一種復(fù)合型光纖通信線路故障監(jiān)測方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種光纖通信線路故障監(jiān)測方法及系統(tǒng)，尤 其涉及一種適用于長距離、多中繼放大的海底通信光纜健康監(jiān)測的新復(fù)合型光纖通信線路 故障監(jiān)測方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的光纖通信線路故障監(jiān)測通常是使用光時域反射儀(0TDR)或相干光時域反 射儀(C0TDR)，且C0TDR尤其適用于長距離、多中繼放大的海底通信光纜健康監(jiān)測。
[0003] 以上兩種技術(shù)通常是光源端發(fā)射探測光脈沖，通過監(jiān)測反射/散射回探測端光信 號的功率來得到故障點的距離、損耗等參數(shù)信息。當(dāng)光纖通信線路距離較長、中繼較多時， 需要的探測脈沖周期也相對變大，如果想獲得較高的空間分辨率，脈寬又需盡可能的小，對 于長距離海底通信光纜來說，其需要的探測光脈沖的占空比極小，以1.2萬公里的海底光纜 為例，脈沖周期至少需120毫秒，分辨率是1公里時脈寬為10微秒，占空比不足萬分之一。可 見探測系統(tǒng)中非噪聲基底信號的缺失時間是相當(dāng)長的，而線路中通常會在幾十公里至一百 公里左右使用一個摻鉺光纖放大器作為中繼放大器，低占空比的光脈沖在摻鉺光纖放大器 (EDFA)中被放大時，會由于EDFA的瞬態(tài)效應(yīng)而形成嚴(yán)重的光浪涌，從而導(dǎo)致光脈沖嚴(yán)重變 形，這種畸變極有可能擊毀H)FA。
[0004] 對于光浪涌的抑制，1995年，Shin-ichi Furukawa,等人提出的使用互補填充光脈 沖的方法，探測光脈沖和填充光脈沖分別對應(yīng)各自的激光器和脈沖調(diào)制器，再利用光耦合 器或波分復(fù)用器將二者合為一路準(zhǔn)連續(xù)光，這種準(zhǔn)連續(xù)光能很好地抑制光浪涌，但是系統(tǒng) 中填充光脈沖的信號僅僅只能抵制光浪涌，不能作為探測信號使用，對于整個系統(tǒng)來說實 屬資源浪費;2004年，Evangel ides Stephen等人提出一種基于頻率脈沖掃頻的相干光時域 反射儀方案，該方法中脈沖的頻率隨時間不斷變化但光功率是不變的，這種光信號打入光 纖線路后也可以抑制EDFA的瞬態(tài)效應(yīng)從而避免光浪涌，但因頻率脈沖是變化的，為使探測 光與本振光產(chǎn)生的相干中頻信號穩(wěn)定，因此本振光的頻率也相應(yīng)改變，另外，掃頻并未改變 激光的連續(xù)性和激光線寬，該連續(xù)光的布里淵閾值很低，會限制頻率脈沖的峰值功率從而 限制C0TDR的，波長的連續(xù)掃描控制，使系統(tǒng)的成本也較昂貴。2013年，呂立冬等人提出基于 探測頻率編碼的相干光時域反射儀，它利用同一光源獲得探測光和填充光以及頻率恒定的 本振光，而且探測光頻率被按時序編碼，從而提升測量的動態(tài)范圍。但此方法對脈沖調(diào)制技 術(shù)及后期數(shù)據(jù)處理技術(shù)要求較高，特別是后期數(shù)據(jù)處理過程中因需要解碼，數(shù)據(jù)處理時間 較長，降低了系統(tǒng)的實時性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明目的是，提出一種高靈敏度的新復(fù)合型分布式光纖 通信線路故障監(jiān)測方法，并基于這種方法提出一種融合相干光時域反射儀和混沌光時域反 射儀的復(fù)合型分布式光纖通信線路故障監(jiān)測方法及系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明的所述新復(fù)合型光纖通信線路故障監(jiān)測方法及系統(tǒng)是指一套系統(tǒng)可以同 時實現(xiàn)兩種測量方案，一種是基于相干探測的分布式光時域傳感方法（以下簡稱相干光時 域反射儀），另一種是基于混沌光信號的分布式光時域傳感方法（以下簡稱混沌光時域反射 儀）。系統(tǒng)中的混沌探測光信號既是探測信號又是C0TDR的填充光，可充分抵制EDFA瞬態(tài)效 應(yīng)造成的光浪涌，并且此方法不影響系統(tǒng)測量的速度和動態(tài)范圍，同時可獲得兩種方案的 監(jiān)測數(shù)據(jù)。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種復(fù)合型光纖通信線路故障檢測方 法及系統(tǒng)，包括主激光器模塊（1)、第一光耦合器(2)、第二光耦合器(3)、脈沖調(diào)制+擾偏控 制模塊(4)、混沌激光信號生成控制模塊（5)、第三光耦合器（6)、第一波分復(fù)用器(WDM1)
[7] 、摻鉺光纖放大器(EDFA)(8)、環(huán)形器(9)、多中繼待測光纖通信線路(10)、第二波分復(fù)用 器(WDM2)(11)、第四光耦合器（12)、平衡光電探測器模塊（13)、第一光電探測器模塊（14)、 第二光電探測器模塊(15)、數(shù)據(jù)采集模塊(16)、數(shù)據(jù)分析處理模塊(17)和顯示裝置(18);
[0008] 光路連接方式如下:主激光器模塊（1)的輸出端口接包含1個輸入端口、2個輸出端 口的第一光親合器(2)的輸入端口，第一光親合器(2)的第1輸出端口接包含1個輸入端口、2 個輸出端口的第二光親合器(3)的輸入端口，第二光親合器(3)的第1輸出端口接包含2個輸 入端口、2個輸出端口的第四光親合器（12)的第1輸入端口，第二光親合器(3)的第2輸出端 口接脈沖調(diào)制+擾偏控制模塊(4)的輸入端口，脈沖調(diào)制+擾偏控制模塊(4)的輸出端口接包 含2個輸入端口、1個輸出端口的第一波分復(fù)用器(WDM1) (7)的第1輸入端口；第一光親合器 (2)的第2輸出端口接混沌激光信號生成控制模塊(5)的輸入端口，混沌激光信號生成控制 模塊(5)的輸出端口接包含1個輸入端口、2個輸出端口的第三光耦合器(6)的輸入端口，第 三光親合器(6)的第1輸出端口接第一光電探測器模塊（14)的輸入端口，第三光親合器(6) 的第2輸出端口接第一波分復(fù)用器(WDM1) (7)的第2輸入端口；第一波分復(fù)用器(WDM1) (7)的 輸出端口接H)FA(8)的輸入端口，EDFA(8)的輸出端口接環(huán)形器(9)的第1端口，環(huán)形器(9)的 第2端口接多中繼待測光纖通信線路(10 )，環(huán)形器(9)的第3端口接包含1個輸入端口、2個輸 出端口的第二波分復(fù)用器(WDM2) (11);第二波分復(fù)用器(WDM2) (11)的第1輸出端口與第四 光耦合器（12)的第2輸入端口相連，第四光耦合器（12)的兩路輸出端分別接平衡光電探測 器模塊（13)的兩個光耦合輸入端;平衡光電探測器模塊(13)的差分輸出端口連接數(shù)據(jù)采集 模塊(16)的第1輸入端口；第二波分復(fù)用器(WDM2) (11)的第2輸出端口與第二光電探測器模 塊(15)相連;第一、第二光電探測器模塊的輸出端口分別接數(shù)據(jù)米集模塊(16)的第2、3輸入 端口；數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端連接數(shù)據(jù)分析處理模塊（17);數(shù)據(jù)分析處理模塊（17)的輸出 端口連接顯示裝置(18)。
[0009] 進(jìn)一步，系統(tǒng)基于波分復(fù)用器WDM的復(fù)用與解復(fù)用功能及混沌激光信號生成控制 模塊(5)可同時實現(xiàn)兩種傳感:基于相干探測的分布式光時域傳感方法及系統(tǒng)（以下簡稱相 干光時域反射儀)和基于混沌光源的分布式光時域傳感方法及系統(tǒng)（以下簡稱混沌光時域 反射儀）。其中，主激光器模塊的輸出信號除用于生成混沌激光信號外，還作為相干光時域 反射儀的探測光源使用。
[0010] 進(jìn)一步，系統(tǒng)中混沌激光信號生成控制模塊(5)中包含副激光器模塊、偏振控制器 模塊、隔離器模塊、環(huán)形器模塊和放大器模塊，用于產(chǎn)生混沌激光信號。
[0011] 進(jìn)一步，系統(tǒng)中主激光器模塊（1)的輸出信號與混沌激光信號生成控制模塊(5)所 生成的混沌激光信號的波長范圍均位于光通信波段范圍內(nèi)，主激光器模塊的輸出波長與混 沌激光信號生成控制模塊中的副激光器模塊的輸出波長存在波長差，此波長差可通過WDM 區(qū)分開來。
[0012]進(jìn)一步，系統(tǒng)中的第一波分復(fù)用器(WDM1) (7)將脈沖調(diào)制+擾偏控制模塊(4)輸出 的探測信號與第三光耦合器(6)的第2輸出端口輸出的探測信號合波后經(jīng)環(huán)形器(9)送至待 監(jiān)測系統(tǒng)或經(jīng)H)FA放大后再經(jīng)環(huán)形器(9)送至多中繼監(jiān)測光纖通信線路（10)。
[0013] 進(jìn)一步，系統(tǒng)中的第二波分復(fù)用器(WDM2)(11)將相干光時域反射儀的監(jiān)測信號與 混沌光時域反射儀的監(jiān)測信號分離后分別送至第四光耦合器（12)和第二光電探測器模塊 (15) 〇
[0014] 當(dāng)系統(tǒng)用于測量多中繼光纖通信線路時，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有三點調(diào)整，一是環(huán)形器(9)不 再使用，二是第一波分復(fù)用器(WDM1) (7)輸出端口接或經(jīng)EDFA(8)放大后接待測光纖通信線 路（10)的下行鏈路，三是第二波分復(fù)用器(WDM2)(11)的輸入端口接待測光纖通信線路（10) 的上行鏈路。
[0015] 基于相干探測的分布式光時域傳感方法和基于混沌光源的分布式光時域傳感方 法同時實現(xiàn)：
[0016] 主激光器模塊(1)發(fā)射的信號被第一光親合器(2)分成兩路；
[0017] 第一光親合器(2)的第一路輸出被第二光親合器(2)分為直流參考光和探測光信 號兩路;第一光耦合器的第2路輸出接到混沌激光信號生成控制模塊(5);
[0018] 第二光耦合器(3)輸出的探測光(第2路輸出）被脈沖調(diào)制+擾偏控制模塊(4)調(diào)制 成探測光脈沖，第二光耦合器(3)輸出的參考光(第1路輸出）接第四光耦合器(12)的其中第 1輸入端；
[0019]主激光器模塊（1)與混沌激光信號生成控制模塊(5)生成的混沌光信號進(jìn)入第三 光親合器(6);
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