[发明专利]判定光放大器故障的方法

说明书

技术领域及工业适应性

本发明涉及一种用于测量光放大器性能的方法和装置，具体地说是涉及一种判定光放大器故障的方法。

现代的光传输系统包括一个发送终端和一个经由光缆连接的接收终端。当光信号沿光缆传输时会衰减，正是此原因限制了终端的可能空间间距。为了实现高连线速率的远距离传输，沿着光传输链路在多个位置放置再生器(中继器)和/或光放大器来增大光纤上的信号。对于工作于每秒几千兆比特(GBps)数据速率的系统，可以间隔的再生器距离范围是35到80Km之间，它取决于所选择的传输波长。一般地，在连线放大的配置中，光放大器之间的距离几乎可以加倍，距离范围达到80到160Km之间。前一级放大器输送进光纤的光功率、光纤与上述放大器互连的最近下一级放大器的损耗及色散、以及下一级放大器的灵敏度，它们将决定上述距离。

光放大器应用于长途系统不仅受到模块之间的较长距离支持，而且因为光放大器不需要沿光纤传输的光信号来回地转换为电信号，以及同样地因为它们较容易地嵌入光传输链路。尽管通过监测再生电信号的特性可以测量光电再生器的性能，但是测量光放大器性能要求专门的监测技术，因为再生的电信号不可用。

在光放大器中，存在着因通过增加光噪声而不是减少净增益而恶化性能的缺点。增加的光噪声引起传输系统终端处的比特错误，即使收到光信号的强度满足设计目标。此外，放大器的光器件内故障可以恶化光性能，此时并不阻止放大器获得所需的输出功率。检测上述的各种恶化是十分有价值的，因为它们能够引起过多的噪声、降低性能特性的净增益、或者其它故障的一个预告警。

掺饵光放大器(EDFA)的故障可以分为电子故障、泵激光故障、以及光器件故障。例如，由于老化或者温度控制系统的故障导致泵激光波长的变化能够增加光噪声。输入信号的过多损耗或者总损耗需要完全地检测，因为通过EDFA输出端口更高的增益基本上能够补偿上述损耗，结果是净效益为一个输出信号的降低的信噪比。

给定光放大器可以产生的增益量不仅是输入功率的函数，而且也是由于高功率增益饱和所导致的输出功率的函数。当前，用户能够规定光放大器内输出功率电平来允许光传输系统的设计配置的灵活性。例如，传输系统配置设计中的误算可能使用户规定的的输出功率比放大器能够提供的功率高。

当光放大器不能得到所要求的功率时，可能是因为放大器恶化、可能是因为输入信号对所要求的功率太小、或者可能是因为用户设定的规定功率高于设计的参数。对于系统的用户，假如传输链路的任何放大器不能得到所需要的输出功率，能够准确地识别上述情况是十分有价值的。

当放大器有多个输出方向或者波段并具有独立地控制每个波段功率的能力时，另一问题将会出现。放大器可能失去对一组给定输入信号功率电平动态范围的控制，并且不能同时地保持所有的输出功率电平为各自的规定值。例如，一个电平可能太高而另一个电平可能太低。上述动态范围基本上是输入功率电平和规定输出功率电平的函数。对于系统的管理者，在放大器故障与放大器设计不能满足一组输入的规定输出的情况之间进行识别是十分有价值的。

现在可以用信号表示某些故障。因此，当输入信号具有低于一个给定的门限时，产生一个损耗告警信号是光纤传输设备内一个标准的惯例。此外，当放大器不能满足规定的增益或者可选择地不能满足规定的输出功率时，产生告警同样是众所周知的。

美国专利申请号No.08/261,350(Roberts et al.,1994年6月提交，并且已授予Northern Telecom Ltd.)，它公布了一个测量放大器产生的光信噪比的方法，假如可能的抖动存在于激光源。

然而，现有的技术基本上没有提供一种用于检测光放大器光器件的恶化和故障以及用于区别是设备故障还是丢失输入信号的方法。本发明涉及此类方法及装置。

本发明的目的之一是提供用于监控光放大器性能的方法和装置，它减少或克服了目前所有技术的监控技术的缺点。

本发明的另一个目的是提供用于检测光放大器光器件内恶化和故障的方法和装置。

本发明的又一个目的是提供一种区别设备故障和丢失输入信号二者之一的方法和装置。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一个光放大器模块的故障检测系统，它包括用于测量模块性能参数的装置、用于提供预期性能参数的装置、以及一个用于接收性能参数和预期性能参数的比较装置，并且当性能参数基本上偏离预期参数时产生一个差错信号。