CN102801464B - 检测海底光缆线路的方法、传送装置和系统 - Google Patents

Abstract

一种检测海底光缆线路的方法，该方法包括：将输入光缆线路光功能模块中第一光功能单元的检测信号分光为第一检测信号和第二检测信号；第一检测信号直接耦合环回到与第一光功能单元相反方向的第二个光功能单元输出端构成第一环回路径，并输出第一检测环回信号；第二检测信号通过第一光功能单元后环回到第二光功能单元输出端构成第二环回路径，并输出第二检测环回信号；根据第一检测环回信号功率和第二检测环回信号功率检测海底光缆线路的状况。本发明还公开了一种检测海底光缆线路的传送装置和系统。应用本发明实施例以后，能够检测设备性能变化，长跨段场景下精确定位设备故障和光缆故障。

Description

检测海底光缆线路的方法、传送装置和系统

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，更具体地，涉及一种检测海底光缆线路的方法、传送装置和系统。

背景技术

海缆通信系统承载着大洲之间的大容量通信业务，海底光缆和设备的故障对通信影响巨大，能够及时、精确的定位故障点，准确反映故障模式是海缆系统不断追求的目标。基于光时域反射(OTDR，Optical Time-DomainReflectometry)技术的故障定位方法逐渐成为海缆系统的主流故障定位方法。在海缆通信系统的光中继器中一般有光隔离器，隔离器后的背向散射环回信号无法返回，因此在海缆系统中应用了光隔离区的设备中建立OTDR背向散射环回信号的环回通道，实现了中继海缆系统线路检测。

采用OTDR技术线路检测方案，通常采用输出到输出的环回方式或者输出到输入的环回方式。

参见附图1是输出到输出的背向散射环回检测原理示意图。海缆线路终端设备和海缆线路检测设备设置在陆地上，包括光中继器和光缆在内的海缆线路放置在海底。海缆线路检测设备通过耦合器向海缆线路发送测试信号，测试信号通过海缆线路经耦合器返回至海缆线路检测设备。在光中继器中的环回方式将一对方向相反的放大器输出和输出端构造一个共用的背向散射的环回通道。环回通道的下行线路为从下行放大器的输出端到上行放大器的输出端；环回通道的上行线路为从上行放大器的输出端到下行放大器的输出端。在下行放大器和上行放大器的输出端有耦合装置。在附图1中，当光缆中存在断点，可以利用海缆线路检测设备接收到的背向散射环回信号功率知道。海缆线路检测设备接收到的背向散射环回信号功率有如下关系：

$P_{\mathrm{RX}\_N}=P_{\mathrm{TX}}+\underset{+1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{G}_i^{\mathrm{down}}-\underset{1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{IL}}_i^{\mathrm{down}}+B_s-{\mathrm{IL}}_N^{\mathrm{loopback}}+\underset{1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{G}_i^{\mathrm{up}}-\underset{1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{IL}}_i^{\mathrm{up}}$ (公式1)

P_{RX_N}表示第N个跨段返回的检测信号功率；

P_TX表示线路检测设备发生的检测信号；

和分别表示第i个光中继器下行放大器和上行放大器的增益；

和分别表示第i个跨段下行路径光纤和上行路径光纤的损耗；

B_s表示背向散射环回信号功率比例，与光纤相关，一般为固定值；

表示第N个光中继器中的环回损耗。

水下设备正常情况下，检测得到的曲线如附图2中实线所示。附图2中横轴代表时间，纵轴代表背向散射环回信号功率。背向散射环回信号功率随时间变化如附图2实线部分所示。每一个跨段代表一个光中继器和连接光中继器的光缆功率的变化。

海缆光中继器为了提高可靠性，一个光中继器内的两个放大器通常采用泵浦冗余方式。即正向和反向的光放大器共用一对泵浦激光器提供能量。当其中一个泵浦激光器失效，两个放大器的输出功率都降低3dB，同时增益也降低3dB，这意味着下一级光中继器的输入功率也会降低3dB。由于线路中光中继器都工作在深度饱和态，当下一个中继器输入功率减低3dB，则该中继器的增益会自动增加约3dB。根据上述增益的特性可以分析得出，以第二个光中继器中有一个泵浦失效为例，当发生泵浦失效情况时，检测曲线变化如附图2虚线，即体现出第二、第三个跨段的检测曲线轻微降低，该检测曲线无法反映出线路中光中继器增益、输出功率变化，同时很难识别出泵浦失效事件。

附图3上图包括包括三个跨段，每个跨段包括前跨段光缆和后半段光缆。光中继器之间的跨段较大，采用这种环回方式只能检测到跨段内的一部分光缆状态，如前跨段光缆，后半段测试曲线则被噪声淹没，测试曲线如附图3上图曲线部分所示。在这种情况下，如果后半段光缆出现断点或者下一个光中继器发生故障，检测曲线都会如附图3下图所示，附图3下图曲线部分同附图3上图的曲线部分相似，因此无法区分是缆断还是下一个光中继器故障。

参见附图4是输出到输入的背向散射环回检测原理示意图。这种环回方式将光中继中的一对方向相反的下行、上行放大器输出端和输入端分别构造成两个独立的背向散射的环回通道，用于不同方向的检测。在下行放大器输入端和输出端，以及上行放大器的输入端和输出端都有耦合装置。环回通道的下行线路为从下行放大器的输出端到上行放大器的输入端；环回通道的上行线路为从上行放大器的输出端到下行放大器的输入端。

海缆线路检测设备接收到的背向散射环回信号功率有如下关系：

$P_{\mathrm{RX}\_N}=P_{\mathrm{TX}}+\underset{+1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{G}_i^{\mathrm{down}}-\underset{1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{IL}}_i^{\mathrm{down}}+B_s-{\mathrm{IL}}_N^{\mathrm{loopback}}+\underset{1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{G}_i^{\mathrm{up}}-\underset{1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{IL}}_i^{\mathrm{up}}$ (公式2)

P_{RX_N}表示第N个跨段返回的检测信号功率；

P_TX表示线路检测设备发生的检测信号；

和分别表示第i个光中继器下行放大器和上行放大器的增益；

和分别表示第i个跨段下行路径光纤和上行路径光纤的损耗；

B_s表示背向散射环回信号功率比例，与光纤相关，一般为固定值；

表示第N个光中继器中的环回损耗。

水下设备正常情况下，检测得到的曲线如附图5中实线所示。参见附图5中虚线部分，以附图4中从左至右第二个光中继器中有一个泵浦失效为例，当光中继器中发生泵浦失效情况时，检测功率变化如虚线所示，即体现出第一个跨段检测曲线上升3dB、第二个跨段的检测曲线降低3dB。该检测曲线不能真实反映线路中各个光中继器的增益、输出功率变化，同时泵浦失效事件往往需要上行和下行双向测试曲线进行分析确认。

在长跨段应用场景下，测试曲线如附图6上图所示。采用这种环回方式可能只检测到跨段内的一部分光缆状态，如前跨段光缆，后半段测试曲线则被噪声淹没，噪声部分参见附图6上图曲线部分。在这种情况下，如果后半段光缆出现断点或者下一个光中继器发生故障，检测曲线都会如附图6下图所示，第二个跨段检测功率升高，附图3下图曲线部分与附图3上图曲线部分相似，但仍然无法区分两种故障模式。

上述两种方式的测试结果体现了：检测光经过所有光中继器的增益和所有光缆损耗的综合结果，并不能检测某个光中继器其中一个方向的放大单元的增益，也不能检测某个光中继器泵浦的有效性。同样地，对于在水下的光功能模块，如光均衡器、光分支器等均不能准确定位故障，从而导致了无法准确地对水下设备进行性能检测及故障定位。

目前在海缆领域商用相干OTDR仪表的动态范围约17dB左右，对应的光缆跨段可视距离85km左右。随着海缆传输技术的发展，部分区域海缆的跨段距离从70km提升到100km以上，甚至到120～150km，相干OTDR检测能力已经不能实现长跨段系统故障精确定位的要求。

发明内容

本发明实施例提出一种检测海底光缆线路的方法，能够实现光缆状态的检测，还能够在长跨段的情况下清晰区分背向散射信号视距之外的故障模式。

本发明实施例还提出一种检测海底光缆线路的传送装置，能够支持光缆状态的检测，还能够在长跨段的情况下清晰区分背向散射信号视距之外的故障模式。

本发明实施例还提出一种检测海底光缆线路的系统，能够支持光缆状态的检测，还能够在长跨段的情况下清晰区分背向散射信号视距之外的故障模式。

一种检测海底光缆线路的方法，检测线路时，将输入光缆线路光功能模块中第一光功能单元的检测信号分光为第一检测信号和第二检测信号；

第一检测信号直接耦合环回到所述光功能模块中与第一光功能单元相反方向的第二光功能单元输出端，构成第一环回路径，在线路干路输出第一检测环回信号；

第二检测信号通过第一光功能单元后环回到所述第二光功能单元输出端，构成第二环回路径，在线路干路输出第二检测环回信号；

根据第一检测环回信号功率和第二检测环回信号功率检测海底光缆线路的状况。

所述第二检测信号通过第一光功能单元后环回到所述第二光功能单元输出端包括，第二检测信号通过第一光功能单元进入线路干路，在光缆中产生的背向散射光耦合环回到第二光功能单元输出端。

所述第二检测信号通过第一光功能单元后环回到所述第二光功能单元输出端包括，第二检测信号通过第一光功能单元后部分被反射，反射后的检测信号环回到第二光功能单元输出端。

所述方法进一步包括，

检测线路时，将输入第一光功能单元的检测信号分光为第三检测信号和第四检测信号，第四检测信号通过第一光功能单元后进入线路干路；

第三检测信号第一部分直接耦合环回到第二光功能单元输出端，在线路干路输出第三检测环回信号；

第三检测信号第二部分耦合输入第二光功能单元输入端，通过第二光功能单元后，在线路干路输出第四检测环回信号。

所述方法进一步包括，

检测线路时，输入第一光功能单元的检测信号通过第一光功能单元后进入线路干路，在线路干路中产生的背向散射光耦合环回到第二光功能单元输入端，通过第二光功能单元，在线路干路输出第五检测环回信号；

根据第五检测环回信号功率与第五检测环回信号功率的返回时间的曲线判断海底传输光缆中光纤的损耗状态。。

所述根据第一检测环回信号功率和第二检测环回信号功率检测海底光缆线路的状况包括，第一检测环回信号功率和第二检测环回信号功率都为零，则线路干路发生故障；第一检测环回信号功率不为零，第二检测环回信号为零，第一光功能单元发生故障；第一检测环回信号功率和第二检测环回信号功率均不为零，根据第一检测环回信号功率与第二检测环回信号功率得到第一光功能单元增益或损耗。

所述方法进一步包括，

检测线路时，第三检测环回信号功率和第四检测环回信号功率都为零，则线路干路发生故障；第三检测环回信号功率不为零，第四检测环回信号为零，第二光功能单元发生故障；第三检测环回信号功率和第四检测环回信号功率均不为零，根据第三检测环回信号功率与第四检测环回信号功率得到第二光功能单元增益或损耗。

所述第一光功能单元是下行光功能单元，所述根据第一检测环回信号功率和第二检测环回信号功率检测海底光缆线路的状况包括：根据第一检测环回信号功率和第二检测环回信号功率检测下行海底光缆线路的状况；

所述第一光功能单元是上行光功能单元，所述根据第一检测环回信号功率和第二检测环回信号功率检测海底光缆线路的状况包括：根据第一检测环回信号功率和第二检测环回信号功率检测上行海底光缆线路的状况。

所述方法进一步包括，在第一环回路径中滤除第一检测环回信号的带外噪声光，和/或，在第二环回路径中滤除第二检测环回信号的带外噪声光。

一种检测海底光缆线路的传送装置，包括第一光功能单元和第二光功能单元，所述装置还包括与第一光功能单元输入端连接的第一耦合装置，与第一光功能单元输出端连接的第二耦合装置，与第二光功能单元输入端连接的第四耦合装置，与第二光功能单元输出端连接的第三耦合装置，以及与第一耦合装置、第二耦合装置、第三耦合装置、第四耦合装置分别连接的第五耦合装置；

检测下行线路时，输入第一耦合装置的下行检测信号分光为下行第一检测信号和下行第二检测信号，下行第一检测信号通过第五耦合装置，然后从第三耦合装置输出下行第一检测环回信号进入上行线路干路；下行第二检测信号通过第一光功能单元输入第二耦合装置，从第二耦合装置输出的检测信号通过第五耦合装置，然后从第三耦合装置输出下行第二检测环回信号进入上行线路干路；

检测上行线路时，输入第四耦合装置的上行检测信号分光为上行第一检测信号和上行第二检测信号，上行第一检测信号通过第五耦合装置，然后从第二耦合装置输出上行第一检测环回信号进入下行线路干路；上行第二检测信号通过第二光功能模块输入第三耦合装置，从第三耦合装置输出的检测信号通过第五耦合装置，然后从第二耦合装置输出上行第二检测环回信号进入下行线路干路。

所述第二耦合装置包括第二耦合器和第二反射器，所述第三耦合装置包括第三耦合器和第三反射器；

下行第二检测信号通过第一光功能单元输入第二耦合器，从第二耦合器输出后，经由第二反射器反射后输入第二耦合器中，从第二耦合器输出的检测信号通过第五耦合装置，然后从第三耦合器输出下行第二检测环回信号进入上行线路干路；

上行第二检测信号通过第二光功能单元输入第三耦合器，从第三耦合器输出后，经由第三反射器反射后输入第三耦合器中，从第三耦合器输出的检测信号通过第五耦合装置，然后从第二耦合器输出上行第二检测环回信号进入下行线路干路。

所述第一耦合装置包括第一耦合器和第一反射器，所述第一耦合装置与第一隔离器连接，所述第四耦合装置包括第四耦合器和第四反射器，所述第四耦合装置与第二隔离器连接；

下行第一检测信号从第一耦合器输出后，经由第一反射器反射后输入第一耦合器中，通过第一隔离器输入第五耦合装置，通过第五耦合装置，然后从第三耦合装置输出下行第一检测环回信号进入上行线路干路；

上行第一检测信号从第四耦合器输出后，经由第四反射器反射后输入第四耦合器中，通过第二隔离器输入第五耦合装置，通过第五耦合装置，然后从第二耦合装置输出上行第一检测环回信号进入下行线路干路。

上行检测信号与下行检测信号波长不同，所述第一耦合装置包括第一耦合器和第一反射器，所述第一耦合装置与第一滤波器连接，所述第四耦合装置包括第四耦合器和第四反射器，所述第四耦合装置与第四滤波器连接；

下行第一检测信号从第一耦合器输出后，经由第一反射器反射输入第一耦合器中，通过第一滤波器输入第五耦合装置，通过第五耦合装置从第三耦合装置输出下行第一检测环回信号进入上行线路干路；

上行第一检测信号从第四耦合器输出后，经由第四反射器反射输入第四耦合器中，通过第四滤波器输入第五耦合装置，通过第五耦合装置从第二耦合装置输出上行第一检测环回信号进入下行线路干路。

所述第一耦合装置包括第一耦合器和第一反射器，所述第二耦合装置包括第二耦合器和第二反射器，所述第三耦合装置包括第三耦合器3和第三反射器，所述第四耦合装置包括第四耦合器和第四反射器；

所述装置进一步包括连接第一耦合装置和第五耦合装置的第一滤波器，连接第二耦合装置和第五耦合装置的第二滤波器，连接第三耦合装置和第五耦合装置的第三滤波器，连接第四耦合装置和第五耦合装置的第四滤波器；

下行第一检测信号经第一耦合器，通过第一滤波器输入第五耦合装置，通过第五耦合装置，然后从第三耦合器输出下行第一检测环回信号进入上行线路干路；

下行第二检测信号经由第二反射器反射后输入第二耦合器中，通过第二滤波器输入第五耦合装置，通过第五耦合装置，然后从第三耦合器输出下行第二检测环回信号进入上行线路干路；

在下行线路干路中产生的背向散射光即下行第三检测信号反向经过第二耦合器，通过第二滤波器进入第五耦合装置，通过第四滤波器，反向通过第四耦合器，经第四反射器反射再次通过第四耦合器，耦合输入到第二光功能单元后输入第三耦合器，从第三耦合器输出下行第三检测环回信号进入上行线路干路；

上行第一检测信号经第四耦合器，通过第四滤波器输入第五耦合装置，通过第五耦合装置，然后从第二耦合器输出上行第一检测环回信号进入下行线路干路；

上行第二检测信号经由第三反射器反射后输入第三耦合器中，通过第三滤波器输入第五耦合装置，通过第五耦合装置，然后从第二耦合器输出上行第二检测环回信号进入下行线路干路；

在上行线路干路中产生的背向散射光即上行第三检测信号反向经过第三耦合器，通过第三滤波器进入第五耦合装置，通过第一滤波器，反向通过第一耦合器，经第一反射器反射再次通过第一耦合器，耦合输入到第一光功能单元后输入第二耦合器，从第二耦合器输出上行第三检测环回信号进入下行线路干路。

所述第一耦合装置、所述第二耦合装置、所述第三耦合装置和所述第四耦合装置均是1×2结构的耦合器；所述第五耦合装置是非对称2×2结构的耦合器。

一种检测海底光缆线路的系统，包括海缆线路检测设备和若干串接在上、下行线路干路中的光功能模块，海缆线路检测设备跨接在上、下行线路干路上，每个光功能模块包括放大且传输方向相反的第一光功能单元和第二光功能单元，

在光功能模块中还包括与第一光功能单元输入端连接的第一耦合装置，与第一光功能单元输出端连接的第二耦合装置，与第二光功能单元输入端连接的第四耦合装置，与第二光功能单元输出端连接的第三耦合装置，以及与第一耦合装置、第二耦合装置、第三耦合装置、第四耦合装置分别连接的第五耦合装置；

检测下行光缆时，从海缆线路检测设备中输入第一耦合装置下行检测信号分光为下行第一检测信号和下行第二检测信号，下行第一检测信号通过第五耦合装置从第三耦合装置输出下行第一检测环回信号进入上行线路干路返回海缆线路检测设备；下行第二检测检测信号通过第一光功能单元输入第二耦合装置，从第二耦合装置输出的检测信号通过第五耦合装置，然后从第三耦合装置输出下行第二检测环回信号进入上行线路干路返回海缆线路检测设备；

检测上行光缆时，从海缆线路检测设备中输入第四耦合装置上行检测信号分光为上行第一检测信号和上行第二检测信号，上行第一检测信号通过第五耦合装置从第二耦合装置输出上行第一检测环回信号进入下行线路干路返回海缆线路检测设备；上行第二检测信号通过第二光功能模块输入第三耦合装置，从第三耦合装置输出的检测信号通过第五耦合装置，然后从第二耦合装置输出上行第二检测环回信号进入下行线路干路返回海缆线路检测设备。

本发明中检测线路包括检测下行线路和检测上行线路：

检测下行线路时，将输入光缆线路光功能模块中第一光功能单元的检测信号分光为下行第一检测信号和下行第二检测信号；

下行第一检测信号直接耦合环回到同一光功能模块中与第一光功能单元相反方向的第二光功能单元输出端构成下行第一环回路径，在上行线路干路输出下行第一检测环回信号；

下行第二检测信号通过第一光功能单元后环回到第二光功能单元输出端构成下行第二环回路径，在上行线路干路输出下行第二检测环回信号；

根据下行第一检测环回信号功率和下行第二检测环回信号功率检测下行海底光缆线路的状况；

检测上行线路时，将输入光缆线路光功能模块中第二光功能单元的检测信号分光为上行第一检测信号和上行第二检测信号；

上行第一检测信号直接耦合环回到同一光功能模块中与第二光功能单元相反方向的第一光功能单元输出端构成上行第一环回路径，在下行线路干路输出上行第一检测环回信号；

上行第二检测信号通过第二光功能单元后环回到第一光功能单元输出端构成上行第二环回路径，在下行线路干路输出上行第二检测环回信号；

根据上行第一检测环回信号功率和上行第二检测环回信号功率检测上行海底光缆线路的状况。

按照上述技术方案，根据第一检测环回信号峰值和第二检测环回信号峰值可以获得相应的光功能单元增益或损耗；根据第二检测环回信号随时间曲线可获得光功能模块后跨段光缆状态信息；由于第一检测信号的功率可远远大于现有技术中背向散射环回的功率，因此适用于长跨段的情况下。在长跨段应用场景下，可以根据环回信号中是否包括第一检测环回信号区别背向散射信号视距之外的故障模式。

附图说明

图1为输出到输出的背向散射环回检测原理示意图；

图2为输出到输出的背向散射环回检测曲线示意图；

图3为长跨段输出到输出的背向散射环回检测曲线示意图；

图4为输出到输入的背向散射环回检测原理示意图；

图5为输出到输入的背向散射环回检测曲线示意图；

图6为长跨段输出到输入的背向散射环回检测曲线示意图；

图7为检测海底光缆线路的方法流程示意图；

图8为光功能模块泵浦失效时的示意图；

图9为光功能模块内部故障示意图；

图10为光缆故障示意图；

图11为检测海底光缆线路的装置结构示意图；

图12为采用检测海底光缆线路的组网图；

图13为实施例一中检测海底光缆线路的装置结构示意图；

图14为实施例一中检测曲线示意图；

图15为实施例一中光中继器故障检测曲线示意图；

图16为实施例一中海缆故障检测曲线示意图；

图17为实施例二中检测海底光缆线路的装置结构示意图；

图18为实施例三中检测海底光缆线路的装置结构示意图；

图19为实施例三中光中继器检测曲线示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

在本发明实施例中，检测海底光缆线路的传送装置即光功能模块包括光中继器、光均衡器和光分支器等。在光功能模块中包括两个方向相反的光功能单元，例如相反方向的光放大器。

将输入光功能单元的检测信号分为两部分。第一部分检测信号是输入到输出的直接耦合环回，第二部分检测信号通过光功能单元，是输出到输出的环回。按照上述方法即可以测试下行线路也可以测试上行线路。根据第一检测环回信号峰值和第二检测环回信号峰值可以获得光功能单元增益或损耗；根据第二检测环回信号功率与时间曲线可获得光功能模块后跨段光缆状态信息；另外，由于第一检测环回信号强度远远大于现有技术当中的背向散射环回信号强度，因此应用本发明技术方案，可以根据环回信号中是否包括第一检测环回信号检测出现有技术不能检测出的的故障模式。

参见附图7是检测海底光缆线路的方法流程示意图，具体包括以下步骤：

步骤701、将输入第一光功能单元的检测信号分为第一检测信号和第二检测信号。

海缆线路检测设备发出检测信号，将输入第一光功能单元的检测信号分为第一检测信号和第二检测信号。两个检测信号经过不同的路径以检测该光功能单元以及连接光功能单元之间的光缆线路的状况。

步骤702、第一检测信号分光后直接耦合环回到与第一光功能单元不同方向的第二光功能单元输出端构成第一环回路径，并输出第一检测环回信号返回光缆线路。

第一检测信号在分光后直接耦合环回到第二光功能单元输出端构成第一环回路径，在上行或下行线路干路输出第一检测环回信号。第一检测环回信号是直接耦合环回信号。测量输出的第一检测环回信号得到第一检测环回信号功率。第二光功能单元与第一光功能单元的方向是不同的，例如在下行检测时第一光功能单元用于下行传输，第二光功能单元用于上行传输。

第一光功能单元是下行光功能单元，可以根据第一检测环回信号功率和第二检测环回信号功率检测下行海底光缆线路的状况；第一光功能单元是上行光功能单元，可以根据第一检测环回信号功率和第二检测环回信号功率检测上行海底光缆线路的状况。

步骤703、第二检测信号通过第一光功能单元后环回到第二光功能单元输出端构成第二环回路径，输出第二检测环回信号。

第二检测信号通过第一光功能单元进入光缆线路。通过第一光功能单元的第二检测信号环回到第二光功能单元输出端构成第二环回路径，在上行或下行线路干路输出第二检测环回信号，第二检测环回信号包括背向散射环回信号。测量第二检测环回信号得到第二检测环回信号功率。

检测设备发送脉冲光，第一检测环回信号为脉冲信号，第二检测环回信号的功率由返回时间和脉冲宽度决定。不同时间、不同脉冲宽度返回的第二检测环回信号功率不同。

步骤704、根据第一检测环回信号功率和第二检测环回信号功率检测海底光缆线路的状况。

在光功能模块中包括第一光功能单元和第二光功能单元。检测下行时，第一光功能单元是下行光功能单元，第二光功能单元是上行光功能单元；检测上行时，第一光功能单元是上行光功能单元，第二光功能单元是下行光功能单元。

第一检测环回信号功率按照公式3计算。

${P\left(A\right)}_{\mathrm{RX}\_N}=P_{\mathrm{TX}}+\underset{1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{G}_i^{\mathrm{down}}-\underset{1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{IL}}_i^{\mathrm{down}}-{\mathrm{IL}\left(A\right)}_N^{\mathrm{loopback}}+\underset{1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{G}_i^{\mathrm{up}}-\underset{1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{IL}}_i^{\mathrm{up}}$ (公式3)

第二检测环回信号功率按照公式4计算。

${P\left(B\right)}_{\mathrm{RX}\_N}=P_{\mathrm{TX}}+\underset{1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{G}_i^{\mathrm{down}}-\underset{1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{IL}}_i^{\mathrm{down}}+B_s-{\mathrm{IL}\left(B\right)}_N^{\mathrm{loopback}}+\underset{1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{G}_i^{\mathrm{up}}-\underset{1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{IL}}_i^{\mathrm{up}}$ (公式4)

P(A)_{RX_N}表示第N个跨段直接耦合环回信号功率，P(B)_{RX_N}表示第N个跨段背向散射环回信号功率；

P_TX表示线路检测设备发生的检测信号；

和分别表示第i个第一光功能单元和第二光功能单元上的增益；

和分别表示第i个跨段下行路径光纤和上行路径光纤的损耗；

B_s表示背向散射环回信号功率比例；

和表示第N个光功能模块中的直接耦合环回路径损；

由公式4减公式3可以得到：

${P\left(B\right)}_{\mathrm{RX}\_N}-{P\left(A\right)}_{\mathrm{RX}\_N}=G_N^{\mathrm{down}}+B_s-{\mathrm{IL}\left(B\right)}_N^{\mathrm{loopback}}+{\mathrm{IL}\left(A\right)}_N^{\mathrm{loopback}}$

可以推导出：

$G_N^{\mathrm{down}}={P\left(B\right)}_{\mathrm{RX}\_N}-{P\left(A\right)}_{\mathrm{RX}\_N}-B_s+{\mathrm{IL}\left(B\right)}_N^{\mathrm{loopback}}-{\mathrm{IL}\left(A\right)}_N^{\mathrm{loopback}}$ (公式5)

在下行方向，由第一检测环回功率和第二检测环回功率就可以按照公式5得到第一光功能单元的增益相应的，在上行方向，由第一检测环回功率和第二检测环回功率就可以按照公式5得到第二光功能单元的增益

附图8上图是正常情况下的检测曲线，附图8下图是光功能模块出现泵浦失效时的检测曲线，可以看出在下图中第二光功能模块的第一检测环回信号功率较正常值偏大，因此则直接可以通过检测反映出第二光功能模块中的泵浦失效。

当水下故障模式为光功能模块内部故障，比如电气失效，第一检测环回信号仍然会通过第N个光功能模块的环回路径返回，检测曲线如附图9所示，在检测曲线的末端会有一柱状脉冲反射峰。图9中每个跨段的信号1即第一检测环回信号；信号2即第二检测环回信号。

当水下故障模式为光缆断纤时，则第一检测环回信号无法到达下一个光功能模块环回，因此检测曲线如附图10所示。这样就实现了水下故障模式的判定。上述水下故障的判定过程，现象清晰，不会误判。

由于第一检测环回信号与第二检测环回信号有一定的时间差。在附图9中可以看到，每个光功能模块对应一组信号。其中，第一个脉冲信号代表第一检测环回信号功率，第二个锯齿信号代表第二检测环回信号功率。根据脉冲信号和锯齿信号的尖峰得到第一光功能单元的增益或损耗。

参见附图11是为检测海底光缆线路的装置结构示意图，具体包括：包括上行光功能模块1101和下行光功能模块1102，与第一光功能单元输入端连接的第一耦合装置1103，与第一光功能单元输出端连接的第二耦合装置1104，与第二光功能单元输入端连接的第四耦合装置1106，与第二光功能单元输出端连接的第三耦合装置1105，以及与第一耦合装置、第二耦合装置、第三耦合装置、第四耦合装置分别连接的第五耦合装置1107。耦合装置起到光信号分支作用。

在实际应用过程中，第一光功能模块可以是下行光功能单元，与第一光功能模块方向相反的第二光公共模块是上行光功能模块。相反，若认为第一光功能模块是上行光功能模块，则与第一光功能模块方向相反的第二光功能模块则是下行光功能模块。下行光功能模块和上行光功能模块仅是相对而言。

在数据下行方向，光功能模块的第一光功能单元1101前后分别接入第一耦合装置1103和第二耦合装置1104。第一耦合装置1103耦合第一光功能单元1101输入端部分检测信号出来，即输入第一耦合装置1103的检测信号分为下行第一检测信号和下行第二检测信号。下行第二检测信号通过第一光功能单元1101后，第二耦合装置1104耦合第一光功能单元1101输出端信号出来。光功能模块的第二光功能单元1102前后分别接入第四耦合装置1106和第三耦合装置1105，实现与第一耦合装置1103和第二耦合装置1104相同的功能。第五耦合装置1107把第一耦合装置1103、第二耦合装置1104、第三耦合装置1105、第四耦合装置1106连接起来。第一耦合装置1103直接耦合出来的第一检测信号经过第五耦合装置1107、第三耦合装置1105进入上行线路干路返回海缆线路检测设备；第二耦合装置1104耦合出来的信号依次经过第五耦合装置1107和第三耦合装置1105后进入上行线路干路返回海缆线路检测设备。由于结构的对称性，上行方向也实现同样的环回功能。

检测下行方向的第一检测信号对应的第一检测环回信号路径为第一耦合装置--＞第五耦合装置--＞第三耦合装置；同理，检测上行方向的第一检测信号对应的第一检测环回信号路径为第四耦合装置--＞第五耦合装置--＞第二耦合装置。检测下行方向的第二检测信号对应的第二检测环回信号路径为第二耦合装置--＞第五耦合装置--＞第三耦合装置；检测上行方向的第二检测信号对应的第二检测环回信号路径为第三耦合装置--＞第五耦合装置--＞第二耦合装置。

参见附图12是采用检测海底光缆线路的组网图，附图12中还包括检测海底光缆线路的系统示意图。海缆线路终端设备和海缆线路检测设备分别与光功能模块的输入端和输出端连接。每个光功能模块中包括如附图11中的装置。海底线路检测设备发送检测信号至光功能模块，在光功能模块中根据第一检测环回信号功率和第二检测环回信号功率随时间的变化就可以得到待检测光缆线路的状况。在光功能模块中，虽然检测信号通过耦合装置和光缆时会发生损耗，但光功能单元对检测信号有放大作用，因此输入光功能模块的检测信号与从该光功能模块输出的检测信号差别不大。从光功能模块输出的检测信号可以作为下一个光功能模块的检测信号。

下面以光功能模块是光中继器为例进行详细的说明。

实施例一

参见附图13是实施例一中检测海底光缆线路的装置结构示意图。第一耦合装置包括第一耦合器1303和第一反射器1304；第二耦合装置包括第二耦合器1306；第三耦合装置包括第三耦合器1309；第四耦合装置包括第四耦合器1311和第四反射器1310。光中继器包括一对放大传输方向相反的第一放大器1301和第二放大器1302；在第一放大器1301的输入和输出端分别连接了第一耦合器1303和第二耦合器1306，对称地，在第二放大器1302输入和输出端分别连接了第四耦合器1311和第三耦合器1309；第一耦合器1303、第二耦合器1306、第三耦合器1309和第四耦合器1311分别与第五耦合器1307连接；在第一耦合器1303和第五耦合器1307之间，第四耦合器1311和第五耦合器1307之间还需要分别串入第一隔离器1305和第二隔离器1310。第一反射器1304和第四反射器1310仅反射检测信号λ1。

实施例一中，第一耦合器1303、第二耦合器1306、第三耦合器1309、第四耦合器1311是1×2结构的，第五耦合器1307是2×2结构的。2×2结构的耦合器对正向和反向传输的光同时起到分支作用，一般具有对称性，比如1端口输入光从2端口输出x％，从3端口输出1-x％；2端口输入光，从1端口输出x％，从4端口输出1-x％。

隔离器是单向性光器件，即光只能从一端通过到另一端。在实施例一增加第一隔离器1305的作用在于避免在下行过程中，从由第四反射器1310反射的测试信号与通过第五耦合器1307的信号发生干涉，影响输出功率。第二隔离器1308的作用与第一隔离器1305的作用类似。反射器对光起到反射作用。反射器可以根据特定的要求，设计成只对部分频率/波长的光信号起到反射作用。在实施例一中增加反射器的目的是滤除耦合器的部分输出测试信号的带外噪声光。带外噪声光即为与输入光信号不在同一个频带上的光信号。由于反射器针对特定波长的反射信号起反射作用，因此通过反射部分输出测试信号，再通过滤耦合器的输出部分测试信号。

在下行检测信号与上行检测信号不同的情况下，即下行检测信号是λ1，上行检测信号是λ2，也可以将附图13中的隔离器替换为滤波器。在第一耦合器1303与第五耦合器1307之间的滤波器仅可以通过λ1，在第四耦合器1311和第五耦合器1307之间的滤波器仅可以通过λ2。此时的滤波器作用与隔离器的作用相同。

在附图13中，检测信号在光中继器中的传输路径包括如下两部分：

下行检测信号λ1从第一耦合器1303输入，经第一放大器1301和第二耦合器1306后输出。下行检测信号λ1从第一耦合器1303输入，然后被第一耦合器1303分成第一检测信号和第二检测信号两部分。第一检测信号被第一反射器1304反射，然后通过第一耦合器1303、第一隔离器1305、第五耦合器1307、第三耦合器1309后合入到上行线路干路中返回；经第一放大器1301放大的第二检测信号经过第二耦合器1306输出进入下行干路，在干路上产生的背向瑞利散射光反向经过第二耦合器1306，然后经过第五耦合器1307、第三耦合器1309后合入上行干路输出。从第二耦合器1306环回的第二检测信号相对第一耦合器1303环回的第一检测信号光有一定时延ΔT。第一检测环回信号是直接耦合环回信号，第二检测环回信号包括背向散射环回信号。从附图14可以看出在第一检测信号对应的输入端环回信号即第一检测环回信号，与第二检测信号对应的输出端环回信号即第二检测环回信号有时间差。

同理，上行检测信号的传输路径与下行检测信号的传输路径对称。

上行检测信号λ1从第四耦合器1311输入，经第二放大器1302和第三耦合器1309后输出。上行检测信号λ1从第四耦合器1311输入，然后被第四耦合器1311分成第一检测信号和第二检测信号两部分。第一检测信号被第四反射器1310反射，然后通过第四耦合器1311、第二隔离器1308、第五耦合器1307、第二耦合器1306后合入到下行线路干路中返回，输出第一检测环回信号；经第二放大器1302放大的第二检测信号经过第三耦合器1309输出进入上行干路，在干路上产生的背向瑞利散射光反向经过第三耦合器1309，然后经过第五耦合器1307、第二耦合器1306后合入下行干路输出，输出第二检测环回信号。第一检测环回信号是直接耦合环回信号，第二检测环回信号包括背向散射环回信号。

应用附图13环回结构的海缆系统检测曲线如附图14、附图15和附图16所示。测试曲线中一个跨段代表一个光中继器。每个跨段包含两个尖峰信号，信号1代表从第三耦合器1309输出的第一检测信号所对应的输入端环回信号即第一检测环回信号，信号3代表从第三耦合器1309输出的第二检测信号对应的输出环回信号即第二检测环回信号，根据第一检测环回信号功率与第二检测环回信号功率得到对应的放大器的增益。另外紧接第二个反射峰还有一条斜线即信号2，是背向散射光信号，反映传输光纤的衰减情况。当该斜线出现跌落、尖峰等现象，则说明海底传输光缆状态异常。

在附图15中，当第三个光中继器发生故障时，由于输入第一环回路径的存在，仍然可以看到环回的检测信号。即第一检测环回信号功率不为零，第二检测环回信号功率为零。

当第三个光中继器前的光纤发生断纤时，则检测信号曲线如附图16所示。即第一检测环回信号功率和第二检测环回信号功率均为零。

在附图13的基础上还可以去除隔离器1和隔离器2。去除隔离器1和隔离器2仍然可以按照上述技术方案检测海底光缆线路。

实施例二

参见附图17是实施例二中检测海底光缆线路的装置结构示意图。第一耦合装置包括第一耦合器1703和第一反射器1704；第二耦合装置包括第二耦合器1706和第二反射器1707；第三耦合装置包括第三耦合器1709和第三反射器1708；第四耦合装置包括第四耦合器1712和第四反射器1711。光中继器包括第一放大器1701和第二放大器1702。第一放大器1701和第二放大器1702放大传输方向相反；在第一放大器1701的输入和输出端分别连接了第一耦合器1703和第二耦合器1706，对称地，在第二放大器1702的输入和输出端分别连接了第四耦合器1711和第三耦合器1709；第一耦合器1703、第二耦合器1706、第三耦合器1709和第四耦合器1711分别与第五耦合器1713连接；在第一耦合器1703和第五耦合器1713之间，第四耦合器1711和第五耦合器1713还需要串入隔离器。第一反射器1704和第二反射器1707仅反射检测信号λ1；第三反射器1708和第四反射器1711仅反射检测信号λ2。

在附图13结构的基础上在第二耦合器1706的输出端增加第二反射器1707；在第三耦合器1709的输出端增加第三反射器1708。增加第二反射器1707的目的是过滤第二耦合器1706的输出信号，并将过滤后的输出信号输入至第二耦合器1706，输入的信号相比仅返回输入背向瑞利散射光强度大很多，因而在检测曲线示意图中更加明显，进而更容易判断光中继器中的故障。第三反射器1708的作用与第二反射器1707的作用相同。

在附图17中，检测信号在光中继器中的传输路径包括如下两部分：

下行检测信号λ1从第一耦合器1703输入，经第一放大器1701和第二耦合器1706后输出。下行检测信号λ1从第一耦合器1703输入，然后被第一耦合器1703分成第一检测信号和第二检测信号两部分。第一检测信号被第一反射器1704反射，然后通过第一耦合器1703、第一隔离器1705、第五耦合器1713、第三耦合器1709后合入到上行线路干路中返回，输出第一检测环回信号，第一检测环回信号是直接耦合环回信号；经第一放大器1701放大的第二检测信号经过第二耦合器1706输出进入下行干路，通过第二耦合器1706的检测信号分为两部分即第一部分检测信号和第二部分检测信号。第一部分检测信号与第二部分检测信号的比例并不影响本发明的技术方案。通过第二耦合器1706的第一部分检测信号被第二反射器1707反射，通过第二耦合器1706；以及在干路中通过第二耦合器1706的第二部分检测信号在干路上产生的背向散射光反向通过第二耦合器1706，第二反射器1707反射的检测信号和背向散射光经过第五耦合器1713、第三耦合器1709后合入上行干路输出，输出第二检测环回信号，第二检测环回信号包括直接耦合环回信号和背向散射环回信号。。从第二耦合器1706环回的第二检测信号相对第一耦合器1703环回的第一检测信号光有一定时延ΔT。

同理，上行检测信号的传输路径与下行检测信号的传输路径对称。

上行检测信号λ2从第四耦合器1712输入，经第二放大器1702和第三耦合器1709后输出。上行检测信号λ2从第四耦合器1712输入，然后被第四耦合器1712分成第一检测信号和第二检测信号两部分。第一检测信号被第四反射器1711反射，然后通过第四耦合器1712、第二隔离器1710、第五耦合器1713、第二耦合器1706后合入到下行线路干路中返回；经第二放大器1702放大的第二检测信号经过第三耦合器1709输出进入上行干路，通过第三耦合器1709的检测信号分为两部分即第一部分检测信号和第二部分检测信号。第一部分检测信号与第二部分检测信号的比例并不影响本发明的技术方案。通过第三耦合器1709的第一部分检测信号被第三反射器1709反射，通过第三耦合器1709；以及在干路中通过第三耦合器1709的第二部分检测信号在干路上产生的背向散射光反向通过耦合器，第三反射器1708反射的检测信号和背向散射光经过第五耦合器1713、第二耦合器1706后合入下行干路输出。第一检测环回信号是直接耦合环回信号，第二检测环回信号包括直接耦合环回信号和背向散射环回信号。

在实施例二中下行检测信号是λ1，上行检测信号是λ2，这样可以按照波长的不同精确定位故障。当然下行检测信号与上行检测信号可以相同。在下行检测信号与上行检测信号不同的情况下，即下行检测信号是λ1，上行检测信号是λ2，也可以将附图17中的隔离器替换为滤波器。在第一耦合器1703与第二耦合器1713之间的滤波器仅可以通过λ1，在第四耦合器1712和第五耦合器1713之间的滤波器仅可以通过λ2。实施例二中的故障检测曲线与实施例一中类似，不再重复。在实施例二中第二检测环回信号包括直接耦合环回信号和背向散射环回信号，按照第一检测环回信号功率和包括直接耦合环回信号和背向散射环回信号的第二检测环回信号功率计算得到对应放大器的增益或损耗。

此外，还可以在附图17的基础上去除第一反射器1704和第一隔离器1705，以及第四反射器1711和第二隔离器1710。即第一耦合装置包括第一耦合器1703，第四耦合装置包括第四耦合器1712；第二耦合装置包括第二耦合器1706和第二反射器1707，第三耦合装置包括第三耦合器1709和第三反射器1708。

其中，下行和上行第一检测信号与附图11中下行和上行检测信号的路径相同。

下行第二检测信号通过第一光功能单元即第一放大器1701输入第二耦合器1706，从第二耦合器1706输出后，经由第二反射器1707反射后输入第二耦合器1706中，从第二耦合器1706输出的检测信号通过第五耦合器1713从第三耦合器1709输出下行第二检测环回信号进入上行线路干路。

上行第二检测信号通过第二光功能单元即第二放大器1702输入第三耦合器1709，从第三耦合器1709输出后，经由第三反射器1708反射后输入第三耦合器1709中，从第三耦合器1709输出的检测信号通过第五耦合器1713从第二耦合器1706输出上行第二检测环回信号进入下行线路干路。

实施例三

参见附图18是实施例三中检测海底光缆线路的装置结构示意图。第一耦合装置包括第一耦合器1803和第一反射器1805；第二耦合装置包括第二耦合器1806和第二反射器1808；第三耦合装置包括第三耦合器1809和第三反射器1811；第四耦合装置包括第四耦合器1812和第四反射器1813。光中继器包括一对放大传输方向相反的第一放大器1801和第二放大器1802；在第一放大器1801的输入和输出端分别连接了第一耦合器1803和第二耦合器1806，对称地，在第二放大器1802的输入和输出端，分别连接了第三耦合器1809和第四耦合器18012；第一耦合器1803、第二耦合器1806、第三耦合器1809和第四耦合器1812分别与第五耦合器1815连接；在第一耦合器1803和第五耦合器1815之间串入第一滤波器1804，在第二耦合器1806和第五耦合器1815之间串入第二滤波器1807，在第三耦合器1809和第五耦合器1815之间串入第三滤波器1810，在第四耦合器1812和第五耦合器1815之间串入第四滤波器1814；在第一耦合器1803的输入端连接第一反射器1805，在第二耦合器1806的输入端连接第二反射器1808，在第三耦合器1809的输入端连接第三反射器1811，在第四耦合器1812的输入端连接第四反射器1813。

上行检测信号包括λ1、λ2、λ3处于业务波长一侧，比如短波长；下行检测信号包括所述λ4、λ5、λ6处于业务波长一侧，比如长波长。第一反射器1805反射λ5，λ6；第二反射器1808反射λ1；第三反射器1811反射λ4；第四反射器1813反射λ2，λ3。第一滤波器1804选择通过λ1、λ2、λ5、λ6；第二滤波器1807选择通过λ1、λ3、λ4、λ5；第三滤波器1810选择通过λ1、λ2、λ4、λ6；第四滤波器1814选择通过λ2、λ3、λ4、λ5。

下面以λ1、λ2、λ3分为检测信号为例进行详细的说明，检测信号在光中继器中的传输路径包括如下三种过程：

1、下行检测信号从耦合器1输入，经第一放大器1801和第二耦合器1806后输出。λ1分光后的第一检测信号对应输出下行/上行检测环回信号，第二检测信号对应输出下行/上行检测环回信号。下行检测信号λ1从第一耦合器1803输入，然后被第一耦合器1803分光为第一检测信号和第二检测信号两部分。第一检测信号通过第一滤波器1804、第五耦合器1815、第三耦合器1809后合入到上行线路干路中返回；第二检测信号经过第二耦合器1806后又被分成两束，其中一束由第二耦合器1806的输出进入下行干路，另一束经第二反射器1808反射，然后经过第二耦合器1806，然后经过第二滤波器1807、第五耦合器1815、第三耦合器1809后合入上行干路输出。经第一放大器1801放大的第二检测信号从第二耦合器1806环回的检测信号相对第一耦合器1803环回的检测信号有一定时延ΔT1。

从第二耦合器1806环回的检测信号的功率为第二检测环回信号功率，从第一耦合器1803环回的检测信号的功率为第一检测环回信号功率。此时，第一检测环回信号是直接耦合环回信号，第二检测环回信号包括直接耦合环回信号。

2、下行检测信号λ2从第一耦合器1803输入，然后被第一耦合器1803分光成第一检测信号和第二检测信号两部分。λ2分光后的第二检测信号对应输出下行/上行第三检测环回信号和对应输出下行/上行第四检测环回信号。第一检测信号第一放大器1801放大，然后经过第二耦合器1806进入下行干路。第二检测信号穿过第一滤波器1801，然后被第五耦合器1815分成两部分，即第一部分检测信号和第二部分检测信号。第一部分检测信号与第二部分检测信号的比例并不影响本发明的技术方案。第一部分检测信号经第三滤波器1810、第三耦合器1809后合入到上行线路干路中返回，输出下行/上行第三检测环回信号；第二部分检测信号经第四滤波器1814，然后经过第四耦合器1812，然后被第四反射器1813反射后，经过第四耦合器1812，经过第二放大器1802放大，经过第三耦合器1809合入上行干路，输出下行/上行第四检测环回信号。经第三滤波器1810和第三耦合器1809后的检测信号的功率为第三检测环回信号功率，经过第二放大器1802和第三耦合器1809的检测信号的功率为第四检测环回信号功率。两束环回光有时延ΔT2。此时，第三检测环回信号是直接耦合环回信号，第四检测环回信号包括直接耦合环回信号。

3、下行检测信号光λ3从第一耦合器1803输入，然后经第一放大器1801放大，经过第二耦合器1806进入下行干路；干路上产生的背向瑞利散射光即下行/上行第三检测信号注入第二耦合器1806，然后经过第二滤波器1807，第五耦合器1815、第四滤波器1814，再经过第四耦合器1812，然后被第四反射器1813反射，反向经过第四耦合器1812，然后经过第二放大器1802放大，最后经过第三耦合器1809输出下行/上行第五检测环回信号。此时，下行/上行第五检测环回信号是背向散射环回信号。λ3在干路上产生的背向瑞利散射光对应下行/上行第五检测环回信号。

下行方向λ1、λ2、λ3检测曲线类似如附图19所示。附图19中上图是λ1的检测曲线示意图。按照λ1检测曲线，根据第一检测环回信号功率与第二检测环回信号功率得到光中继器中下行光放大器在λ1的增益。附图19中中图是λ2的检测曲线示意图。按照λ2检测曲线，根据第三检测环回信号功率与第四检测环回信号功率得到光中继器中上行光放大器在λ2的增益。附图19中下图是λ3的检测曲线示意图。λ3检测信号输出的第五检测环回信号为背向散射环回，第五检测环回信号返回时间的曲线反映了光中继器之间的光纤背向散射信号，体现光缆中光纤的损耗状态。当该斜线出现跌落、尖峰等现象，则说明光纤状态异常。由此可见，采用附图18中的装置在同一端就可以检测上行和下行光功能单元的增益，而且还可以检测光缆的状态。

同理，上行检测信号λ4、λ5、λ6的传输路径与下行检测信号λ1、λ2、λ3对称，不再详细描述。

此外，分配λ1、λ2和λ5、λ6处于不同的波段，比如分别位于光中继器放大带宽的短波段和长波段，检测系统可以通过比较λ1和λ6、λ2和λ5测得同一个上行、下行放大器的增益来分析线路的均衡情况，为优化系统性能提供直观的参考数据。

在实施例三中，除了提供第一环回路径和第二环回路径用于检测光功能单元的状态外，还提供了第三环回路径，即输出到输入的背向散射信号环回路径用于光缆状态监测，背向散射信号相对实施例一和实施例二额外获得一个光中继器的增益，可以实现跨段内更大的背向散射信号可视距离。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种检测海底光缆线路的方法，其特征在于，

检测线路时，将输入光缆线路光功能模块中第一光功能单元的检测信号分光为第一检测信号和第二检测信号；

第一检测信号直接耦合环回到所述光功能模块中与第一光功能单元相反方向的第二光功能单元输出端，构成第一环回路径，在线路干路输出第一检测环回信号；

第二检测信号通过第一光功能单元后环回到所述第二光功能单元输出端，构成第二环回路径，在线路干路输出第二检测环回信号；

根据第一检测环回信号功率和第二检测环回信号功率检测海底光缆线路的状况。

2.根据权利要求1所述检测海底光缆线路的方法，其特征在于，所述第二检测信号通过第一光功能单元后环回到所述第二光功能单元输出端包括，第二检测信号通过第一光功能单元进入线路干路，在光缆中产生的背向散射光耦合环回到第二光功能单元输出端。

3.根据权利要求1或2所述检测海底光缆线路的方法，其特征在于，所述第二检测信号通过第一光功能单元后环回到所述第二光功能单元输出端包括，第二检测信号通过第一光功能单元后部分被反射，反射后的检测信号环回到第二光功能单元输出端。

4.根据权利要求1所述检测海底光缆线路的方法，其特征在于，所述方法进一步包括，

检测线路时，将输入第一光功能单元的检测信号分光为第三检测信号和第四检测信号，第四检测信号通过第一光功能单元后进入线路干路；

第三检测信号第一部分直接耦合环回到第二光功能单元输出端，在线路干路输出第三检测环回信号；

第三检测信号第二部分耦合输入第二光功能单元输入端，通过第二光功能 单元后，在线路干路输出第四检测环回信号。

5.根据权利要求1或4所述检测海底光缆线路的方法，其特征在于，所述方法进一步包括，

检测线路时，输入第一光功能单元的检测信号通过第一光功能单元后进入线路干路，在线路干路中产生的背向散射光耦合环回到第二光功能单元输入端，通过第二光功能单元，在线路干路输出第五检测环回信号；

根据第五检测环回信号功率与第五检测环回信号功率的返回时间的曲线判断海底传输光缆中光纤的损耗状态。

6.根据权利要求1所述检测海底光缆线路的方法，其特征在于，所述根据第一检测环回信号功率和第二检测环回信号功率检测海底光缆线路的状况包括，第一检测环回信号功率和第二检测环回信号功率都为零，则线路干路发生故障；第一检测环回信号功率不为零，第二检测环回信号为零，第一光功能单元发生故障；第一检测环回信号功率和第二检测环回信号功率均不为零，根据第一检测环回信号功率与第二检测环回信号功率得到第一光功能单元增益或损耗。

7.根据权利要求4所述检测海底光缆线路的方法，其特征在于，所述方法进一步包括，

检测线路时，第三检测环回信号功率和第四检测环回信号功率都为零，则线路干路发生故障；第三检测环回信号功率不为零，第四检测环回信号为零，第二光功能单元发生故障；第三检测环回信号功率和第四检测环回信号功率均不为零，根据第三检测环回信号功率与第四检测环回信号功率得到第二光功能单元增益或损耗。

8.根据权利要求1所述检测海底光缆线路的方法，其特征在于，所述第一光功能单元是下行光功能单元，所述根据第一检测环回信号功率和第二检测环回信号功率检测海底光缆线路的状况包括：根据第一检测环回信号功率和第二检测环回信号功率检测下行海底光缆线路的状况；

所述第一光功能单元是上行光功能单元，所述根据第一检测环回信号功率 和第二检测环回信号功率检测海底光缆线路的状况包括：根据第一检测环回信号功率和第二检测环回信号功率检测上行海底光缆线路的状况。

9.根据权利要求1所述检测海底光缆线路的方法，其特征在于，所述方法进一步包括，在第一环回路径中滤除第一检测环回信号的带外噪声光，和/或，在第二环回路径中滤除第二检测环回信号的带外噪声光。

10.一种检测海底光缆线路的传送装置，包括第一光功能单元和第二光功能单元，其特征在于，所述装置还包括与第一光功能单元输入端连接的第一耦合装置，与第一光功能单元输出端连接的第二耦合装置，与第二光功能单元输入端连接的第四耦合装置，与第二光功能单元输出端连接的第三耦合装置，以及与第一耦合装置、第二耦合装置、第三耦合装置、第四耦合装置分别连接的第五耦合装置；

检测下行线路时，输入第一耦合装置的下行检测信号分光为下行第一检测信号和下行第二检测信号，下行第一检测信号通过第五耦合装置，然后从第三耦合装置输出下行第一检测环回信号进入上行线路干路；下行第二检测信号通过第一光功能单元输入第二耦合装置，从第二耦合装置输出的检测信号通过第五耦合装置，然后从第三耦合装置输出下行第二检测环回信号进入上行线路干路；

检测上行线路时，输入第四耦合装置的上行检测信号分光为上行第一检测信号和上行第二检测信号，上行第一检测信号通过第五耦合装置，然后从第二耦合装置输出上行第一检测环回信号进入下行线路干路；上行第二检测信号通过第二光功能模块输入第三耦合装置，从第三耦合装置输出的检测信号通过第五耦合装置，然后从第二耦合装置输出上行第二检测环回信号进入下行线路干路。

11.根据权利要求10所述检测海底光缆线路的传送装置，其特征在于，所述第二耦合装置包括第二耦合器和第二反射器，所述第三耦合装置包括第三耦合器和第三反射器；

下行第二检测信号通过第一光功能单元输入第二耦合器，从第二耦合器输 出后，经由第二反射器反射后输入第二耦合器中，从第二耦合器输出的检测信号通过第五耦合装置，然后从第三耦合器输出下行第二检测环回信号进入上行线路干路；

上行第二检测信号通过第二光功能单元输入第三耦合器，从第三耦合器输出后，经由第三反射器反射后输入第三耦合器中，从第三耦合器输出的检测信号通过第五耦合装置，然后从第二耦合器输出上行第二检测环回信号进入下行线路干路。

12.根据权利要求10或11所述检测海底光缆线路的传送装置，其特征在于，所述第一耦合装置包括第一耦合器和第一反射器，所述第一耦合装置与第一隔离器连接，所述第四耦合装置包括第四耦合器和第四反射器，所述第四耦合装置与第二隔离器连接；

下行第一检测信号从第一耦合器输出后，经由第一反射器反射后输入第一耦合器中，通过第一隔离器输入第五耦合装置，通过第五耦合装置，然后从第三耦合装置输出下行第一检测环回信号进入上行线路干路；

上行第一检测信号从第四耦合器输出后，经由第四反射器反射后输入第四耦合器中，通过第二隔离器输入第五耦合装置，通过第五耦合装置，然后从第二耦合装置输出上行第一检测环回信号进入下行线路干路。

13.根据权利要求10或11所述检测海底光缆线路的传送装置，其特征在于，上行检测信号与下行检测信号波长不同，所述第一耦合装置包括第一耦合器和第一反射器，所述第一耦合装置与第一滤波器连接，所述第四耦合装置包括第四耦合器和第四反射器，所述第四耦合装置与第四滤波器连接；

下行第一检测信号从第一耦合器输出后，经由第一反射器反射输入第一耦合器中，通过第一滤波器输入第五耦合装置，通过第五耦合装置从第三耦合装置输出下行第一检测环回信号进入上行线路干路；

上行第一检测信号从第四耦合器输出后，经由第四反射器反射输入第四耦合器中，通过第四滤波器输入第五耦合装置，通过第五耦合装置从第二耦合装置输出上行第一检测环回信号进入下行线路干路。 

14.根据权利要求10所述检测海底光缆线路的传送装置，其特征在于，所述第一耦合装置包括第一耦合器和第一反射器，所述第二耦合装置包括第二耦合器和第二反射器，所述第三耦合装置包括第三耦合器3和第三反射器，所述第四耦合装置包括第四耦合器和第四反射器；

所述装置进一步包括连接第一耦合装置和第五耦合装置的第一滤波器，连接第二耦合装置和第五耦合装置的第二滤波器，连接第三耦合装置和第五耦合装置的第三滤波器，连接第四耦合装置和第五耦合装置的第四滤波器；

下行第一检测信号经第一耦合器，通过第一滤波器输入第五耦合装置，通过第五耦合装置，然后从第三耦合器输出下行第一检测环回信号进入上行线路干路；

下行第二检测信号经由第二反射器反射后输入第二耦合器中，通过第二滤波器输入第五耦合装置，通过第五耦合装置，然后从第三耦合器输出下行第二检测环回信号进入上行线路干路；

在下行线路干路中产生的背向散射光即下行第三检测信号反向经过第二耦合器，通过第二滤波器进入第五耦合装置，通过第四滤波器，反向通过第四耦合器，经第四反射器反射再次通过第四耦合器，耦合输入到第二光功能单元后输入第三耦合器，从第三耦合器输出下行第三检测环回信号进入上行线路干路；

上行第一检测信号经第四耦合器，通过第四滤波器输入第五耦合装置，通过第五耦合装置，然后从第二耦合器输出上行第一检测环回信号进入下行线路干路；

上行第二检测信号经由第三反射器反射后输入第三耦合器中，通过第三滤波器输入第五耦合装置，通过第五耦合装置，然后从第二耦合器输出上行第二检测环回信号进入下行线路干路；

在上行线路干路中产生的背向散射光即上行第三检测信号反向经过第三耦合器，通过第三滤波器进入第五耦合装置，通过第一滤波器，反向通过第一耦合器，经第一反射器反射再次通过第一耦合器，耦合输入到第一光功能单元后输入第二耦合器，从第二耦合器输出上行第三检测环回信号进入下行线路干路。 

15.根据权利要求10所述检测海底光缆线路的传送装置，其特征在于，所述第一耦合装置、所述第二耦合装置、所述第三耦合装置和所述第四耦合装置均是1×2结构的耦合器；所述第五耦合装置是非对称2×2结构的耦合器。

16.一种检测海底光缆线路的系统，包括海缆线路检测设备和若干串接在上、下行线路干路中的光功能模块，海缆线路检测设备跨接在上、下行线路干路上，每个光功能模块包括放大且传输方向相反的第一光功能单元和第二光功能单元，其特征在于，

在光功能模块中还包括与第一光功能单元输入端连接的第一耦合装置，与第一光功能单元输出端连接的第二耦合装置，与第二光功能单元输入端连接的第四耦合装置，与第二光功能单元输出端连接的第三耦合装置，以及与第一耦合装置、第二耦合装置、第三耦合装置、第四耦合装置分别连接的第五耦合装置；

检测下行光缆时，从海缆线路检测设备中输入第一耦合装置下行检测信号分光为下行第一检测信号和下行第二检测信号，下行第一检测信号通过第五耦合装置从第三耦合装置输出下行第一检测环回信号进入上行线路干路返回海缆线路检测设备；下行第二检测检测信号通过第一光功能单元输入第二耦合装置，从第二耦合装置输出的检测信号通过第五耦合装置，然后从第三耦合装置输出下行第二检测环回信号进入上行线路干路返回海缆线路检测设备；

检测上行光缆时，从海缆线路检测设备中输入第四耦合装置上行检测信号分光为上行第一检测信号和上行第二检测信号，上行第一检测信号通过第五耦合装置从第二耦合装置输出上行第一检测环回信号进入下行线路干路返回海缆线路检测设备；上行第二检测信号通过第二光功能模块输入第三耦合装置，从第三耦合装置输出的检测信号通过第五耦合装置，然后从第二耦合装置输出上行第二检测环回信号进入下行线路干路返回海缆线路检测设备。