減少窄線寬光源中的相干效應(yīng)的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本文描述了通過各種調(diào)制技術(shù)減少窄線寬光源中的相干效應(yīng)的系統(tǒng)和方法。系統(tǒng)和方法可包括窄線寬激光源和控制器，其中窄線寬光源包括熱耦合至其上的熱電冷卻器，控制器與熱電冷卻器通信耦合?？刂破鞅慌渲脼橥ㄟ^在時間平均基礎(chǔ)上人為擴展窄線寬光源來向熱電冷卻器提供的變化的輸入信號以降低窄線寬光源的相干性。系統(tǒng)和方法還可包括窄線寬激光源的直接調(diào)制。系統(tǒng)和方法可包括窄線寬光時域反射儀（OTDR）。系統(tǒng)和方法還可包括具有和不具有對于熱電冷卻器是變化的輸入信號的窄線寬激光源的直接調(diào)制。
【專利說明】減少窄線寬光源中的相干效應(yīng)的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一般地，本公開的【技術(shù)領(lǐng)域】涉及光學(xué)系統(tǒng)和方法，更具體地，涉及通過各種調(diào)制技術(shù)減少窄線寬光源中相干效應(yīng)的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著光纖容量的增長，對光纖中的傳輸降級進行實時監(jiān)控和探測變得越來越重要。在示例性實施方式中，越來越多的光纖系統(tǒng)依賴喇曼放大器來擴展范圍、距離和/或容量。這就要求光纖作為傳輸媒介表現(xiàn)出較高的質(zhì)量，也就是低背反射、低連接損耗等等。傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)和方法可使用商業(yè)化的光時域反射儀(0TDR)。傳統(tǒng)的OTDR使用寬譜光源諸如具有多種縱向激光模式的法布里-波羅激光(Fabry-Perot laser)。不利的是,普通的OTDR體積大且成本高。為了減少成本,可使用集成可調(diào)諧激光模塊(ITLA)、外部調(diào)制激光(EML)、分布反饋(DFB)或者其它類似的光源等來作為光源以制造隨機的、低成本的類OTDR的監(jiān)控裝置來執(zhí)行光纖質(zhì)量檢測。然而，因為ITLA、EML、DFB等光源的窄線寬度(從幾百kHz到幾MHz的范圍內(nèi)),這種窄線寬度會導(dǎo)致探測的瑞利散射信號(Rayleigh scatteringsignal)中的相干效應(yīng)，從而使得OTDR測量不可靠。為了減少來自ITLA、EML、DFB等光源的窄線寬度導(dǎo)致的相干效應(yīng)，需要一種簡單的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在示例性實施方式中，光時域反射儀(OTDR)系統(tǒng)包括窄線寬激光源、調(diào)制器、將所述窄線寬激光源與所述調(diào)制器耦合至測試中的裝置以及將來自所述測試中的裝置的輸入耦合至光探測器的裝置以及控制器。其中，窄線寬激光源包括熱耦合至該窄線寬激光源的熱電冷卻器，調(diào)制器被配置為調(diào)制所述窄線寬激光源，控制器向熱電冷卻器提供輸入信號。其中，光時域反射儀系統(tǒng)使用直接調(diào)制方式或通過控制器產(chǎn)生的熱電冷卻器的振動方式，并且直接調(diào)制方式和振動方式中的每一種均將光時域反射儀軌跡中的噪聲降低至與寬譜激光源光時域反射儀類似(相當)的水平。調(diào)制包括可包括外部調(diào)制器，并且輸入信號對于熱電冷卻器是變化的以減少窄線寬激光源的相干性。優(yōu)選地，調(diào)制器可直接調(diào)制窄線寬激光源。輸入信號對于熱電冷卻器是變化的以減少窄線寬激光源的相干效應(yīng)?？刂破鞅慌渲脼橐灶A(yù)定的頻率和預(yù)定的改變量調(diào)整所述熱電冷卻器中的變化的輸入信號。優(yōu)選地，窄線寬激光源包括響應(yīng)于對于所述熱電冷卻器是變化的輸入信號以時間平均線寬人為擴展的IOMHz或更少的線寬。窄線寬激光源包括集成可調(diào)諧激光模塊(ITLA)、外部調(diào)制激光(EML)、分布反饋(DFB)激光器中的一個。窄線寬激光源、熱電冷卻器和控制器設(shè)置在光學(xué)通信系統(tǒng)的光學(xué)裝置中，并且共同配置為執(zhí)行光學(xué)通信系統(tǒng)中的光時域反射儀功能。光學(xué)裝置包括服務(wù)信道、放大器和信道線卡中的一個。
[0004]在另一示例性實施方式中，光學(xué)裝置包括窄線寬激光源、熱電冷卻器和控制器。其中，熱電冷卻器熱耦合至窄線寬激光源，控制器通信耦合至熱電冷卻器，并且被配置為提供對于熱電冷卻器變化的輸入信號以減少窄線寬激光源的相干效應(yīng)，其中，控制器被配置為以預(yù)定的頻率和預(yù)定的改變量調(diào)整熱電冷卻器中的變化的輸入信號。窄線寬激光源包括響應(yīng)于對于所述熱電冷卻器是變化的輸入信號以時間平均線寬人為擴展的IOMHz或更少的線寬。窄線寬激光源包括集成可調(diào)諧激光模塊(ITLA)、外部調(diào)制激光(EML)、分布反饋(DFB)激光中的一個。窄線寬激光源、熱電冷卻器和控制器設(shè)置在光學(xué)通信系統(tǒng)的光學(xué)裝置中，并且共同配置為執(zhí)行光學(xué)通信系統(tǒng)中的光時域反射儀功能。
[0005]在另一示例性實施方式中，光學(xué)方法包括從窄線寬光源以第一線寬輸出激光信號；在預(yù)定的頻率下以預(yù)定的量調(diào)整熱耦合至窄線寬激光源的熱電冷卻器；以及從窄線寬激光源以第二線寬輸出激光信號，該第二線寬在時間平均基礎(chǔ)上相對于第一線寬進行了人為擴展，從而降低了窄線寬光源的相干性。
[0006]在另一示例性實施方式中，光學(xué)系統(tǒng)包括第一光學(xué)節(jié)點和第二光學(xué)節(jié)點，第一光學(xué)節(jié)點通信耦合至第二光學(xué)節(jié)點。其中，第一光學(xué)節(jié)點包括至少一個窄線寬光源、調(diào)制器和控制器，其中至少一個窄線寬光源包括與其熱耦合的熱電冷卻器，調(diào)制器被配置為調(diào)制至少一個窄線寬光源，控制器向熱電冷卻器提供輸入信號。其中，至少一個窄線寬光源被配置為在第一光學(xué)節(jié)點和第二光學(xué)節(jié)點之間執(zhí)行光時域反射儀功能，其中第一光學(xué)節(jié)點使用由調(diào)制器產(chǎn)生的至少一個窄線寬光源的直接調(diào)制方式或通過控制器產(chǎn)生的熱點冷卻器的振動方式，并且直接調(diào)制方式和振動方式中的每一種均將光時域反射儀軌跡中的噪聲降低到與寬譜激光源光時域反射儀類似的水平。至少一個窄線寬光源包括在第一光學(xué)節(jié)點與第二光學(xué)節(jié)點之間的放大器的放大帶之外的波長。至少一個窄線寬光源為第一光學(xué)節(jié)點與第二光學(xué)節(jié)點之間的喇曼放大器的波長監(jiān)控器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]在本文中，參照多個附圖示出并描述了本公開的示例性和非限制性實施方式，在附圖中相同的參考標記分別表示相同的方法步驟和/或系統(tǒng)部件，其中:
[0008]圖1為具有減少的相干效應(yīng)的窄線寬系統(tǒng)的框圖；
[0009]圖2為帶有外部調(diào)制的具有減少的相干效應(yīng)的窄線寬OTDR系統(tǒng)的框圖；
[0010]圖3為帶有直接調(diào)制的具有減少的相干效應(yīng)的窄線寬OTDR系統(tǒng)的框圖；
[0011]圖4為測試系統(tǒng)的框圖，該測試系統(tǒng)的特征在于與商業(yè)化寬譜OTDR相對的窄線寬OTDR ；
[0012]圖5為具有30ns脈沖寬度的外部調(diào)制窄線寬OTDR的基準配置的OTDR軌跡；
[0013]圖6為具有30ns脈沖寬度的外部調(diào)制窄線寬OTDR的TEC振動的OTDR軌跡；
[0014]圖7為具有IOOns脈沖寬度的外部調(diào)制窄線寬OTDR的基準配置的OTDR軌跡；
[0015]圖8為具有IOOns脈沖寬度的外部調(diào)制窄線寬OTDR的TEC振動的OTDR軌跡；
[0016]圖9為具有I μ s脈沖寬度的外部調(diào)制窄線寬OTDR的基準配置的OTDR軌跡；
[0017]圖10為具有I μ s脈沖寬度的外部調(diào)制窄線寬OTDR的TEC振動的OTDR軌跡；
[0018]圖11為圖7的OTDR軌跡，其中示出量化OTDR軌跡質(zhì)量的方法；
[0019]圖12至圖14為光纖損耗圖示出了對照不同光纖上的不同配置的TEC振動幅度的光纖衰減(dB/km)；
[0020]圖15至圖17為使用圖11描述的方法特征化反射波動的反射波動圖；
[0021]圖18為沒有TEC振動的DFB激光源的線寬相對于具有在10mA、2Hz下的TEC振動的DFB激光源的線寬的光譜圖；以及
[0022]圖19為可使用窄線寬OTDR的光傳輸系統(tǒng)的框圖。
【具體實施方式】
[0023]在各種示例性實施方式中，本公開涉及通過各種調(diào)制技術(shù)減少窄線寬光源中的相干效應(yīng)的方法和系統(tǒng)。在示例性實施方式中，窄線寬光源可包括ITLA、EML、DFB等等通過調(diào)制光源的熱電冷卻器(TEC)的驅(qū)動信號來增加線寬從而減少相干效應(yīng)的激光。這種TEC的調(diào)制能改變光源的中心波長(例如，隨機地、以預(yù)定方式等)。通過平均化測量，相干效應(yīng)能被有效抵消。這種方式允許在光纖通信系統(tǒng)的集成功能中使用諸如ITAL、EML、DFB等窄線寬光源作為類OTDR源以實時監(jiān)控光纖行為。在另一示例性實施方式中，在相對于外部調(diào)制相干效應(yīng)減少的OTDR應(yīng)用中，窄線寬光源可被直接調(diào)制。在另一實施方式中，在OTDR應(yīng)用中，TEC調(diào)制可與直接調(diào)制一同使用。有利地，所述的系統(tǒng)和方法能夠使用光纖通信系統(tǒng)中已存在的諸如服務(wù)信道和/或信道收發(fā)器的窄線寬光源，以執(zhí)行與具有寬譜光源的獨立商用OTDR裝置性能相符合的OTDR功能。
[0024]參考圖1，在不例性實施方式中，框圖不出了具有減少的相干效應(yīng)的窄線寬系統(tǒng)
10。系統(tǒng)10包括窄線寬激光源12、熱電冷卻器(TEC) 14以及控制器/調(diào)制器16。如本文所述，窄線寬光源可以是ITLA光源、EML光源、DFB光源以及類似的光源。窄線寬光源的線寬范圍可為幾百kHz至幾MHz。在示例性實施方式中，激光源12可與光學(xué)通信系統(tǒng)中現(xiàn)有的裝置例如光服務(wù)信道發(fā)送器、信道卡發(fā)送器等等結(jié)合。熱電冷卻器14是被配置為調(diào)制激光源12的波長輸出的電路裝置。具體地，熱電冷卻器14可熱耦合至激光源12。一般而言，從激光源12輸出的光的波長與激光源12的溫度成反比。因此，通過改變熱電冷卻器14的溫度，可改變激光源12輸出的光的波長?？刂破?調(diào)制器16耦合至熱電冷卻器14以對其進行控制。熱電冷卻器14的溫度響應(yīng)于從控制器/調(diào)制器的輸入來進行調(diào)整。通常，熱電冷卻器14可將激光源12的溫度控制在確定的范圍內(nèi)，例如15-45攝氏度?？刂破?調(diào)制器16可將電流、電壓、控制信號等施加至熱電冷卻器14以提供熱電冷卻器14的溫度的精確增量改變。在操作中，熱電冷卻器14和控制器/調(diào)制器16可被用于反饋回路中以鎖定激光源12的輸出光的波長。在于1999年8月24日提交的題為“激光波長控制裝置”的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利第5，943，152號以及于1999年2月23日提交的題為“直接調(diào)制下的激光波長控制”的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利第5，875，273號中對該激光控制進行了示例性描述，上述專利的全部內(nèi)容通過弓I用并入本文。
[0025]在多個示例性實施方式中，系統(tǒng)10可被配置成使控制器/調(diào)制器16調(diào)制或振動熱電冷卻器14以改變激光源12的輸出光波長從而減少相干效應(yīng)。通過調(diào)制/振動熱電冷卻器14，窄線寬激光源12在時間平均基礎(chǔ)上人為地展寬以減少相干噪聲。也就是說，對于熱電冷卻器14的改變能提供有效的方法來使相干噪聲紊亂。在不例性實施方式中，系統(tǒng)10可被用于窄線寬OTDR應(yīng)用。系統(tǒng)10可被用作具有與有顯著成本優(yōu)勢的商用寬譜OTDR性能的OTDR (即，窄線寬光源對照寬譜光源)，已發(fā)現(xiàn)窄線寬光源通常用于部署的光學(xué)系統(tǒng)(即，服務(wù)信道、信道卡等)。控制器/調(diào)制器16可向熱電冷卻器14提供任意隨機的調(diào)制或振動。在示例性實施方式中，控制器/調(diào)制器16可以相對低的頻率(1-200HZ)提供平方或正弦調(diào)制信號，并且每一個都顯示相同的性能。假設(shè)熱電冷卻器14具有200mA的基準電流輸入信號，在示例性實施方式中，控制器/調(diào)制器16可在2Hz的頻率下使熱電冷卻器14振動+/-20mA。此外，控制器/調(diào)制器16也能夠與現(xiàn)有的熱電冷卻器14的波長鎖定反饋回路一同工作。例如，控制器/調(diào)制器16可提供兩種功能，包括在反饋回路中監(jiān)控和調(diào)整激光源12的輸出光同時振動熱電冷卻器14以調(diào)整激光源12的輸出光從而減少相干性。應(yīng)注意，系統(tǒng)10計劃用于另一系統(tǒng)，例如圖2至圖3的窄線寬OTDR系統(tǒng)20、22或者帶有調(diào)制器、脈沖發(fā)生器等的任意其它系統(tǒng)。
[0026]參考圖2至圖3，在示例性實施方式中，框圖示出了具有減少的相干效應(yīng)的窄線寬OTDR系統(tǒng)20、22。系統(tǒng)20、22包括激光源12、熱電冷卻器14、控制器/調(diào)制器16、調(diào)制器24以及光探測器26。系統(tǒng)20、22還可包括循環(huán)器20或一些其它的將光探測器26和激光源12耦合至光纖30的三端口裝置。正如本文所描述的，窄線寬光源可以是ITLA光源、EML光源、DFB光源以及其它類似的光源。在圖2中，系統(tǒng)20通過放置在激光源12之后的調(diào)制器24進行外部調(diào)制。這里，調(diào)制器26可為聲光(AO)調(diào)制器、鈮酸鋰(LiNbO3)調(diào)制器、馬赫-策德爾干涉儀(Mach-Zehnder interferometer)等。在圖3中，系統(tǒng)22通過驅(qū)動激光源12的調(diào)制器24進行直接調(diào)制。對于0TDR，調(diào)制器24被配置為提供光脈沖，并且在脈沖寬度與OTDR分辨率之間存在相關(guān)性。例如，在圖3中，調(diào)制器24可簡單地作為驅(qū)動信號(以及用于產(chǎn)生驅(qū)動信號的相關(guān)裝置)施加至激光源12以直接調(diào)制。當然，較短的脈沖寬度減少了脈沖可在光纖30上行進的總距離。在示例性實施方式中，對于外部調(diào)制，調(diào)制器24被配置為提供具有小至30ns的寬度的脈沖。對于直接調(diào)制，調(diào)制器24被配置為提供具有小至IOOns的寬度的脈沖。
[0027]在示例性實施方式中，系統(tǒng)20、22可為帶有作為窄線寬光源的激光源12的OTDR系統(tǒng)。這里，系統(tǒng)20、22是用于特征化光纖30的光電儀器。作為0TDR，激光12連同調(diào)制器24被配置為向光纖30射入一系列帶有預(yù)定的脈沖寬度的光脈沖(即，光纖30指的是測試中的光纖、測試中的裝置等等)。光探測器26被配置為從光纖30的同一個末端提取從沿著光纖的點散射(雷利散射)或者反射的光。對返回脈沖的強度進行測量并且積分為時間的函數(shù)以及標繪為光纖長度的函數(shù)。由此，通過提供光纖30質(zhì)量的測量可得到曲線圖。在曲線圖中,可檢測到峰和斜率。峰是光纖30中的不連續(xù)處的表示(例如缺少接頭、連接器等)并且是從該處反射的結(jié)果。斜率表示反向散射能量減少的監(jiān)控速率，并且可被用于建立光纖30的每一部分的衰減。
[0028]OTDR系統(tǒng)20、22可包括圖1的窄線寬系統(tǒng)10。具體地，本文所述的系統(tǒng)和方法記錄直接調(diào)制和/或TEC14的振動顯著減少了 OTDR軌跡中的噪聲(即，與商用寬譜OTDR的水平相比較)。此外，直接調(diào)制和/或TEC14的振動可被用于改進光纖損耗和反射探測的測量。在示例性實施方式中，由于OTDR系統(tǒng)20、22的部件通常存在于部署的光纖通信系統(tǒng)中，OTDR系統(tǒng)20、22能夠減緩對于外部OTDR的需要。例如，系統(tǒng)20、22可被包括在現(xiàn)有的光服務(wù)信道(OSCs)、現(xiàn)有的信道線卡中等。這些裝置可與現(xiàn)有的除了常規(guī)功能還提供OTDR功能的裝置集成在一起。在示例性實施方式中，喇曼放大器可包括用于與鄰近的喇曼放大器之間發(fā)信號的DFB激光。這些DFB激光可用于提供OTDR功能的系統(tǒng)20、22。
[0029]參考圖4，在示例性實施方式中，框圖示出了用于相對于商用寬譜的0TDR42特征化窄線寬OTDR的測試系統(tǒng)40。在測試系統(tǒng)40中，窄線寬OTDR通過激光44、聲光(AO)開關(guān)46、和/或脈沖發(fā)生器48形成。激光44包括用熱耦合至激光44的TEC14，TEC14以不同的幅度和頻率進行調(diào)制/振動(如下面將討論的那樣)。系統(tǒng)20(S卩，外部調(diào)制的窄線寬OTDR)通過激光44和作為外部調(diào)制器的AO開關(guān)46形成。系統(tǒng)22 (即直接調(diào)制的窄線寬0TDR)通過由脈沖發(fā)生器48驅(qū)動的激光44形成。系統(tǒng)40包括測試中的裝置50，裝置50包括可變長度的光纖(即20m、3m、5m、lm、25km、10km、以及25km的單模光纖(SMF))。系統(tǒng)40還包括兩個循環(huán)器52、54以及光探測器56。在測試設(shè)置中，商用寬譜0TDR42用于觸發(fā)窄線寬OTDR0窄線寬OTDR設(shè)有與商用寬譜0TDR42相同的脈沖間隔和脈沖寬度。對于系統(tǒng)22，當直接調(diào)制激光44 (可能是DFB光發(fā)射子模塊(TOSA))時，AO開關(guān)46設(shè)置為旁路。從DUT50反射的信號穿過兩個循環(huán)器52、54返回光探測器56。
[0030]參考圖5至圖17，在多個示例性實施方式中，曲線圖示出了來自測試系統(tǒng)40的輸出實施例。圖5至圖11為以dB顯示的反射的OTDR軌跡相對于DUT50中的位置的曲線圖。具體地，圖5至圖11示出在2Hz、40mA的TEC振動配置相對于基準配置的比較圖?；鶞逝渲脼橛葾O開關(guān)46外部調(diào)制的激光44 (即，窄線寬光源DFB T0SA)。在圖5至圖11中的每一個附圖中，在大約25km和35km處設(shè)有光連接器并且光纖在60km處結(jié)束。圖5和圖6為將OTDR軌跡提供合理結(jié)果的距離限制于30km的脈沖寬度30ns。圖5是基準配置，圖6是TEC振動配置。比較圖6與圖5可看出，TEC振動顯著地改進了 OTDR軌跡的分辨率，并且TEC振動提供可與商用寬譜0TDR42類似的性能。
[0031]圖7和圖8為將OTDR軌跡提供合理結(jié)果的距離限制于40km的脈沖寬度100ns。圖7是基準配置，并且圖8是TEC振動配置。比較圖8與圖7可看出，TEC振動顯著地改進了 OTDR軌跡的分辨率并且TEC振動提供可與商用寬譜0TDR42類似的性能。而且，也可進行直接調(diào)制(帶有和不帶有TEC振動)，并且直接調(diào)制也提供可與商用OTDR類似的性能。從圖8中可以看出，由于25km和35km處的反射，連接器很容易識別。此外，圖8中的TEC振動提供比基準配置更好的分辨率。圖9和圖10是I μ s的脈沖寬度，圖9作為基準配置，圖10作為TEC振動配置。比較圖10與圖9可以看出，TEC振動顯著改進了 OTDR軌跡的分辨率，并且TEC振動提供了與商用寬譜0TDR42類似的性能。而且，也可進行直接調(diào)制(帶有和不帶有TEC振動)，并且直接調(diào)制也提供與商用OTDR類似的性能。從圖10中可以看出，由于25km和35km處的反射，連接器很容易識別。此外，圖10中的TEC振動提供了比基準配置更好的分辨率。
[0032]圖11為與圖7相同的OTDR軌跡，并且被示出以描述量化OTDR軌跡質(zhì)量的方法。在圖5至圖17的每一個附圖中，光纖包括三個長的SMF光纖片段，包括25km的第一光纖、IOkm的第二光纖以及25km的第三光纖。在圖5至圖11中示出在25km和35km處設(shè)有接合器/連接器。每一段光纖包括反向散射反射的斜率80。這個斜率(Y)80為光纖損耗。OTDR軌跡質(zhì)量可由包括至少50%的預(yù)測的delta和Y+/_delta所限定。圖12至圖17示出對于IOOns脈沖使用幾種不同配置的光纖損耗以及OTDR軌跡質(zhì)量。圖12至圖14為示出對不同配置的光纖衰減(dB/km)相對于TEC振動幅度的光纖損耗曲線圖。圖15至圖17使用圖11描述的方法來特征化反射波動。更具體地，這些曲線圖為反射波動(dB)相對于TEC振動幅度的曲線圖。配置包括2Hz (2Hz)的TEC振動、20Hz (20Hz)的TEC振動、200Hz (200Hz)的TEC振動、商用寬普OTDR (Comm)、用AO開關(guān)(CW+A0)外部調(diào)制的CW激光的基準配置、直接調(diào)制的窄線寬配置(DM)以及另有2Hz的TEC振動的直接調(diào)制窄線寬配置(DM+TEC，2Hz)。應(yīng)注意，X軸是TEC振動幅度(mA)，因為這些并不包括TEC振動，所以這在Comm、CW+A0以及DM配置中并不改變。
[0033]從圖12至圖14中可看出，從IOOns的脈沖直到35km,光纖損耗估計是相當精確的。雖然未示出，但在30ns脈沖直到25km范圍內(nèi)，光纖損耗估計是相當精確的，在沿光纖的60km的I μ s脈沖的范圍內(nèi)光纖損耗估計是非常精確的。從圖15至圖17可以看出，OTDR軌跡在35km以上除了 CW+A0基準配置是整齊的。通過IOOns脈沖，窄線寬系統(tǒng)能探測到35km以內(nèi)的高于0.4dB的反射和不連續(xù)性，并且基準配置可超過2dB。類似地，使用窄線寬系統(tǒng)，30ns脈沖可探測25km以內(nèi)高于0.4dB的反射和不連續(xù)性，并且使用60km以內(nèi)的窄線寬系統(tǒng)，I μ s脈沖能探測35km以內(nèi)高于0.4dB的反射和不連續(xù)性。
[0034]參考圖18，在示例性實施方式中，光譜圖示出在2Hz、10mA下沒有TEC振動90的DFB激光源的線寬相對于帶有TEC振動92的DFB激光源的線寬的對照。從圖18可以看出，在2Hz、IOmA下適度的TEC振動擴寬窄線寬光源的時間平均譜線寬，從而減少了相干性。
[0035]參考圖19,在不例性實施方式中，框圖不出了光傳輸系統(tǒng)100。光傳輸系統(tǒng)100包括通過光網(wǎng)絡(luò)106與光學(xué)節(jié)點104通信耦合的光學(xué)節(jié)點102。在光纖108上，光學(xué)節(jié)點102,104以線性方式互連。光網(wǎng)絡(luò)106包括各種部件、元件、裝置等等，本文中為了圖示目的而省略。例如，光網(wǎng)絡(luò)106可以包括放大器、光學(xué)添加/刪除多路復(fù)用器(0ADM)、重新配置的OADM (ROADM)、再生器等等。而且，出于圖示目的，光傳輸系統(tǒng)100僅示出了節(jié)點102、104，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到光傳輸系統(tǒng)100可包括另外的節(jié)點等。例如，光學(xué)節(jié)點102、104是單度節(jié)點，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會認識到光學(xué)節(jié)點102、104可被擴展為多度并且具有其它節(jié)點以形成網(wǎng)式光網(wǎng)絡(luò)。
[0036]光學(xué)節(jié)點102、104可包括收發(fā)器110、多路復(fù)用器/多路輸出選擇器120 (MUX/DEMUX)、光服務(wù)信道(OSC) 130、波長選擇開關(guān)(WSS) 140以及一個或多個放大器150。這些多個部件/裝置110、120、130、140、150可物理地實現(xiàn)為模塊、線卡等等。而且，模塊、線卡等能夠結(jié)合多個部件/裝置110、120、130、140、150的功能或者多個部件/裝置110、120、130、140、150可被獨立地實現(xiàn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到，光學(xué)節(jié)點102、104可包括為了說明目的而省略的其它部件，并且，本文描述的系統(tǒng)和方法旨在與光學(xué)節(jié)點102、104作為網(wǎng)絡(luò)元件的示例類型所存在的光網(wǎng)絡(luò)中使用的多個不同網(wǎng)絡(luò)元件一同使用。收發(fā)器110是使客戶端裝置(未示出)通過光傳輸系統(tǒng)100通信的接口。例如，收發(fā)器110可為變換器、復(fù)用轉(zhuǎn)發(fā)器等。在示例性實施方式中，收發(fā)器110可包括位于其上的多個物理端口，其具有短距離的面對客戶端口以及包括密集波分多路復(fù)用的波長和調(diào)制格式的面對線路端口。例如，這些端口中的每一個端口可包括IOGbps、40Gbps、IOOGbps等的信號。多路復(fù)用器/多路輸出選擇器120是光學(xué)濾波裝置，其使得來自收發(fā)器110的多個波長能夠物理地結(jié)合或者分開。WSS140提供光傳輸系統(tǒng)100中波長的選擇性的添加/減少或直通。WSS140通常用于具有可變度的節(jié)點的網(wǎng)狀互連系統(tǒng)中。在例如圖19所示的點對點系統(tǒng)的實施例中，WSS140可被省略。
[0037]0SC130為允許所有光學(xué)裝置關(guān)于操作、管理、維持、以及配置數(shù)據(jù)(0ΑΜ&Ρ)而相互通信的服務(wù)信道。0SC130還可作為光學(xué)監(jiān)督信道。通常，0SC130為摻鉺光纖放大器(EDFA)放大帶(例如1510nm、1620nm、1310nm或另外的合適的波長)之外的額外波長。OSC承載關(guān)于多波長光信號以及在光學(xué)節(jié)點102、104、放大地點等遠程條件下的信息。與來自收發(fā)器110的DWDM客戶信號承載波長不同，0SC130總是終結(jié)于中間的放大地點，在該地點它在再傳輸之前接收本地信號。放大器150可以為一個或多個EDFA裝置、喇曼放大器、半導(dǎo)體光學(xué)放大器等。EDFA裝置可提供約1530nm到1560nm (被稱為“C”波段)之間的波長放大。喇曼放大器可包括以同方向泵送、反方向泵送或者兩者都有的情況物理泵送光纖108。此外，喇曼放大器也可包括用于與喇曼放大器的操作相關(guān)的獨立的OSC波長。應(yīng)注意，光傳輸系統(tǒng)100 (以及任何常用的光傳輸系統(tǒng))包括多個窄線寬光源。例如，收發(fā)器110、0SC130、喇曼放大器OSC等等。通常，測試光纖108的OTDR裝置是與光傳輸系統(tǒng)100中的多個部件或者集成在光傳輸系統(tǒng)中的部件獨立的裝置，但是該OTDR裝置的功能僅在于0TDR。使用本文描述的系統(tǒng)和方法，通過使用窄線寬光源顯著改進了 OTDR的性能。
[0038]在示例性實施方式中，部件/裝置110、120、130、140、150中的一個可被配置為與使用窄線寬光源的OTDR集成在一起。例如，在放大帶之外的、以及獨立于任何一個OSC波長的其它波長可專用于光傳輸系統(tǒng)100中，從而根據(jù)需求、周期性地、或連續(xù)地執(zhí)行OTDR功能。在另一示例性實施方式中，部件/裝置110、120、130、140、150中的一個可被配置為執(zhí)行除了提供光傳輸系統(tǒng)100的其它功能之外的OTDR功能。例如，喇曼放大器的OSC還可被配置為使用本文描述的系統(tǒng)和方法的OTDR系統(tǒng)?？蛇x擇地，0SC130、收發(fā)器110等還可按照要求執(zhí)行OTDR功能。
[0039]可以認識到，本文描述的一些示例性實施方式可包括一個或多個通用的或?qū)Ｓ玫奶幚砥?“一個或多個處理器’)，例如微處理器、數(shù)字信號處理器、定制處理器、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)以及控制一個或多個處理器操作的唯一的存儲程序指令(包括軟件和固件)，以與某些非處理器電路結(jié)合實現(xiàn)本文描述的方法和/或系統(tǒng)的一些、至多或所有的功能。可替換地，一些或者全部的功能可由沒有存儲程序指令的指定機實現(xiàn)，或者在其中每一個功能或者一些特定功能的結(jié)合被實現(xiàn)為定制邏輯的一個或者多個專用集成電路(ASICs)中實現(xiàn)。當然，也可使用前述方法的結(jié)合。此外，一些示例性實施方式可被實現(xiàn)為非暫時性計算機可讀存儲媒介，其上具有計算機可讀代碼，以給計算機、服務(wù)器、應(yīng)用機、裝置等編程，它們中的每一個都包括執(zhí)行本文和權(quán)利要求描述的方法的處理器。這樣的計算機可讀存儲媒介的實施例包括但不限于，硬盤、光存儲裝置、磁存儲裝置、ROM (只讀存儲器)、PROM (可編程的只讀存儲器)、EPROM (可擦除的可編程的只讀存儲器)、EEPROM (電子的可擦除的可編程的只讀存儲器)、閃存等。當存儲在非暫時性計算機可讀媒介中時，軟件可包括由處理器執(zhí)行的指令，響應(yīng)于這樣的執(zhí)行，引起處理器或任何其他電路執(zhí)行一套操作、步驟、方法、過程、算法等等。
[0040]雖然已參照優(yōu)選實施方式和具體實施例示出并描述了本公開，但對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，其它實施方式和實施例也可以執(zhí)行相同的功能和/或達到同樣的結(jié)果。所有這些等價的實施方式和實施例均落入本公開的精神和范圍之內(nèi)并且旨在由隨后的權(quán)利要求覆蓋。
【權(quán)利要求】
1.光時域反射儀(OTDR)系統(tǒng)，包括: 窄線寬激光源，包括熱耦合至所述窄線寬激光源的熱電冷卻器； 調(diào)制器，配置為調(diào)制所述窄線寬激光源； 將所述窄線寬激光源與所述調(diào)制器耦合至測試中的裝置的設(shè)備，所述設(shè)備還將來自所述測試中的裝置的輸入耦合至光探測器；以及 控制器，向所述熱電冷卻器提供輸入信號； 其中，所述光時域反射儀系統(tǒng)使用直接調(diào)制方式或通過所述控制器產(chǎn)生的所述熱電冷卻器的振動方式，并且 其中，所述直接調(diào)制方式和所述振動方式中的每一種都將光時域反射儀軌跡中的噪聲降低至與寬譜激光源光時域反射儀類似的水平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光時域反射儀系統(tǒng)，其中，所述調(diào)制器包括外部調(diào)制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光時域反射儀系統(tǒng),其中，所述輸入信號對于所述熱電冷卻器是變化的以降低所述窄線寬激光源的相干性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光時域反射儀系統(tǒng)，其中，所述調(diào)制器直接調(diào)制所述窄線寬光源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光時域反射儀系統(tǒng)，其中，所述輸入信號對于所述熱電冷卻器是變化的以降低所述窄線寬激光源的相干效應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光時域反射儀系統(tǒng)，其中，所述控制器被配置為以預(yù)定的頻率和預(yù)定的改變量調(diào)整所述熱電冷卻器`中的變化的輸入信號。`
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光時域反射儀系統(tǒng)，其中，所述窄線寬激光源包括響應(yīng)于對于所述熱電冷卻器是變化的輸入信號以時間平均線寬人為擴展的IOMHz或更少的線寬。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光時域反射儀系統(tǒng)，其中，所述窄線寬激光源包括集成可調(diào)諧激光組件(ITLA)、外部調(diào)制激光器(EML)、以及分布反饋(DFB)激光器中的一個。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光時域反射儀系統(tǒng)，其中，所述窄線寬激光源、所述熱電冷卻器以及所述控制器設(shè)置在光學(xué)通信系統(tǒng)的光學(xué)裝置中，并且共同配置為執(zhí)行所述光學(xué)通信系統(tǒng)中的光時域反射僅功能。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光時域反射儀系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)裝置包括服務(wù)信道、放大器以及信道線卡中的一個。
11.一種光學(xué)裝置，包括: 窄線寬激光源； 熱電冷卻器，熱耦合至所述窄線寬激光源；以及 控制器，通信耦合至所述熱電冷卻器，并且所述控制器被配置為提供對于所述熱電冷卻器變化的輸入信號以減少所述窄線寬激光源的相干效應(yīng)，其中，所述控制器被配置為以預(yù)定的頻率和預(yù)定的改變量調(diào)整所述熱電冷卻器中的變化的輸入信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學(xué)裝置，其中，所述窄線寬激光源包括響應(yīng)于對于所述熱電冷卻器是變化的輸入信號以時間平均線寬人為擴展的IOMHz或更少的線寬。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學(xué)裝置，其中，所述窄線寬激光源包括集成可調(diào)諧激光模塊(ITLA)、外部調(diào)制激光器(EML)、分布反饋(DFB)激光器中的一個。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學(xué)裝置，其中，所述窄線寬激光源、所述熱電冷卻器以及所述控制器設(shè)置在光學(xué)通信系統(tǒng)的光學(xué)裝置中，并且共同配置為執(zhí)行所述光學(xué)通信系統(tǒng)中的光時域反射儀功能。
15.—種光學(xué)系統(tǒng),包括: 第一光學(xué)節(jié)點和第二光學(xué)節(jié)點，所述第一光學(xué)節(jié)點通信耦合至所述第二光學(xué)節(jié)點； 其中所述第一光學(xué)節(jié)點包括: 至少一個窄線寬光源，其中所述至少一個窄線寬光源包括與其熱耦合的熱電冷卻器； 調(diào)制器，其被配置為調(diào)制所述至少一個窄線寬光源； 控制器，向所述熱電冷卻器提供輸入信號； 其中，所述至少一個窄線寬光源被配置為在所述第一光學(xué)節(jié)點和所述第二光學(xué)節(jié)點之間執(zhí)行光時域反射儀功能，其中所述第一光學(xué)節(jié)點使用由所述調(diào)制器產(chǎn)生的所述至少一個窄線寬光源的直接調(diào)制方式或通過控制器產(chǎn)生的所述熱點冷卻器的振動方式，并且所述直接調(diào)制方式和所述振動方式中的每一種均將光時域反射儀軌跡中的噪聲降低到與寬譜激光源光時域反射儀類似的水平。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述至少一個窄線寬光源包括在所述第一光學(xué)節(jié)點與所述第二光學(xué)節(jié)點之間的放大器的放大帶之外的波長。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述至少一個窄線寬光源為所述第一光學(xué)節(jié)點與所述第二光學(xué)節(jié)點之`間的喇曼放大器的波長監(jiān)控器。
【文檔編號】H01S5/0687GK103532620SQ201310277109
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月3日
【發(fā)明者】鮑軍, 邁克爾·海達爾·沙伊尼, 焦華, 簡-盧克·阿查姆寶特 申請人:希爾納公司