[发明专利]利用互注入FP混沌激光器监测WDM-PON故障的装置及方法

说明书

本发明公开了一种利用互注入FP混沌激光器监测WDM‑PON故障的装置及方法，涉及光纤通信网络故障监测技术，包括WDM‑PON光网络系统与光网络监测系统；前者包括光端机OLTⅠ、馈线光纤Ⅱ、1分n路的阵列波导光栅AWGⅢ、支路光纤Ⅳ和光网络单元Ⅴ；后者包括控制端FP半导体激光器、控制端耦合器、控制端光耦合装置、控制端光电探测器、信号采集处理装置及光耦合装置；以及第二级1分n路的阵列波导光栅AWG和用户端FP半导体激光器；控制端耦合器的大比例输出端与控制端光耦合装置的输入端连接，小比例输出端与控制端光电探测器的输入端连接，再与信号采集处理装置的输入端连接。本发明具有能够在控制中心检测、高空间分辨率、高灵敏度、结构简单的优点。

技术领域

本发明涉及光纤通信网络故障监测技术领域，具体为一种利用互注入FP混沌激光器监测WDM-PON故障的装置及方法。

背景技术

随着光接入网大范围铺设，有源光网络中的中继器和交换机等有源设备设别的供电成为限制光网络发展的一个因素，因此无源光网络得到快速的发展。现有无源光网络主要由光线路终端（OLT），远端节点（RN）和光网络单元（OUN）组成，通过光纤作为传输介质，连接各个通信设备以实现信息的传送。由于光纤的低损耗特性，使得信号可以长距离（几十公里以上）传输，WDM-PON网络中，光纤故障通常发生在馈线和支路中，此时除了馈线的单根光纤外，还涉及到支路的检测，由于对监测要求的不同，其故障监测功能也有些许不同。按照监测方法可分为三种：

1. 通过监测传输光信号的功率变化来实时判断网络中激光器、馈线及其他器件是否正常工作，此监测方法侧重实时性和信号的传输质量，给维修人员提供参考无法进行故障位置的测量；

2. 利用 OTDR 功能定位光纤发生故障的位置，此技术随着各类激光器制造技术和阵列波导光栅技术的成熟，从最初的只能监测馈线故障发展到如今可实现馈线和支路的监测；

3. 利用其他技术（如相关法探测技术等）实现的 WDM-PON 故障检测，此方法与OTDR 技术相比，在大探测范围下实现了高精度的探测，为故障检测人员快速到达现场提供了方便。

现有方法虽解决了WDM-PON的故障检测问题，但光接入网现有的故障检测方法，很大程度上依赖于光时域反射仪（OTDR），然而光时域反射仪（OTDR）运用于波分复用无源光网络的光纤故障检测存在一些缺陷，主要原因为：①在结构上，无源光网络中具有多个分支，传统的OTDR采用单脉冲光作为探测信号，来自每个分支反射回来的反射光和散射光叠加在一起，使得解调来自控制中心的OTDR跟踪成为一项难题，在没有任何附加信息的情况下，无法进行对各个支路的识别。而且，由于用户众多，测量时间成为另一个问题；②在原理上，OTDR存在空间分辨率和动态范围之间的理论矛盾，即它需要足够宽的光脉冲以保证回波功率，但较宽的脉冲宽度降低了空间分辨率。传统脉冲式OTDR的典型探测脉宽是10ns~1us，相应的分辨率为1~100米。所以，想要运用OTDR检测光纤故障的具体位置，需要使各个分支长度相差至少大于分辨率，由于用户众多，需额外铺设的光纤长度将大幅度增加，其成本也就相应增加，显然这不符合检测技术低价的需求。

在先技术（ZL 200810054534.7）混沌相关探测方法，虽然可实现与探测距离无关的高精度故障探测，但仍存在以下两个问题：1. 仅适合单根光纤的故障测量，无法识别各个分支，故不适用于WDM-PON中；2. 探测的动态范围取决于接收探测光的光电探测器的灵敏度，现有技术制作的光电探测器灵敏度一般为-50dBm，无法探测到更低功率的检测回波，因此很难实现长距离光纤故障的检测。

在先技术（201110156192.1）利用FP激光器和可调的滤波器得到了波长可调谐的混沌信号，并在相关法的信号处理中设置有波长测量计，以此实现对于光网络不同支路的故障定位，但是该技术结构复杂，且探测动态范围取决于光电探测器的灵敏度。

因此，针对WDM-PON光网络，有必要发明一种能够在控制端实时监控，结构简单，不对传输信号产生干扰，且能识别各个分支及故障准确定位，高精度、长距离的监测技术。