[发明专利]沿传播的光时域反射仪和使用该光时域反射仪的方法

说明书

本申请涉及沿传播的光时域反射仪和使用该光时域反射仪的方法，具体地涉及一种OTDR系统使用“打开的”并保持被供电的激光源，直到它的光到达正被测量的光纤段的末端(即，直到光纤段被完全照亮)。在完全照亮该光纤段之后的任何时间点，可以“关闭”该激光源。返回(反射和后向散射的)信号被引导进入该OTDR的光电探测器中，并且从光纤段开始被照亮时的时间点开始对其进行测量。测量是通过在预先确定的时间间隔对返回信号采样而进行的，这些时间间隔被定义为采样速率。然后，所产生的功率样本经过以微分运算为形式的后处理，从而从所采集的数据产生常规OTDR迹线。

本申请是申请日为2015年7月28日，申请号为201510450893.4，发明名称为“沿传播的光时域反射仪和使用该光时域反射仪的方法”的申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年7月31日提交的并且通过引用结合在此的美国临时申请序列号62/031,288的权益。

技术领域

本发明涉及一种光时域反射仪(OTDR)，并且更具体地涉及一种将低功率激光信号的沿传播用作探测源的OTDR(“沿”是指从亮到暗或从暗到亮的光信号跃迁)。

发明背景

光纤安装过程中光纤的测试和表征在部署光通信系统的过程中是重要的步骤。如光纤长度、损耗和色散等测量通常由安装新光纤的人员手动执行，从而记录此信息以便为给定的光纤段创建“使用期限之初的(start of life)”特性简况。在某些情况下，这种特性简况用于为沿光纤段部署的光学器件参数选择适当的操作值。鉴于越发期望更集中地控制光通信系统(通过网络管理技术，如软件定义网络(SDN)概念)，使特性简况测量过程自动进行的能力正变得重要。实际上，期望是能够持续不断地更新关于系统中的每一个光纤段的简况信息，这样使得可以做出智能路由决策，从而在网络内提供动态控制。随着成本和尺寸约束两者受到关注，将这种类型的计量分析嵌入到现有功能中的能力是必不可少的。

在光纤通信网络内部署分布式拉曼放大以允许更高的数据速率传输从而保持无差错也出现了增长。由于与拉曼光源相关联的参数根据光纤特性而变化，所以测量给定光纤段以及沿光纤段安置的组件的损耗特性的能力对于获得最佳拉曼放大器性能变得关键。损耗和反射事件的标识(如高损耗弯曲、连接器质量不良、或接合)可以在服务中断之前指出可能的故障模式。“现场的”(即，实时的)损耗测量可以在灾难性损坏发生之前就能够标识故障网络。另外，当可以快速且精确地标识故障位置时，可以使受影响的光纤段的故障时间最小化。通过提供到直接数据信道的最佳且最高效的路径的信息，可以确定(并控制)光预算。

多年以来，常规OTDR仪器一直用于表征光纤段。基本的OTDR技术是沿着正被测量的光纤段传输高功率、短的激光脉冲(又称为“探测脉冲”)。那么沿着光纤的相反方向上后向散射(瑞利散射)或反射(菲涅尔反射)的任何光被OTDR的光电探测器组件捕获，并且对返回信号的时间和幅度分析提供了光纤段的表征简况。窄脉冲宽度为损耗和反射事件提供高空间分辨率。然而，由于返回的信号与脉冲中所包含的能量成比例，窄脉冲宽度的使用还导致所接收的信号的强度降低。例如，10ns的脉冲宽度提供一米的空间分辨率，并且只返回传输功率的0.0000001作为瑞利后向散射。由光纤引起的双向损耗进一步降低此低功率。因此，光纤段测量距离精度主要由探测脉冲的宽度限定，其中较短的脉冲宽度在返回信号中提供较少的数据，但提供更精确的段长度结果。

另外，由于OTDR系统本身具有有限的带宽，探测脉冲的下降时间并非无限快。因此，如果沿着一个光纤段一起有两个间隔很近的反射事件，如果与第一事件相关联的信号在第二事件发生时未明显地下降，则系统可能“错过”第二事件是有可能的。也就是说，当两次反射一起间隔比这种极限更近时，它们基本上变得不可辨别了。这种情况被定义为事件盲区。另一个相关参数被定义为衰减盲区，其中来自一个事件的返回信号临时地使光检测器饱和，从而产生该检测器不能精确地感知第二事件的一个时段。OTDR系统中的这些“盲区”的问题已经为人所知多年，并且提出了各种类型的变通方法。