[发明专利]一种相干光时域反射计校准装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种相干光时域反射计校准装置，还涉 及一种相干光时域反射计校准方法。

背景技术

光纤通信系统特别是无中继超长距离和多中继超长距离光纤通信线路的建 设与升级是光纤通信技术发展的一个重要方面，它能不断满足人们对超高速、超 大容量和超长距离通信的需求。

目前被广泛应用于光缆线路故障监测中的光时域反射计(OTDR)主要存在两 方面问题，一方面是OTDR的测量动态范围有限，无法达到上千公里甚至上万公 里的使用要求；另一方面是OTDR不能用于带有EDFA的海缆监测，否则会由于 放大自发辐射(ASE)噪声而大大降低OTDR接收机的信噪比和动态范围。因此， 具有高动态范围的相干光时域反射计对实现通信线路的无盲区监测具有重要意 义。

相干光时域反射计(COTDR)是采用相干检测的方式对背向散射光信号进行 处理，这样可以抑制ASE噪声以及提高检测信号的动态范围和信噪比，其测量距 离可以达到上万公里，非常适合用于诸如海底光缆等超长距离且存在光纤放大器 链路中损耗、断点和接续点等事件的检测，是用于监测跨洋海缆不可或缺的工具。

目前，用来验证COTDR测量准确性的光纤链路通常采用掺饵光纤放大器 (EDFA)级联的方式，EDFA之间的中继距离大约为100km。由于EDFA只能单向 放大，因此为解决故障探测光的背向散射光返回路径问题，需要通过耦合器将 EDFA中继内的背向散射光耦合到另一根反向传输链路中。该技术方案存在以下 几方面问题：

一、在模拟上千公里光纤链路的情况下，需要来回两个链路，所以需要的光 纤长度太长、EDFA数量太多，进而导致系统成本太高；

二、由于涉及的光纤盘、EDFA、光纤耦合器数量太多，导致系统体积太大， 不适合作为COTDR光纤长度校准装置来使用。

发明内容

本发明提出一种相干光时域反射计校准装置及方法，通过光开关和光纤耦合 器解决了超长距离光纤链路的模拟问题，从而实现了对COTDR长度的校准；通过 在光纤环中加入光纤隔离器解决了光纤环路内噪声的抑制问题；通过在光纤环中 加入光纤放大器和光衰减器解决了光纤环路中光功率放大问题；通过函数发生器 控制输出脉冲信号的周期和脉宽解决了对光纤长度模拟的控制问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种相干光时域反射计校准装置，包括：光纤耦合器、光衰减器、光纤盘、 掺饵光纤放大器、光隔离器和光开光；其中，COTDR光源发出的光包括本征光和 探测光，其中，本征光直接进入COTDR的相干探测器，探测光由端口1发出， 然后经过光纤耦合器一部分直接进入COTDR端口2，另一部分进入光纤环路中， 该光纤环路包括光衰减器、光纤盘、掺饵光纤放大器、光纤隔离器以及光开关， 光开关通过函数发生器进行控制；

通过设置函数发生器的周期和脉冲宽度来控制探测光在光纤环路中转过的 圈数，从而模拟出光纤长度，进而对COTDR的光纤长度进行量值传递。

可选地，所述光纤耦合器为2×2光纤耦合器，其耦合比为1：1；光纤盘的 长度为100km；掺饵光纤放大器最大输出功率为25dBm；光纤隔离器的隔离度为 40dB；光开关的响应时间为1ns。

本发明还提出了一种相干光时域反射计校准方法，COTDR光源发出的光包括 本征光和探测光，其中，本征光直接进入COTDR的相干探测器，探测光由端口1 发出，然后经过光纤耦合器一部分直接进入COTDR端口2，另一部分进入光纤环 路中，该光纤环路包括光衰减器、光纤盘、掺饵光纤放大器、光纤隔离器以及光 开关，光开关通过函数发生器进行控制；

通过设置函数发生器的周期和脉冲宽度来控制探测光在光纤环路中转过的 圈数，从而模拟出光纤长度，进而对COTDR进行量值传递。

本发明的有益效果是：

(1)通过函数发生器的脉冲信号实现了环内光信号转过圈数的精确控制， 此外采用1×1光开关和2×2光纤耦合器来实现长距离光纤链路模拟的方法，可 以大大降低相干光时域反射计校准装置的成本；

(2)在光纤环中加入光纤隔离器可以避免光信号在光纤环路中的双向传输， 大大减弱了逆向光路对放大信号的干扰，提高了信号信噪比，增长了模拟的光纤 链路长度；