[发明专利]单向OTDR迹线中的增益和夸大损失的检测

说明书

一种使用光时域反射计(OTDR)区分在光纤传输系统(16)中执行的OTDR测量中检测到的反射功率的变化是由导致实际衰减的事件引起还是由模场直径变化引起的方法，其包括以下步骤：将连续的第一波长的第一采样光脉冲发射到光纤传输系统(16)中，同时将第二波长的泵浦信号发射到光纤传输系统(16)中；以及测量由第一采样光脉冲在光纤传输系统(16)中的反射产生的第一OTDR迹线(34’)，使得第一采样光脉冲及其反射通过受激拉曼散射与泵浦信号相互作用。该方法还包括步骤(36)，至少基于从第一OTDR迹线(34’)提取的信息，确定检测到的变化主要是由于导致实际衰减的事件引起还是由于光纤传输系统(16)中的模场直径的变化引起。

技术领域

本发明属于光纤通信领域。具体而言，本发明涉及一种区分光时域反射计(OTDR)测量中检测到的反射功率的变化是由传播光波的实际局部衰减引起还是由光纤传输系统中模场直径的变化引起的方法，一种基于此确定吸收变化的方法，以及一种相应配置的用于确定吸收变化的OTDR。

背景技术

OTDR用于光纤通信领域，以深入了解光纤传输系统的主要光学参数，如关于光纤衰减的信息，并用来检测损伤或不规则性，如损坏的连接器或光纤断裂。

在光纤通信中，电磁波(也称为光波)通过光纤传播，从而传输信息。为此，光波被调制，这意味着光波的物理参数根据携带信息的信号而变化。在更严格的意义上，术语“光”表示人眼高灵敏度的波长范围内的电磁辐射。通常，人眼对400nm至780nm的辐射敏感。在物理学中，术语“光”有时在更广泛的意义上使用，可能指任何种类的电磁辐射，无论是否可见。光纤通信通常利用人眼不可见的红外范围内的电磁辐射。通常，沿着光纤轴线传播的电磁波被称为光波。在下文中，术语“光”和“光波”将指能够在光纤内被引导的任何种类的电磁波，而不管其波长如何。

OTDR通常包括光源和检测器。光源将光脉冲发送到光纤传输系统中，在光纤中传播的过程中，光脉冲经历衰减，并被连续反射回光源。这是由于光纤内部的不规则性和杂质导致光被重定向到不同的方向，从而产生信号衰减和反向散射，称为瑞利反向散射。瑞利反向散射可以用来作为光纤距离的函数计算光纤中的衰减水平。

反射光脉冲被检测器接收，检测器以所谓的OTDR迹线的形式记录反射回来的光功率部分以及相应的延迟。在假设光信号的常数传播速度时，OTDR迹线通常通过将反射光的功率记录为沿光纤传输系统的距离的函数来表征光纤传输系统的吸收特性。每当反向反射光的量在光纤传输系统的给定位置处突然变化时，这种变化可以在相应的OTDR迹线中被注意到，通常为反向反射功率的突然增加或突然下降的形式。

因此，对OTDR迹线的分析可以帮助检测光纤传输系统中的缺陷，例如使损失增大的接头或连接器、反射点或其他类型的不规则性。虽然OTDR在具有均匀光纤特性的光纤传输系统中工作良好，但在由不同光纤类型组成的光纤传输系统的情况下存在不可忽略的错误结果风险。光纤类型的变化通常与光纤的所谓模场直径的变化相关联。模场直径或模场面积是单模光纤上模的光强(即单位面积的光学功率)分布的径向范围的量度。例如，在高斯强度分布的情况下，电场和磁场强度在垂直于光纤轴线的平面中的一些位置处降低到最大值的1/e，这些位置到纤芯中心与该平面的交点的距离对应于模场直径的一半，即对应于模场半径。换句话说，模场直径处的功率密度降低到最大功率密度的1/e²。

由于瑞利反向散射而在光纤传输系统中连续反射回来的功率量取决于几个物理参数，例如有效折射率和散射系数，但其也显示出对模场直径的强烈依赖性。具体而言，反向散射因子与模场直径的平方成反比，即，与模场面积成反比。在实际的OTDR测量方面，反向散射特性主要受光纤的折射率分布和几何特性的影响。由于不同类型的光纤通常具有不同的模场直径，因此沿光纤传输系统中传输的光信号的光路的光纤类型的变化导致反向散射光量的变化，这主要是由于模场直径的相应变化而引起的。具体而言，不同光纤类型之间的连接可能导致模场直径的减小，从而导致反向散射光量的增加。这种情况在本领域中通常被称为“增益器”(gainer)，并且清楚地表明了不同光纤类型之间的这种连接，因为相同光纤之间的拼接不会导致这种增加。