CN102986150A - 多采集otdr方法及装置 - Google Patents

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Abstract

在此提供了一种表征光纤链路中的一个或多个事件的OTDR装置和方法。执行多次光采集。对于每次光采集，在该光纤链路中传播测试光脉冲并检测来自该光纤链路的相应返回光信号。这些光采集在不同采集条件下执行，例如利用不同脉冲宽度或波长。表征事件的参数利用从该多个光采集中的至少两个检测的返回信号来推导。

Description

多采集OTDR方法及装置
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2011年5月27日提交的美国临时专利申请第61/349,013号和2011年5月4日提交的第61/482,234号的优先权，这些申请的内容通过引用结合在此。
技术领域
本发明涉及光时域反射技术(OTDR)领域，并且更具体地是涉及利用在不同采集条件下进行多次采集的方法和装置以表征光纤链路中的事件。
背景技术
光时域反射技术(OTDR，也用来指代相应的装置)是一种用于光纤网络的诊断技术，在光纤网络中光脉冲沿着光纤链路发射并检测和分析返回的光。通过在时域上对返回光进行适当的分析，可以检测并表征沿着光链路的不同事件。
利用传统的OTDR进行测量需要用户指定设置，例如脉冲特征、采集范围(即光在光纤中传输的距离)以及平均时间。一次单一的采集通常在所选用户设置下进行。或者，可以在指定的采集时间之内由OTDR来进行多于一次的采集，所有采集的用户设置相同，因此使用相同的脉冲宽度，但例如增益设置、接收器带宽或脉冲功率是不同的。然后，将每次子采集的获取数据根据它们各自的噪声电平和饱和度拼接在一起，以建立反向散射光的一个单一图形化的x-y图示，这称之为“轨迹”。
大部分OTDR还提供自动模式，在这种模式中仪器自动选择一个适合的脉冲、采集范围和平均时间。为了选择用于最后一次采集的适合设置，仪器发起一次或很多次短“调查采集”，这些调查采集提供了被测链路的快速概览。通常，调查采集对用户是隐藏的，并且只有最有一次采集可以利用。
对于手动设置和自动设置而言，最终结果是利用一个单一脉冲执行的OTDR轨迹。通常，要选择脉冲宽度以允许表征完整的链路。例如，用长脉冲测试具有较大损耗的链路。然而，使用长脉冲会在表征短光纤区段以及紧密间隔事件的能力上带来一定的限制。
单脉冲方法已经得到了改进，通过该方法设备将使用连续采集，这种连续采集是利用逐渐增大的脉冲来执行的。这种方法是Tektronix公司(http://www.tek.com，还可以参见美国专利号5,155,439(HOLMBO等人)以及5,528,356(HARCOURT))的Intellitrace PlusTM技术的基础。短脉冲用于表征待测光纤的近端。然后，以更大脉冲进行第二次采集，以表征待测链路的更远部分。以更长脉冲进行一次新采集的过程一直重复，直到发现待测光纤的端部。从不同采集中获取的信息被组合在一起以产生一个单一结果；也就是说，一个单一的合成OTDR轨迹和/或单一事件表，该事件表中每个事件是利用以最小可能脉冲进行的采集来测量的(即，该采集提供了足够的信噪比(SNR)以便在目标精度内执行损耗/定位/反射率测量)。应当注意的是，所使用的脉冲数量依赖于待测链路(对于短链路，只有一个脉冲，对于长链路，有很多脉冲)。连续采集可以采用动态方式进行，或采用“固定处方”进行，也就是说始终利用给定的脉冲序列进行测试。实际上，增益设置、滤波、带宽等方面的差异可能出现在每次采集中。
“顺序脉冲”方法为传统单脉冲方法带来了极大的改进，因为每个事件可以通过一个“最佳”脉冲来表征。然而，某些不足仍然存在：例如，用于测量损耗的最佳脉冲不一定是测量反射率或执行事件定位的同一个最佳脉冲。而且，存在一个单一脉冲不能表征一个事件的情况。因此，需要一种改进的OTDR方法和装置。
发明概述
根据一个方面，提供了一种表征光纤链路中的事件的OTDR方法。该方法包括以下步骤：
a)执行多次光采集。每次光采集包括在该光纤链路中传播至少一个测试光脉冲并为该至少一个测试光脉冲中的每一个检测来自该光纤链路的一个返回光信号。这些光采集在不同采集条件下执行，其中相应的测试光脉冲具有不同脉冲宽度和不同波长中的至少一项；
b)利用从该多次光采集中的至少两次中检测的返回信号来推导表征该事件的至少一个参数。
以上方法可以利用两次、三次或更多次光采集来执行。有利地、根据本发明的实施方案，组合不同条件下进行的多次采集的信息可以比一个单一“最佳”脉冲恢复更多的给定事件的信息，甚至能够实现目前以一个单一“最佳”脉冲不可能完成的测量。
在本发明的实施方案中，不同采集条件可以包括测试光脉冲的不同脉冲宽度、或不同波长、或不同脉冲宽度和不同波长的混合形式。
表征事件的这个参数或这些参数例如可以是损耗参数、位置参数以及反射率参数中的一个或多个。在本发明的范围之内，可以考虑利用多次采集来获取这些参数的值的不同方式。
根据另一个方面，还提供了一种通过多采集OTDR装置来表征光纤链路中的事件的OTDR方法。该方法包括以下步骤：
a)执行多次光采集。每次光采集包括通过一个光发生组件在该光纤链路中传播至少一个测试光脉冲并通过一个检测模块为该至少一个测试光脉冲中的每一个检测来自所述光纤链路的一个返回光信号。这些光采集在不同采集条件下执行，其中相应的测试光脉冲具有不同脉冲宽度和不同波长中的至少一项；
b)利用从该多次光采集中的至少两次中检测的返回信号来推导表征该事件的至少一个参数。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种在光纤链路中表征事件的多采集OTDR装置。
该多采集OTDR装置包括用于执行多次光采集的一个光采集模块。
该光采集模块包括连接至该光纤链路的一个光发生组件，以便为每一次光采集产生并在该光纤链路中传输至少一个测试光脉冲。该光采集模块进一步包括一个检测模块，该检测模块用于为每个测试光脉冲检测来自该光纤链路的返回光信号。该光采集模块在不同采集条件下执行光采集，其中相应的测试光脉冲具有不同脉冲宽度和不同波长中的至少一项。
该多采集OTDR装置进一步包括一个分析模块，该分析模块用于分析该检测的返回光信号并利用从该多次光采集中的至少两次中检测的返回信号来推导表征该事件的至少一个参数。
根据本发明的实施方案的方法和装置提供了组合不同采集的信息以表征一个单一事件的能力。如本领域的普通技术人员将容易理解的是，并非沿着给定光纤链路的所有事件都需要这些方法和装置的这种能力，并且所得到的对这种光纤链路的OTDR分析可以包括利用多次不同采集表征的事件以及利用一次单一采集表征的其他事件。
本发明的其他特征和优点将在参考附图阅读其优选实施方案时得到更好的理解。
附图说明
图1a、1b和1c根据一种实施方案的第一实例展示了在一个事件出现在返回信号或“轨迹”中时沿着光链路的该事件，该返回信号或“轨迹”是利用不同脉冲宽度的测试光脉冲进行的三次采集而获得的。
图2a、2b和2c根据一种实施方案的第二实例展示了在一个事件出现在轨迹中时沿着光链路的该事件，该轨迹是利用不同脉冲宽度的测试光脉冲进行的三次采集而获得的。
图3a、3b和3c根据一种实施方案的第三实例展示了在两个事件出现在轨迹中时沿着光链路的这些事件，该轨迹是利用不同脉冲宽度的测试光脉冲进行的三次采集而获得的。
图4a、4b和4c根据一种实施方案的第四实例展示了在两个事件出现在轨迹中时沿着光链路的这些事件，该轨迹是利用不同脉冲宽度的测试光脉冲进行的三次采集而获得的；图4d展示了图4a、4b和4c的轨迹的叠加。
图5a和5b根据一种实施方案的第五实例展示了在若干事件出现在轨迹中时沿着光链路的这些事件，该轨迹是利用不同脉冲宽度的测试光脉冲进行的三次采集而获得的。
图6a和6b根据一种实施方案的第六实例展示了通过利用不同波长和相同脉冲宽度的测试光脉冲进行的采集而测得的一个事件。
图7a和7b根据一种实施方案的第七实例展示了通过利用不同波长和不同脉冲宽度的测试光脉冲进行的采集而测得的一个事件。
图8a和8b根据一种实施方案的第八实例展示了通过利用不同波长和相同脉冲宽度的测试光脉冲进行的采集而测得的两个事件。
图9a和9b根据一种实施方案的第九实例还展示了通过利用不同波长和相同脉冲宽度的测试光脉冲进行的采集而测得的两个事件。
图10是根据一种实施方案的OTDR装置的示意图示。
具体实施方式
优选实施方案的说明
如上所提，OTDR的顺序脉冲方法为传统单脉冲方法带来了极大改进，因为每个事件由一个“最佳”脉冲进行表征。然而，决定一个参数(表征一个给定的事件)的最佳脉冲不一定是测量该事件的其他参数的最佳脉冲；例如，测量损耗的最佳脉冲在测量反射率或进行事件定位时可能是不理想的或不适合的。而且，存在单脉冲完全无法表征一个事件的情况。
根据一种实施方案的方法
根据一个方面，提供了一种表征光纤链路中的事件的OTDR方法。优选地，这种方法通过一个多采集OTDR装置来执行，这种装置将在以下进一步解释。
应理解的是，首字母缩写OTDR表示“光时域反射技术(OpticalTime-Domain Reflectometry)”。与本领域的普通技术人员的普遍理解相一致的是，OTDR通常包括沿着光纤链路发射光脉冲并检测返回的光，对返回的光进行分析以表征沿着光链路上的各种“事件”。将会容易理解的是，OTDR的若干变化形式是存在的并可以设想，而且使用本文所指的这种形式不意味着将本说明书的范围限制于这种变化形式。
光纤链路优选地由光纤电信网络来实例化，例如远程网络、无源光网络(PON)或局域网(LAN)。然而，OTDR还可以用在其他环境中，例如光学组件生产测试等。本领域的普通技术人员将会进一步理解的是，尽管在一个单一光纤链路的简化环境中给出了以下实例，但本发明的实施方案可以适用于点到多点网络，例如该网络结合了无源光网络(PON)中的高反射率划分(HRD)技术。
沿着光纤链路传播的光将通过反向散射或反射返回至它的起始点。随时间变化的返回光信号的采集样本称为OTDR轨迹，其中时间尺度代表OTDR装置和沿光纤链路的一个点之间的距离。“反向散射”是指传播的光与所有沿着光纤链路的光纤介质之间的相互作用而产生的瑞利散射，结果在OTDR轨迹上产生了通常为斜坡的背景光，其强度在传播脉冲的距离的末端上消失。沿着光纤出现的事件通常会导致OTDR轨迹上反向散射光的更为局部下降(这归因于局部损耗)和/或导致反射尖峰。将要理解的是，本文描述的OTDR方法所表征的“事件”可以由沿着光纤链路的任意扰动(它影响返回光脉冲)来实例化。典型地，事件可由沿着光纤链路的光纤接头实例化，该接头的特征是具有少量反射或无反射的局部损耗。配套连接件也可以产生通常代表反射率的事件，尽管在一些实例中不可能检测到反射率。OTDR方法和装置还可以提供事件的识别，例如光纤破损(特征是基本为局部损耗，经常出现伴生的反射波峰)以及由光纤中的弯曲产生的损耗。最后，沿着光纤链路的组件(例如分路器等)也可以被认为是产生局部损耗的“事件”。
OTDR方法首先包括执行多次背反射/反向散射光采集(下文中的“光采集”)的步骤。应当理解，每次光采集是指在光纤链路中传播一个或多个测试光脉冲并检测该光纤链路的返回光信号的动作。该方法进一步包括在不同采集条件下执行这些光采集中的一些。应当理解，表示语“不同采集条件”在本说明书的语境中是指从一次光采集到下一次光采集的测试光信号的变化参数，即它们的脉冲宽度、波长或这两者。因此，对应于给定事件(该事件可以源自不同采集)的信息不一定相同。
本领域的普通技术人员将容易理解的是，在OTDR方法和装置环境中，每次光采集通常包括在光纤链路中传播大量光脉冲并对结果进行平均。而且，在不背离本申请范围的情况下，本方法可以包括在给定采集条件下进行附加的光采集。例如，本方法的一个实施方案可以包括两个或三个不同的采集条件，并且可以针对每个采集条件执行若干次光采集来实现。还将理解的是，在光采集过程中或从一次光采集到下一次光采集的过程中可能需要控制其他因素，例如增益设置、脉冲功率等，这对本领域的普通技术人员而言是熟知的。
OTDR方法进一步包括利用检测到的返回信号(来自于所执行的不同光采集中的至少两次)来推导表征事件的一个或多个参数。因此，与为每个事件选择最佳脉冲相反的是，本发明和装置将从多个脉冲获得的返回信号进行组合以提取与每个事件相关的尽可能多的信息。
在本领域中通过为以下三个不同参数赋值来表征沿着光纤出现的事件是常见的：与该事件相关的信号损失、该事件沿着光纤出现的位置以及事件上的反射率尖峰(当出现时)。根据环境状况，可以为一个给定事件评估这些参数中的一个或不同组合。
在一个实施方案中，采用适合的方式执行以上方法，即进行第一次采集并检测和分析相应的返回光信号以获得对应于被表征事件的第一组信息。然后，进行第二次采集，并且从其获得的信息与第一次采集所得的分析一起用于完成该事件的表征。当然，如果必要的话，这个顺序可以重复用于附加的采集。在一个实施方案中，基于先前采集的返回信号的分析来确定脉冲宽度和/或与第一次采集之后的光采集的测试脉冲相关的其他设置。在另一个实施方案中，基于预定程序来执行每次采集的测试脉冲序列。
在另一个实施方案中，以上分析步骤可以仅在所有测试脉冲已经在光纤中发射并且已经检测了相应的返回光信号时进行。
通过以下提供的具体示例性实例的帮助，使用或组合从不同光采集检测的返回信号以推导表征事件的一个或多个参数的不同形式将得到更好的理解。本领域的普通技术人员将容易理解的是，本方法可以采用很多不同的方式来实例化并且从未考虑限制于所给出的实例。
以下给出的前五个实例将基于两次或三次采集，这些采集利用脉冲宽度不同但波长相同的脉冲进行。不同的光采集称为脉冲1、2和3，且分别对应于利用最短、中等和最长脉冲进行的采集。每个事件将命名为A、B、C等。对于每个事件，可能需要选取损耗参数、位置参数和反射率参数中的至少一项。在一些轨迹中，来自很多事件的信息混合在一起是有可能的(例如，无法测量A和B的各自损耗，但A和B的总损耗是可以测量的)。对于这种实例，将考虑A+B损耗。实际上，本发明不限于以不同脉冲进行的两次或三次采集；它可以扩展至更多的采集次数。另外，将要理解的是，除了利用多个不同的测试脉冲，对于具有给定脉冲宽度的给定测试脉冲，可以利用例如不同的增益设置来进行多于一次的测量。
在一些实施方案中，对于每一次光采集，OTDR方法可以包括将一个质量因子与被评估的参数相关联。这种质量因子可以允许比较不同光采集的结果。
质量因子通常基于以下考量中的一个或多个：脉冲宽度、SNR、采样分辨率等。质量因子还可以随着所观察的事件的类型(反射还是非反射，小损耗还是大损耗)而变化。
这里给出了一些简单的质量因子，仅作为示例性实例：
损耗：最短脉冲采集，它提供了高于损耗阈值的信噪比(SNR)，例如10dB；
位置：提供最小采样分辨率的采集，信噪比(SNR)高于位置阈值，例如8dB。通常，最小采样分辨率与短脉冲采集相关。
反射率：最短脉冲采集，它提供高于反射率阈值的信噪比(SNR)，例如7dB。
通常，对于反射事件，位置和反射率阈值比损耗阈值更小。为SNR所选的阈值依赖于应用并且依赖于所要求的精度。为了进行说明，给出了质量标准的这些实例，并且不应认为这些实例限制本发明的范围。
为简单起见，在以下实例中，为每次测量的质量标准分配一个范围从1至3的值(1＝差，2＝可接受，3＝最佳)。当无法进行测量时，将显示--。这种缩放比例和表示形式也是仅仅是示例性的，绝不限制保护范围。
应当注意的是，OTDR脉冲通常在持续时间(典型地从几纳秒到很多微秒)内进行测量。另一种考虑OTDR脉冲的便捷方法是根据光纤中光的速率和光在反射应用中双向传播的事实进行时间到距离的转换来指定脉冲的长度(例如，单位为米)脉冲的长度对应于OTDR轨迹上的脉冲的显示宽度。它还对应于要求能够观察到有效反向散射等级的光纤的最小长度。例如，10微秒的脉冲大概对应于1公里的脉冲长度。所有这些表示方式包含在表达语“脉冲宽度”的范围内。
实例1
当利用不同脉冲进行多次采集时，通过多于一次的采集就有可能观察到这些事件中的一些。在这种情况中，确定哪次采集在最终结果中会提供参数值是有利的。参见图1a至1c，示出了一种实施方案的第一实例，其中渐增脉冲宽度的测试脉冲1、2和3用于表征事件，例如光纤中的连接器。三个所示轨迹的每一个示出了与位置A上的测试脉冲相似宽度的尖峰20。这些尖峰20与沿着光纤反向散射的光相重叠，因此在轨迹中显示为一个斜坡22。质量因子的相应值显示在以下表1中。
Figure BPA00001642067200121
表1
可以看出，事件A的位置和反射率可以从脉冲1中确定，脉冲1为这种参数提供了“最佳”质量。然而，背景反向散射信号中没有过多的噪声以利用脉冲1正确地测量损耗。损耗是从脉冲2提取的，脉冲2给出了更好的质量标准(更高的SNR)。这种简单的实例说明并不是所有的测量值都从相同的采集中提取。
实例2
在一些实施方案中，多个目标参数的推导可以包括利用多次光采集中的一次采集来计算第一目标参数的值，以及利用多次光采集中的另一次采集来计算第二目标参数的值。例如，当一个质量因子(例如，反射率值)非常小(类似于或小于最短脉冲上的反向散射等级)时，它有可能只在最短脉冲上是可见的。这就是图2a至2c实例的情况，其中只能从图2a上的脉冲1的轨迹上观察到反射尖峰24。当这种情况发生时，只可能在最短脉冲上进行测量。在此情况中，如图2a至2c以及表2可见，脉冲1的信息将用于确定事件A的位置和反射率值，而相应的损耗值最好由脉冲2来确定。
Figure BPA00001642067200131
表2
当然，此步骤不限于如以上实例2中的位置和损耗确定，而是可以应用于参数的其他组合。
实例3
参见图3a至3c以及表3，所示的第三实例展示了在一些情况中最好如何使用两次不同的采集来提取一个单一事件的损耗。
表3
在此实例中，两个事件A和B出现在光纤链路中。事件A的位置最好从脉冲1获得，而事件B的位置最好从脉冲2获得。在损耗值方面，脉冲2的信息可用于确定与事件A相关的损耗。然而，所得轨迹中没有一个提供足够的数据以便以令人满意的方式确定与事件B相关的损耗。事件B的损耗最好通过获得脉冲3的A+B损耗并减去脉冲2的A损耗来估计。在脉冲2上直接测量B损耗将产生不太稳健的测量，因为标准的质量较差。
因此，在一些情况中，一个目标参数的推导可以包括通过组合光采集中多于一次的采集的信息来计算该目标参数的值。这可以进一步包括使用表征所述光纤链路中不同事件的信息，如同以上实例。
实例4
图4a至4d以及表4展示了类似于图3的情况。事件B的损耗最好通过获取A+B的损耗并减去A的损耗来估计。然而本实例不同于前一个实例，因为A+B损耗从脉冲3上并不是直接可见的：在事件A之前脉冲3并未显示反向散射等级。
这种情况可能由很多原因而引起，例如：
使用高接收器增益来测量OTDR轨迹末端的弱信号，而该轨迹的开端是饱和的；
事件A之前的光纤部分比脉冲3的脉冲宽度更短；
Figure BPA00001642067200151
表4
当这种情况出现时，可以通过在采集之间实施归一化来解决。归一化包括标定不同采集之间的功率等级尺度(Y轴)。参见图4d，可以看出一旦在同一个功率尺度上归一化所有的轨迹，就可以评估功率等级(它本应该在脉冲3的轨迹的饱和部分可见)，推断与A+B相关的损耗以及计算B的损耗所采用的方式与例3相同。
两个采集之间的归一化可以通过不同的方式进行：通过设计(理论上，基于知晓电子增益和脉冲宽度)，通过工厂标定、通过轨迹比较(当光纤的公共部分在两个轨迹上可见时)、或通过附加的专门采集(这些采集将在两个最佳脉冲之间建立联系)。当然，在不背离本发明范围的情况下，可以考虑其他归一化方法。
实例5
在一些情况中，无法测量两个紧密间隔事件的各自损耗，但有可能确定它们的位置。而且，还有可能通过组合从两次采集获得的信息来测量单个事件反射率，如本文所示。
参见图5a和5b以及表5，在所示的实例中，在脉冲1中可以定位反射事件C和D。与C+D相关的损耗可以在脉冲2上测量。
Figure BPA00001642067200161
表5
在以脉冲1或脉冲2进行的独立采集中无法测量C和D的反射率。然而，可以组合来自这两次采集的信息以便测量反射率。
如图5a和5b中可见，沿着B和C之间延伸的光纤部分的损耗信息取自脉冲2。基于以脉冲1和脉冲2进行的采集的归一化，这种信息用于估计脉冲1上B和C之间的反向散射信号。接着，可以测量尖峰C相对于反向散射等级的高度，并计算反射率(应当注意的是，反射率测量要求测量出现事件之前的高于散射等级的尖峰高度)。相似的过程可用于测量事件D的反射率。然而，不能以相同的精度来预测事件D之前的反向散射等级，因为事件C的损耗是未知的(只有C+D的损耗是已知的)。通过假设C的损耗是C+D的损耗的一半，可以最小化反向散射预测误差。尖峰D高度的附加不确定度是+/-(C+D损耗/2)。
如以上提及，获得不同采集条件的另一种方法是改变测试光脉冲的波长。本发明的这方面的实施方案在以下实例中提供。
实例6
一个事件可能已经被检测到并由两次采集来表征，一次采集以第一波长λ1进行，而另一次采集以第二波长λ2进行。即使以相同的脉冲宽度执行这两次采集，给定波长上的事件的定位精度要好于另一个，这两个波长中的一个具有更大的SNR。因此，评估每个波长所获得的信息质量并决定哪个信息更为可靠是有利的(这种做法可应用于定位，在每个波长上位置应该是相同的，但并不应用于损耗和反射率，它们可能是不同的)。
在图6a和6b的实例中，可以看出以λ1执行的采集提供了具有低噪声(高SNR)的样本，而λ2上的信号特征具有更高的噪声级别(低SNR)。即使在两个轨迹上独立地检测到事件A，但该事件的位置在λ1上更为精确。因此，OTDR方法使用在λ1上发现的事件A位置的值，该值施加到λ1和λ2上事件A的位置。
实际上，给定事件的物理位置应当独立于测试波长。然而，由于轨迹上的噪声和所使用的事件检测算法的精度，在每个波长上发现的事件位置可能稍微发生变化。因此，OTDR装置吸引人的是，即使OTDR以很多波长进行多次采集，也上报一个单一的位置值。
实例7
实例6的变化形式可以通过以波长λ1和λ2(具有不同的脉冲宽度)执行光采集来获得。在这种情况中，在两个采集条件下所产生的返回光中可能存在很大的差异，因为例如链路损耗是依赖于波长的，并且激光功率可能完全不同。图7a和7b展示了以具有短脉冲的λ1进行的第一采集和以具有长脉冲的λ2进行的第二采集。
有利地是，为从每次光采集获得的位置的精度建立一个质量因子并使用最可靠的位置信息以表征该事件位置。实例6中的质量因子是SNR；然而，可以使用更为复杂的质量标准。当使用不同脉冲宽度时，这是尤为重要的，因为较短脉冲通常提供更加精确的位置信息。
如上所提及，质量因子利用以下数据中的一项或很多项的组合而推导：轨迹上的噪声、SNR、采样分辨率、脉冲宽度、带宽、事件损耗等。还有可能基于所有位置(利用依赖于质量因子的权重因子而发现)的加权平均数来定义位置参数的最终值。当然，在不背离本发明范围的情况下，可以考虑其他算法或标准。
因此在实例7中，由于损耗是依赖于波长的，第一波长λ1上与事件A相关联的损耗源自利用脉冲1进行的采集，而第二波长λ2上的损耗源自利用脉冲2进行的采集。然而，事件A的位置(通常独立于波长)对于波长λ1和波长λ2而言仍然可以取决于脉冲1。
实例8
参见图8a和8b，给出了使用多次采集(这些采集以不同波长执行)的另一个实例，该实例用于在两个不同波长上测试两个紧密间隔事件(A和B)的情况。一个波长能够区分两个事件，而另一个波长仅观察到组合的损耗。通过合并两个波长的信息，而不是将它们留在存储器中，增加所获取的信息的数量是可能的，尤其对于使用较长脉冲的波长。
表6
在λ2上的测量仅会检测一个事件(该事件位于事件A的位置上)，并测量证明是A+B损耗的损耗。OTDR的用户将永远不会知道实际上存在两个事件。通过利用从波长1抽取的信息，可以改进λ2的结果以显示两个独立的事件A和B，并且清晰地示出损耗(该损失是A+B的损耗)。
实例9
参见图9a和9b，示出了使用多次采集(这些采集以不同波长执行)的另一个实例，该实例用于在λ1上而不是在λ2上检测的给定事件。当λ2上的SNR低于检测阈值时这种情况通常出现，并且由于噪声等级，检测算法并未发现该事件。一个方面是已知在λ1上发现的事件允许OTDR测量λ2采集上的事件A，甚至是在最初未检测到事件A的情况下。
在图9a和9b中，可以看出在λ1上检测到(并且表征)事件A；然而，最初在λ2上并未检测到它。知道在λ1上存在事件A可用于促进λ2上事件A的损耗和反射率的测量。
有利地，通过利用不同波长上进行的多次采集来表征单一事件或多个事件，实施方案提供了以下益处：
-选择具有最佳质量标准(像SNR、分辨率)的采集以定位事件(而不是具有在每此采集上独立测量的位置)；
-允许在所有波长上表征一个事件，即使该事件最初并未在所有波长上检测到；
-当一个波长比其他波长具有更好分辨率时，检测到一些事件实际上由很多子事件组成。
根据一种实施方案的装置
根据另一个方面，还提供了一种用于测试光纤链路的多采集OTDR装置。
参见图10，展示了装置30的一个实例，该装置可用于执行上述的方法。OTDR装置30包括光发生组件32，本文将该组件实例化为由脉冲发生器36驱动以产生具有所需特征的光脉冲的激光器34。在一个实施方案中，光发生组件32被适配为通过例如适当控制脉冲发生器36产生的模型来生成具有不同脉冲宽度的多个测试光脉冲。在另一个实施方案中，光发生组件32被适配为利用例如可调谐激光器或类似装置来产生具有不同脉冲长度的多个测试光脉冲。光发生组件还可以组合脉冲宽度和波长控制能力。当然，可以在光发生组件中提供不同的和/或附加的组件，例如调制器、透镜、反光镜、波长选择器等。
在所示的实施方案中，激光器34通过具有三个或更多分支的定向耦合器38(例如像循环器或50/50耦合器)连接至待测的光纤链路36。第一分支40连接至激光器34以便从其接收光脉冲，耦合器38将这些脉冲输出至第二分支42，第二分支连接至光纤链路36。第二分支42还从光纤链路36接收返回光信号，返回光信号被循环并输出至第三分支44。第三分支44连接至适合的检测模块，例如雪崩光电二极管46，该检测模块检测每个测试光脉冲的返回光信号。在所示的实施方案中，检测的信号由放大器48进行放大并由转换器50从模拟向数字转换。
在一些实施方案(未示出)中，在定向耦合器的第四分支中可以使用内基准反射器。这种基准反射器允许跟踪由于老化或热效应而在OTDR功率电平中产生的波动并通过在多次采集之间执行归一化而进行补偿，从而提供更为精确的测量(参见美国专利第5,754,284号(LEBLANC等人))。
进一步提供了一种用于分析检测的返回光信号的分析模块52。分析模块可以由组件、软件等来实例化，并且可以整合到OTDR装置30中或位于该装置之外。分析模块执行必要的计算以表征沿着光纤链路出现的事件。因此通过控制光发生组件从一次采集到下一次采集产生具有不同脉冲宽度、不同波长或两者都不同的测试光脉冲，分析模块能够控制每次光采集的采集条件。
通过执行适合的数据处理和分析，分析模块可以进一步推导表征事件的损耗参数、位置参数和反射率参数中的至少一个，本领域的普通技术人员将会容易地理解这一点。在一个实施方案中，分析模块可以将一个质量因子关联至每个参数(该参数被考虑用于光采集中的每一个)。接着它可以比较与光采集中每一次的目标参数相关的质量因子，根据相关质量因子为该目标参数选择这些光采集中的一个，并根据所选光采集来计算目标参数的值。在一种实施方案中，分析模块可以利用光采集中的一个来计算第一目标参数的值并利用光采集中的另一个来计算第二目标参数的值。在一种实施方案中，分析模块还可以通过组合光采集中多于一个的采集的信息来计算目标参数的值。而且，分析模块可以使用表征光纤链路中不同事件的信息来获得考虑中的事件的目标参数。
在所示的实施方案中，分析模块整合在信号处理和轨迹分析硬件和软件中，这些硬件和软件还控制脉冲发生器。
应当注意的是，本文描述的方法和装置可以根据前续采集的轨迹上发现的事件迭代地，即自适应地选择脉冲。可替代地，可以使用“固定处方”(例如10-100-1000纳秒)。
当然，在不背离本发明范围的情况下，可以对以上实施方案做出很多修改。

Claims (28)

1.一种表征光纤链路中的事件的OTDR方法，包括如下步骤：
c)执行多次光采集，每次光采集包括在该光纤链路中传播至少一个测试光脉冲并为所述至少一个测试光脉冲中的每一个检测来自所述光纤链路的一个返回光信号，所述光采集在不同采集条件下执行，其中相应的测试光脉冲具有不同脉冲宽度和不同波长中的至少一项；
d)利用从该多次光采集中的至少两次中检测的返回信号来推导表征所述事件的至少一个参数。
2.根据权利要求1所述的OTDR方法，其中这些不同的采集条件由所述测试光脉冲的所述不同脉冲宽度组成。
3.根据权利要求1所述的OTDR方法，其中这些不同的采集条件由所述测试光脉冲的所述不同波长组成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的OTDR方法，其中表征所述事件的该至少一个参数包括损耗参数、位置参数以及反射率参数中的至少一个。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的OTDR方法，其中b)的推导包括为这些光采集中的每一个将一个质量因子关联至所述至少一个参数。
6.根据权利要求5所述的OTDR方法，其中b)的推导进一步包括：
-为这些光采集中的每一个比较与至少一个目标参数中的一个目标参数相关联的质量因子；
-基于关联的质量因子为所述目标参数选择所述光采集中的一个；并且
-基于所选的光采集来计算该目标参数的值。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的OTDR方法，其中b)的推导包括：
-利用这些光采集之一来计算所述至少一个参数中的一个第一目标参数的值；并且
-利用这些光采集中的另一个来计算所述至少一个参数中的一个第二目标参数的值。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的OTDR方法，其中b)的推导包括通过组合这些光采集中的多于一次采集的信息来计算所述至少一个参数中的一个目标参数的值。
9.根据权利要求8所述的OTDR方法，其中b)的推导进一步包括使用表征所述光纤链路中一个不同事件的信息。
10.一种表征光纤链路中的事件的多采集OTDR装置，包括：
-一个光采集模块，该光采集模块执行多次光采集并且包括连接至该光纤链路的一个光发生组件以便为每次光采集产生并在该光纤链路中传输至少一个测试光脉冲，并且包括一个检测模块，该检测模块为每个测试光脉冲检测来自所述光纤链路的一个返回光信号，该光采集模块在不同采集条件下执行所述光采集，其中相应的测试光脉冲具有不同脉冲宽度和不同波长中的至少一个；以及
-一个分析模块，该分析模块分析该检测的返回光信号并利用从该多次光采集中的至少两次中检测的返回信号来推导表征所述事件的至少一个参数。
11.根据权利要求10所述的多采集OTDR装置，其中该光发生组件包括与一个脉冲发生器相连接的一个激光源。
12.根据权利要求10或11所述的多采集OTDR装置，其中对于所述不同采集条件中的每一个，该光发生组件产生具有所述不同脉冲宽度的所述测试光脉冲。
13.根据权利要求10或11所述的多采集OTDR装置，其中对于所述不同采集条件中的每一个，该光发生组件产生具有所述不同波长的所述测试光脉冲。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的多采集OTDR装置，其中该分析模块推导损耗参数、位置参数以及反射率参数中的至少一个以作为表征所述事件的所述至少一个参数。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的多采集OTDR装置，其中该分析模块为这些光采集中的每一个将一个质量因子关联至所述至少一个参数。
16.根据权利要求15所述的多采集OTDR装置，其中该分析模块为这些光采集中的每一个比较与该至少一个目标参数中的一个目标参数相关联的质量因子，基于关联质量因子为所述目标参数选择所述光采集中的一个，并且基于所选的光采集来计算该目标参数的值。
17.根据权利要求10至15中任一项所述的多采集OTDR装置，其中该分析模块利用这些光采集之一来计算所述至少一个参数中的一个第一目标参数的值并且利用这些光采集中的另一个来计算所述至少一个参数中的一个第二目标参数的值。
18.根据权利要求10至15中任一项所述的多采集OTDR装置，其中该分析模块通过组合这些光采集中的多于一次采集的信息来计算所述至少一个参数中的一个目标参数的值。
19.根据权利要求18所述的多采集OTDR装置，其中该分析模块使用表征所述光纤链路中一个不同事件的信息。
20.一种使用多采集OTDR装置来表征光纤链路中的事件的OTDR方法，包括如下步骤：
c)执行多次光采集，每次光采集包括通过一个光发生组件在该光纤链路中传播至少一个测试光脉冲并通过一个检测模块为所述至少一个测试光脉冲中的每一个检测来自所述光纤链路的一个返回光信号，所述光采集在不同采集条件下执行，其中相应的测试光脉冲具有不同脉冲宽度和不同波长中的至少一个；
d)利用从该多次光采集中的至少两次中检测的返回信号来推导表征所述事件的至少一个参数。
21.根据权利要求20所述的OTDR方法，其中这些不同的采集条件由所述测试光脉冲的所述不同脉冲宽度组成。
22.根据权利要求20所述的OTDR方法，其中这些不同的采集条件由所述测试光脉冲的所述不同波长组成。
23.根据权利要求20所述的OTDR方法，其中表征所述事件的该至少一个参数包括损耗参数、位置参数以及反射率参数中的至少一个。
24.根据权利要求20所述的OTDR方法，其中b)的推导包括为这些光采集中的每一个将一个质量因子关联至所述至少一个参数。
25.根据权利要求24所述的OTDR方法，其中b)的推导进一步包括：
-为这些光采集中的每一个比较与该至少一个目标参数中的一个目标参数相关联的质量因子；
-基于关联质量因子为所述目标参数选择所述光采集中的一个；并且
-基于所选的光采集来计算该目标参数的值。
26.根据权利要求20所述的OTDR方法，其中b)的推导包括：
-利用这些光采集之一来计算所述至少一个参数中的一个第一目标参数的值；并且
-利用这些光采集中的另一个来计算所述至少一个参数中的一个第二目标参数的值。
27.根据权利要求20所述的OTDR方法，其中b)的推导包括通过组合这些光采集中的多于一次采集的信息来计算所述至少一个参数中的一个目标参数的值。
28.根据权利要求27所述的OTDR方法，其中b)的推导进一步包括使用表征所述光纤链路中一个不同事件的信息。
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