A presente invenção se refere ao campo de telecomunicação óptica., em particular, ela se refere a um estágio de amplificação óptica para monitoramento OTDR e método relacionado e sistema para monitoramento OTDR de um link de comunicação óptica, em particular, um link de comunicação bidirecional amplificada óptica.
Reflectometria Óptica no Domínio do Tempo (OTDR), e, mais particularmente, OTDR Coerente (C-OTDR, por exemplo, tendo um sinal OTDR com base em uma onda contínua alterada em frequência e recebida de forma coerente), é uma técnica bem conhecida para monitorar link de comunicação óptica feito de extensões de fibras ópticas, em particular, para monitorar link de 15 comunicação óptica amplificada em que um número de amplificadores ópticos está em cascata ao longo do link de comunicação óptica. Por exemplo, em sistemas de comunicação óptica submarinos que podem se estender ao longo de milhares de quilômetros (até 8-10.000 km) sem conversão opto-eletrônica (O/E) do sinal WDM graças a uma cascata de várias dezenas de amplificadores WDM espaçados de forma regular, C-OTDR permite detecção rápida e precisa de falhas de link óptico e/ou de amplificador óptico.
OTDR se baseia no princípio bem conhecido da retro-difusão de uma radiação óptica propagando-se ao longo de uma fibra óptica pelo material da própria fibra óptica. Urna vez que os amplificadores ópticos permitem propagação 25 apenas na direção do sinal WDM ao longo de uma linha óptica (por exemplo, eles tipicamente incluem isolador óptico unídirecional), é necessário encaminhar a radiação OTDR retro-difusa para dentro de uma linha óptica adicional, co- estendendo-se com a linha óptica em teste, tendo direção oposta de propagação do respectivo sinal WDM. Essa tarefa é normalmente cumprida por meio de uma 30 via de by-pass em correspondência de cada amplificador óptico.
O Requerente notou que um problema geral das técnicas OTDR do estado da técnica é que, em particular para sistema opticamθnte amplificado longo (por exemplo, mais de 2000 km sem conversão O/E), devido à grande perda da via de by-pass C-OTDR (normalmente configurada em cerca de 30 dB), necessária para 35 evitar interferência entre canais de dados (WDM) propagando-se em direções opostas, é necessário lançar sinais OTDR com alta potência (tipicamente maior que a potência dos canais WDM) para monitorar a integridade e a operação dos amplificadores e/ou das linhas. Isso requer, por sua vez, desempenhar as operações de monitoramento OTDR apenas fora de serviço (isto é, com o sinal WDM desligado), uma vez que, de outra forma, a potência óptica no sinal OTDR 5 reduziria o ganho do amplificador óptico e então a faixa dinâmica do sistema de transmissão.
US2009/0324249 A1 divulga várias arquiteturas de repetidor de retro-loop com alta perda (high loss loop back - HLLB) que habilitam monitoramento seletivo de sinajs de Rayleigh a partir tanto de direções para dentro quanto para fora de 10 um sistema de comunicação óptica. Em uma modalidade tal (como mostrado na frg, 3a do documento citado), o repetidor inclui um par de amplificadores (amplificadores A e B), seis acopladores ópticos e dois filtros seletivos para comprimento de onda, cada um refletindo somente os dois comprimentos de onda de sinal de teste do equipamento de teste OTDR. Uma primeira via HLLB é 15 provida para acoplar a saída de amplificador A à entrada de amplificador B. Uma segunda via HLLB é provida para acoplar a saída de amplificador B à entrada de amplificador A. Uma terceira via HLLB é provida para acoplar a saída de amplificador A à saída de amplificador B. Ao monitorar a fibra que chega, os dois comprimentos de onda de sinal de teste do equipamento OTDR se propagam 20 através da primeira via HLLB e para baixo na fibra que chega, e os comprimentos de onda de sinal de Rayleigh refletido correspondente da fibra que chega são providos de volta ao equipamento OTDR para análise. Além do sinal de Rayleigh, também é provido um sinal de teste HLLB, o qual é refletido pelo filtro ao longo da primeira via HLLB e para dentro da porta Y do acoplador 6- Esse sinal de teste 25 HLLB sai na porta A do acoplador 6 e é provido à porta 10% do acoplador 2 e à terceira via HLLB, e então de volta ao equipamento OTDR. Esse sinal de teste HLLB pode ser usado de um modo semelhante aos sinais de teste OTDR ao diagnosticar problemas ou problemas em potencial associados à arquitetura HLLB.
O Requerente notou que a perda total da terceira via HLLB (a qual serve como uma via de by-pass) é somente cerca de 20 dB, resultando em uma interferência ínaceitavelmente alta dos sinais WDM retro-difusos em banda vindos de uma linha óptica para o sinal WDM da outra linha óptica, especialmente quando um grande número de extensões optícamente amplificadas está 35 juntamente em cascata O Requerente também percebeu que, em uma tentativa de superar o problema de interferência acima, o aumento da perda da terceira via HLLB (por exemplo, até 30 dB) levaria às desvantagens notadas acima (necessidade de sinais OTDR de alta potência).
É um objetivo da presente invenção prover um estágio de amplificação óptica adaptado para monitoramento OTDR, assim como um sistema e método 5 relacionados para monitoramento OTDR, o que permite o monitoramento de pelo menos o status de operação de amplificadores ópticos ao longo de um link de comunicação óptica amplificado (em particular a potência óptica de saída dos amplificadores), possivelmente na presença do sinal WDM de carregamento de dados ao longo do link em teste (monitoramento em serviço), com uma arquitetura 10 simples e efetiva do estágio de amplificação que introduz interferência desprezível ou nula no sinal WDM.
Em um aspecto, a presente invenção de refere a um estágio de amplificação óptica para monitoramento OTDR, o estágio compreendendo uma pπmθira e uma segunda via de sinal óptico tendo respectivamente primeira e 15 segunda direções de propagação de um respectivo primeiro e segundo sinais ópticos, a primeira e segunda direções de propagação sendo mutuamente opostas, e um primeiro e um segundo amplificador óptico localizado ao longo da primeira e segunda vias de sinal óptico respectivamente e tendo uma banda de amplificação óptica.
Em um aspecto, cada um do primeiro e segundo sinais ópticos é um sinal WDM compreendendo uma pluralidade de canais de sinal óptico tendo comprimentos e onda centrais distribuídos em uma grade igualmente espaçada em frequência por um espaçamento WDM, o sinal WDM ocupando uma banda WDM compreendida dentro da banda de amplificação. A banda WDM pode ser 25 uma banda única espectralmente contínua (por exemplo, sem 'buracos’ maiores que um espaçamento WDM) ou um conjunto de (por exemplo, tipicamente, mas não necessariamente, duas e não mais que duas) sub-bandas espectralmente contínuas separadas uma da outra por mais de um espaçamento WDM (por exemplo, cada sub-banda separada em pelo menos 1 nm da(s) sub-banda(s) 30 adjacente(s)). Preferencialmente, o sinal WDM não ocupa toda a banda de amplificação, e um primeiro e segundo comprimentos de onda OTDR caem (preferencialmente na grade) fora da banda WDM e dentro da banda de amplificação. Preferencíalmente, a banda WDM é uma banda única espectralmente continua e o primeiro e segundo comprimentos de onda OTDR 35 estão nos lados opostos da banda WDM. Em uma modalidade alternativa, a banda WDM consiste em duas sub-bandas espectralmente contínuas separadas em pelo menos 1 nm, em que pelo menos um, preferencialmente ambos, do primeiro e segundo comprimentos de onda OTDR estão localizados entre as duas sub-bandas. Preferencialmente, a distância de cada um do primeiro e segundo comprimentos de onda a partir da borda mais próxima da banda WDM (isto é, o comprimento de onda WDM mais próximo alocado na grade) é maior que ou igual a 0,5 nm, mais preferencialmente maior que ou igual a 1 nm, e/ou menor que ou igual a 6 nm. mais preferencialmente menor que ou igual a 3 nm, por exemplo, 2 nm. Preferencialmente, a distância entre o primeiro e segundo comprimentos de onda é pelo menos 200 GHz, preferencialmente pelo menos 1000 GHz.
Preferencialmente, a largura total da banda WDM é maior que ou igual a 15 nm, mais preferencialmente maior que ou igual a 20 nm, por exemplo, cerca de 30 nm. Preferencialmente, a largura da banda de amplificação é maior que ou igual a 20 nm, mais preferencialmente maior que ou igual a 25 nm, por exemplo, 36 nm. Preferencialmente, a banda WDM e/ou a banda de amplificação está compreendida na banda infravermelha de 1500 nm a 1620 nm, mais preferencialmente de 1510 nm a 1580 nm, ainda mais preferencialmente de 1520 a 1565. Preferencialmente, o espaçamento WDM é menor que ou igual a 200 GHz, mais preferencialmente menor que ou igual a 150 GHz, por exemplo, 100 GHz ou 50 GHz.
Em um aspecto, o estágio de amplificação óptica compreende um primeiro acoplador óptico colocado ao longo da primeira via de sinal óptico à jusante do primeiro amplificador óptico com respeito à primeira direção de propagação, um segundo acoplador óptico colocado ao longo da segunda via de sinal óptico à jusante do segundo amplificador óptico com respeito à segunda direção de propagação e uma via de by-pass óptico conectando opticamente o primeiro e o segundo acoplador óptico. De forma convencional, cada acoplador tem uma primeira e segunda portas de sinal pertencentes à respectiva via de sinal óptico, a primeira porta voltada para o respectivo amplificador, e uma primeira e segunda portas de by-pass, a primeira porta de by-pass pertencente à via de by-pass óptico, em que a primeira porta de by-pass é a porta transversal com respeito à segunda porta de sinal. Preferencialmente, os acopladores ópticos são acopladores ópticos direcionais, cada um formado por um par de segmentos de fibra óptica juntamente espaçados de forma próxima.
Em um aspecto, a razão da potência óptica entrando em cada porta de cada acoplador para a potência óptica saindo da respectiva porta transversal (por exemplo, da primeira porta de sinal para a segunda porta de by-pass) é maior que ou igual a 8 dB, e/ou menor que ou igual a 15 dB, preferencialmente menor que ou igual a 13 dB, por exemplo, 10 dB (razão de divisão de potência de 90/10).
Em um aspecto, a razão da potência óptica entrando em cada porta de cada acoplador para a potência óptica saindo da respectiva porta passante (por exemplo, da primeira porta de sinal para a segunda porta de sinal) é maior que 0 dB e/ou menor que 1,5 dB, preferencialmente menor que ou igual a 1 dB, por exemplo, 0,5 dB (razão de divisão de potência de 90/10).
Em um aspecto, a resposta de potência óptica do primeiro e segundo acopladores ópticos é substancialmente constante (por exemplo, variação menor que 1 dB) durante toda a banda WDM, tipicamente durante toda a banda de amplificação.
Em um aspecto, o estágio de amplificação óptica compreende um primeiro e um segundo refletor óptico conectado opticamente à segunda porta de by-pass respectivamente do primeiro e segundo acopladores ópticos. Preferencia Imente, o primeiro e segundo refletores são colocados em uma respectiva fibra óptica conectada, preferencialmente diretamente, isto é, sem acopladores de intervenção e/ou outros dispositivos ópticos, à segunda porta de by-pass do respectivo acoplador óptico.
Em um aspecto, o primeiro e segundo refletores estão estruturados de forma que a razão de potência óptica da radiação óptica refletida por cada refletor óptico para a radiação incidente ali no primeiro e segundo comprimentos de onda OTDB seja menor que ou igual a -7 dB, preferencialmente menor que ou igual a - 10 dB, e/ou maior que ou igual a -20 dB, preferencialmente maior que ou igual a - 16 dB. De tal forma, uma porção (por exemplo, pelo menos 50%) da potência óptica dos canais WDM pode passar através dos refletores para ser detectada à jusante. Por outro lado, o início de ruído de interferência de vias múltiplas é mitigado ou evitado no primeiro e segundo comprimentos de onda surgindo a partir das múltiplas reflexões entre o primeiro e segundo refletores (efeito de cavidade ressonante). Preferencialmente, a razão de potência óptica definida acima é substancialmente constante durante toda a banda WDM, preferencialmente durante toda a banda de amplificação (compreendendo o primeiro e segundo comprimentos de onda). De tal forma, as tolerâncias de produção dos refletores são relaxadas com respeito a refletores seletivos para comprimento de onda comparativos.
Em um aspecto, cada um do primeiro e segundo refletores ópticos é uma face de extremidade da dita respectiva fibra óptica acima conectada à segunda porta de by-pass. Preferencialmente, a face de extremidade é livre, isto é, não está em contato com um elemento com índice equivalente (tal como um líquido ou um material óptico), por exemplo, uma interface vidro/ar está presente na face de extremidade. Preferencialmente, a face de extremidade repousa em um plano (substancialmente, isto ê, dentro de uma tolerância angular de +/-5Í’) perpendicular ao eixo da fibra. Dessa forma, os refletores são fabricados vantajosamente de uma maneira simples e com bom custo-benefício. Nota-se que, tipicamente, a face de extremidade livre da fibra do estado da técnica (apepas em frente ao fotodetector, vide abaixo) é inclinada com respeito ao perpendicular em pelo menos 10°.
Em um aspecto, a via de by-pass óptico compreende um filtro óptico tendo uma atenuação durante toda a banda WDM maior que ou igual a 25 dB (em potência), mais preferencialmente maior que ou igual a 30 dB. Tipicamente, a atenuação é substancialmente constante (por exemplo, variação menor que 1 dB) ao longo de toda a banda WDM.
Em um aspecto, a soma, em dB, da atenuação do filtro óptico no primeiro e segundo comprimentos de onda OTDR e da razão de potência óptica da radiação óptica incidente em cada refletor óptico para a radiação refletida ali no primeiro e segundo comprimentos de onda OTDR (isto é, o negativo da razão de potência óptica definida acima da radiação óptica refletida por cada refletor óptico para a radiação incidente ali) é maior que ou igual a 10 dB, preferencialmente maior que ou igual a 12 dB, e/ou menor que ou igual a 20 dB, preferencialmente menor que ou igual a 18 dB. O Requerente verificou que as faixas acima da soma definida acima representam uma boa troca entre as necessidades opostas de ter uma lata faixa dinâmica para o(s) sinal(is) OTDR retro-refletido(s) e evitar o início do efeito de cavidade ressonante para o(s) sinal(is) OTDR.
O Requerente considera que a combinação do filtro óptico seletivo para comprimento de onda acima ao longo da via de by-pass e dos refletores ópticos acima, ao mesmo tempo em que mitiga a interferência de sinal para sinal, permite uma faixa dinâmica suficiente dos sinais OTDR retro-refletidos pelos refletores (localizados) até mesmo no caso de uma potência relativamente baixa (isto é, não mais alta que a potência dos canais WDM) do sinal OTDR que entra nos amplificadores. Isso, por sua vez, permite monitoramento em serviço da potência óptica de saída dos amplificadores. Adicionalmente, dependendo da potência óptica do sinal OTDR que entra nos amplificadores, da perda ao longo da fibra óptica da linha, da razão de reflexão e da atenuação de filtro, o Requerente acredita que a combinação acima também pode permitir o monitoramento OTDR da integridade óptica das linhas ópticas compreendidas no link (através de recebimento e processamento dos respectivos traços OTDR retro-difusos), possivelmente em serviço e possivelmente simultaneamente com o monitoramento (em serviço) da potência óptica de saída dos amplificadores.
Em um aspecto, o filtro óptico tem uma atenuação no primeiro e segundo comprimentos de onda OTDR menor que ou igual a 5 dB (em potência), preferencialmente menor que ou igual a 3 dB (por exemplo, 1 dB ou menor).
De acordo com o Requerente, isso provê faixa dinâmica suficiente para os sinais OTDR retro-refletidos pelos refletores ópticos até mesmo na presença de baixa potência dos sinais OTDR incidentes (permitindo, assim, monitoramento em serviço do desempenho do amplificador) enquanto o sinal WDM rθtro-difuso é suficientemente atenuado através do by-pass.
Em um aspecto, o filtro óptico é um filtro ínterferencial multicamada.
Em um aspecto, um primeiro e um segundo fotodetector está opticamente conectado respectivamente ao primeiro e segundo refletores ópticos no lado oposto dos mesmos com respeito ao primeiro e segundo acopladores ópticos, respectívamente. Preferencialmente, os fotodetectores são configurados para detectar a potência óptica do sinal WDM que saí do respectivo amplificador óptico. Preferencialmente, a face de extremidade dita acima da respectiva fibra óptica está voltada diretamente (isto é, sem elementos ópticos de intervenção) para o respectivo fotodetector.
Em um aspecto, a presente invenção se refere a um sistema para monitoramento OTDR de um link de comunicação óptica (bidirecional), o sistema compreendendo: - o link de comunicação óptica (bidirecional) compreendendo uma pluralidade dos estágios de amplificação óptica, de acordo com qualquer aspecto da presente invenção, opticamente conectada em cascata por uma pluralidade de primeira e segunda extensões de fibra óptica intercaladas respectiva mente com ditas primeira e segunda vias de sinal óptico da pluralidade de estágios de amplificação óptica, as primeiras extensões de fibra óptica e as primeiras vias de sinal óptico formando, juntas, uma primeira linha óptica, compreendida dentro do link de comunicação óptica, tendo a primeira direção de propagação, e as segundas extensões de fibra óptica e as segundas vias de sinal óptico formando, juntas, uma segunda linha óptica, compreendida dentro do link de comunicação óptica, tendo a segunda direção de propagação, a primeira e segunda linhas ópticas se estendendo juntas lado a lado; - um primeiro aparato OTDR colocado em uma primeira extremidade do link de comunicação óptica (bidirecional) e opticamente acoplado à primeira e segunda linhas ópticas, o primeiro aparato OTDR sendo estruturado para gerar e lançar um primeiro sinal OTDR tendo um primeiro comprimento de onda OTDR para dentro da primeira linha óptica com a primeira direção de propagação; para detectar e processar um primeiro sinal OTDR retro-refletido vindo da segunda linha óptica com a segunda direção de propagação, o primeiro sinal OTDR retro- refletido sendo gerado a partir do primeiro sinal OTDR pelo primeiro refletor óptico de pelo menos um, preferencialmente todos, dos estágios de amplificação óptica, e para derivar, a partir do primeiro sinal OTDR retro-refletido detectado, informação sobre a operação (preferencialmente sobre a potência de saída) de pelo mθnos um (preferencialmente todos) dos primeiros amplificadores ópticos ao longo da primeira linha óptica.
Em um aspecto, o sistema compreende um segundo aparato OTDR colocado em uma segunda extremidade do link de comunicação óptica (bidirecional), oposto a dita primeira extremidade, e opticamente acoplado à primeira e segunda linhas ópticas, o segundo aparato OTDR sendo estruturado para gerar e lançar um segundo sinal OTDR tendo um segundo comprimento de onda OTDR para dentro da segunda linha óptica com a segunda direção de propagação; para detectar e processar um respectivo segundo sinal OTDR retro- refletido vindo da primeira linha óptica com a primeira direção de propagação, o segundo sinal OTDR retro-refletido sendo gerado a partir do segundo sinal OTDR pelo segundo refletor óptico de pelo menos um, preferencialmente todos, dos estágios de amplificação óptica, e para derivar, a partir do segundo sinal OTDR retro-refletido detectado, informação sobre a operação (preferencialmente sobre a potência de saída) de pelo menos um (preferencialmente todos) dos segundos amplificadores ópticos ao longo da segunda linha óptica.
Em um aspecto, o primeiro e/ou segundo aparato OTDR também está/estão estruturado(s) para detectar e processar um respectivo traço OTDR retro-difuso vindo respectivamente da segunda e primeira linhas ópticas com a segunda e primeira direções de propagação, dito traço OTDR retro-difuso sendo gerado respectivamente pela primeira e segunda linhas ópticas através de retro- difusão distribuída do primeiro e/ou, respectivamente, do segundo sinal OTDR, e para derivar, a partir do traço OTDR retro-difuso detectado, informação sobre a integridade óptica da primeira e/ou da segunda linha óptica.
Em um aspecto, cada um dos aparatos OTDR está estruturado para detectar de forma coerente o respectivo sinal OTDR retro-refletido e/ou o 5 respectivo traço OTDR retro-difuso.
Em um aspecto, a presente invenção se refere a um sistema de comunicação óptica WDM compreendendo o sistema acima para monitoramento OTDR de um link de comunicação óptica (bidirecional) e compreendendo adicionalmente na primeira e segunda extremidades do link de comunicação 10 óptica (bidirecional), respectiva mente um primeiro e um segundo transmissor WDM estruturado para gerar e lançar, para dentro da primeira e segunda linhas ópticas com a primeira e segunda direções de propagação, respectivamente, o respectivo primeiro e segundo sinais (WDM), e compreendendo na segunda e primeira extremidades, respectivamente, um primeiro e um segundo receptor 15 WDM estruturado para receber e processar o respectivo primeiro e segundo sinais (WDM) vindos, respectivamente, da primeira e segunda linhas ópticas.
Em um aspecto, o sistema de comunicação óptica WDM compreende uma pluralidade do sistema acima para monitoramento OTDR de um link de comunicação óptica (bidirecional), a pluralidade de primeira e segunda extensões 20 de fibra óptica sendo confinadas em um único cabo de fibra óptica se estendo de um estágio de amplificação óptica para o seguinte.
Em um aspecto adicional, a presente invenção se refere a um método para monitoramento OTDR de um link de comunicação óptica (bidirecional) compreendendo uma pluralidade dos estágios de amplificação óptica de acordo 25 com qualquer aspecto da presente invenção, opticamente conectada em cascata por uma pluralidade de primeira e segunda extensões de fibra óptica intercaladas respectivamente com dita primeira e segunda vias de sinal óptico da pluralidade de estágios de amplificação óptica, as primeiras extensões de fibra óptica e as primeiras vias de sinal óptico formando, juntas, uma primeira linha óptica dentro 30 do link de comunicação óptica (bidirecional) tendo a primeira direção de propagação, e as segundas extensões de fibra óptica e as segundas vias de sinal óptico formando, juntas, uma segunda linha óptica tendo a segunda direção de propagação, o método compreendendo: - em uma primeira extremidade do link de comunicação óptica, gerar um 35 primeiro sinal OTDR tendo um primeiro comprimento de onda OTDR e lançá-lo para dentro da primeira linha óptica com a primeira direção de propagação; - em pelo menos um, preferencialmente em cada, estágio de amplificação óptica, gerar um primeiro sinal OTDR retro-refletido através de retro-reflexão, no respectivo primeiro refletor óptico, de uma porção da potência óptica do primeiro sinal OTDR saindo do respectivo primeiro amplificador óptico com a primeira 5 direção de propagação, e encaminhando o primeiro sinal OTDR retro-refletido para dentro da respectiva segunda via de sinal óptico à jusante do respectivo segundo amplificador óptico com respeito à segunda direção de propagação, com a segunda direção de propagação; - na primeira extremidade do link de comunicação óptica, detectar e 10 processar o primeiro sinal OTDR retro-refletido vindo da segunda linha óptica com a segunda direção de propagação e derivar, a partir do primeiro sinal OTDR retro- refletido detectado, informação sobre a operação (preferencialmente a potência óptica de saída) do(s) respectivo(s) primeiro(s) amplificador(es) óptico(s), ao longo da primeira linha óptica.
Em um aspecto, o método compreende, em uma segunda extremidade do link de comunicação óptica, gerar um segundo sinal OTDR tendo um segundo comprimento de onda OTDR e lançá-lo para dentro da segunda linha óptica com a segunda direção de propagação; - em pelo menos um, preferencialmente em cada estágio de amplificação 20 óptica, gerar um segundo sinal OTDR retro-refletido através de retro-reflexão, no respectivo segundo refletor óptico, de uma porção da potência óptica do segundo sinal OTDR saindo do respectivo segundo amplificador óptico com a segunda direção de propagação, e encaminhar o segundo sinal OTDR retro-refletido para dentro da respectiva primeira via de sinal óptico à jusante do respectivo primeiro 25 amplificador óptico com respeito à primeira direção de propagação, com a primeira direção de propagação; - na segunda extremidade do link de comunicação óptica, detectar e processar o segundo sinal OTDR retro-refletido vindo da primeira linha óptica com a primeira direção de propagação, e derivar, a partir do segundo sinal OTDR 30 retro-refletido detectado, informação sobre a operação do(s) respectivo(s) segundo(s) amplificador(es) óptico(s) ao longo da segunda linha óptica.
Em um aspecto, o primeiro e/ou segundo sinais OTDR são lançados juntamente com o primeiro e/ou segundo sinais (WDM) ópticos (em serviço).
Em um aspecto, o método compreende, na primeira e/ou na segunda 35 extremidade, detectar e processar um respectivo traço OTDR retro-difuso vindo respectivamente da segunda e/ou da primeira linha óptica com a segunda e/ou primeira direções de propagação, dito traço OTDR retro-difuso sendo gerado respectivamente pela primeira e segunda linhas ópticas através de retro-dífusão distribuída do primeiro e/ou, respectivamente, do segundo sinal OTDR, e derivar, a partir do traço OTDR retro-difuso detectado, informação sobre a integridade óptica da primeira e/ou segunda linhas ópticas.
Em um aspecto, o(s) sinal(is) OTDR retro-refletido(s) e/ou o traço OTDR retro-refletido são detectados de forma coerente.
Aspectos adicionais da presente invenção são estabelecidos nas reivindicações anexas.
Características e vantagens adicionais serão mais evidentes a partir da descrição detalhada das modalidades exemplares, apesar de não exclusivas, de um estágio de amplificação óptica, método e sistema de monitoramento OTDR de acordo com a presente invenção. Essa descrição será divulgada abaixo com referência ás figuras anexas, providas com um propósito meramente indicativo e, portanto, não limitante, no qual: Fig. 1 mostra, em termos de blocos lógicos, um diagrama esquemático de uma modalidade do estágio de amplificação óptica de acordo com a presente invenção; Fig. 2 mostra, em termos de blocos lógicos, um diagrama esquemático de um sistema de comunicação óptica compreendendo os estágios de amplificação de acordo com a presente invenção; Fig. 3 mostra (não em escala), uma resposta de potência óptica exemplar do filtro óptico dentro do estágio de amplificação óptica da Fig. 1.
O estágio de amplificação óptica 1 para monitoramento OTDR da presente invenção compreende uma primeira e uma segunda via de sinal óptico 2a, 2b (por exemplo, principalmente compostéi de fibras ópticas) tendo, respectivamente, primeira e segunda direções de propagação (indicada pelas setas tracejadas na figura 1) de um primeiro e segundo sinais ópticos, a primeira e segunda direções de propagação sendo mutuamente opostas, e um primeiro e segundo amplificador óptico 3a, 3b localizado ao longo da primeira e segunda vias de sinal óptico, respectivamente, e tendo uma banda de amplificação óptica tipicamente igual para os dois amplificadores.
Tipicamente, cada um do primeiro e segundo sinal óptico é um sinal WDM compreendendo uma pluralidade de canais de sinal óptico tendo comprimentos de onda centrais distribuídos em uma grade ígualmente espaçada em frequência por um espaçamento WDM (por exemplo, igual a 100 GHz ou 50 GHz), o sjnal WDM ocupando uma banda WDM compreendida dentro da banda de amplificação. De forma exemplar, a largura da banda WDM (única espectralmente contínua) é cerca de 30 nm, estendendo-se de 1530 nm a 1560 nm, e a largura da banda de amplificação é pelo menos 36 nm, estendendo-se pelo menos de 1527 nm a 1563 nm (vide, por exemplo, fig. 3).
O estágio de amplificação óptica compreende um primeiro acoplador óptico 4a colocado ao longo da primeira via de sinal óptico 2a à jusante do primeiro amplificador óptico 3a com respeito à primeira direção de propagação, um segundo acoplador óptico 4b colocado ao longo da segunda via de sinal óptico 2b à jusante do segundo amplificador óptico 3b com respeito à segunda direção de propagação, e uma via de by-pass óptico 5 conectando opticamente o primeiro e o segundo acoplador óptico.
Convencionalmente, cada acoplador tem uma primeira 6 e segunda 7 portas de sinal pertencentes à respectiva via de sinal óptico, a primeira porta voltada para o respectivo amplificador óptico, e uma primeira 8 e segunda 9 portas de by-pass, a primeira porta de by-pass pertencente à via de by-pass óptico, em que a primeira porta de by-pass 8 é a porta transversal com respeito ã segunda porta de sinal 7. Preferencialmente, os acopladores ópticos são acopladores ópticos direcionais (tais como aqueles retratados esquematicamente na figura 1), cada um formado por um par de segmentos de fibra óptica juntamente espaçados de forma próxima.
De forma exemplar, a razão da potência óptica que entra em cada porta de cada acoplador para a potência óptica que sai da respectiva porta transversal (por exemplo, da primeira porta de sinal 6 para a segunda porta de by-pass 9 ou da segunda porta de sinal 7 para a primeira porta de by-pass 8) durante toda a banda WDM, tipicamente durante toda a banda de amplificação, é 10 dB e a razão da potência óptica que entra em cada porta de cada acoplador para a potência óptica que sai da respectiva porta passante (por exemplo, da primeira porta de sinal 6 para a segunda porta de sinal 7 ou da segunda porta de by-pass 9 para a primeira porta de by-pass 8) é igual a 0,5 dB (razão de divisão de potência de 90/10), durante toda a banda de amplificação.
O estágio de amplificação óptica 1 compreende um primeiro 11a e um segundo 11b refletor óptico conectado opticamente à segunda porta de by-pass 9 respectivamente do primeiro 4a e segundo 4b acopladores ópticos. Preferencialmente, o primeiro e segundo refletores 11a, 11b são colocados em uma respectiva fibra óptica 12a, 12b conectada, preferencialmente diretamente, isto é, sem acopladores de intervenção e/ou outros dispositivos ópticos, à segunda porta de by-pass 9 do respectivo acoplador óptico. Preferencialmente, cada um do primeiro e segundo refletores ópticos 11a, 11b é uma face de extremidade livre da respectiva fibra óptica 12a, 12b. Preferencialmente, a face de 5 extremidade (bem em frente ao fotodetector, vide abaixo) é cortada de forma perpendicular ao eixo da fibra. Vantajosamente, a face de extremidade da fibra não necessita tipicamente de qualquer processamento adicional. Entretanto, especialmente caso seja desejável aumentar a razão de reflexão, é possível depositar finas camadas metálicas (por exemplo, ouro) na extremidade da fibra. 10 Também é preferencial que a face de extremidade da fibra e a face de entrada do fotodetector não sejam mutuamente paralelas (isto é, que os respectivos eixos normais formem um ângulo de pelo menos 10°, preferencialmente pelo menos 20°), para evitar reflexões múltiplas entre as duas faces.
Alternativamente, cada um do primeiro e segundo refletores ópticos pode 15 ser fabricado por qualquer técnica diferente, tal como no caso de refletores de Bragg Grating ao longo da fibra 12a, 12b.
O primeiro e segundo refletores estão estruturados de forma que a razão de potência óptica da radiação óptica refletida por cada refletor óptico para a radiação incidente ali seja substancialmente constante durante toda a banda de 20 amplificação. De forma exemplar, a razão de potência óptica definida acima é igual a cerca de -14 dB.
Entretanto, a presente invenção também enfrenta o caso em que o primeiro e segundo refletores são seletivos para comprimento de onda na banda de amplificação, de forma que a razão de potência óptica definida acima é menor 25 que ou igual a -20 dB dentro de toda a banda WDM e menor que ou igual a -7 dB e/ou maior que ou igual a -20 dB (por exemplo, cerca de -14 dB) no primeiro e segundo comprimentos de onda OTDR, respectivamente. Avia de by-pass óptico compreende um filtro óptico 10 (por exemplo, um filtro interferencial multicamada) tendo, de forma exemplar, uma atenuação igual a cerca de 30 dB durante toda a 30 banda WDM e igual a cerca de 1 dB no primeiro e segundo comprimentos de onda OTDR. Nota-se que o filtro óptico da presente invenção pode ser implementado por meio de qualquer técnica alternativa à técnica interferencial multicamada. Adicionalmente, o filtro óptico 10 pode consistir em mais de um dispositivo físico colocado ao longo da via de by-pass óptico, até mesmo em uma 35 maneira distribuída.
Fig. 3 mostra uma resposta de potência óptica exemplar do filtro óptico, em termos da razão da potência óptica transmitida para a potência óptica da radiação incidente correspondente. Pode-se ver que o filtro óptico está estruturado para transmitir somente em uma banda de transmissão 30 compreendendo um primeiro e um segundo comprimento de onda OTDR, ÀOTDR1 e ÀOTDR2 (por exemplo, respectivamente iguais a 1528 nm e 1562 nm), compreendido dentro da banda de amplificação 33 (retratada somente em forma de ilustração na fig. 3). De forma exemplar, o primeiro e segundo comprimentos de onda OTDR estão na grade e fora da banda WDM 32 (de forma exemplar, estendendo-se de 1530 nm a 1560 nm) θm lados opostos da mesma, sendo espaçados cerca de 2 nm da borda mais próxima da banda WDM (isto é, 1530 nm ou 1560 nm). Nota-se que a fig. 3 mostra somente uma porção da banda de transmissão 30 do filtro óptico (convencíonalmente definida como terminando/começando no comprimento de onda em que a resposta de potência cai para abaixo de cerca de -25 dB), a qual é a mais próxima da banda WDM-
De forma exemplar, a razão de potência óptica da radiação óptica transmitida pelo filtro óptico 10 para a radiação incidente alí é cerca de -1 dB no primeiro e segundo comprimentos de onda OTDR e cerca de -30 dB durante toda a banda WDM-
Preferencialmente, um primeiro e um segundo fotodetector 13a, 13b estão opticamente conectados respectivamente ao primeiro e segundo refletores ópticos 11a, 11b no lado oposto do mesmo com respeito ao primeiro e segundo acoplador óptico 4a, 4b, respectivamente. Preferencialmente, os fotodetectores são configurados para detectar a potência óptica do sinal WDM que sai do respectivo amplificador óptico, por exemplo, como conhecido na técnica.
Fig. 2 mostra, de forma exemplar, um sistema 20 para monitoramento OTDR de um link de comunicação óptica bidirecional 21, o sistema 20 compreendendo o link de comunicação óptica bidirecional 21 compreendendo uma pluralidade dos estágios de amplificação óptica 1 (somente parcialmente retratados na fig. 2) opticamente conectados em cascata por uma pluralidade de primeira e segunda extensões de fibra óptica 22a, 22b respectivamente intercaladas com primeira e segunda vias de sinal óptico 2a, 2b da pluralidade de estágios de amplificação óptica, as primeiras extensões de fibra óptica e as primeiras vias de sinal óptico formando, juntas, uma primeira linha óptica 23a, compreendida dentro do link de comunicação óptica bidirecional, tendo a primeira direção de propagação e as segundas extensões de fibra óptica e as segundas vias de sinal óptico formando, juntas, uma segunda linha óptica 23b, compreendida dentro do link de comunicação óptica bidirecional, tendo a segunda direção de propagação, a primeira e segunda linhas ópticas 23a, 23b estendendo- se juntas lado a lado,
O sistema 20 compreende um primeiro aparato OTDR 24a colocado em uma primeira extremidade (por exemplo, na esquerda na fig, 2) do link de comunicação óptica bidirecional e opticamente acoplado à primeira e segunda linhas ópticas, o primeiro aparato OTDR sendo estruturado para gerar e lançar um primeiro sinal OTDR tendo o primeiro comprimento de onda OTDR para dentro da 10 primeira linha óptica 23a com a primeira direção de propagação; para detectar e processar um primeiro sinal OTDR retro-refletido vindo da segunda linha óptica 23b com a segunda direção de propagação, o primeiro sinal OTDR retro-refletido sendo gerado a partir do primeiro sinal OTDR pelo primeiro refletor óptico 11a de pelo menos um, preferencialmente todos, dos estágios de amplificação óptica 1, e 15 para derivar, a partir do primeiro sinal OTDR retro-refletido, informação sobre a operação (preferencialmente sobre a potência de saída) de pelo menos um (preferencialmente todos) dos amplificadores ópticos 3a ao longo da primeira linha óptica.
Preferencialmente, o sistema compreende adicionalmente um segundo 20 aparato OTDR 24b colocado em uma segunda extremidade (por exemplo, na direita na fig- 2) do link de comunicação óptica bidirecional, oposto à primeira extremidade, e opticamente acoplado à primeira e segunda linhas ópticas, o segundo aparato OTDR sendo estruturado para gerar e lançar um segundo sinal OTDR tendo o segundo comprimento de onda OTDR para dentro da segunda 25 linha óptica com a segunda direção de propagação; para detectar e processar um respectivo segundo sinaf OTDR retro-refletido vindo da primeira linha óptica com a primeira direção de propagação, o segundo sinal OTDR retro-refletido sendo gerado a partir do segundo sinal OTDR pelo segundo refletor óptico 11b de pelo menos um, preferencialmente todos, dos estágios de amplificação óptica 1, e para 30 derivar, a partir do segundo sinal OTDR retro-refletido, informação sobre a operação (preferencialmente sobre a potência de saída) de pelo menos um (preferencialmente todos) dos segundos amplificadores ópticos ao longo da segunda linha óptica.
Preferencialmente, o primeiro e segundo aparatos OTDR também estão 35 estruturados para detectar e processar um respectivo traço OTDR retro-djfuso vindo, respectivamente, da segunda e primeira linhas ópticas com a segunda e primeira direções de propagação, dito traço OTDR retro-difuso sendo gerado respectivamente pela primeira e segunda linhas ópticas através de retro-difusão distribuída do primeiro e/ou, respectivamente, do segundo sinal OTDR, respectivamente, e para derivar, a partir do traço OTDR retro-difuso detectado, 5 informação sobre a integridade óptica da primeira e/ou segunda linhas ópticas.
Preferencialmente, cada um dos aparatos OTDR está estruturado para detectar de forma coerente o respectivo sinal OTDR retro-refletido e/ou o respectivo traço OTDR retro-difuso.
Fig. 2 também mostra esquematicamente um sistema de comunicação 10 óptica WDM 25 compreendendo o sistema 20 para monitoramento OTDR do link de comunicação óptica bidirecional e compreendendo adicionalmente, na primeira e segunda extremidades do link de comunicação óptica bidirecional, respectivamente, um primeiro 26a e um segundo 26b transmissor WDM estruturado para gerar e lançar para dentro da primeira e segunda linhas ópticas 15 com a primeira e segunda direções de propagação, respectivamente, o respectivo sinal WDM, e compreendendo, na segunda e primeira extremidades, respectivamente, um primeiro 27a e um segundo 27b receptor WDM estruturado para receber e processar o respectivo sinal WDM vindo, respectivamente, da primeira e segunda linhas ópticas.
Preferencialmente, o sistema de comunicação óptica WDM 25 compreende uma pluralidade (não mostrada) dos sistemas acima 20 para monitoramento OTDR de um link de comunicação óptica bidirecional, a pluralidade de primeira e segunda extensões de fibra óptica confinadas em um único cabo de fibras ópticas (não mostrado) estendendo-se de um estágio de amplificação óptica para o 25 próximo.
Um método exemplar para monitoramento OTDR do link de comunicação óptica bidirecional 21 com base no sistema acima 20 será descrito aqui abaixo.
O método compreende, na primeira extremidade do link de comunicação óptica, gerar um primeiro sinal OTDR tendo o primeiro comprimento de onda 30 OTDR e lançá-lo (preferencialmente em serviço) para dentro da primeira linha óptica 23a com a primeira direção de propagação.
Subsequentemente, em pelo menos um, preferencialmente em cada, estágio de amplificação óptica 1, o método compreende gerar um primeiro sinal OTDR retro-refletido através de retro-reflexão, no respectivo primeiro refletor 35 óptico 11a, de uma porção da potência óptica do primeiro sinal OTDR que saí do respectivo primeiro amplificador óptico 3a com a primeira direção de propagação, e encaminhar o primeiro sinal OTDR retro-refletido para dentro da segunda via de sinal óptico 2b à jusante do segundo amplificador óptico com respeito à segunda direção de propagação, com a segunda direção de propagação.
Ainda subsequentemente, o método compreende adicionalmente, na 5 primeira extremidade do link de comunicação óptica, detectar (preferencialmente de forma coerente) e processar o primeiro sinal OTDR retro-refletido vindo da segunda linha óptica 23b com a segunda direção de propagação e derivar, a partir do primeiro sinal OTDR retro-refletido detectado, informação sobre a operação (preferencialmente a potência óptica de saída) do(s) respectivo(s) primeiro(s) 10 amplificador(es) óptico(s) ao longo da primeira linha óptica.
Preferencialmente, o método compreende, na segunda extremidade do link de comunicação óptica, gerar um segundo sinal OTDR tendo o segundo comprimento de onda OTDR e lançá-lo (preferencialmente em serviço) para dentro da segunda linha óptica 23b com a segunda direção de propagação; em 15 cada estágio de amplificação óptica, gerar um segundo sinal OTDR retro-refletido através de retro-reflexão, no respectivo segundo refletor óptico 11b, de uma porção da potência óptica do segundo sinal OTDR que sai do respectivo segundo amplificador óptico 3b com a segunda direção de propagação, e encaminhar o segundo sinal OTDR retro-refletido para dentro da respectiva primeira via de sinal 20 óptico 2a à jusante do respectivo primeiro amplificador óptico 3a com respeito à primeira direção de propagação, com a primeira direção de propagação; na segunda extremidade do link de comunicação óptica, detectar (preferencialmente de forma coerente) e processar o segundo sinal OTDR retro-refletido vindo da primeira linha óptica 23a com a primeira direção de propagação e derivar, a partir 25 do segundo sinal OTDR retro-refletido, informação sobre a operação do(s) respectjvo(s) segundo(s) amplificador(es) óptico(s) ao longo da segunda linha óptica.
Preferencialmente, o método compreende, na primeira e/ou na segunda extremidade, detectar (preferencialmente de forma coerente) e processar o 30 respectivo traço OTDR retro-difuso vindo, respectivamente, da segunda e/ou da primeira linha óptica com a segunda e/ou primeira direções de propagação e derivar, a partir do traço OTDR retro-difuso detectado, informação sobre a integridade óptica da primeira e/ou segunda linhas ópticas,
Os amplificadores 3a, 3b podem ser implementados com tecnologia 35 convencional, tal como amplificadores de fibra dopada com érbio (EDFAs) ou outros amplificadores de fibra dopada com outras terras raras, amplificadores de Raman ou amplificadores ópticos semicondutores. Adicionalmente, eles podem ser baseados em arquitetura de estágio único assim como em arquitetura de estágio duplo (aqui, o termo ‘estágio’ tem um significado diferente daquele usado acima e nas reivindicações). Para propósitos de simplicidade, os amplificadores retratados na figura 2 foram abstraídos. Na prática, os amplificadores podem ser implementados conforme feito tipicamente, usando, por exemplo, uma fibra dopada com érbio e configuração de pulsos de laser. Adicionalmente e com referência a arquiteturas de estágio duplo, outros componentes que acoplam amplificadores operativamente, tais como filtragem de ruído (por exemplo, filtro ASE), isoladores, e filtros de equalização de ganho, não são mostrados, mas podem ser implementados como feito tipicamente. Deve-se notar que a “saída'’ de um amplificador geralmente se refere à saída do próprio amplificador para modalidades de estágio único, ou à saída do segundo amplificador de estágio para modalidades de estágio duplo. Da mesma forma, a "entrada” de um amplificador geralmente se refere à entrada do próprio amplificador para modalidades de estágio único, ou à entrada do primeiro amplificador de estágio para modalidades de estágio duplo.
Adicionalmente, o termo “opticamente conectado’’, como usado aqui, se refere a qualquer conexão, acoplamento, link ou semelhantes através dos quais sinais ópticos carregados por um elemento de sistema são transferidos para o elemento ou elementos “conectados”. A menos que declarado de outra forma, tais dispositivos “conectados” não são necessariamente diretamente conectados um ao outro e podem ser separados por componentes ou dispositivos intermediários que podem manipular ou modificar tais sinais,