способ определения длины биений оптического волокна на участке линии передачи

Формула изобретения

Способ определения длины биений оптического волокна на участке линии передачи, заключающийся в том, что на ближнем конце волоконно-оптической линии передачи в оптическое волокно вводят последовательность оптических зондирующих импульсов, поступающий на ближний конец из оптического волокна сигнал обратного релеевского рассеяния подают на вход анализатора поляризации оптического излучения, на выходе которого принимают мощность оптического излучения одной поляризации и измеряют характеристику обратного рассеяния, отличающийся тем, что задают длительность зондирующих импульсов в несколько раз больше длины биений, предварительно преобразуют измеренную характеристику обратного рассеяния так, что подавляют искажения, обусловленные формой и конечной длительностью зондирующих импульсов, и выделяют периодическую составляющую, которую затем разбивают на элементарные участки и определяют длину биений на каждом элементарном участке как половину периода этой составляющей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к волоконно-оптической технике связи и может быть использовано для определения распределения длины биений оптического волокна на участке линии передачи, что позволяет оценивать такие характеристики линейного тракта, как длина корреляции, поляризационная модовая дисперсия.

Способы измерения характеристик оптического волокна /1-3/, основанные на рефлектометрическом методе, заключаются в том, что на ближнем конце в оптическое волокно вводится оптический зондирующий сигнал, в качестве которого используется непрерывное оптическое излучение лазера, модулированное псевдослучайной последовательностью импульсов, на ближнем конце принимается оптическое излучение обратного релеевского рассеяния, принятый сигнал демодулируется, и по полученной характеристике обратного рассеяния определяются искомые характеристики оптического волокна. Допустимая мощность лазеров непрерывного излучения, вводимая в оптическое волокно, ограничена уровнями лазерного пробоя. Стоимость мощных лазеров непрерывного излучения, работающих в рабочем диапазоне кварцевых оптических волокон, велика. Как следствие, протяженность участков, контролируемых с помощью системы ROSE (Rayleigh Optical Scattering and Encoding), реализующей подобные способы, на практике мала (порядка 5 км).

Известен рефлектометрический способ локализации участков волоконно-оптической линии передачи с повышенными значениями поляризационной модовой дисперсии /4/, основанный на измерении степени деполяризации DOP (Degree of polarization). Данный способ не позволяет измерять длину биений.

Известен способ измерения характеристик линейного тракта оптической линии передачи /5/, в частности длины биений оптического волокна, заключающийся в том, что на ближнем конце волоконно-оптической линии передачи в оптическое волокно вводят последовательность оптических зондирующих импульсов, поступающий на ближний конец из оптического волокна сигнал обратного релеевского рассеяния подают на вход анализатора поляризации оптического излучения, на выходе которого принимают мощность оптического излучения одной поляризации и измеряют характеристику обратного рассеяния, разбивают ее на элементарные участки и определяют длину биений на каждом элементарном участке как половину периода изменений характеристики. Данный способ для измерения длины биений оптических волокон с большими значениями поляризационной модовой дисперсии требует высокой разрешающей способности. Необходимо, чтобы длительность зондирующих импульсов была в несколько раз меньше времени распространения их на длине биений. При измерениях типичных ступенчатых одномодовых оптических волокон она должна быть не более 10 нс. Как известно, энергия импульса пропорциональна его длительности. Как следствие, при малой длительности импульсов динамический диапазон оптического рефлектометра невелик. Соответственно, требования, которые предъявляет данный способ к длительности зондирующих импульсов, ограничивают динамический диапазон оптического рефлектометра и не позволяют реализовать измерения длины биений на линиях передачи даже относительно большой протяженности - 30...50 км и более.

Сущностью предлагаемого изобретения является увеличение динамического диапазона.

Эта сущность достигается тем, что согласно способу определения длины биений оптического волокна на участке линии передачи, заключающегося в том, что на ближнем конце волоконно-оптической линии передачи в оптическое волокно вводят последовательность оптических зондирующих импульсов, поступающий на ближний конец из оптического волокна сигнал обратного релеевского рассеяния подают на вход анализатора поляризации оптического излучения, на выходе которого принимают мощность оптического излучения одной поляризации и измеряют характеристику обратного рассеяния, при этом задают длительность зондирующих импульсов в несколько раз больше длины биений, предварительно преобразуют измеренную характеристику обратного рассеяния так, что подавляют искажения, обусловленные формой и конечной длительностью зондирующих импульсов, и выделяют периодическую составляющую, которую затем разбивают на элементарные участки и определяют длину биений на каждом элементарном участке как половину периода этой составляющей.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для реализации заявляемого способа.

Устройство содержит генератор зондирующих импульсов 1, выход которого соединен с входом источника оптического излучения 2 (лазер), выход которого через оптический разветвитель 3 подключен на ближнем конце линии передачи к оптическому волокну 4. На ближнем конце линии передачи оптическое волокно 4 через оптический разветивитель 3 подключено к входу анализатора поляризации оптического излучения 5, выход которого подключен к входу фотоприемника 6. Выход фотоприемника 6 соединен с входом блока обработки 7, а выход блока обработки 7 соединен с входом блока отображения 8. При этом второй выход генератора зондирующих импульсов 1 соединен с вторым входом блока обработки 7.

Устройство работает следующим образом. Последовательность зондирующих импульсов, длительность которых в несколько раз больше длины биений, от генератора зондирующих импульсов 1 поступает на вход источника оптического излучения 2, с выхода которого оптические зондирующие импульсы через оптический разветвитель 3 поступают на ближнем конце линии передачи в оптическое волокно 4. На ближнем конце линии передачи сигнал обратного релеевского рассеяния из оптического волокна 4 через оптический разветвитель 3 поступает на вход анализатора поляризации оптического излучения 5, с выхода которого оптическое излучение обратного релеевского рассеяния одной поляризации поступает на вход фотоприемника 6, где преобразуется в электрический сигнал, который с выхода фотоприемника 6 поступает на вход блока обработки 7. При этом зондирующие импульсы с второго выхода генератора 1 поступают на второй вход блока обработки 7, обеспечивающего синхронизацию, что позволяет измерить зависимость мощности обратного рассеяния от времени - характеристику обратного рассеяния. В блоке обработки 7 измеренную характеристику обратного рассеяния преобразуют так, что подавляют искажения, обусловленные формой и конечной длительностью зондирующих импульсов, и выделяют периодическую составляющую, которую разбивают на элементарные участки и определяют длину биений на каждом элементарном участке как половину периода этой составляющей. Распределение длины биений по элементарным участкам выводится на дисплее устройства отображения 8.

Как известно, мощность обратного рассеяния оптического излучения одной поляризации при зондировании импульсами, длительность которых пренебрежимо мала по сравнению с временем распространения импульсов на длине биений, пропорциональна функции cos ² (2·z/L_В), где z - координата, L_В - длина биений. Тогда, в случае зондирования импульсами конечной длительности эта мощность будет пропорциональна функции

где P(t) - функция, описывающая форму импульса; Т - длительность зондирующего импульса; _g - групповая скорость распространения оптического сигнала в волокне.

Очевидно, что и в этом случае мощность обратного рассеяния оптического излучения одной поляризации будет включать периодическую составляющую с периодом, равным половине длины биений оптического волокна. Если известны форма и длительность зондирующих импульсов, то можно преобразовать характеристику обратного рассеяния оптического излучения одной поляризации, обеспечив подавление искажений, обусловленных формой и конечной длительностью зондирующих импульсов, и выделение периодической составляющей.

На фиг.2 приведена характеристика обратного рассеяния оптического волокна одного элементарного участка длиной 1 км линии передачи общей протяженности 11 км, измеренная поляризационным оптическим рефлектометром обратного рассеяния при длительности зондирующего импульса 10 мкс. На фиг.3 приведена ее периодическая составляющая, выделенная после подавления искажений, обусловленных формой и конечной длительностью зондирующих импульсов. Рассчитанная по этой характеристике длина биений составляет 45,1 м. В качестве примера на фиг.4 приведена характеристика обратного рассеяния оптического волокна того же элементарного участка, измеренная при длительности зондирующего импульса 10 нс. Рассчитанная по этой характеристике длина биений составляет 45,00 м.

Поскольку данный способ обеспечивает удовлетворительную погрешность измерения длины биений при увеличенной длительности зондирующих импульсов, то он позволяет обеспечивать существенно больший динамический диапазон оптических рефлектометров.

ЛИТЕРАТУРА

1. Патент US 2006/028636 A1.

2. Патент US 2006/028637 A1.

3. Патент US 2006/066839 A1.

4. Патент US 2003/174312 A1.

5. Патент WO 2005/041449 A1.