[发明专利]用于脉冲形成和脉冲检测的使用电吸收调制器的OTDR

说明书

技术领域

本发明为光纤通信的领域。具体地，本发明涉及用于测定光传输光纤的性质的光时域反射计(OTDR)和使用OTDR测定光传输光纤的性质的相应的方法。

背景技术

OTDR用于光纤通信的领域，以获知光传输光纤的主要光学参数，如关于光纤衰减的信息，并检测损伤或不规则，如劣化的连接器或光纤断裂。OTDR通常包括发光设备和光检测设备。发光设备向光纤中发送光脉冲，光脉冲然后由光纤本身和/或由光纤中的不规则部分地反射回来。然后，反射光脉冲由检测设备接收并随后进行分析，以便提取关于光传输光纤的特征信息。例如，假设知道光纤中的光速，那么，对在发光设备发射光脉冲的和在光检测设备处检测到反射光脉冲之间经过的时间的测量可以直接地转换成有关OTDR和相应的反射点之间的距离的信息。

存在两类与OTDR有关的反射现象。在一方面，不存在提供完美的无吸收传输的光传输光纤。由光纤内的杂质对光的反射和吸收会导致光被重定向在不同的方向上，从而产生信号衰减和反向散射(称为瑞利反向散射(Rayleigh backscattering))。瑞利反向散射可以用于计算作为光纤距离的函数的光纤中的衰减的水平。由于光纤衰减通常呈现指数性，因此光纤衰减通常以dB/km表示。

另一方面，当在光纤中行进的光脉冲遇到突然的介质变换时，如例如连接器、机械接合或光纤断裂，随之而来的折射率的突然改变会导致大量的光被反射回来。此现象被称为菲涅耳反射(Fresnel reflection)并且可以比瑞利反向散射重要成千上万倍。对于OTDR，菲涅耳反射现象以峰值信号的形式留下特征迹线，对应于反射光数量的突然增加。

如本领域中众所周知的，当大量的光被反射回来并在检测器处接收时，检测器暂时地失效或饱和。此后的反射事件仅可在探测器再次完全地运转时才能被检测。这实际上花费了一些时间，并且检测器不能检测反射事件的这段时间转化成反射点将不能被OTDR观察到的光纤的空间范围。此空间范围被称为盲区。具有可能的最短的盲区是光纤通信领域中高度相关的问题。

例如，当在密集的光学网络的场所中测试时，不够短的盲区可能导致各种接合点或连接器被错过而无法由技术人员识别，这使得更难以定位潜在问题的地点。此外，由于许多光传输光纤是安装在地下或海底的，所以当测定光纤断裂的位置时，准确性对于修复工作的可行性是至关重要的。因此，制造商通常努力提供能够以非常短的脉冲运行的OTDR，以便提供较短的盲区。

功率调制激光二极管通常在OTDR中作为发光设备使用。为了提供短光脉冲，激光二极管必须以高速率周期地接通和断开。其副作用是激光二极管的有源区域中的载流子密度在接通和断开之后会经历不稳定时期，并且这会导致发射光的暂时地变化的频率，即，激光输出中的啁啾声。当光脉冲穿过长光学光纤传输时，这样的啁啾声可以具有实质的影响。本质上，这是因为光纤的色散引起的频率相关的时间延迟，并且这与啁啾声结合导致了信号衰减，其结果例如是OTDR的精确程度随着OTDR和被检测的不规则之间的光纤距离而降低。

规避此问题的一种可能方式依赖于诸如光强度调制器的额外设备的使用。然后，激光器可以连续地运行，同时发送到光纤中的光脉冲的强度由调制器控制。然而，由于需要额外的设备和相应的连接，所以此解决方案涉及额外的生产成本和更复杂的设计。

此外，由发光设备产生的光脉冲与由光检测设备检测的反射光脉冲必须是分离的，使得光检测设备的测量不被由发光设备发射的光干扰。为了此目的，通常利用光环行器、隔离器或定向耦合器将由发光设备产生的要耦合到光纤中的光脉冲与来自光纤的进入OTDR的在光检测设备处检测的反射光脉冲在空间上分离。然而，这些通常是格外昂贵的设备，而且还使穿过它们传输的信号遭受到强度的损耗，这可导致OTDR的精度变差。典型的定向耦合器会引起6dB左右的往返损耗。在常规隔离器的情况下，以更昂贵的解决方案为代价，往返损耗可为2dB左右。

鉴于以上内容，考虑到复杂性和所需要组件的成本以及啁啾声的降低，使用OTDR测定光传输光纤中不规则的位置的技术存在改进的余地。

发明内容

本发明相关的问题是提供用于测定光传输光纤中不规则的位置的OTDR和方法。此问题通过根据权利要求1的OTDR和根据权利要求9的方法来解决。在本文中，不规则被理解成具有广泛的含义并涵盖由于例如断裂、缺陷、不同类型的光纤之间的连接、中断或任何其他种类的不规则引起的光传输光纤的折射率的突然改变的任何种类的突然的介质变化。本发明的优选实施方式在从属权利要求中进行描述。