CN104641212A - 用于确定光学纤维特性的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于确定光学纤维的参数的光学放大器组件，配置为放大传播穿过其中的光学信号，所述组件包括：至少一个放大器泵浦光源组件，其配置为在多个波长下将光传输到所述光学纤维中；接收器，其配置为接收已经传播穿过所述光学纤维的至少一部分的光；以及处理器，其配置为基于所接收的光确定所述光学纤维的参数。

Description

用于确定光学纤维特性的方法和设备
技术领域
本发明涉及确定光学纤维的特性。具体来说，本发明涉及确定用于远程通信系统中的光学纤维的特性，所述远程通信系统并入有光学放大器，例如拉曼放大器。
背景技术
光学远程通信网络中的分布式拉曼放大器(DRA)使用传输光纤来将光学增益提供到信号通道。放大器的分布式本质阻碍了放大器的控制，包含增益和安全要求。这是因为放大器控制器并不知道它所进行操作的放大介质(即，传输光纤)的特性。这不同于分立式放大器，例如铒(Er)掺杂光纤放大器(EDFA)或分立式拉曼放大器。
为了改进这种情况，对于DRA来说有价值的是知道它所进行操作的光学传输光纤段(fibre span)的特定参数。所述参数可以包含光纤类型、光纤损耗、光纤长度、光纤增益系数和色度色散(CD)，所述参数可在光学网络控制器中使用或用于确定该段中的光纤类型。此信息用于控制DRA的工作特性以及安全系统。
US 6850360描述了具有诊断能力的拉曼放大器系统。反向散射拉曼泵浦光用于光学时域反射(OTDR)。这是非常有价值的并且将提供关于段损耗和拉曼增益系数的信息，但是US 6850360中公开的技术并不测量光学纤维的其他参数。
存在若干种测量光纤CD的方法。一种被称为相移的常规方法使用专门设计用于CD测量并且在不同波长下工作的两个调制激光器。来自激光器的光穿过光学纤维传播并且在所接收的激光中的相位差提供来自每个激光器的光所经历的延迟的测量，其用于确定光纤的CD。为了获得针对波长的CD的精确测量，一个激光器是固定的而另一个激光器是跨越所定义的波长范围调谐的以获得相位延迟的波长相关性并因此获得光纤的CD。
为了确定光学纤维的参数，有必要在待测试的光学纤维的每个端部具有测试设备和/或经过训练的人员。光学纤维段可以具有超过上百千米(100s of kilometers)的长度，这在确定光学纤维的参数时对资源造成了重大的负担。
发明内容
根据本发明在第一方面，提供了用于确定光学纤维的参数的光学放大器组件，其配置为对传播穿过其中的光学信号进行放大。至少一个放大器泵浦光源组件配置为在多个波长下将光传输到光学纤维中。接收器配置为接收已经传播穿过光学纤维的至少一部分的光。处理器配置为基于所接收的光确定光学纤维的参数。
可选地，光学纤维的参数包括光学纤维的色度色散和/或光学纤维的长度。
可选地，至少一个放大器泵浦光源组件包括可调谐式放大器泵浦光源，所述可调谐式放大器泵浦光源配置为选择性地输出在第一和第二波长中的一个下的光。
可选地，所述可调谐式放大器泵浦光源是可调谐式14XX激光装置。
可选地，至少一个放大器泵浦光源包括：第一放大器泵浦光源，其配置为在第一波长下输出光；以及第二放大器泵浦光源，其配置为在第二波长下输出光。
可选地，所述处理器进一步配置为基于光学纤维的预定损耗和长度值确定所述参数。
可选地，所述处理器配置为使用相移、微分相移和飞行时间方法中的一个确定色度色散。
可选地，所述接收器配置为基于所确定的参数确定光学放大器组件的增益。
可选地，所述接收器进一步配置为设定所述光学放大器组件的增益。
可选地，所述接收器位于与至少一个放大器泵浦光源相同的光学纤维的端部，并且其中，所接收的光包括受激拉曼散射反射。
可选地，所述处理器进一步配置为对受激拉曼散射反射的连续区(continuum)去相关。
可选地，至少一个放大器泵浦光源配置为发射光脉冲，并且其中所述处理器配置为对反射脉冲进行光学时域反射分析，以确定光学纤维的损耗值，并且基于所接收的脉冲数据确定色度色散。
可选地，光学纤维位于至少一个放大器泵浦光源与接收器之间。
根据本发明在第二方面，提供包括上述光学放大器组件的光学系统。主节点和从节点通过一个或多个光学纤维光通信，并且各自配置为根据预定协议传输和接收光学信号。主节点包括至少一个放大器泵浦光源并且从节点包括接收器。主节点配置为通过一个或多个光学纤维中的至少一个将第一光学信号传输到从节点。从节点配置为接收第一光学信号并且依据预定协议采用以下步骤中的一个或多个：基于所接收的第一光学信号确定参数并且通过一个或多个光学纤维中的至少一个将第二光学信号传输到主节点，所述光学信号包括对应于所确定的参数的数据；以及通过一个或多个光学纤维中的至少一个将第二光学信号传输到主节点，所述光学信号包括原始信号信息。所述主节点进一步配置为接收第二光学信号，并且如果第二光学信号包括原始信号数据，那么基于所述原始信号数据确定参数。
根据本发明在第三方面，提供用于确定光学放大器组件的光学纤维的参数的方法。至少一个放大器泵浦光源将光传输到光学纤维中。接收器接收已经传播穿过光学纤维的至少一部分的光。光学纤维的参数是基于所接收的光确定的。
可选地，光学系统包括通过一个或多个光学纤维光通信的主节点和从节点，并且各自配置为根据预定协议传输和接收光学信号，并且其中主节点包括至少一个放大器泵浦光源而从节点包括接收器。所述方法包括：由所述主节点将第一光学信号通过一个或多个光学纤维中的至少一个传输到从节点；在从节点处接收第一光学信号；依据预定协议，从节点采用以下步骤中的一个或多个：基于所接收的第一光学信号确定参数并且通过一个或多个光学纤维中的至少一个将第二光学信号传输到主节点，所述光学信号包括对应于所确定的参数的数据；以及通过一个或多个光学纤维中的至少一个将第二光学信号传输到主节点，所述光学信号包括原始信号信息；以及在主节点处接收第二光学信号，并且如果第二光学信号包括原始信号数据，那么基于所述原始信号数据确定参数。
可选地，所述参数包括一个或多个光学纤维的段的长度，并且预定协议指示从节点将包括原始信号信息的第二光学信号传输到主节点。
可选地，所述长度是基于第一和第二信号的总行进时间确定的，所述时间是从传输第一光学信号到通过主光学节点接收第二光学信号的时间减去从通过从光学节点接收第一光学信号到传输第二光学信号的传输的时间。
可选地，所述参数包括一个或多个光学纤维的色度色散，并且其中传输第一光学信号包括各自在不同波长下传输多个光学信号。
可选地，预定协议指示从节点传输包括原始信号信息的第二光学信号。
可选地，预定协议指示从节点确定色度色散并且传输第二光学信号，所述第二光学信号包括对应于所确定的色度色散的数据。
可选地，光学放大器组件进一步包括与所述主节点和所述从节点电连通的控制器。
可选地，启动信号通过所述控制器传输到主节点和从节点以开始参数的确定。
可选地，启动信号通过所述控制器传输到主节点，所述主节点继而将启动信号传输到从节点以开始参数的确定。
可选地，所述方法进一步包括通过所述控制器将预定协议传输到主节点和从节点。
可选地，所述方法进一步包括通过所述主节点将预定协议传输到所述从节点。
根据本发明在第四方面，提供包括计算机可读代码的计算机可读介质，配置为当通过计算机读取时执行上述方法。
根据本发明在第五方面，提供用在光学系统中的主节点，用于确定用在光学放大器组件中的一个或多个光学纤维的参数。所述主节点配置为通过一个或多个光学纤维与从节点光通信并且配置为根据预定协议传输和接收光学信号。所述主节点配置为传输意图用于从节点的第一光学信号并且接收通过从节点传输的第二光学信号。如果第二光学信号包括原始信号数据，那么所述主节点进一步配置为基于所述原始信号数据确定参数。
根据本发明在第六方面，提供用于操作用在光学系统中的主节点的方法，用于确定用在光学放大器组件中的一个或多个光学纤维的参数，所述主节点配置为通过一个或多个光学纤维与从节点光通信并且配置为根据预定协议传输和接收光学信号。所述方法包括：传输意图用于从节点的第一光学信号；接收通过从节点传输的第二光学信号；以及如果第二光学信号包括原始信号数据，那么基于原始信号数据确定参数。
根据本发明在第七方面，提供包括计算机可读代码的计算机可读介质，配置为当通过计算机读取时执行上述方法。
根据本发明在第八方面，提供用在光学系统中的从节点，以用于确定用在光学放大器组件中的一个或多个光学纤维的参数。所述从节点配置为通过一个或多个光学纤维与主节点光通信并且配置为根据预定协议传输和接收光学信号。所述从节点配置为接收通过主节点传输的第一光学信号，并且依据预定协议采用以下步骤中的一个或多个：基于所接收的第一光学信号确定参数和传输第二光学信号到主节点，所述第二光学信号包括对应于所确定的参数的数据；以及传输包括原始信号信息的第二光学信号到主节点。
根据本发明在第九方面，提供用于操作用在光学系统中的从节点的方法，以用于确定用在光学放大器组件中的一个或多个光学纤维的参数，所述从节点配置为通过一个或多个光学纤维与主节点光通信并且配置为根据预定协议传输和接收光学信号。所述方法包括：接收通过主节点传输的第一光学信号，并且依据预定协议采用以下步骤中的一个或多个：基于所接收的第一光学信号确定参数和传输第二光学信号到主节点，所述第二光学信号包括对应于所确定的参数的数据；以及传输包括原始信号信息的第二光学信号到主节点。
根据本发明在第十方面，提供包括计算机可读代码的计算机可读介质，配置为当通过计算机读取时执行上述方法。
附图说明
将参考所附附图来公开本发明的示例性实施方案，在附图中：
图1是示出连接到光学纤维的光学节点的示意性框图；
图2是示出连接到光学纤维的光学节点的示意性框图；
图3是示出用于确定光学纤维的参数的设备的示意性框图；
图4示出接收到的信号的时序图；
图5是示出连接到光学纤维的光学节点的示意性框图；
图6是示出通过光学纤维连接的主节点和从节点的示意性框图；
图7是用于确定光学纤维的参数的方法；
图8是示出通过光学纤维连接的主节点和从节点的示意性框图；
图9是用于确定光学纤维的参数的方法；
图10是示出通过光学纤维连接的主节点和从节点的示意性框图；
图11是用于确定光学纤维的参数的方法；
图12是示出通过光学纤维连接的主节点和从节点的示意性框图；以及
图13是用于确定光学纤维的参数的方法。
具体实施方式
通常，本发明人所理解的是CD和光纤长度测量可以使用光学放大器的泵浦光源进行，并且其本身不需要已专门设计用于该任务的额外光源。因此，光学放大器组件可以使用通常在放大器中发现的设备确定光学纤维的色度色散和其他参数。光学放大器组件也可以相应地设定放大器的增益。
拉曼放大器中的泵浦光源组件可以包括各自在固定的、不同的波长下的多个大功率激光器或者可调谐大功率激光器。其可用于进行对用于放大器的光学纤维的精确CD测量和光纤段长度测量。此测量可以在整个传输段长度上进行，所述长度可以长达300km或更长。本发明人进一步理解的是，相比于固定波长激光器，可调谐式14XX激光器也可以用于光学纤维的更精确的CD测量。使用固定波长激光器仅提供涉及对应于激光器的固定波长的CD曲线上的若干点处的CD测量的信息。使用可调谐激光器允许更多的针对波长的数据点被确定以用于CD，产生了更加精确的测量。
参考图1，示出了DRA组件100。DRA组件100包括第一和第二光学节点102和103以及光学纤维104。第一光学节点102包括第一和第二可调谐式14XX激光装置106、108，所述激光装置光学地连接到光学纤维104并且配置成将拉曼泵浦光发射到光学纤维104中。第一光学节点102进一步包括处理器110，处理器110与第一和第二可调谐式激光装置106、108电连通。第二光学节点103位于对于第一光学节点102的光纤104的相对端处，并且包括：接收器112，以检测用于测量的从激光器106、108发射的激光；以及处理器114，用于处理在接收器112处接收到的数据。
DRA组件100可以形成光通信网络的一部分，所述光通信网络包括通过光学纤维的长度连接在一起的多个光学节点。光学节点可以包括多个卡，所述卡反过来包括配置成在光学节点内进行特定任务的电子电路和/或光学电路。在DRA组件100的特定实施方案中，第一和第二可调谐式14XX激光装置106、108和处理器110可以各自实施于光学节点102内的单独的卡中。
CD测量可以使用可调谐式14XX激光器106、108进行。这些激光器可用于使用相移方法、微分相移方法或“飞行时间”方法执行精确的CD测量。
在相移方法中，经调制信号被施加到每个可调谐式14XX激光器106、108的输出端。在特定示例性DRA中，正弦波可用作调制信号。调制的频率可以设定成与测量的特性对应，例如，段长度或测量分辨率。经调制的激光从激光器106、108传输到光学纤维段104中。由于可调谐式14XX激光器106、108包含在DRA 100中作为拉曼泵，所以它们已经配置为将光传输到光学纤维段104中。本发明人所理解的是这些拉曼泵还可用于测量光学纤维104的CD。经调制的光学信号在穿过光学纤维104之后通过接收器116接收并且记录在处理器114中(下文进行讨论)。两个接收到的调制信号之间的相位差可以随后通过处理器114来测量。可调谐式14XX激光器106、108中的一个的波长随后发生改变并且测量相位差的过程是重复的而另一激光波长是固定的，以作为参考。CD和色散斜率是根据相位延迟中的波长差确定的。
在微分相移方法中，过程如上文所述进行，但是两个可调谐式14XX激光器106、108是一起调谐的，因此存在波长的固定的间距。
在飞行时间方法中仅使用一个激光器。其输出是脉冲的并且脉冲到达在光纤104的另一端处的接收器116所需的时间记录在处理器114中。激光器的波长是变化的并且记录下发送的新脉冲与行进光纤长度的时间。进行不同波长下的多个测量提供了波长的映射和相对延迟，这可以引起光纤CD的确定。
相移和微分相移方法也可以通过多个固定波长拉曼泵激光器实施，这是在DRA中常见的配置(或替代地，可调谐式激光器中的一个可以在固定波长下)。图2示出包括光学节点202和203以及光学纤维204的DRA 200。光学节点202包括三个拉曼泵206、208、209，每个配置为在与由其他拉曼泵所发射的光的波长不同的固定波长下发射光。光学节点203包括：接收器212，其检测从激光器206、208、209发射的激光；以及处理器214，其用于处理在接收器212处接收到的数据。接收器212可以包含用于区分所接收的不同激光的设备。在图2的示例性DRA 200中，第一拉曼泵206配置为在第一波长λref下发射光，第二拉曼泵208配置为在第二波长λ2下发射光，并且第三拉曼泵209配置为在第三波长λ3下发射光。拉曼泵206、208、209中的每一个光学地连接到光学纤维204并且从泵206、208、209发射的光传输到光学纤维204中。
由拉曼泵激光器206、208、209发射的光的不同波长从DRA 200中获得良好的增益平坦度。因此DRA 200被设计成包含拉曼泵激光器206、208、209以作为其作为DRA的主要功能的一部分。作为使用用于相位差方法的调谐式14XX激光器106、108的替代方案，如同在图1的示例性DRA 100中，可以使用图2的DRA200执行CD测量。这可以通过指定发射作为参考λref的最短波长光的拉曼泵激光器206并且记录参考与在其他波长λ2、λ3处所接收的光之间的相位差完成，所接收的光已经传播穿过光学纤维204。如果在接收器路径中使用滤波器来区分沿光纤发送的不同激光，那么所有波长的光可以同时传输到光纤中。
在替代DRA组件中，接收器可以位于与泵浦光源组件相同的光学纤维的端部。此布置在图3中示出，其中DRA 300包括光学地连接到光学纤维304的泵浦光源组件302和接收器303。泵浦光源组件302和接收器303各自位于光学纤维304的相同端部处。在特定示例性DRA中，泵浦光源组件302和接收器303位于相同光学节点处。泵浦光源组件302配置为在箭头A所指示的方向上将光发射到光学纤维304中。如箭头B所示，光的一部分传播穿过光学纤维304。然而，由于受激拉曼散射(SRS)，光的一部分在箭头C的方向上从光学纤维304向下反射回来。所反射的光可以在接收器303处接收。
如上所述，所接收的光将主要从SRS反射，因此将在接收器303处接收反射信号的连续区。反射信号的连续区是通过接收器303去相关的，这之后它们可用于使用上文所描述的方法确定光学纤维304的CD。图4示出了在光纤中已经通过SRS反射并且在接收器303处检测出的一系列脉冲。示出了脉冲返回到接收器的时间的波形取决于从激光器发射的光的波长，这可用于确定每个光波长的相对延迟。图4示出了参考波长400、第一波长402和第三波长404的光学信号。反射波形可用于同时测量光学纤维304的OTDR和CD特性两者。波形400、402、404之间的相位延迟给出光纤的相位延迟的指示并且是用于确定CD的，而脉冲边缘用于OTDR测量。因此能够在单个测试中组合OTDR和CD测量。
图3的DRA 300可以与图1中示出的可调谐式14XX激光器和图2的固定波长拉曼泵一起使用。因此，放大器泵浦光源组件302可以包括可调谐式14XX激光装置或多个固定波长泵浦激光器。
使用反射脉冲方法的光学纤维的CD的确定可以使用相同脉冲数据与OTDR测量一起进行。这允许相同信息同时用于OTDR计算和光学纤维304的CD，减少在系统的第二节点处的接收器的需要。
接收器303位于与泵浦光源组件302相同的光学纤维304的端部的图3的DRA300的使用的优势在于理解可用于设定DRA 300的增益的光纤类型、损耗和增益系数所需的测量可以全部在相同位置进行，即，光纤304的相同端部。因此，在光纤304的另一端不需要有额外的设备和/或人员就位。
可以使用与用于CD测量类似的DRA组件构造来执行光学纤维长度的测量。图5显示与图1中所示类似的光学网络结构。然而，在图5的DRA组件500中，仅需要拉曼泵激光器506、508中的一个并且所发射的信号是一系列脉冲520。光学纤维504的长度是通过飞行时间测量确定的，飞行时间测量通过使用激光器506或508中的一个从第一光学节点502发送脉冲520与在位于第二光学节点503中的接收器512中检测到所述脉冲之间的延迟来确定长度。处理器514用于检测所接收的信号，所述信号继而用于确定光纤段长度。
图5显示单端测量并且依赖于信号的谨慎计时。然而，还可能的是进行双端信号测量。在此类情况下，第二节点503还包括一个或多个激光器，所述激光器配置为将返回脉冲传输回第一节点502。返回脉冲是与从第一节点502传输的脉冲同步的并且可以因此获得更精确的测量。返回脉冲可以沿相同光纤，在相同缆线内的不同光纤上传输回来(由于光纤光学连接通常是双工光纤连接，因此双工连接的另一光纤可以轻易地用于此目的)。在这种情况下，拉曼泵激光器506和508是已经作为DRA 500的一部分而被包含的拉曼泵激光器。传输来自第二光学节点503的返回脉冲的一个或多个激光器可以是光学放大器激光器，例如在前向传播拉曼放大器中的那些。替代地，它们可以是已经包含在节点503的输出部分中的脉冲EDFA输出。
应注意，虽然以上描述提及用于测量飞行时间的脉冲的使用，但是其他编码方案，例如CW调制的使用和接收端部上的相位检测可用于测量传播延迟。
在示例性DRA中，接收器可配置为基于所确定的CD确定和/或设定放大器的增益。这可以连同下文所描述的方法一起完成。
本发明人已进一步理解的是在接收器位于到泵浦光源组件的光学纤维的相对端部处的DRA中，泵浦光源组件与接收器之间的数据的通信流可以提供用于确定在泵浦光源组件处的光学参数的方法。这去除了技术人员位于光学纤维的接收器端部处的需要。如果光学节点内的卡是来自不同的卡供应商的，那么定义信息流是尤其有利的。
为了获得DRA的最佳性能，有价值的是知道光学纤维损耗、光纤长度、光纤CD和光纤类型。光纤损耗可以使用在光学纤维段中的一个点处的单个卡确定。计算光纤的长度和CD的方法无法使用在段中的一个点处的一个卡确定，但是可以使用光纤段的任一侧的卡确定。一般来说，本文中所公开的是协调两种卡，生成数据并且在卡之间传递数据的方法和设备。
图6示出了光学放大器组件600，光学放大器组件600包括通过光学纤维606光学连接的主光学节点602和从光学节点604。卡控制器608与主光学节点602和从光学节点604中的每一个电连通以用于在其之间传递数据。在主光学节点602和从光学节点604中的每一个处，放置光学器件和电子元件以执行确定光学纤维606的一个或多个参数所需的测量。每个节点可以包括分立式和/或分布式放大功能、可重构光学分插多路复用器、色散补偿设备等。具体来说，在主光学节点602和从光学节点604中的每一个中包含光学器件和电子元件以测量光纤段的长度和光学纤维606的CD。
主光学节点602位于相对于光学信号的传播方向的段的下游端，而从光学节点604位于上游端。应注意，主光学节点602和从光学节点604可以放置在光学纤维的另一端部，但是本文中它们是如同在图6中所描述的。
主光学节点602包括激光源610和接收器612。激光源610和接收器612都是用于图6的示例性设备中的测量目的。然而，激光源610可以是如上文所述的光学放大器泵浦光源。主光学节点602可以是光学节点中存在的光学卡的一部分，例如放大器，但替代地可以是单独的卡的一部分。
从光学节点604包括接收器614和激光源616。激光源616和接收器614各自用于图6的示例性设备中的测量或通信目的。激光源616可以是如上文所述的光学放大器泵浦光源或穿过光学放大器的激光输出，例如放置在节点604的出口处的EDFA。由激光源610、616发射的波长被选择为允许激光源610、616从光学纤维段606的一端到另一端的可检测传输。另外，波长被选择为用于特定应用、光纤类型等。一个示例波长是1550nm，由于用于远程通信传输的低损耗和易获得性，这可以是有利的。然而，14XX泵浦激光器也可以用作固有放大器激光器。
在第一示例性光学放大器组件中，卡控制器608控制主光学节点602与从光学节点604之间的传输数据的过程，所述过程以定义的序列进行操作。
图7示出了在主光学节点602、从光学节点604和卡控制器608卡之间传输数据以确定光学纤维606的长度的方法的流程图。在图7的示例性方法中，卡控制器608配置为与主光学节点602和从光学节点604两者通信。对于从主光学节点602发送到从光学节点604并且再次返回的脉冲，光学纤维606的长度被计算为平均飞行时间，并入在从光学节点604处所需的处理时间。
激光源610、616的光功率输出设定为确保在任一端部处的接收器612、614都可以检测传输光。
一般来说，来自主光学节点602的激光源610的第一激光脉冲沿光学纤维606传输并且在从光学节点604处接收。一旦接收到脉冲，从光学节点604将第二激光脉冲传输回到主光学节点602。主光学节点602接收第二激光脉冲并且根据发送第一脉冲且接收第二脉冲所需的时间减去从光学节点604所需要的任何处理时间计算光纤长度。处理时间可以是接收和发送之间的已知固定延迟或者所述时间可以在发送回到节点602的脉冲数据上进行编码。数据必须从主光学节点602传递到从光学节点604并且以足够的精确性再次返回以产生良好的测量。
参考图7，启动和控制命令通过卡控制器608传输700到主光学节点602和从光学节点604。
启动和控制命令通过主光学节点602和从光学节点604接收702并且定义用于它们之间的通信的数据流的预定协议。在接收启动和控制命令之后，主光学节点602和从光学节点604储存预定协议并且对其进行参考以用于将来的光通信。
主光学节点602以由预定协议所指定的预定义格式和序列将第一激光脉冲传输到从光学节点604。
从光学节点604接收706第一脉冲并且确定包含在其中的数据是否是没有误差的708。
如果第一脉冲中的数据含有误差，那么从光学节点604等待710直至主光学节点602超时并且重新传输第一脉冲。如果第一脉冲中的数据被确定为没有误差，那么从光学节点604整合712第一脉冲中的信息并且以由预定协议所指定的预定义格式和序列将第二激光脉冲传输714到主光学节点602。第二激光脉冲被视作包括原始信号信息，因为它并不包括涉及确定参数的数据。如下文所讨论的，重要因素是穿过光学纤维606的行进时间。
主光学节点602接收716第二激光脉冲并且确定718包含在第二脉冲中的数据是否是没有误差的。如果第二脉冲中的数据包括误差，那么主光学节点604等待710达到超时并且将第一激光脉冲重新传输到从光学节点604以再次开始所述过程。
接着，如果第二激光脉冲中的数据没有误差并且全部脉冲已经被发送720，那么主光学节点602根据第一和第二脉冲的总飞行时间确定722光学纤维606的长度，所述长度是通过从由主光学节点602传输第一脉冲的时间到从从光学节点604中接收关联脉冲的时间减去从接收第一脉冲到通过从光学节点604传输第二脉冲的时间计算的。
主光学节点602随后将光学纤维606的长度返回724到卡控制器608。
图8示出了被配置成用于不同操作的光学放大器组件800。组件800的拓扑可以与组件600的相同并且对应于图6中示出的那些的组件800的特性具有相同的附图标记。在图8的组件800中，卡控制器608配置为仅将启动命令传输到主光学节点602和从光学节点604。命令数据由主光学节点602确定并且通过光学纤维606从主光学节点602传输到从光学节点604。因此，主光学节点602可以被视作系统中的控制器，因为它确定了协议，通过所述协议主光学节点602和从光学节点604彼此与通信。仍然从卡控制器608接收启动命令，但是主光学节点602确定序列细节。
参考图9，使用光学放大器组件800的配置示出确定光学纤维606的长度的方法。
启动命令通过卡控制器608传输900并且通过主光学节点602和从光学节点604接收902。
主光学节点602选择904将在光学纤维606上传输到从光学节点604的光学信号的格式并且将启动和控制命令传输906到从光学节点604。启动和控制命令告知从光学节点604长度测量将要发生以及光学信号将以何种格式传输。光学信号的格式形成预定协议并且在长度测量期间通过用于参考的从光学节点604进行存储。从光学节点604传输908确认回应到主光学节点602以指示已经接收到启动和控制命令。
主光学节点602根据预定协议传输910第一激光脉冲，所述第一激光脉冲在从光学节点604处接收912并且在规定时间上整合或者在多个脉冲上平均。时间或所使用的脉冲的数目将取决于系统中的噪声，并且较长的积分时间或平均脉冲的数目将减少噪声并且提供更加精确的测量。
从光学节点604检查914所接收的第一脉冲中的误差。如果存在误差，那么从光学节点604通过光学纤维606传输916失败命令到主光学节点602，所述失败命令由主光学节点602接收918并且所述过程再次开始。
如果第一脉冲中的数据没有误差，那么从光学节点604将第二激光脉冲传输到主光学节点602，主光学节点602接收920第二脉冲并且在规定的时间或脉冲的数目上整合数据。第二激光脉冲被视作包括原始信号信息，因为它并不包括涉及确定参数的数据。如下文所讨论的，重要因素是穿过光学纤维606的行进时间。
主光学节点602检查922第二脉冲中的数据是否包括误差并且如果包括误差则重新开始924所述过程。
如果数据没有误差，那么主光学节点602将最终命令传输926到从光学节点604以指示所述过程的完成，确定928光学纤维606的长度并且将所确定的长度传输930到卡控制器608。
参考图10，示出光学放大器组件1000。组件1000的拓扑可以与图6和8中示出的组件600、800的相同。组件1000的对应特性具有相同附图标记。光学放大器组件1000可配置为确定光学纤维606的CD。图10的组件1000与图8和9的组件800、900之间的差异在于仅在一个方向上需要用于测量的激光传输，因此主光学节点602包括测量激光源1002而从光学节点604仅包括接收器1004。然而，需要从从光学节点604到主光学节点602的通信路径，所述通信路径在此示例中使用通信激光器1006和接收器1008。其可以与测量激光器在相同波长下或不同波长下。
在图10的示例性光学放大器组件1000中，过程的控制是通过卡控制器608执行的。主光学节点602和从光学节点604以通过卡控制器608传送给它们的定义的序列或预定协议进行操作。
卡控制器608配置为与光学纤维段606的两个端部通信，且因此与主光学节点602和从光学节点604中的每一个通信。卡控制器608开始测量序列并且向主光学节点602和从光学节点604两者提供启动命令并且作为涉及预定协议的数据。涉及预定协议的数据包括有关设定激光波长、功率和调制频率以及定义的通信序列的数据。
主光学节点602包括在光源组件中的两个激光源1002。所述激光源被配置成用于测量目的，尽管如上文所述它们可以包括光学泵浦光源。因此，主光学节点602可以是节点602中的现有光学卡的一部分，例如放大器，但也可以是单独的特定卡的一部分。
从光学节点604包括一对接收器1004，所述接收器被配置成用于测量目的。激光源1002中的每一个的激光波长被选择为预定协议的一部分并且允许激光源从光学纤维段606的一端到接收器1004的可检测传输。波长也被选择为用于光学纤维606内CD的精确测量并且被选择为用于特定应用、光纤类型等或者是已经用于放大目的那些波长。
可以选择用于CD的测量的若干方法中的一个。这些包含上文所描述的方法。两个可调谐式激光器可用于使用微分相移方法确定CD。举例来说，CD可以使用具有固定波长间距的两个c波段激光器来确定。替代地，固定波长激光器可以连同可调谐式激光器一起使用以使用相移方法确定CD。应注意其他方法可以与本文中所公开的示例性方法和设备一起使用。
在微分相移方法和相移方法这两者中，在主光学节点602处调制信号被施加到由激光源1002发射的光。接收器1004收集已经传播穿过光学纤维606的调制光。所接收的光中的数据随后用于计算光学纤维的CD。此计算可以在主光学节点602或从光学节点604处进行。在任一情况下，数据必须发送回主光学节点602。发送回主光学节点602的数据可以包括原始的接收到的数据、来自每个激光器的接收到的光的计算出的相位，或计算出的CD。
通信激光器1006放置于从光学节点604中以将上游数据发送到主光学节点602。激光器1002、1006的光学功率通过传输段损耗和距离设定以确保可检测的信号到达接收器。
图11示出了用于确定光学纤维606的CD的示例性方法。
启动和控制命令从卡控制器608传输1100到主光学节点602和从光学节点604。所述命令包括涉及激光器波长、功率、调制细节和预定协议的数据。
启动和控制命令通过主光学节点602和从光学节点604接收1102，并且主光学节点602设置1104激光源1002的功率和调制格式以及频率，其被计算用于所述段和将进行的测量。在图11的示例性方法中，主光学节点602还视需要设置可调谐式激光源(多个激光源)的波长(多个波长)。
主光学节点602以预定义格式将C波段可调谐的激光信号发送1106到从光学节点604。
从光学节点604接收光，从光中提取数据并且确定1108所述数据是否包括误差，并且如果包括误差，则等待1110主光学节点604超时的传递(pass)，这之后主光学节点604将再次开始所述过程。如果数据是没有误差的，那么从光学节点604将数据传输1112到主光学节点604。被传输到主光学节点602的数据可以是涉及所接收的光学信号之间的相位差的数据。因此，被传输到主光学节点602的数据被视作包括原始信号数据，因为它不包括涉及确定的光学纤维606的CD的数据。
主光学节点604确定1114序列是否完成。如果序列未完成，那么所述过程再次开始。如果序列完成，那么主光学节点604计算1116光学纤维606的CD。
用于CD确定的另一示例性方法和设备是何时主光学节点604为系统中的控制器。参考图12，示出光学放大器组件1200。组件1200的拓扑可以与图6、8和10中示出的组件600、800、1000的相同。组件1200与组件600、800和1000的对应特性具有相同附图标记。光学放大器组件1200可配置为确定光学纤维606的CD。组件1200配置为使得启动命令仍然由卡控制器传输，但是主光学节点604确定预定协议细节，例如，激光波长、光学功率、调制格式和频率等，所述细节被计算用于特定段和将进行的测量。在组件1200中，主光学节点604还配置为使用激光源将此信息传送到从光学节点602。
参考图13，示出用于使用图12的光学放大器组件确定光学纤维的CD的方法。
启动命令通过卡控制器608传输1300并且通过主光学节点602接收1302，其随后选择1304C波段波长范围、功率和调制细节。
主光学节点602将启动和控制命令传输1306到从光学节点604以告知从光学节点604：CD确定将要发生并且提供预定协议以用于数据交换。从光学节点604通过传输1308确认信号进行响应。
主光学节点602发送根据预定协议调制的第一和第二激光信号1310，所述激光信号在使用相位或微分相移方法时通过从光学节点604接收1312。
从光学节点604从光学信号中提取数据并且确定1314数据是否没有误差。如果数据包括误差，那么从光学节点604发送1316失败消息，所述消息由主光学节点602接收1318并且所述过程重新开始。
在传输的末尾，主光学节点602发送1320最终命令以告知从光学节点604传输结束。
从光学节点604计算在参考波长处的光学纤维606的CD并且将CD数据和相位差原始数据返回1324到主光学节点602。传输到主光学节点602的数据因此包括对应于所确定的参数的数据，因为它包括光学纤维606的CD。
在光学组件600、800、1000、1200中的每一个以及上文所述的对应方法中，所述设备拓扑很大程度上是相同的。因此，相同的组件拓扑可用于进行所描述的方法中的一个或多个。
应注意在图7、9、11和13中所描述的方法可以连同在图1到3中描述的方法和设备一起使用。
技术人员将能够在不脱离所附权利要求书的范围的情况下设想其他实施方案。

Claims (33)

1.一种用于确定光学纤维的参数的光学放大器组件，所述光学放大器组件配置为放大传播穿过其中的光学信号，所述组件包括：
至少一个放大器泵浦光源组件，其配置为在多个波长下将光传输到所述光学纤维中；
接收器，其配置为接收已经传播穿过所述光学纤维的至少一部分的光；以及
处理器，其配置为基于所接收的光确定所述光学纤维的参数。
2.根据权利要求1所述的光学放大器，其中所述光学纤维的参数包括所述光学纤维的色度色散和/或所述光学纤维的长度。
3.根据权利要求1或2所述的光学放大器组件，其中所述至少一个放大器泵浦光源组件包括可调谐式放大器泵浦光源，所述可调谐式放大器泵浦光源配置为选择性地在第一波长和第二波长中的一个下输出光。
4.根据权利要求3所述的光学放大器组件，其中所述可调谐式放大器泵浦光源是可调谐式14XX激光装置。
5.根据权利要求1或2所述的光学放大器组件，其中所述至少一个放大器泵浦光源包括：第一放大器泵浦光源，其配置为在第一波长下输出光；以及第二放大器泵浦光源，其配置为在第二波长下输出光。
6.根据任一前述权利要求所述的光学放大器组件，其中所述处理器进一步配置为基于所述光学纤维的预定损耗和长度值确定所述参数。
7.根据任一前述权利要求所述的光学放大器组件，其中所述处理器配置为使用相移、微分相移和飞行时间方法中的一个确定色度色散。
8.根据任一前述权利要求所述的光学放大器组件，其中所述接收器配置为基于所确定的参数确定所述光学放大器组件的增益。
9.根据权利要求8所述的光学放大器组件，其中所述接收器进一步配置为设定所述光学放大器组件的增益。
10.根据任一前述权利要求所述的光学放大器组件，其中所述接收器位于与所述至少一个放大器泵浦光源相同的所述光学纤维的端部，并且其中所接收的光包括受激拉曼散射反射。
11.根据权利要求10所述的光学放大器组件，其中所述处理器进一步配置为对受激拉曼散射反射的连续区去相关。
12.根据权利要求10或11所述的光学放大器组件，其中所述至少一个放大器泵浦光源配置为发射光脉冲，并且其中所述处理器配置为对所述反射的脉冲进行光学时域反射分析，以确定所述光学纤维的损耗值，并且基于所接收的脉冲数据确定色度色散。
13.根据权利要求1到9中任一项所述的光学放大器组件，其中所述光学纤维位于所述至少一个放大器泵浦光源与所述接收器之间。
14.一种包括根据权利要求13所述的光学放大器组件的光学系统，所述系统包括：
主节点和从节点，所述主节点和从节点通过一个或多个光学纤维进行光通信，并且各自配置为根据预定协议传输和接收光学信号，其中所述主节点包括所述至少一个放大器泵浦光源而所述从节点包括所述接收器，
其中所述主节点配置为通过所述一个或多个光学纤维中的至少一个将第一光学信号传输到所述从节点；
并且其中所述从节点配置为接收所述第一光学信号，并且依据所述预定协议采用以下步骤中的一个或多个：
基于所接收的第一光学信号确定所述参数并且通过所述一个或多个光学纤维中的至少一个将第二光学信号传输到所述主节点，所述光学信号包括对应于所确定的参数的数据；以及
通过所述一个或多个光学纤维中的至少一个将第二光学信号传输到所述主节点，所述光学信号包括原始信号信息；
所述主节点进一步配置为接收所述第二光学信号，并且如果所述第二光学信号包括原始信号数据，那么基于所述原始信号数据确定所述参数。
15.一种用于确定光学放大器组件的光学纤维的参数的方法，所述方法包括：
通过至少一个放大器泵浦光源将光传输到所述光学纤维中；
在接收器处接收已经传播穿过所述光学纤维的至少一部分的光；
基于所接收的光确定所述光学纤维的参数。
16.根据权利要求15所述的方法，其中光学系统包括通过一个或多个光学纤维光通信的主节点和从节点，并且各自配置为根据预定协议传输和接收光学信号，并且其中所述主节点包括所述至少一个放大器泵浦光源而所述从节点包括所述接收器，所述方法包括：
由所述主节点将第一光学信号通过一个或多个光学纤维中的至少一个传输到所述从节点；
在所述从节点处接收所述第一光学信号；
依据所述预定协议，所述从节点采用以下步骤中的一个或多个：
基于所接收的第一光学信号确定所述参数并且通过所述一个或多个光学纤维中的至少一个将第二光学信号传输到所述主节点，所述光学信号包括对应于所确定的参数的数据；以及
通过所述一个或多个光学纤维中的至少一个将第二光学信号传输到所述主节点，所述光学信号包括原始信号信息；以及
在所述主节点处接收所述第二光学信号，并且如果所述第二光学信号包括原始信号数据，那么基于所述原始信号数据确定所述参数。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述参数包括所述一个或多个光学纤维的段的长度，并且其中所述预定协议指示所述从节点将包括原始信号信息的所述第二光学信号传输到所述主节点。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述长度是基于所述第一信号和第二信号的总行进时间确定的，所述时间是从传输所述第一光学信号到通过所述主光学节点接收所述第二光学信号的时间减去通过所述从光学节点从接收所述第一光学信号到传输所述第二光学信号的时间。
19.根据权利要求16所述的方法，其中所述参数包括所述一个或多个光学纤维的色度色散，并且其中传输所述第一光学信号包括各自在不同波长下传输多个光学信号。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述预定协议指示所述从节点传输包括原始信号信息的所述第二光学信号。
21.根据权利要求19所述的方法，其中所述预定协议指示所述从节点确定所述色度色散并且传输包括对应于所确定的色度色散的数据的所述第二光学信号。
22.根据权利要求16到21中任一项所述的方法，其中所述光学放大器组件进一步包括与所述主节点和所述从节点电连通的控制器。
23.根据权利要求22所述的方法，其中启动信号由所述控制器传输到所述主节点和所述从节点以开始所述参数的确定。
24.根据权利要求22所述的方法，其中启动信号由所述控制器传输到所述主节点，所述主节点继而将启动信号传输到所述从节点以开始所述参数的确定。
25.根据权利要求22到24中任一项所述的方法，进一步包括由所述控制器将所述预定协议传输到所述主节点和从节点。
26.根据权利要求22到24中任一项所述的方法，进一步包括由所述主节点将所述预定协议传输到所述从节点。
27.一种包括计算机可读代码的计算机可读介质，配置为当通过计算机读取时执行根据权利要求15到26中任一项所述的方法。
28.一种用于光学系统中的主节点，用于确定用在光学放大器组件中的一个或多个光学纤维的参数，所述主节点配置为通过所述一个或多个光学纤维与从节点光通信并且配置为根据预定协议传输和接收光学信号，
其中所述主节点配置为传输意图用于从节点的第一光学信号以及接收通过从节点传输的第二光学信号，
并且其中如果所述第二光学信号包括原始信号数据，那么所述主节点经进一步配置为基于所述原始信号数据确定所述参数。
29.一种用于操作用在光学系统中的主节点的方法，以确定用在光学放大器组件中的一个或多个光学纤维的参数，所述主节点配置为通过所述一个或多个光学纤维与从节点光通信并且配置为根据预定协议传输和接收光学信号，所述方法包括：
传输意图用于从节点的第一光学信号；
接收通过从节点传输的第二光学信号；以及
如果所述第二光学信号包括原始信号数据，那么基于所述原始信号数据确定所述参数。
30.一种包括计算机可读代码的计算机可读介质，配置为当通过计算机读取时执行根据权利要求29所述的方法。
31.一种用在光学系统中的从节点，以用于确定用在光学放大器组件中的一个或多个光学纤维的参数，所述从节点配置为通过所述一个或多个光学纤维与主节点光通信并且配置为根据预定协议传输和接收光学信号，
其中所述从节点配置为接收由主节点传输的第一光学信号，并且依据所述预定协议采用以下步骤中的一个或多个：
基于所接收的第一光学信号确定所述参数并且将包括对应于所确定的参数的数据的第二光学信号传输到所述主节点；以及
将包括原始信号信息的第二光学信号传输到所述主节点。
32.一种用于操作用在光学系统中的从节点的方法，以用于确定用在光学放大器组件中的一个或多个光学纤维的参数，所述从节点配置为通过所述一个或多个光学纤维与主节点光通信并且配置为根据预定协议传输和接收光学信号，所述方法包括：
接收由主节点传输的第一光学信号，并且依据所述预定协议采用以下步骤中的一个或多个：
基于所接收的第一光学信号确定所述参数并且将包括对应于所确定的参数的数据的第二光学信号传输到所述主节点；以及
将包括原始信号信息的第二光学信号传输到所述主节点。
33.一种包括计算机可读代码的计算机可读介质，配置为当通过计算机读取时执行根据权利要求32所述的方法。
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