CN103634045B - 高功率光学模块安全系统以及方法 - Google Patents
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Abstract
一种方法、光学模块以及光放大器，其被配置为检测位于端口上或端口附近的光纤间断，其中端口用于使高功率光信号输入到跨距光纤中。这些光纤间断可以包括：光纤箍缩，通过监控后向散射信号中的细微变化对光纤箍缩进行检测。基于由光纤间断衰减两次的后向散射信号，即，一次作为高功率光信号而另一次作为返回端口的高功率光信号的相关后向散射信号被衰减，可以快速且有效地进行检测。基于在端口上或端口附近检测到的光纤箍缩，可以进行多种补救措施。
Description
技术领域
总体上，本公开的技术领域涉及光纤系统以及方法，尤其是涉及高功率光学模块安全系统以及方法，该系统及方法可以检测例如光纤箍缩的间断并且据此执行自动补救机制。
背景技术
通常，光放大器系统以及光放大方法利用自动关闭机制以符合激光眼安全的相关标准。示例性光放大器以及光放大方法可以包括：拉曼放大器、掺铒光纤放大器（EDFAs）等。这些传统的系统以及方法被设计为在光纤断裂或连接器断开的事件中关闭光放大器中的泵浦或者类似装置。从检测角度来说，通过信号丢失检测光纤断裂，例如，在示例中，通过由光服务信道（OSC）的中断导致的信号丢失检测光纤断裂。通过使用背反射监视器可以检测连接断开，其中背反射监视器可以为光分流器与光电检测器的组合。光放大器中的传统的安全关闭/检测机制被设计为满足眼安全标准，并且着重于检测光纤断点或连接器断开。高功率光放大器的另一个潜在的安全问题在于，携带有源自高功率放大器的高功率光的光纤中非故意的光纤箍缩。过度弯曲将导致很大一部分光从光纤泄露并损害光缆本身或者与其连接的装置甚至伤害到使用者，例如，灼伤捏着光纤的手指。更糟的是这还存在着火灾隐患。不利的是，无论是基于光服务信道信号中断还是基于高泵浦背反射的传统的关闭/检测机制都无法检测到光纤箍缩。此外，随着光放大器以及方法的互联复杂性的提升，导致光纤箍缩出现在泵浦的发射点附近的机会增多。因此，当前需要可以检测例如光纤箍缩的间断并且据此执行自动补救机制的一种光放大器安全系统以及方法。
发明内容
在一个示例性实施方式中，一种方法包括：设置光学模块；确定输入到所设置的光学模块中的后向散射信号的基数；在光学模块的操作期间持续监控光学模块中的后向散射信号以检测后向散射信号中的功率变化；以及当检测到的后向散射信号的功率下降到阈值以下时，执行与光学模块相关联的补救措施，其中阈值被设置为表示位于光学模块的端口上或端口附近的光纤间断。可以基于由光纤间断导致的两次衰减的后向散射信号来设置阈值，其中光纤间断首先使源自光学模块的输出信号衰减，其次使与输出信号相关联的后向散射信号衰减。该方法还可以包括：从光学模块向光纤输出信号；在信号从所述光学模块射出之前，从信号分流小部分功率；以及检测源自小部分功率的后向散射信号，其中后向散射信号为由光纤中的所述信号的瑞利后向散射产生的信号。该方法还可以包括：设置光学模块，确保从光学模块输入到光纤的信号的损耗和背反射处于可接受水平；以及基于可接受水平确定后向散射信号的基数，其中所述后向散射信号为由所述光纤中的所述信号的瑞利后向散射产生的信号。
该方法可以包括：在光纤上执行光时域反射仪功能以确保可接受水平，其中通过光学模块执行所述光时域反射仪功能。可以在源自光学模块的高功率输出信号的感兴趣的波长上持续监控后向散射信号。该方法还可包括：执行补救措施，补救措施包括响起警报、降低光学模块的光输出功率、降低光学模块中的光泵浦功率以及关闭光学模块中的光泵浦中的至少一种。该方法还可以包括：当通过监控后向散射信号检测到连接断开时，关闭光学模块中的至少一个光部件。该方法还可以包括：持续监控与光学模块内部的光部件相关联的信号；以及当检测到后向散射信号与信号的功率比变化时，执行与光学模块相关联的补救措施。
在另一个示例性实施方式中，光学模块包括：至少一个光学装置，包含在与高功率光信号相关联的光学模块内；线路端口，高功率光信号通过线路端口从光学模块射出并射入跨距光纤；光电检测器，与线路端口耦合，并且被配置为测量源自与高功率光信号相关联的跨距光纤的后向散射信号的光功率；以及电路，与光电检测器以及至少一个光学装置通信耦合，电路被配置为检测后向散射信号的功率是否下降至阈值以下并且据此在至少一个光学装置上执行补救措施，其中阈值被设置为表示位于线路端口上或线路端口附近的光纤间断。可以基于由光纤间断导致的两次衰减的后向散射信号来设置阈值，其中光纤间断首先使源自光学模块的输出信号衰减，其次使与输出信号相关联的后向散射信号衰减。该光学模块还可包括：光功率分流器，用于将源自线路端口的小部分光功率分流至光电检测器，其中电路检测源自光电检测器的小部分光功率的后向散射信号，其中后向散射信号为由光纤中的信号的瑞利后向散射产生的信号。
在电路上设置所述阈值之后，在跨距光纤上执行光纤测试，并且确保输入到跨距光纤中的高功率光信号的损耗和背反射处于可接受水平。该光学模块还可包括：光时域反射仪（OTDR）功能，被配置为确定跨距光纤是否处于所述可接受水平。该光学模块还可包括：第二光电检测器，与至少一个光学装置以及电路耦合，并且被配置为测量源自至少一个光学装置的内部信号的光功率；其中电路被配置为检测后向散射信号与内部信号的功率比的变化并且据此执行补救措施。
在另一示例性实施方式中，提供了一种光放大器，其包括：至少一个光泵浦，包含在光放大器内，与高功率光信号相关联或用于放大高功率光信号；线路端口，高功率光信号通过线路端口从光学放大器射出并射入跨距光纤；光电检测器，与线路端口耦合并且被配置为测量源自与高功率光信号相关联的跨距光纤的后向散射信号的光功率；以及电路，与光电检测器以及至少一个光学装置通信耦合，电路被配置为通过监控后向散射信号来检测光纤间断，并且据此在至少一个光泵浦上执行补救措施。另外，光放大器被配置为拉曼放大器；电路被配置为检测后向散射信号的功率是否下降至阈值以下；阈值被设置为表示位于线路端口上或线路端口附近的光纤间断；以及基于由光纤间断导致的两次衰减的后向散射信号来设置阈值，其中光纤间断首先使源自光学模块的输出信号衰减，其次使与输出信号相关联的所述后向散射信号衰减。至少一个光泵浦包括至少一个拉曼泵浦，其中后向散射信号为由光纤中的信号在至少一个拉曼泵浦的波长上的瑞利后向散射（RBS）产生的信号。该光放大器还包括：集成在光放大器内以执行光时域反射仪功能的部件；其中，光时域反射仪功能用于确保跨距光纤上的可接受条件，一旦在跨距光纤上确定可接受条件，则建立后向散射信号的基数，并且在后向散射信号处于基数减去阈值的功率水平时执行补救措施。另外，该放大器包括掺铒光纤放大器（EDFA），其中至少一个光泵浦与光放大器中的掺铒光纤卷耦合，并且该光放大器还包括：第二光检测器，与掺铒光纤的输出端耦合并且被配置为测量源自掺铒光纤的信号的光功率；其中电路被配置为检测后向散射信号与掺铒光纤的信号的功率比的变化并且据此执行补救措施。
附图说明
本文中，参照多个附图示出并描述本公开的示例性且非限定性的实施方式，其中相同的附图标记分别表示相同的方法步骤和/或系统部件，在附图中：
图1为配置为检测邻近的光纤箍缩并且据此执行补救措施的光学系统框图；
图2为用于检测邻近的光纤箍缩并且据此执行补救措施的光放大器系统的流程图；
图3为配置为检测邻近的光纤箍缩并且据此执行补救措施的示例性拉曼放大器的框图；
图4为配置为检测邻近的光纤箍缩并且据此执行补救措施的示例性掺铒光纤放大器的框图；以及
图5为用于检测邻近的光纤箍缩并且据此执行补救措施的拉曼放大器安全方法的流程图。
具体实施方式
在多个示例性实施方式中，所描述的高功率光学模块安全系统以及方法可以检测间断（例如光纤箍缩）并且据此执行自动补救机制。高功率光学模块安全系统以及方法设置自动机制以在发生任何重大损害之前检测并快速关闭或降低放大器功率。高功率光学模块安全系统以及方法可用于拉曼放大器和/或掺铒光纤放大器。优选地，高功率光学模块安全系统以及方法在有效的执行中为高功率放大器的使用者解决重要的安全性问题，在该执行中可以重新使用已设置在大多数拉曼放大器和掺铒光纤放大器中的典型的部件，因此仅需少量的附加成本。
此外，高功率光学模块安全系统以及方法监控后向散射信号以检测光纤箍缩。优选地，因为后向散射信号经历由任意光纤箍缩导致的双重衰减，即一次作为离开放大器的信号并且再次作为返回放大器的后向散射信号，所以后向散射信号的使用设置针对光纤箍缩的高灵敏度。高功率光学模块安全系统以及方法还可以选择性地区分发生在与发射点相隔一定距离（例如，>20km）的光纤箍缩，因此不对其实施补救措施。此外，高功率光学模块安全系统以及方法可以在小于1毫秒的时间内关闭或降低泵浦功率，由此防止受损和/或受伤。
参照图1，在一个示例性实施方式中，示出配置为检测邻近的光纤箍缩并且据此执行补救措施的光学系统10的框图。光学系统10包括：线路12，穿过光学系统10并通过输出线路端口14射出的光通过线路12射入到光纤16。输出线路端口14被配置为向光纤16设置高功率输出18，并且接收源自光纤16的后向散射信号20（例如，通过瑞利后向散射）。在一个示例性实施方式中，光学系统10可以包括：如掺铒光纤放大器、拉曼放大器等的光放大器模块。光学系统10还可以为如发射机等的其他类型的光学模块。需要注意，端口14被标记为“线路输出/输入”端口。在一些示例性实施方式中，端口14可以为如用于在光纤中与掺铒光纤放大器、发射机、拉曼放大器等进行共同传播（co-propagation）的输出线路端口。在其他示例性实施方式中，端口14可以为如用于在光纤中与拉曼放大器进行反向传播（counter-propagation）的输入线路端口。光学系统10进一步包括：光电检测器（PD）22，与线路12耦合以检测后向散射信号20。需要注意，光电检测器22可以通过小型光功率分流器或类似装置与线路12耦合。本领域的普通技术人员应当理解，本文中是以简化方式描述了光学系统10，实际的实施方式可以包括附加部件以及合适地配置的处理逻辑以支持未在本文中详细描述的已知或传统的操作特征。
光学系统10作为放大器模块还可以包括：一个或多个泵浦模块（图1中未示出），与线路12耦合或与线路12位于一条线上以设置高功率泵浦光。需要注意，对应于光学系统10的放大器的类型，例如对应于拉曼放大器或掺铒光纤放大器的泵浦激光为特定类型。例如，拉曼放大器可具有通过输出线路端口14输出到光纤16的泵浦激光。掺铒光纤放大器可具有输出到系统10内的掺铒光纤卷的泵浦激光。根据如图1所示的放大器类型，光学系统10示出使用在光放大器安全系统以及方法中的放大器中的部件。具体地，包括拉曼放大器和掺铒光纤放大器的几乎所有的传统放大器将利用光学系统10的一般结构。在传统意义上，光电检测器22被称作泵浦背反射监视器，其用于传统的系统以及方法中检测连接器断开以符合激光眼安全。
为了检测光纤16中的光纤箍缩24，光学系统10利用光电检测器22持续监控后向散射信号。在一个示例性实施方式中，光电检测器22可以为相同的泵浦背反射监视器，用于检测连接器断开以符合激光眼安全。例如，在拉曼放大器中，光电检测器22通常用于检测高背反射，并在连接器断开的情况下设置安全关闭机制。然而，即使在没有源自连接器、接头或其他部件的任何反射的情况下，光电检测器22总能观察到通过泵浦光的瑞利后向散射而产生的后向散射信号20。当光纤箍缩24处于拉曼泵浦的发射点（即，线路端口14）附近时，将导致后向散射信号20衰减两次：一次因为高功率输出18自身被衰减，另一次因为下游生成的瑞利后向散射作为后向散射信号20通过箍缩24进行返回。因此，光纤箍缩24产生的1dB的损耗可以导致后向散射信号20中的2dB的衰减。此概念也适用于掺铒光纤放大器，其通常在存在高功率的掺铒光纤放大器的输出端包括如光电检测器22的背反射监视器。与拉曼放大器相同的是，在掺铒光纤放大器输出端附近的光纤箍缩24将导致因瑞利散射而下降至低于自身正常水平的后向散射信号20，因此可以使用背反射监视器检测箍缩24并触发补救措施。此外，其他类型的光学模块还支持例如光发射机或收发机，它们具有与用于检测连接断开以实现高功率光学模块安全系统以及方法的光学模块10相似的结构。
参照图2，在一个示例性实施方式中，示出用于检测邻近的光纤箍缩并且据此执行补救措施的光学系统的方法30的流程图。可以通过光学系统10实现方法30。方法30包括：步骤31，设置光学模块。通过在光通信系统领域内的光学模块的相关安装进行这样的设置。在本文中，光学模块被安装并设置为确保光纤16中不存在高背反射（例如，连接器断开）或高损耗（例如，光纤箍缩、不良接头）部件。在一个示例性实施方式中，可以通过使用光时域反射仪（OTDR）功能以便于进行这样的设置。可以通过光学模块或其他装置集成或执行这种光时域反射仪功能。然后，方法30包括：步骤32，开启光学模块。此处，当完成设置时，通过向光学模块中的相关部件进行通电以“点亮”光学模块。例如，当光学模块为拉曼放大器时，可以开启拉曼泵浦以获得目标拉曼增益。当光学模块为掺铒光纤放大器时，可以开启内部泵浦以获得目标掺铒光纤放大器增益。当光学模块为发射机，可以开启内部激光和调制器部件。
方法30包括：确定通过光电检测器22接收到的后向散射信号20的基数。该步骤包括在正常条件下测量和确定预期的后向散射信号20，例如，在光纤16中存在少量或不存在高背反射或高损耗的情况下进行初始开启。基数为光学系统10希望从后向散射信号20观察到的（例如，在功率方面）不存在如光纤箍缩24的间断的基数。需要注意，在光学系统10安装和设置期间执行步骤31、32、33。在步骤34中，在光学系统10的操作期间光电检测器22可以持续监控后向散射信号20。在步骤35中，在该持续监控期间，光电检测器22被配置为检测后向散射信号20的功率是否下降到某个预定阈值以下。功率的下降预示出光纤箍缩24。需要注意，对于如基于光学系统10中泵浦或其他装置的多种感兴趣的波长、光学系统10中的输出波长下的功率，持续监控后向散射信号20。具体地，后向散射信号20基于源自光学系统10的输出信号的瑞利后向散射，其中输出信号处于光学系统10中的感兴趣的波长。感兴趣的波长可以为拉曼泵浦激光波长、波分复用（WDM）信号波长等。
在一个示例性实施方式中，虽然也可以考虑其他值，但是功率的下降可以为基数功率减去2dB。当检测到功率下降到预定阈值以下时，方法可以包括：步骤36，补救措施。补救措施可以包括：警报、警告等，从而通过如网络管理系统（NMS）、网元管理系统（EMS）等通知系统操作者出现光纤箍缩24。在一个示例性实施方式中，补救措施可以包括：关闭光学系统10中的泵浦或其他装置的电源。在另一示例性实施方式中，补救措施可以包括：降低光学系统10中的泵浦或其他装置的电力。需要注意，优选的是避免关闭电源以避免进一步交互中断，并且通过降低泵浦功率进行替代。当然，也可以考虑上述补救措施的组合。
除了上文所述之外，本领域的普通技术人员将认识到系统以及方法还可以允许在光放大器中附加其他高功率光学模块。本文中的描述均与用于说明的相关光放大器相关，并且本领域的普通技术人员将认识到其他光学模块可以具有与光放大器模块相媲美的激光输出功率。例如，系统以及方法考虑使用光收发机、发射机等。光发射机模块可以具有与光放大器系统10相似的结构，即，光电检测器22监控后向散射信号20。因此，方法30同样可以适用于任何光发射机模块或类似的装置中。此外，本公开使用术语“光学模块”，但是本领域的普通技术人员将认识到其可以为输出到光纤16的光学装置的任何物理实施。也就是说，光学模块还可以为线卡、插件、叶片、子系统或任何其他的光电装置。
参照图3，在一个示例性实施方式中，示出被配置为检测邻近的光纤箍缩并且据此执行补救措施的示例性拉曼放大器40的框图。拉曼放大器40为光学系统10的一种特定情况，并且可以被配置为用于实施方法30。拉曼放大器40可以被分成三个内部子系统42、44、46，即，泵浦输送子系统42、光时域反射仪子系统44和光服务信道（OSC）子系统46。当然，本文中也考虑拉曼放大器40的其他结构。例如，可以选配子系统44、46以实现拉曼放大器40。为了便于说明，拉曼放大器40包括：通过泵浦输送子系统42进行的反向传播。而且，还可以考虑其他类型的传播，例如共同传播或反向/共同传播。本领域的普通技术人员将认识到，拉曼放大器40是作为示例性实施方式，在本文中描述的系统以及方法考虑使用拉曼放大器的任何实施方式。当然，本领域的普通技术人员应当理解，本文中是以简化方式描述了拉曼放大器40，而实际的实施方式可以包括附加部件以及合适地配置的处理逻辑以支持未在本文中详细描述的已知或传统的操作特征。
泵浦输送子系统42包括：一个或多个拉曼泵浦50，其通过中间电源分流器54与波分复用（WDM）过滤器52耦合，其中分流器向光电检测器22分流少量功率（例如，1%）。在操作中，拉曼泵浦50被配置为向跨距光纤16射出1400至1500nm范围内的高功率以生成源自上游节点58的反向传播波分复用信道56的拉曼增益。需要注意，波分复用信道56还可以包括：也能够接收拉曼增益的光服务信道。拉曼泵浦50通过连接于线路端口14的波分复用过滤器52与跨距光纤16耦合。在拉曼放大器40中，光电检测器22和分流器54作为背反射监视器运行，用于捕捉反射或散射回拉曼放大器中约1%的任何泵浦光。
光时域反射仪子系统44包括：光时域反射仪RX/TX装置60，通过光循环器64与波分复用过滤器62耦合。在图3所示的示例中，光时域反射仪子系统44通过光时域反射仪RX/TX装置60射出1527nm的脉冲，该脉冲通过光循环器64和波分复用过滤器62入射到跨距光纤16。光时域反射仪RX/TX装置60捕捉由通过跨距光纤16传播的脉冲的后向散射反射的任何1527nm的光。所接收的信号的时间分辨轨迹提供对光纤损耗和连接器反射的测量。对于拉曼放大器40，光时域反射仪子系统44不是必要的，并且可以实现在外部装置中或不使用。在一个示例性实施方式中，光时域反射仪子系统44对于确定不存在光纤间断或其他问题时的后向散射信号的基数是有利的。仅出于说明的目的，示出具有的RX方向的光服务信道子系统46。光服务信道子系统46包括：光服务信道装置66，与波分复用过滤器68耦合。例如，光服务信道装置66可以为1511nm的光服务信道，用于在节点之间传输系统数据并且辅助检测光纤断裂。在发生光服务信道的信号丢失（LOS）或帧丢失（LOF）时可以触发拉曼泵浦50安全关闭。
图3中示出在线路端口14上或附近具有光纤箍缩24的拉曼放大器40。拉曼泵浦50的发射点附近的光纤箍缩24的存在导致光电检测器22中捕捉到的后向散射信号20作为通过光纤箍缩24泵浦光18和后向散射信号20发生双重衰减。光时域反射仪子系统44可用于在取得如后向散射信号20的泵浦背反射信号的基数之前，确保没有高损耗或高背反射。一旦建立通过光电检测器22监控的后向散射信号20的基数，在拉曼泵浦50的发射点（例如，线路端口14）附近的光纤箍缩24事件中，通过该点的所有信号都将经历插入损耗的增加。如本文所述，少量dB的损耗通常不足以导致光服务信道的信号丢失或帧丢失，但是因为这可以导致数百mW的泵浦光通过弯曲损耗突然从光纤脱离，所以仍然可以被认为是一种安全隐患。
为了检测光纤箍缩，高功率光学模块安全系统以及方法监控通过泵浦光的瑞利后向散射(RBS)而产生的后向散射信号20。这种后向散射信号20产生在所有光纤类型（具有不同效果）中，并且与传播到跨距光纤16中的泵浦光量成正比。假设（例如通过光时域反射仪子系统44初步确定）低入射损耗和无高背反射点时，泵浦光的瑞利后向散射系数在-30dB范围内。假设拉曼泵浦功率为30dBm并且背反射监视器的分流比例为1%（-20dB）时，背反射光电检测器22将观察易于检测的在-20dBm范围内的瑞利后向散射信号。在线路端口14附近具有x dB损耗的光纤箍缩24时，因为光纤箍缩24首先使进入跨距光纤16的泵浦光衰减，然后使向着拉曼放大器卡散射回来的泵浦光再次衰减，所以将导致瑞利后向散射信号降低2xdB。这使得本文中描述的所设置的检测机制对于光纤箍缩24或光纤16中的其他光纤间断非常敏感。
在拉曼放大器40的一个示例性操作中，拉曼放大器40被设置为确保不存在高背反射（例如，连接器断开）或高损耗（光纤箍缩、不良接头）部件。在图3所示的一个示例中，可以通过采用光时域反射仪追踪完成上述操作，并通过使用光时域反射仪子系统44确保损耗和背反射处于可接受水平，即，意味着不存在光纤箍缩。然后，当确定了可接受水平后，启动拉曼泵浦50并将其设置为获取目标拉曼增益。因为泵浦光的瑞利后向散射，这将在泵浦背反射监视器（即，光电检测器22）中产生小信号。通过使用光电检测器22测量该泵浦波长上的反射信号。该测量可以设置基数值并且可以设置低于该基数的警报阈值（例如，在[基数–2dB]处，警报在光纤箍缩产生大于或等于1dB的损耗时被触发）。在操作中，拉曼放大器40持续监控泵浦背反射并且当信号下降至警报阈值以下时，执行如响起警报、降低光学模块的光输出功率、降低光学模块中的光泵浦功率以及关闭光学模块中的光泵浦中的至少一种补救措施。
如果在某一处发生拉曼泵浦功率过高时，例如，在距离发射点第一个10-20km内发生拉曼泵浦功率过高时，光纤箍缩24是唯一的安全隐患。优选地，因为所述系统以及方法依靠泵浦光自身的检测，所以对于发生在关键区域以外的光纤箍缩不敏感，由此在没有安全问题时不触发关闭机制。该关闭机制的反应时间将主要受限于通过跨距光纤16传播的泵浦光的传播时间。泵浦光被吸收在跨距光纤的第一个20km左右内，因此泵浦光后向散射平均需要约100us来往返约20km。因此，在发生光纤箍缩24后，将在～100us内检测到光纤箍缩24。这远远快于产生箍缩本身所需的时间或导致受损或受伤所需的时间，所以这是一种有效的方法。
参照图4，在一个示例性实施方式中，示出被配置为检测邻近的光纤箍缩并且据此执行补救措施的示例性掺铒光纤放大器80的框图。掺铒光纤放大器80是光学系统10的另一种特定情况，并且可以被配置为实施方法30。示例性掺铒光纤放大器80包括：输入线路端口82，用于接收波分复用信号84并将波分复用信号84提供至掺铒光纤86。在高水平中，掺铒光纤86为具有泵浦掺饵光纤的泵（例如，980nm和/或1480nm）的掺铒光纤卷。掺铒光纤86作为波分复用信号84的增益介质作用。掺铒光纤86提供从输出线路端口90输出的波分复用信号84的放大信号88。本领域的普通技术人员将认识到，掺铒光纤放大器80仅作为示例性实施方式，而在本文中描述的系统以及方法考虑使用掺铒光纤放大器或其他类型的掺杂光纤放大器的任何实施方式。当然，本领域的普通技术人员应当理解，本文中是以简化方式描述了掺铒光纤放大器80，而实际的实施方式可以包括附加部件以及合适地配置的处理逻辑以支持未在本文中详细描述的已知或传统的操作特征。
在本文中描述的上述方法还可以提供用于如掺铒光纤放大器80的高功率掺铒光纤放大器的安全机制。对于掺铒光纤放大器80，可以使用两个功率监视器，其中第一光电检测器（PD1）92与分流器连接，该分流器用于分流进入到输出线路端口90的背反射信号94的一部分；第二光电检测器（PD2）96用于监控掺铒光纤86的输出功率，例如掺铒光纤放大器80的内部信号。当不存在光纤箍缩24时，第一光电检测器92与第二光电检测器96的信号比率应当与输出光纤16的信号波长上的瑞利后向散射系数成正比。在第一阶段，当不存在显著的布里渊散射时，该比率应当独立于输入信号功率或放大器增益。当光纤箍缩24出现在输出线路端口90附近时，PD1/PD2的比率迅速下降，即输出信号和瑞利后向散射都出现衰减。
另外，因为掺铒光纤放大器80的输出端附近存在光纤箍缩24，所以导致通过背反射监视器（PD1）92捕捉的后向散射泵浦光出现两次衰减，即作为通过光纤箍缩24的输出信号光和作为瑞利后向散射时都出现衰减。可以使用第二光电检测器96测量掺铒光纤86的输出功率。当PD1/PD2的比率下降至预定值时，可以检测光纤箍缩24。因此，由于第一光电检测器92与第二光电检测器96的存在而省略了设置测量基数的需要。确切地说，可以基于比率变化检测光纤箍缩24。另外，掺铒光纤放大器80可以省略第二光电检测器96而通过与拉曼放大器40相似的方法检测光纤箍缩24，即基于降至基数以下的下降。
如图5所示，在一个示例性实施方式中，示出用于检测邻近的光纤箍缩并且据此执行补救措施的拉曼放大器安全方法100的流程图。在示例性实施方式中，可以通过拉曼放大器40和类似装置实施拉曼放大器安全方法100。在一个示例性实施方式中，拉曼放大器40可以具有如高达1W或以上的高功率输出。因此，拉曼放大器40需要能够检测出问题（例如，连接器断开、断纤、光纤箍缩等）并且进行补救措施，例如在100毫秒或100毫秒以下的范围内进行关闭。拉曼放大器安全方法100包括：在本文中描述的光纤箍缩方法以及其他（例如，用于高背反射或连接器断开的）安全检测和关闭技术。
不同的是，拉曼放大器需要通过拉曼放大器安全方法100中的前两个步骤101、102来实现功能。拉曼放大器安全方法100的上述步骤被标示为启动、重新启动、正常运行等，即，此时这些步骤是决定性的。拉曼放大器安全方法100包括：步骤101，拉曼14xxnm背反射检测，用于启动和正常运行。此处，拉曼放大器观察在放大器中的所有拉曼泵浦的背反射（以持续波的方式）。在该观察中，对位于所有泵浦波长的所有线路端口（共同和/或反向传播）上的背反射进行观察。基于估算，背反射阈值可能为-27dB左右，尽管基于实施和光纤类型可能会有所不同。然后，拉曼放大器安全方法100包括：步骤102，仅用于启动或重新启动的光纤质量的光时域反射仪检查。光时域反射仪确定连接器损耗、反射、光纤衰减等，并且决定光纤是否足够好到启动拉曼放大器。需要注意，可以自动、手动或以其组合方式进行该决定。
拉曼放大器安全方法100进一步包括：步骤103，在正常操作期间监控线路A的背反射。在一个示例性实施方式中，拉曼放大器可以支持两个光纤，A和B。在一个示例性实施方式中，线路A表示通过拉曼放大器的反向传播。此处，当检测线路A的背反射监视器检测到较高的背反射时，如果线路A的功率超过目标量（例如，>3dBm），其可能关闭拉曼放大器。最后，拉曼放大器安全方法100包括：步骤104，拉曼14xxnm背反射监控，以在拉曼放大器的输出端口上或附近检测可能的光纤箍缩。如本文所述，在启动拉曼之后，14xxnm背反射值被记录为值BR_0（通常为～-30dB）。当14xxnm背反射减少如2dB的阈值时（<BR_0-2dB），这表示光纤具有约1dB的箍缩损耗，由此导致拉曼放大器进行补救措施。
应当理解，本文中描述的示例性实施方式可以包括一个或多个通用或专用处理器（“一个或多个处理器”），例如微处理器、数字信号处理器、定制处理器和现场可编程门阵列（FPGAs），并且独立地储存有程序指令（包括软件和固件）以用于控制一个或多个处理器，并通过与一些非处理器电路结合以实现本文中描述的方法和/或系统的一些、几乎所有或所有的功能。另外，可以通过没有存储程序指令的状态机或一个或多个专用集成电路（ASICs）实现一些或所有功能，其中各个状态或一些功能的组合实现为自定义逻辑。当然，可以使用上述方法的组合。此外，一些示例性实施方式可以实施为存储有计算机可读代码的非临时性计算机可读存储介质，以对计算机、服务器、应用程序、装置等进行编程，其中每一个可以包括：处理器，用于执行本文中描述和要求的方法。这种计算机可读存储介质的示例包括但不限于：硬盘、光存储装置、磁存储装置、只读存储器（Read Only Memory）、可编程只读存储器（Programmable Read Only Memory）、可擦除可编程只读存储器（ErasableProgrammable Read Only Memory）、电可擦除可编程只读存储器（Electrically ErasableProgrammable Read Only Memory）、闪存存储器等。当存储有非临时性计算机可读介质时，软件可以包括可由处理器执行的指令，响应于这些执行，使得处理器或任何其它电路执行一套操作、步骤、方法、处理、演算法等。
具体地，光学系统10以及放大器40、80可以包括：电路，与其中所含的多种装置通信耦合以接收数据（例如，功率测量值）、执行比较以及命令补救措施。例如，光学系统10中的电路可以与光电检测器22以及任何与功率输出18相关联的光学装置耦合。电路可以与光电检测器22一同执行方法30。例如，电路可以被配置为检测后向散射信号20的功率是否下降至低于阈值，并且据此在光学系统10中的至少一个光学装置上执行补救措施，其中阈值被设置为预示在线路端口14上或附近的光纤间断。相似地，在拉曼放大器40中，电路可以与拉曼泵浦50、光电检测器22、光时域反射仪60、光服务信道66等通信耦合，并且能够在拉曼放大器40中执行方法30、100。相似地，在掺铒光纤放大器80中，电路可以与掺铒光纤放大器86以及光电检测器92、96通信耦合以执行方法30。
虽然在本文中参照优选的实施方式和具体实施例示出并描述了本公开，但是本领域的普通技术人员应当理解，其他实施方式和示例可以执行相似的功能和/或获得相同结果。所有等同的实施方式和示例包含在本公开的精神和范围内，并且由所附权利要求涵盖。
Claims (17)
1.一种用于检测光纤间断的方法，包括：
设置光学模块；
确定输入到所设置的光学模块中的后向散射信号的基数；
在所述光学模块的操作期间持续监控所述光学模块中的所述后向散射信号以检测所述后向散射信号中的功率变化；以及
当检测到的所述后向散射信号的功率下降到阈值以下时，执行与所述光学模块相关联的补救措施，其中所述阈值被设置为表示位于所述光学模块的端口上或端口附近的光纤间断，
其中，基于由所述光纤间断导致的两次衰减后得到的所述后向散射信号来设置所述阈值，其中所述光纤间断首先使源自所述光学模块的输出信号衰减，其次使与所述输出信号相关联的所述后向散射信号衰减。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
从所述光学模块向光纤输出信号；
在所述信号从所述光学模块射出之前，从所述信号分流小部分功率；以及
检测源自所述小部分功率的后向散射信号，其中所述后向散射信号为由所述光纤中的所述信号的瑞利后向散射产生的信号。
3.如权利要求1所述的方法，还包括：
设置所述光学模块，确保从所述光学模块输入到光纤的信号的损耗和背反射处于可接受水平；以及
基于所述可接受水平确定所述后向散射信号的基数，其中所述后向散射信号为由所述光纤中的所述信号的瑞利后向散射产生的信号。
4.如权利要求3所述的方法，还包括：
在所述光纤上执行光时域反射仪功能以确保所述可接受水平，其中通过所述光学模块执行所述光时域反射仪功能。
5.如权利要求1所述的方法，其中，
在源自所述光学模块的高功率输出信号的感兴趣的波长上持续监控所述后向散射信号。
6.如权利要求1所述的方法，还包括：
执行所述补救措施，所述补救措施包括响起警报、降低所述光学模块的光输出功率、降低所述光学模块中的光泵浦功率以及关闭所述光学模块中的光泵浦中的至少一种。
7.如权利要求1所述的方法，还包括：
当通过监控所述后向散射信号检测到连接断开时，关闭所述光学模块中的至少一个光部件。
8.如权利要求1所述的方法，还包括：
持续监控与所述光学模块内部的光部件相关联的信号；以及
当检测到所述后向散射信号与所述信号的功率比变化时，执行与所述光学模块相关联的补救措施。
9.一种光学模块，包括：
至少一个光学装置，所述至少一个光学装置位于与高功率光信号相关联的光学模块内；
线路端口，所述高功率光信号通过所述线路端口从所述光学模块射出并射入跨距光纤；
光电检测器，与所述线路端口耦合，并且被配置为测量源自与所述高功率光信号相关联的所述跨距光纤的后向散射信号的光功率；以及
电路，与所述光电检测器以及所述至少一个光学装置通信耦合，所述电路被配置为检测所述后向散射信号的功率是否下降至阈值以下并且据此在所述至少一个光学装置上执行补救措施，其中所述阈值被设置为表示位于所述线路端口上或所述线路端口附近的光纤间断，
其中，基于由所述光纤间断导致的两次衰减后得到的所述后向散射信号来设置所述阈值，其中所述光纤间断首先使源自所述光学模块的输出信号衰减，其次使与所述输出信号相关联的所述后向散射信号衰减。
10.如权利要求9所述的光学模块，还包括：
光功率分流器，用于将源自所述线路端口的小部分光功率分流至所述光电检测器，其中所述电路检测源自所述光电检测器的所述小部分光功率的后向散射信号，其中所述后向散射信号为由所述光纤中的所述信号的瑞利后向散射产生的信号。
11.如权利要求9所述的光学模块，其中，
在所述电路上设置所述阈值之后，在所述跨距光纤上执行光纤测试，并且确保输入到所述跨距光纤中的所述高功率光信号的损耗和背反射处于可接受水平。
12.如权利要求11所述的光学模块，还包括：
光时域反射仪功能，被配置为确定所述跨距光纤是否处于所述可接受水平。
13.如权利要求9所述的光学模块，还包括：
第二光电检测器，与所述至少一个光学装置以及所述电路耦合，并且被配置为测量源自所述至少一个光学装置的内部信号的光功率；
其中所述电路被配置为检测所述后向散射信号与所述内部信号的功率比的变化并且据此执行所述补救措施。
14.一种光放大器，包括：
至少一个光泵浦，包含在所述光放大器内，与高功率光信号相关联或用于放大高功率光信号；
线路端口，所述高功率光信号通过所述线路端口从所述光放大器射出并射入跨距光纤；
光电检测器，与所述线路端口耦合并且被配置为测量源自与所述高功率光信号相关联的所述跨距光纤的后向散射信号的光功率；以及
电路，与所述光电检测器以及至少一个光学装置通信耦合，所述电路被配置为通过监控所述后向散射信号来检测光纤间断，并且据此在所述至少一个光泵浦上执行补救措施，其中，
所述光放大器包括掺铒光纤放大器，其中所述至少一个光泵浦与所述光放大器中的掺铒光纤卷耦合，
所述光放大器还包括：
第二光检测器，与所述掺铒光纤的一个输出端耦合，并且被配置为测量源自所述掺铒光纤的信号的光功率；
其中，所述电路被配置为检测所述后向散射信号与所述掺铒光纤的所述信号的功率比的变化并且据此执行所述补救措施。
15.如权利要求14所述的光放大器，其中，
所述光放大器被配置为拉曼放大器；
所述电路被配置为检测所述后向散射信号的功率是否下降至阈值以下；
所述阈值被设置为表示位于所述线路端口上或所述线路端口附近的光纤间断；以及
基于由所述光纤间断导致的两次衰减后得到的所述后向散射信号来设置阈值，其中所述光纤间断首先使源自光学模块的输出信号衰减，其次使与所述输出信号相关联的所述后向散射信号衰减。
16.如权利要求15所述的光放大器，其中，
所述至少一个光泵浦包括至少一个拉曼泵浦，其中所述后向散射信号为由所述光纤中的所述信号在所述至少一个拉曼泵浦的波长上的瑞利后向散射(RBS)产生的信号。
17.如权利要求15所述的光放大器，还包括：
集成在所述光放大器内以执行光时域反射仪功能的部件；
其中，所述光时域反射仪功能用于确保所述跨距光纤上的可接受条件，一旦在所述跨距光纤上确定所述可接受条件，则建立所述后向散射信号的基数，并且在所述后向散射信号处于所述基数减去所述阈值的功率水平时执行所述补救措施。
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