專利名稱：一種光纜在線監(jiān)測的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖通訊，特別是涉及一種光纜在線監(jiān)測的方法。
背景技術(shù)：
隨著光纖通訊技術(shù)的快速發(fā)展，光網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)大，光纜的日常維護(hù)及安全顯得 越來越重要。對一些承載著重要信息的特殊光纜線路，為了保證其暢通無阻和安全可靠，進(jìn) 行了光纜在線監(jiān)測。在光纜在線監(jiān)測設(shè)備中，光時域反射儀(即0TDR)扮演著十分重要的 角色。OTDR實(shí)際上是基于瑞利散射和菲涅爾反射原理工作的測試儀器。通過控制OTDR 光源，周期地發(fā)出一系列測試光脈沖，打入光纖內(nèi)，因發(fā)生瑞利后向散射和菲涅爾反射，部 分光脈沖返回到OTDR中，經(jīng)過光探測和測量平均，得到整段光纖各點(diǎn)返回的光脈沖的功率 平均值對應(yīng)光纖距離的關(guān)系曲線。分析曲線可以知道光纖長度、光纖傳輸損耗、光連接損 耗、光纖故障點(diǎn)或斷點(diǎn)位置等情況。通常，OTDR測試都是在中斷光纖光纜通信業(yè)務(wù)的情況下進(jìn)行的。OTDR光源選取常 用的FP-LD激光器，測試光波長為1310nm或1550nm，測試時用某一周期某一脈寬的脈沖控 制信號直接驅(qū)動FP-LD激光器發(fā)出周期的測試光脈沖信號。概括一下，常用OTDR有以下特占.UFP-LD激光器的優(yōu)點(diǎn)是輸出光的脈沖功率大，可以提高OTDR的動態(tài)范圍，另外， 它的制作工藝簡單，價格也相對便宜。2、1310nm或1550nm的測試光波長與光纖光纜通信業(yè)務(wù)的工作波長相吻合，測試 所得到數(shù)據(jù)比較接近實(shí)際工作的情況。3、FP-LD激光器的控制方法簡單，根據(jù)不同的測試對象改變測試周期和脈寬就可 以得到滿意的OTDR曲線。在光纜在線監(jiān)測的設(shè)備中，OTDR測試則是在不中斷通信業(yè)務(wù)的情況下進(jìn)行的。 由于FP-LD激光器的光譜寬度較寬，在幾個納米到幾十個納米之間不等，如果采用常用的 0TDR，會存在下列問題1、當(dāng)光纜通信系統(tǒng)為1310nm/1550nm波分復(fù)用系統(tǒng)時，因?yàn)镕P-LD激光器的光譜 寬度較寬，不管OTDR測試光波長選取1310nm還是1550nm，OTDR測試光脈沖信號都與通信 業(yè)務(wù)光信號發(fā)生相互干擾，影響通信業(yè)務(wù)的同時測量也不準(zhǔn)確。2、若需要監(jiān)測的光纖光纜距離超長，需要兩個OTDR分別從光纖光纜兩端同時進(jìn) 行監(jiān)測時，因FP-LD激光器的光譜寬度較寬，兩個OTDR測試光脈沖信號很難濾波分離出來， 直接影響到測試結(jié)果。因此，在光纜在線監(jiān)測的設(shè)備中，OTDR光源一般選取了 DFB-LD激光器。雖然 DFB-LD激光器的光譜寬度較窄，便于濾波分離，對通信業(yè)務(wù)的光信號影響很小，但是，由于 DFB-LD激光器本身的光強(qiáng)度噪聲影響，用它發(fā)光測量得到的OTDR曲線波紋很大，直接影響 了光纜在線監(jiān)測設(shè)備對光纜狀態(tài)和事件點(diǎn)的分析和判斷。
綜上所述，現(xiàn)有的在光纜在線監(jiān)測設(shè)備中的OTDR很難滿足光纜在線監(jiān)測的需要 一是要保證曲線質(zhì)量，二是不能影響通信業(yè)務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種改進(jìn)的光纜在線監(jiān)測的方法，可以降低光強(qiáng)度噪，減小OTDR曲 線波紋，提高光纜在線監(jiān)測設(shè)備對光纜狀態(tài)和事件點(diǎn)的分析判斷的準(zhǔn)確性。本發(fā)明為此采取的措施是，在光時域反射儀中，將光環(huán)形耦合器連接的激光器采 用帶制冷器的DFB-LD激光器，制冷器與DFB-LD激光器分別連接著制冷器驅(qū)動電路和激光 器驅(qū)動電路，制冷器驅(qū)動電路、激光器驅(qū)動電路和A/D轉(zhuǎn)換電路均與FPGA控制單元連接， FPGA控制單元連接著網(wǎng)絡(luò)通信接口。這里，制冷器的最大額定制冷電流需為1A，在未進(jìn)行測試時，制冷器保持制冷電流 為 25mA。而在實(shí)際監(jiān)測中，帶制冷器的DFB-LD激光器產(chǎn)生的測試光波長為1610nm，制冷 器的制冷電流Itk為500-900mA，F(xiàn)PGA控制單元產(chǎn)生的啟動激光器驅(qū)動電路的脈沖信號 Pulsel和啟動制冷器驅(qū)動電路的方波信號Pulse2的周期T相同，取為10_30s，方波信號 Pulse2的占空比；^ 50%。測試的最佳條件為=Itec為900mA, Pulsel和Pulse2的T均為30s，Pulse2的占空 比取為50%。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，帶制冷器的DFB-LD激光器作OTDR的光源，輸出光的光強(qiáng)度噪聲要比 普通的DFB-LD激光器輸出光的要小，因此測試所得的OTDR曲線波紋就較小。本發(fā)明還證實(shí)，在Pulsel和Pulse2的T相同時，Itec越大，DFB-LD激光器輸出光 的光強(qiáng)度噪聲越小，測試所得的OTDR曲線波紋就越小；在Itec相同、Pulsel和Pulse2的T相同時，Pulse2的占空比越大，DFB-LD激光器 輸出光的光強(qiáng)度噪聲越小，測試所得的OTDR曲線波紋就越小，但Pulse2的占空比大于50% 之后則得到相反結(jié)果，所以最好是50% ；在ITEe相同，但是如果Pulsel和Pulse2的T不同，則DFB-LD激光器輸出光的光 強(qiáng)度噪聲就變得比Pulsel和Pulse2的T相同時要大，測試所得的OTDR曲線波紋也相應(yīng)變大。因此，本發(fā)明采用帶制冷器的DFB-LD激光器作OTDR的光源，使Pulsel和Pulse2 的T相同，使Pulse2的占空比為50 %，使Itec為900mA。由于OTDR光源輸出光譜寬度極窄，光譜寬度可小于lnm，光波長和光功率十分穩(wěn) 定，光強(qiáng)度噪聲低，OTDR曲線波紋小，對通信業(yè)務(wù)光信號的影響也小。整體來說，本發(fā)明提 高了光纜在線監(jiān)測設(shè)備對光纜狀態(tài)和事件點(diǎn)的分析判斷的準(zhǔn)確性，保證OTDR測試能達(dá)到 光纜在線監(jiān)測的需求。


圖1為本發(fā)明單個OTDR測試模塊的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖2為本發(fā)明光源控制方法中PulSel、PulSe2和Itec的關(guān)系示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中PulSel、PulSe2和Itec的關(guān)系示意圖4為本發(fā)明實(shí)施例1中OTDR曲線示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例2中PulSel、PulSe2和Itec的關(guān)系示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例2中OTDR曲線示意圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例3中PulSel、PulSe2和Itec的關(guān)系示意圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例3中OTDR曲線示意圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例4中PulSel、PulSe2和Itec的關(guān)系示意圖；圖10為本發(fā)明實(shí)施例4中OTDR曲線示意圖；圖11為對比實(shí)施例中Pulsel、Pulse2和Itec的關(guān)系示意圖；圖12為對比實(shí)施例中OTDR曲線示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、方法和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式 進(jìn)一步地詳細(xì)描述。本發(fā)明提供的一種光纜在線監(jiān)測的方法，包括兩方面一方面，光纜在線監(jiān)測中單 個OTDR測試模塊的結(jié)構(gòu)原理，參見圖1 ；另一方面，光纜在線監(jiān)測中OTDR光源的控制方法， 參見圖2和圖3。在光纜在線監(jiān)測的實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)選取不同的測試參數(shù)，例如測試光波長，脈沖 寬度，測量范圍以及平均時間等，對同一段光纜進(jìn)行OTDR測試都會產(chǎn)生不同的測試曲線。 為了增加可比性，本發(fā)明中的實(shí)施例和對比實(shí)施例所采用的測試參數(shù)均一樣，所有OTDR曲 線均是對同一根實(shí)驗(yàn)光纖測得。下面以本發(fā)明的實(shí)施例和對比實(shí)施例來具體描述光纜在線監(jiān)測中單個OTDR測試 模塊的結(jié)構(gòu)原理的具體設(shè)計(jì)，以及對OTDR光源的控制方法。實(shí)施例1 參見圖1。在光時域反射儀中，將光環(huán)形耦合器連接的激光器采用帶制冷器的DFB-LD激光 器，制冷器與DFB-LD激光器分別連接著制冷器驅(qū)動電路和激光器驅(qū)動電路，制冷器驅(qū)動電 路、激光器驅(qū)動電路和A/D轉(zhuǎn)換電路均與FPGA控制單元連接，F(xiàn)PGA控制單元連接著網(wǎng)絡(luò)通 信接口，光環(huán)形耦合器還分別連接著波分復(fù)用器和光濾波器，光濾波器通過光探測器組件 與A/D轉(zhuǎn)換電路連接。FPGA控制單元，用于產(chǎn)生控制信號，接收A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)和平均處理，網(wǎng)絡(luò)通信等；Pulsel,由FPGA控制單元產(chǎn)生的周期脈沖信號，用于控制激光器驅(qū)動電路，進(jìn)而 讓DFB-LD激光器發(fā)出周期測試脈沖光信號，周期可變，脈寬可變；Pulse2,由FPGA控制單元產(chǎn)生的周期方波信號，用于控制制冷器驅(qū)動電路，進(jìn)而 讓制冷器產(chǎn)生周期的激光器制冷電流Ιτκ，周期可變，占空比< 50% ；Data, A/D輸出的10位并行數(shù)字信號；Clock,由FPGA控制單元產(chǎn)生，用于控制A/D轉(zhuǎn)換的時鐘信號；激光器驅(qū)動電路，用于控制DFB-LD激光器所發(fā)出的測試光脈沖的光功率；制冷器驅(qū)動電路，用于控制制冷器的制冷電流ITK，Itk可變；A/D轉(zhuǎn)換電路，用于接收光脈沖信號的模/數(shù)轉(zhuǎn)換；
DFB-LD激光器，作OTDR光源，用于產(chǎn)生OTDR測試光脈沖信號；制冷器TEC，用于DFB-LD激光器的制冷處理；這里，制冷器的最大額定制冷電流需 為IA ；光探測器組件，用于接收、放大和恢復(fù)返回的OTDR測試光脈沖信號；動態(tài)范圍大， 靈敏度高，集成了低噪放大器，輸出阻抗為50Ω ；光環(huán)形耦合器，用于耦合發(fā)出的和返回的OTDR測試光脈沖信號；光濾波器，用于濾除無用的通信業(yè)務(wù)信號，保留有用的OTDR測試光脈沖信號。參見圖2和圖3。另一方面，光纜在線監(jiān)測中OTDR光源的控制方法，所述的控制方 法包括下列步驟1、在OTDR未進(jìn)行測試時，Pulsel和Pulse2都為低電平，DFB-LD激光器的制冷器 要保持一定的制冷電流，Itec為25mA，由固定的偏置電阻來設(shè)定；2、當(dāng)FPGA控制單元通過網(wǎng)絡(luò)通信接口收到啟動OTDR測試命令時，馬上產(chǎn)生T = 30s、脈寬t = 640ns的Pulsel脈沖信號和T = 30s、占空比為50%的Pulse2方波信號；3、Pulsel按30s間隔周期啟動激光器驅(qū)動電路，給DFB-LD激光器輸送周期驅(qū)動 電流，致使DFB-LD激光器發(fā)出周期為30s的OTDR測試光脈沖信號；4、Pulse2按30s間歇啟動制冷器驅(qū)動電路，給制冷器輸送間歇驅(qū)動電流Itec = 900mA ；5、當(dāng)FPGA控制單元通過網(wǎng)絡(luò)通信接口收到結(jié)束OTDR測試命令時，馬上終止產(chǎn)生 Pulsel脈沖信號和Pulse2方波信號；6、Pulsel和Pulse2終止后，DFB-LD激光器停止發(fā)出OTDR測試光脈沖信號，制冷
器驅(qū)動電路停止輸送Itec ；7、在測試周期內(nèi)，F(xiàn)PGA控制單元同時接收A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，當(dāng)接收完畢再進(jìn)行平均 處理，最后通過網(wǎng)絡(luò)通信接口上傳OTDR測試數(shù)據(jù)；8、在PC機(jī)上通過相應(yīng)網(wǎng)管軟件來處理OTDR測試數(shù)據(jù)，畫出OTDR曲線，如圖4。實(shí)施例2 參照實(shí)施例1。改變的參數(shù)如下ITEC = 500mA。PulseU Pulse2和Itec的關(guān)系示意圖參見圖5 ；得到OTDR曲線，參見圖6 ；實(shí)施例3 參照實(shí)施例1。改變的參數(shù)如下Pulse2的占空比為10%。PulseU Pulse2和Itec的關(guān)系示意圖參見圖7 ；得到OTDR曲線，參見圖8 ；實(shí)施例4:參照實(shí)施例1。改變的參數(shù)如下Pulse2的周期為10s。PulseU Pulse2 ^P Itec的關(guān)系示意圖參見圖9 ；得到OTDR曲線，參見圖10 ；對比實(shí)施例參照實(shí)施例1。改變的參數(shù)如下Pulse2信號輸出保持為零電平，那么ITEe = 25mA。 此時Itec很小，相當(dāng)于OTDR光源選取了未帶制冷器的DFB-LD激光器，可以模擬現(xiàn)有技術(shù)光 纜在線監(jiān)測設(shè)備中OTDR的真實(shí)情況。PulSel、PulSe2和Itec的關(guān)系示意圖參見圖11 ；得到OTDR曲線，參見圖12。通過圖4、圖6、圖8、圖10與圖12曲線比較分析發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的方法減少了 OTDR
6曲線波紋，提高了光纜在線監(jiān)測設(shè)備對光纜狀態(tài)和事件點(diǎn)的分析判斷的準(zhǔn)確性，保證OTDR 測試能達(dá)到光纜在線監(jiān)測的需求。 以上所述的具體實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所 作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種光纜在線監(jiān)測的方法，包含光時域反射儀，其特征在于在光時域反射儀中，光環(huán)形耦合器連接的激光器是帶制冷器的DFB LD激光器，制冷器與DFB LD激光器分別連接著制冷器驅(qū)動電路和激光器驅(qū)動電路，制冷器驅(qū)動電路、激光器驅(qū)動電路和A/D轉(zhuǎn)換電路均與FPGA控制單元連接，F(xiàn)PGA控制單元連接著網(wǎng)絡(luò)通信接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光纜在線監(jiān)測的方法，其特征在于制冷器的最大額定制冷電流 為1A，在未進(jìn)行測試時，制冷器保持制冷電流為25mA。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光纜在線監(jiān)測的方法，其特征在于在實(shí)際監(jiān)測中，帶制冷器的 DFB-LD激光器產(chǎn)生的測試光波長為1610nm，制冷器的制冷電流為500_900mA，F(xiàn)PGA控制 單元產(chǎn)生的啟動激光器驅(qū)動電路的脈沖信號Pulsel和啟動制冷器驅(qū)動電路的方波信號 Pulse2的周期相同，取為10-30s，方波信號Pulse2的占空比彡50%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的光纜在線監(jiān)測的方法，其特征在于制冷器的制冷電流為900mA， 脈沖信號Pulsel方波信號Pulse2的周期均為30s，方波信號Pulse2的占空比取為50%。
全文摘要
一種改進(jìn)的光纜在線監(jiān)測的方法，是在光時域反射儀中，將光環(huán)形耦合器連接的激光器采用帶制冷器的DFB-LD激光器，制冷器與DFB-LD激光器分別連接著制冷器驅(qū)動電路和激光器驅(qū)動電路，制冷器驅(qū)動電路、激光器驅(qū)動電路和A/D轉(zhuǎn)換電路均與FPGA控制單元連接，F(xiàn)PGA控制單元連接著網(wǎng)絡(luò)通信接口。監(jiān)測時，制冷器的制冷電流為500-900mA，F(xiàn)PGA控制單元產(chǎn)生的啟動激光器驅(qū)動電路的脈沖信號Pulse1和啟動制冷器驅(qū)動電路的方波信號Pulse2的周期相同為10-30s，方波信號Pulse2的占空比≤50％。本發(fā)明降低了光強(qiáng)度噪聲，OTDR曲線波紋小，對通信業(yè)務(wù)光信號的影響也小，達(dá)到光纜在線監(jiān)測的需求，提高了光纜在線監(jiān)測設(shè)備對光纜狀態(tài)和事件點(diǎn)的分析判斷的準(zhǔn)確性。
文檔編號G02B6/44GK101958749SQ20101023563
公開日2011年1月26日 申請日期2010年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月24日
發(fā)明者劉福奇, 周曉偉, 拱息發(fā), 李立漢, 肖丹誼, 黃鳳玲 申請人:桂林光通電子工程公司