光放大，先将信号激光转换成电信号进行电信号放大，之后再转换回光信号，并继续沿着传输线传送。在引入掺铒光纤放大器后，光信号可以传输得更远（2至3000km），且无需经过这一复杂、组件密集且不理想的光-电-光之间的转换。

光放大器自引入以来，其价格相对不算很贵，外形小巧，并且效果好，因此自80年代中期以来几乎被专门用于光纤传输系统。然而，使用掺铒光纤放大器进行放大的一个缺点是，即使是最好的放大器装置也会使通过该装置的噪声翻倍。而使用较差、典型的放大装置时，通过该放大器的噪声（信号）几乎放大了四倍。要指出的是，如果放大器中有太多噪声，那么将会限制经掺铒光纤放大器放大之后的光信号在玻璃传输光纤内的最大传输距离。

光放大器近几年来具有很大的发展，其可用于信号数据率每秒10 Gb至40 Gb，甚至是100 Gb每秒。掺铒光纤放大器的使用在继续，但如果在每秒100Gb的速率下工作，那么每个脉冲较小，且能量较低。以特定的速率发送的每一个脉冲都有一定匹配/比例的能量。相比速率为10Gb的脉冲，速率为100Gb的脉冲小了10倍，因此在信号传输时，投入光信号的能量便少了很多。

尽管使用更聪明的方案可获得更多的光，但基础物理学表明，随着脉冲速率的增加，光信号中的光能和光子数量总是会越来越少。由于噪声成为信号的很大一部分，因此可用于数据传输的信号也会变得更弱，在这些具有高信号速率的系统中进行测试变得更为困难。因此有必要改变放大器在远程通信中的使用方式。

在90年代末，一种通过把大量激光注入传输光纤来改善放大效果的技术应运而生。通过使用该技术，而不是使信号沿着光纤传输消耗功率，激光中的多余能量在穿过介质——玻璃时转换成振动状态，从而允许放大所有的光波长。共振激发的激光基本上维持了其所遇到的脉冲的功率，并确保信号脉冲不与类似未激发脉冲一样消耗功率。这就使数据信号在未放大的情况下传输得更远。这一技术借助拉曼放大器，该放大器通过拉曼效应实现产生光和能量的物理过程。使用拉曼泵的OTDR在专利号为6,850,360的美国专利中披露，并通过援引被纳入本申请中。

使用拉曼放大器存在的一个问题是，该放大器需要非常高功率的激光，这就意味着使用该放大器可能非常不安全。传输线业主和运营商不喜欢肉眼无法看到的高功率激光，因此，一旦发生连接器开路或破损，激光所发出的光能便很容易使人失明。激光装置和设备操作的安全标准在IEC60825标准中规定，该标准说明了具体的操作措施和安全标识。国际电信联盟电信标准局（ITU-T）制定了标准G.664通信系统中的激光安全。根据标准G.664，光通信装置应能够自动将输出功率降低至安全功率，甚至在激光发生泄漏时自动关闭激光。这一解决方案被称为G.664中的“自动功率降低”（APR）和“自动功率关闭”（APSD）解决方案。

有必要以有效的方式及使用最少的附加组件，将传输线监测功能添加到光学放大系统中。具体地说，比如用光时域反射计（OTDR）监测沿链路的衰减，及链路连续性检验（LCV）用于确定两个节点之间有效的封闭双向光路。

发明内容

本发明的系统和方法满足上述需要，并以技术上不可预测的、简洁的且非常有效的方式实施解决方案以解决存在的问题。例如，在其中一个实施例中，仅使用单个光源来实现OTDR和LCV功能，从而（a）防止因拉曼放大链路中的高光功率导致光纤链路损坏，及（b）确保故障发生时，在光纤链路工作的工作人员的眼睛安全。本发明还披露了另一种系统及方法，包括使用单个光接收器，以同样技术上不可预测的、简洁且有效的方式，使现在需求得以满足。