[发明专利]一种高精度、大动态范围监测WDM-PON故障的装置及方法

权利要求书

1.一种高精度、大动态范围监测WDM-PON故障的装置，其特征在于：包括WDM-PON光网络系统与光网络监测系统；

所述WDM-PON光网络系统包括光端机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，所述光端机OLTⅠ通过馈线光纤Ⅱ与1分n路的阵列波导光栅AWGⅢ连接，所述1分n路的阵列波导光栅AWGⅢ的n个分光口通过n根支路光纤Ⅳ与n个光网络单元Ⅴ的输入端一一对应连接；

所述光网络监测系统包括FP激光器（1）、耦合器（2）、光耦合装置（3）、光电探测器（4）、信号采集处理装置（5）及光反馈装置（6）；所述FP激光器（1）与耦合器（2）连接；所述耦合器（2）的大比例输出端与光耦合装置（3）的输入端连接，耦合器（2）的小比例输出端与光电探测器（4）的输入端连接；光耦合装置（3）安装于馈线光纤Ⅱ上；光电探测器（4）的输出端与信号采集处理装置（5）的输入端连接；FP激光器（1）、耦合器（2）、光耦合装置（3）、光电探测器（4）、信号采集处理装置（5）均位于光端机OLTⅠ侧；n根支路光纤Ⅵ上均一一对应安装有n个光反馈装置（6），n个光反馈装置（6）一一对应位于n个光网络单元Ⅴ侧；每个光反馈装置（6）距离FP激光器（1）的距离均各不相同，距离的最小差值大于探测精度，保证每一个的相关曲线都不会重叠。

2.根据权利要求1所述的一种高精度、大动态范围监测WDM-PON故障的装置，其特征在于：所述FP激光器（1）的波长范围为1600nm-1700nm，输出功率为1mW-1W；所述耦合器（2）为耦合比为80:20~99:1的光耦合器；所述光耦合装置（3）为波分复用器或耦合比为50:50的光耦合器；所述光电探测器（4）为可响应波长范围为1600nm-1700nm且带宽小于50GHz的高速光电探测器；所述信号采集处理装置（5）由带宽小于50GHz的单路信号采集装置和可进行自相关计算的数字相关器或计算机连接组成。

3.根据权利要求1或2所述的一种高精度、大动态范围监测WDM-PON故障的装置，其特征在于：所述光反馈装置（6）由波分复用器和可反射波长范围为1600nm-1700nm的光纤反射镜连接组成，且对通信信号的波长没有影响，对检测信号全反射。

4.根据权利要求1或2所述的一种高精度、大动态范围监测WDM-PON故障的装置，其特征在于：所述光反馈装置（6）为波长范围为1600nm-1700nm的反射式光纤光栅。

5.根据权利要求1或2所述的一种高精度、大动态范围监测WDM-PON故障的装置，其特征在于：所述光反馈装置（6）为镀于与光网络单元连接的支路光纤Ⅳ的末端端面且可反射波长范围为1600nm-1700nm的高反膜。

6.一种高精度、大动态范围监测WDM-PON故障的方法，该方法在如权利要求1所述的一种高精度、大动态范围监测WDM-PON故障的装置中实现，其特征在于：包括如下步骤：

1）当WDM-PON光网络系统与光网络监测系统铺设完成后，开始进行如下步骤：

1.1）FP激光器（1）发射与通信信号不同波长的多波长激光；所发射的激光经耦合器（2）的大比例输出端，然后经过光耦合装置（3）耦合入馈线光纤Ⅱ，并经1分n路的阵列波导光栅AWGⅢ分入n根支路光纤Ⅳ，n根支路光纤Ⅳ将光一一对应传输入n个光反馈装置（6），光反馈装置（6）反射的检测光原路返回至FP激光器（1），对FP激光器（1）扰动，使FP激光器（1）在光反馈的作用下产生混沌；耦合器（2）的小比例输出端将光输入光电探测器（4），并将光信号转换为电信号，之后电信号输入信号采集处理装置（5），将FP激光器（1）的非线性动态输出信号采集并进行自相关的计算，根据自相关曲线中相关峰的情况，来判断光网络的故障情况；

1.2）信号采集处理装置（5）将接收到的电信号进行自相关计算，并得到自相关曲线；

1.3）故障监测系统搭建完成后，保证光网络正常通信的情况下，进行完整光网络系统的完整测量，自相关曲线中除0点外在不同位置上出现多个相关峰，其中的n个相关峰与n根支路光纤Ⅳ一一对应；

1.4）逐个断开或移除各路的光反馈装置，并重复进行步骤1.1）-1.2）；此时，自相关曲线中的相关峰逐个减弱或消失，据此标记出步骤1.3）所得相关曲线中每个相关峰所对应的支路光纤；

2）当WDM-PON光网络系统开始运行后，不断进行步骤1.1）-1.2），并将每次得到的自相关曲线与步骤1.3）中的自相关曲线进行对比；此时，若自相关曲线中的n个相关峰同时减弱或消失，则表明故障点位于馈线光纤Ⅱ上，同时在其它位置新出现一个或多个相关峰，且其位置反映了故障点与FP激光器（1）之间的距离；若自相关曲线中的某一个相关峰减弱或消失，则表明故障点位于与该相关峰所对应的支路光纤Ⅳ上，且其位置反映了故障点与FP激光器（1）之间的距离；若自相关曲线中的p个相关峰同时减弱或消失，则表明故障点位于与该p个相关峰所对应的p根支路光纤Ⅳ上，且其位置反映了故障点与FP激光器（1）之间的距离，此时，需要根据新出现的相关峰位置，在p根支路光纤Ⅳ上逐个排查故障点；其中，1＜p＜n。