CN112311450A - 一种可集成otdr功能的异波长单纤双向光模块及其检测方法 - Google Patents

Abstract

一种可集成OTDR功能的异波长单纤双向光模块及其OTDR检测方法。该光模块包括依次相连的光发射器(20)、三向器件(30)、小角度滤波片(401)及光接收器(50)，还包括OTDR检测接口(61)、控制单元(60)和PCB板，小角度滤波片(401)的带通波长范围隔离第一波长的下行光信号λ₁，并通过第二波长的上行光信号λ₂，光环形器(30)配合小角度滤波片(401)的使用，可以克服传统单纤双向光模块在双向通信时上下行波长间隔过大的缺点。同时，本发明将OTDR集成到单纤双向的光模块中，所采用的OTDR检测方法使得光模块可以在双向通信模式和OTDR检测模式中切换，相较于同类产品，既可以进行正常的通信业务，可以在需要的时候进行光纤链路检测，非常适用于干线通信中监控信道的场合。

Description

一种可集成OTDR功能的异波长单纤双向光模块及其检测方法

技术领域

本申请涉及光纤通信领域，尤其涉及一种可集成OTDR功能的异波长单纤双向光模块及其OTDR检测方法。

背景技术

随着光纤通信技术的不断发展，光纤网络的复杂性日益提高，为了保障光通信线路的通畅和稳定，光纤线路的日常管理、维护工作必不可少。当光纤线路出现断点或其他故障时，由于光纤从一个节点到另一个节点之间的距离往往很长，对故障点的检测与定位往往需要依靠光时域反射(Optical Time Domain Reflect meter，以下简称OTDR)来完成。

目前大部分的单纤双向光模块采取的都是异波长技术，而这样的光模块并不具有OTDR功能，当需要利用OTDR进行光纤线路检测时，往往需要切换到外部专业的OTDR设备。由于外接OTDR所使用的设备造价高昂，使用时线路结构复杂，无法在故障发生的最短时间内对故障进行判断和定位，从而延长了维修排除故障所需的时间，影响正常通信的进行。

现在具有OTDR功能的光模块通常要求在激光发射器发射的光信号和进入光接收端33的波长完全一致，这样由光纤反射光信号才能被光接收端33收到并进行信号处理。然而，由于光发射器和接收端33的串扰的存在，导致实现OTDR功能的光路传输通信光信号的时候，接收端33的灵敏度性能会大幅降低，不利于长距离光纤通信的实施。

发明内容

鉴于上述问题，本申请的主要目的在于提供一种可集成OTDR功能的异波长单纤双向光模块，能够保证正常异波长单纤双向通信功能基础上实现OTDR功能。

本申请的次要目是要提供一种异波长单纤双向光模块，通过对光学结构进行改进，降低上下行光信号波长间隔。

本申请的另一目的在于提供一种应用于异波长单纤双向光模块的OTDR检测方法，具有既可以进行通信业务，也可以进行光纤链路检测的优点。

本申请的第一实施例提供一种可集成OTDR功能的异波长单纤双向光模块，包括依次相连的光发射器、三向器件、滤波片器件及光接收器，

在双向通信模式中，所述光发射器用于发射第一波长的下行光信号λ₁；所述光接收器用于接收第二波长的上行光信号λ₂；所述滤波片器件的带通波长范围隔离所述第一波长的光信号λ₁，并通过所述第二波长的光信号λ₂；

所述三向器件的三个端口分别是发射端，公共端和接收端，其发射端连接所述光发射器，其公共端连接光纤插口，光纤插口和光网络端口连接；其接收端连接所述光接收器，使得从所述光发射器发射的第一波长的下行光信号λ₁通过其发射端传输进入公共端的光纤插口从而进入光网络，而来自光网络端口的第二波长的上行光信号λ₂由公共端通过三向器件传输进入接收端，并通过所述滤波片器件后被所述光接收器接收。

进一步的，本申请第一实施例的可集成OTDR功能的异波长单纤双向光模块，在OTDR检测模式中，光发射器用于发射OTDR检测光信号；滤波片器件的带通波长范围通过所述OTDR检测光信号；从所述光发射器发射的所述的OTDR检测光信号通过所述三向器件的发射端传输进入公共端并发送至光网络端口，而来自光网络端口的与OTDR检测光信号波长相同的OTDR反馈光信号由公共端通过三向器件后，从三向器件的接收端出射，并通过所述滤波片器件后到达所述光接收器；所述光接收器用于接收所述OTDR反馈光信号。

本申请第一实施例的可集成OTDR功能的异波长单纤双向光模块的进一步改进还包括：所述滤波片器件是小角度滤波片，所述小角度滤波片与所述接收端的出射光路的垂直面的夹角为0度至15度，较佳为0度。

进一步的，可集成OTDR功能的异波长单纤双向光模块在OTDR检测模式中，所述光发射器发射与所述第二波长的上行光信号λ₂波长相同的OTDR检测光信号。

进一步的，在可集成OTDR功能的异波长单纤双向光模块中，所述滤波片器件是可调谐滤波器，其具有可调谐的带通波长范围。

本申请的第二实施例提供了一种可集成OTDR功能的异波长单纤双向光模块，其中，在OTDR检测模式中，

所述光发射器发射与所述第二波长的上行光信号λ₂波长不同的OTDR检测光信号；

所述可调谐滤波器的所述带通波长范围调谐为透射所述OTDR检测光信号，并隔离所述第二波长的光信号λ₂。

本申请的第二实施例的可集成OTDR功能的异波长单纤双向光模块，进一步的改进是，所述光发射器发射与所述第一波长的下行光信号波长λ₁相同的OTDR检测光信号。

进一步的，在本申请的可集成OTDR功能的异波长单纤双向光模块中，所述三向器件是光环形器。

进一步的，在本申请的可集成OTDR功能的异波长单纤双向光模块中，所述第一波长的光信号λ₁与第二波长的光信号λ₂的波长差小于等于8nm。

本申请的可集成OTDR功能的异波长单纤双向光模块的进一步改进是：所述光发射器采用波长可调的激光器；在双向通信模式中，所述激光器用于发射第一波长的下行光信号λ₁；在OTDR检测模式中，调节所述脉冲激光器的波长，使得所述光发射器发射OTDR反馈光信号。

进一步的，可集成OTDR功能的异波长单纤双向光模块还包括OTDR检测接口和控制单元，

所述OTDR检测接口与光通信系统的板卡连接；

所述光接收器在接收到所述OTDR反馈光信号后，将光信号转换为电信号；

所述控制单元分别与所述OTDR检测接口、所述光接收器和所述光发射器连接，用于根据从所述OTDR检测接口接收到的OTDR检测命令向所述光发射器和/或所述可调谐滤波器发送控制命令，还用于对所述光接收器的所述电信号进行处理，并将处理后得到的数据通过所述OTDR检测接口发送给所述光通信系统的板卡。

本申请还提供了一种OTDR检测方法，应用于异波长单纤双向光模块中，包括：

在双向通信模式中，

使光发射器发射第一波长的下行光信号λ₁，通过三向器件后由其公共端传输至光网络端口；

使来自光网络端口的第二波长的上行光信号λ₂通过三向器件后，从三向器件的接收端出射，在通过滤波片器件后由所述光接收器接收，所述滤波片器件的带通波长范围隔离所述第一波长的光信号λ₁，并通过所述第二波长的光信号λ₂；

在OTDR检测模式中，

使所述滤波片器件的带通波长范围通过所述OTDR检测光信号；

使所述光发射器发射的所述的OTDR检测光信号通过所述三向器件的发射端传输进入公共端并发送至光网络端口；

使来自光网络端口的与OTDR检测光信号波长相同的OTDR反馈光信号由公共端通过三向器件后，从三向器件的接收端出射，并通过所述滤波片器件后到达所述光接收器；

所述光接收器用于接收到所述OTDR反馈光信号后，将光信号转换为电信号。

在本申请的OTDR检测方法的一个实施例中，

当滤波片器件采用小角度滤波片时，所述OTDR检测模式中的检测方法还包括，

根据本光模块上的OTDR检测接口接收到的来自光通信系统的板卡的OTDR检测命令，向所述光发射器发送控制命令；

调节所述脉冲激光器的波长，使得所述光发射器发射与所述第二波长的上行光信号λ₂波长相同的OTDR检测光信号；

对所述光接收器的所述电信号进行处理，并将处理后得到的数据通过所述OTDR检测接口发送给所述光通信系统的板卡；

或者将所述光接收器的所述电信号传输至与OTDR检测接口连接的光通信系统的板卡，由光通信系统的板卡进行处理。

在本申请的OTDR检测方法的另一个实施例中，

当滤波片器件采用可调谐滤波器时，所述OTDR检测模式中的检测方法还包括，

根据本光模块上的OTDR检测接口接收到的来自光通信系统的板卡的OTDR检测命令，向所述光发射器(20)和/或所述可调谐滤波器发送控制命令；

使所述光发射器发射与所述第一波长的下行光信号波长λ₁相同的OTDR检测光信号；

或者调节所述脉冲激光器的波长，使得所述光发射器发射与所述第二波长的上行光信号λ₂波长不同的OTDR检测光信号；

调谐所述可调谐滤波器的所述带通波长范围，使得所述带通波长范围透射所述OTDR检测光信号，并隔离所述第二波长的光信号λ₂；

对所述光接收器的所述电信号进行处理，并将处理后得到的数据通过所述OTDR检测接口发送给所述光通信系统的板卡；

或者将所述光接收器的所述电信号传输至与OTDR检测接口连接的光通信系统的板卡，由光通信系统的板卡进行处理。

在本申请的OTDR检测方法的进一步包括：本光模块或者与本光模块连接的光通信系统的板卡对所述电信号进行处理，具体包括进行数据化处理和数学处理，形成光强度和距离变化的数据。

由以上技术方案可见，本申请实施例通过对单纤双向光模块的光学结构进行改进，降低上下行光信号波长间隔，达到将OTDR功能集成到光模块的目的，同时该光模块既可以进行通信业务，也可以进行光纤链路的检测，非常适合干线通信中监控信道的场合；而且利用诸如0度滤波片的滤波片器件将OTDR信号和正常数据通信用光信号分隔开来，互不影响。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中异波长单纤双向光模块的示意图。

图2为本发明实施例中集成有OTDR功能的光模块的工作原理示意图；

图3为本发明实施例的光环形器30工作原理图；

图4为本发明第一实施例中光模块工作在数字信号通讯模式下的原理示意图；

图5为本发明第一实施例中光模块工作在OTDR模式下的原理示意图；

图6本发发明第二实施例中光模块工作在数字信号通讯模式下的原理示意图；

图7为本发明第二实施例中光模块工作在OTDR模式下的原理示意图；

图8为本发明另一个实施例中光模块的立体结构示意图。

图9为应用于异波长单纤双向光模块中的OTDR检测方法的流程图。

附图标记

1 集成有OTDR功能的单纤双向光模块

20 光发射器

21 驱动器

22 激光器

30 三向器件、环形器

31 发射端

32 公共端

33 接收端

301 光纤插口

40 滤波片器件

401 小角度滤波片

402 可调谐滤波器

50 光接收器

51 探测器

52 放大器

53 数模转换器

60 控制单元

61 OTDR检测接口

70 光网络

71 光网络端口

72 光通信系统的板卡

λ₁ 第一波长的下行光信号

λ₂ 第二波长的上行光信号

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本申请实施例中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请实施例保护的范围。

常用的单纤双向光模块如图1所示，一般采用TO-CAN封装形式，由单通道的发射器01、单通道的接收器02、滤光片03、一体式插针的光接口04和圆方管体05组成，该结构使用单片或多片滤光片作为发射器和接收器的分光元件，使用单根光纤同时完成一种波长光信号的发射和另一种波长光信号的接收。然而，使用滤光片作为分光元件时对位置精度要求较高，加工工艺复杂，不易于批量生产；而且这种光模块由于滤光片的加工工艺，不适用于小间隔异波长收发的场合。同时，这样的光模块并不具有OTDR功能，当需要利用OTDR进行光纤线路检测时，往往需要切换到外部专业的OTDR设备。

请配合参阅图2，其为本申请一个实施例中集成有OTDR功能的异波长单纤双向光模块1的工作原理示意图。本实施例中的光模块，包括依次相连的光发射器20、三向器件、小角度滤波片401及光接收器50，用来控制光模块工作的控制单元60，以及用来与光网络端口71连接的光纤插口301，光纤插口301和三向器件的接收端33之间可以有准直透镜。

所述的三向器件30包括第一端口、第二端口、以及第三端口。所述的第一端口连接光发射器20，又称发射端31；所述的第二端口连接光纤插口301，又称公共端32，所述的第三端口连接光接收器50，又称接收端33。一般来说，三向器件30一般指半反半透片或者光环形器30。一般的半反半透片允许入射光的光强50％透射，同时反射50％的光强，因此在损失6dB(75％)的光强情况下，完成光路的三向传播。半反半透片的功能和光环形器30基本一致，不同之处在于，半反半透片比光环形器30多出近6dB左右的衰减。在本发明图3的实施例中用光环形器30进行了说明，但可以理解，在本发明的实施例中也可以采用半反半透片作为三向器件30。

图3示出了光环形器30的工作原理，本发明实施例中的光环形器30包括三个端口，分别是发射端31，公共端32和接收端33，光环形器30的作用是使得发射端31进入的下行光信号λ₁能通过光环形器30传输进入公共端32，公共端32的上行光信号λ₂能通过光环形器30传输进入接收端33，完成光路的三向传播。而且，如果采用45度滤波片实现上下行光信号的分离，由于45度的滤波片工艺限制，目前要求上下行波长的间隔必须大于40nm，如果要实现小间隔异波长收发，这种技术就会变得束手无策。

本发明的较佳实施例提供了一种可集成OTDR功能的异波长单纤双向光模块1，结构图如图2所示，本光模块包括依次相连的光发射器20、小型光环行器、小角度滤波片401及光接收器50，用来控制光模块工作的控制单元60，以及用来与光网络端口71连接的光纤插口301。小型光环行器是三个端口依次是发射端31、公共端32、以及接收端33。

在图2所示的较佳实施例中，光发射器20包括驱动器21和激光器22。由控制单元60通过发送相应指令到驱动器21，通过驱动器21驱动激光器22发出下行光信号λ₁，所述激光器22的激光正对光环行器的发射端31，激光信号通过光环行器由公共端32射出，经过准直透镜耦合入信号传输光纤。

光接收器50包括了探测器51、放大器52和模数转换器。信号传输光纤中的上行光信号λ₂通过光网络端口71经过光纤插口301，由公共端32通过三向器件30传输进入接收端33准直透镜进入光环行器的公共端32，并由接收端33射出，并通过滤波片器件40，例如小角度滤波片401后，被探测器51捕捉。其中的滤波片器件40，例如小角度滤波片401的带通波长范围能够隔离所述第一波长的光信号λ₁，并且可以通过所述第二波长的光信号λ₂。

具体而言，光接收器50包括光探测器51、放大器52和模数转换器。探测器51电连接放大器52，放大器52电连接模数转换器，模数转换器电连接控制单元60。探测器51与光环行器的接收端33连接，光纤传输过来的信号光和反射光正对公共端32，所述接收端33连接探测器51，信号光和反射光经由公共端32入射光环行器并由接收端33出射，并通过小角度滤波片401后，射入探测器51。在探测器51中，光信号被转换为电信号，并经过放大器52放大后，经过模数转换器变成数字信号传送给控制单元60。本领域的普通技术人员可以理解，在本实施例的光模块中光发射器20、三向器件30、小角度滤波片401及光接收器50以及控制单元60等一体设计，采用三向器件30和小角度滤波片401的设计使得光信号的收发在同一个光模块中实现，并解决了小型化的问题，而且便于集成，且成本低。另外，这里的光发射器20和光接收器50中的部分控制功能也可以集成到控制单元60中进行一体化设计和制造。而且，在输入信号为数字信号的时候，模数转换器不是必须进行模数转化工作。

图4是本发明第一实施例中光模块在数字信号通讯模式下的实施例示意图，在第一实施例中，滤波片器件40采用小角度滤波片401，较佳地采用0度滤波片，也就是说，小角度滤波片401与所述接收端33的出射光路的垂直面的夹角为0度。由光发射器20的激光器22由发射的1550nm波长下行光信号λ₁，通过环形器30的发射端31传输到公共端32，通过光纤插口301耦合光网络端口71进通信光纤；而从通信光纤传输过来的波长为1555nm的上行光信号λ₂，由光网络端口71经过环形器30的公共端32传输到其接收端33，并经过0度滤波片，被光接收器50的探测器51接收和处理。在本实施例中，0度滤波片的带通波长范围能够隔离1550nm的下行光信号λ₁，并且可以通过1555nm的上行光信号λ₂，因此从激光器22发射的波长为1550nm下行光信号λ₁被0度滤波片阻隔无法进入探测器51，这样，光模块从公共端32向通信光纤输出波长为1550nm的下行光信号λ₁，并由接收端33从通信光纤接收波长为1555nm的上行光信号λ₂由探测器51探测。

在本发明上述实施例中，光发射器20发射的1550nm波长下行光信号λ₁与通信光纤传输过来的波长为1555nm的上行光信号λ₂的波长差为5nm,而如果三向器件30采用45度滤波片，由于目前的工艺限制上下行波长的间隔必须大于40nm，因此在图4所示的实施例中，采用光环形器30作为三向器件30可以应用于小间隔异波长收发的光网络70。本领域的普通技术人员可以理解，采用本实施例构思的异波长单纤双向光模块1也可以应用于上下行波长波长差小于5nm的光网络70，同时也可以满足上下行波长波长间隔更大的光通信需求，比如8nm、12nm甚至是20nm。另外，在上述实施例中小角度滤波片401与所述接收端33的出射光路的垂直面的夹角为0度，在器件的设计和制作中，也可以选择0度至15度的夹角设置，例如设置成8度的夹角、或13.5度的夹角，只要满足其带通波长范围能够隔离所述第一波长的光信号λ₁，并且可以通过所述第二波长的光信号λ₂，都在本发明构思的实施例所涵盖的范围之中。

较佳地，异波长单纤双向光模块1在常规的双向通信模式中，下行光信号λ₁由激光器22发出后，从发射端31入射光环行器，并通过光环行器由公共端32射出，进入信号传输光纤，并在光纤插口301和环形器30之间可以设置有耦合透镜。同时由光网络70另一端光模块发出的信号光λ₂，通过信号传输光纤依次经过光网络端口71和光纤插口301，由公共端32入射光环行器，经过光环行器由接收端33射出，透射过放置在光探测器51前的小角度滤波片401，最终由探测器51捕捉。与此同时，下行光信号λ₁引起的串扰光和反射光无法通过0度滤波片，不会对探测器51的灵敏度造成影响。

图5显示了第一实施例中光模块在OTDR检测模式下的工作原理图，与目前的异波长单纤双向光模块1不同，本发明实施例提供的光模块除了上述双向通信模式，还可以无需切换外部OTDR设备，直接对光纤线路进行检测。OTDR使用瑞利散射和菲涅尔反射来表征光纤的特性。瑞利散射是由于光信号沿着光纤产生无规律的散射而形成。OTDR就测量回到OTDR端口的一部分散射光。这些背向散射信号就表明了由光纤而导致的衰减(损耗/距离)程度。OTDR测试方法是通过发射光脉冲到光纤内,然后在OTDR端口接收返回的信息来进行。当光脉冲在光纤内传输时，会由于光纤本身的性质，连接器，接合点，弯曲或其它类似的事件而产生散射和反射。其中一部分的散射和反射就会返回到OTDR设备中。返回的有用信息由OTDR的探测器51来测量，它们就作为光纤内不同位置上的时间或曲线片断。从发射信号到返回信号所用的时间，再确定光在玻璃物质中的速度，就可以计算出距离，来确定事件的发生地点。

在图5所示的本发明光模块中，可集成OTDR功能的异波长单纤双向光模块1还包括OTDR检测接口61和控制单元60，OTDR检测接口61与光通信系统的板卡72连接；光接收器50在接收到第二波长的光信号后，将光信号转换为电信号；控制单元60分别与OTDR检测接口61、光接收器50和光发射器20连接，用于根据从OTDR检测接口61接收到的OTDR检测命令向所述光发射器20发送控制命令，还用于对光接收器50的所述电信号进行处理，并将处理后得到的数据通过OTDR检测接口61发送给光通信系统的板卡72。另外，本实施例中的光发射器20采用波长可调的激光器22；在双向通信模式中，所述光发射器20用于发射第一波长的下行光信号λ₁；在OTDR检测模式中，由控制单元60向光发射器20发送控制命令，调节所述脉冲激光器22的波长，使得与第二波长的上行光信号λ₂波长相同的OTDR检测光信号。

因此，本发明较佳实施例的OTDR检测模式下，当需要对光纤线路进行检测时，光通信系统协调上行光信号λ₂停止发送，同时根据从OTDR检测接口61接收到的来自光通信系统的板卡72的OTDR检测命令，控制单元60向光发射器20发送控制命令，调节激光器22发出脉冲激光信号波长，由λ₁调节至λ₂，经过环形器30入射到待测光纤中。脉冲信号经过瑞利背向散射、菲涅尔反射后又从待测光纤中出射，进入到光环行器，并最终从接收端33出射，透射过0度滤波片，或替换的采用8度或13.5度的小角度滤波片401，由光接收器50的探测器51捕捉具有第二波长λ₂的OTDR反馈光信号，并转化为电信号。电信号经过放大器52、模数转换器后，最终传输给控制单元60，并由控制单元60计算得出光纤线路状态、故障点位置等信息。

例如，控制单元60发送控制命令给光发射器20，调谐激光器22发出的OTDR脉冲光波长，控制激光器22发射与光网络70的上行光信号λ₂波长相同的波长为1555nm的OTDR检测脉冲光信号，从光发射器20的激光器22所发射的波长为1555nm的OTDR检测脉冲光信号通过所述光环形器30的发射端31传输进入其公共端32，并发送至光网络端口71耦合进待测通信光纤，脉冲信号经过瑞利背向散射、菲涅尔反射后又从待测通信光纤中反射回到光模块，其波长和脉冲光一致，于是来自光网络端口71的1555nm的OTDR反馈光信号由公共端32通过光环形器30传输进入其接收端33，并经过0度滤波片被光接收器50接收，从而使光接收器50接收到与光网络70的上行光信号λ₂波长相同的1555nm的OTDR反馈光信号。在这里所述的光发射器20发射与第二波长的上行光信号λ₂波长相同的OTDR检测光信号中，所谓“相同”，从数值上来说，指的是波长范围落在λ₂+7/20*(λ₂-λ₁)和λ₂-7/20*(λ₂-λ₁)之间，例如在本发明的前述实施例中，1555nm和1555.1nm这两个波长可以视为相同。容易理解，在替换的实施例中，控制单元60的部分控制功能也可以分别由光发射器20和光接收器50来实现，而光发射器20和光接收器50中的部分控制功能也可以集成到控制单元60中进行一体化设计和制造。

本实施例提供的光模块利用三向器件30以达到光路复用的目的，既解决了小型化的问题，同时与实现了长距离传输和OTDR功能共存又互不干扰的目的，这里需要说明的是，信号传输功能和OTDR功能无法同时进行。

图6和图7示出了本发明光模块的第二实施例，和第一实施例的不同之处在于，第二实施例用一个可调谐滤波器402来取代第一实施例中的小角度滤波片401，可调谐滤波器402的特点是可以调谐滤波器的带通范围，根据需要选择不同波长的光信号透射过滤波器。如图6所示，在双向通信模式下，可调谐滤波器402的通带设置在λ₂附近，这时可调谐滤波器402的带通波长范围隔离所述第一波长的光信号λ₁，并透射所述第二波长的光信号λ₂。由光发射器20的激光器22由发射的下行光信号λ₁，通过环形器30的发射端31传输到公共端32，通过光纤插口301耦合光网络端口71进入通信光纤；而从通信光纤传输过来的的上行光信号λ₂，由光网络端口71经过环形器30的公共端32传输到其接收端33，并经过设置好的可调谐滤波器402，被光接收器50的探测器51接收和处理。在本实施例中，可调谐滤波器402的带通波长范围能够隔离下行光信号λ₁，并且可以通过上行光信号λ₂，因此从激光器22发射的下行光信号λ₁被设置好的可调谐滤波器402阻隔无法进入探测器51，这样，光模块从公共端32向通信光纤输出下行光信号λ₁，并由接收端33从通信光纤接收的上行光信号λ₂。

如图7所示的本发明光模块的第二实施例中，在OTDR检测模式下，当需要对光纤线路进行检测时，根据从OTDR检测接口61接收到的来自光通信系统的板卡72的OTDR检测命令，控制单元60向可调谐滤波器402发送控制命令，把滤波器的通带调节到λ₁附近，这时可调谐滤波器402的带通波长范围透射所述第一波长的光信号λ₁，并隔离所述第二波长的光信号λ₂。接着控制单元60向光发射器20发送控制命令，发射激光脉冲激光信号波长λ₁，经过环形器30入射到待测光纤中。脉冲信号经过瑞利背向散射、菲涅尔反射后又从待测光纤中出射，进入到光环行器，并最终从接收端33出射，透射过可调谐滤波器402，由光接收器50的探测器51捕捉具有第二波长λ₁的OTDR反馈光信号，并转化为电信号。电信号经过放大器52、模数转换器后，最终传输给控制单元60，并由控制单元60计算得出光纤线路状态、故障点位置等信息。如前所述，所谓“相同”，从数值上来说，指的是波长范围落在λ₂+7/20*(λ₂-λ₁)和λ₂-7/20*(λ₂-λ₁)之间，例如在下述的实施例中，1550nm和1550.1nm这两个波长可以视为相同。

在本发明的较佳实施例中，在接收到OTDR检测命令后，控制单元60发送控制命令到可调谐滤波器402，将滤波器的通带调节到1550nm的下行光信号λ₁附近，例如其带通中心为1550.1nm时，可调谐滤波器402的带通波长范围仍然透射1550nm的的光信号λ₁，并隔离波长为1555nm的上行光信号λ₂。在OTDR检测模式下，控制单元60向光发射器20发送控制命令，发射波长为1550nm的激光脉冲信号λ₁，经过环形器30后，作为OTDR检测光信号入射到待测光纤中。波长为1550nm的脉冲信号经过瑞利背向散射、菲涅尔反射后又从待测光纤中出射，作为为波长1550nm的OTDR反馈光信号进入到光环行器，并最终从接收端33出射，透射过可调谐滤波器402，由光接收器50的探测器51捕捉具有1550nm波长λ₁的OTDR反馈光信号，并转化为电信号。

本发明的第二实施例可以有其他不同的替换方式，只要满足在OTDR检测模式中，光发射器20发射与具有第二波长的上行光信号λ₂波长不同的OTDR检测光信号，而可调谐滤波器402的带通波长范围调谐为透射所述OTDR检测光信号，并隔离所述第二波长的光信号λ₂。比如，在接收到OTDR检测命令后，控制单元60指令可调谐滤波器402，将滤波器的通带调节到1545nm的光信号附近，这样可调谐滤波器402的带通波长范围透射1545nm的的光信号，并隔离波长为1555nm的上行光信号λ₂。在OTDR检测模式下，控制单元60向光发射器20发送控制命令，调节激光器22的波长，将其波长从双向通信模式下的1550nm调节为1545nm，并发射波长为1545nm的激光脉冲信号，经过环形器30后，波长为1545nm的OTDR检测光信号入射到待测光纤中。脉冲信号经过瑞利背向散射、菲涅尔反射后又从待测光纤中出射，作为波长1545nm的OTDR反馈光信号进入到光环行器，并最终从接收端33出射，透射过可调谐滤波器402，由光接收器50接收。

图8示出的本发明光模块的优选实施例还包括外壳100，所述三向器件30(图中未示出)、小角度滤波片401(图中未示出)、控制单元60(图中未示出)、驱动器21(图中未示出)、激光器22(图中未示出)、探测器51(图中未示出)、放大器52(图中未示出)以及模数转换器(图中未示出)均封装于外壳内。

优选的，图8中的光模块还包括电磁干扰EMI弹片500，EMI弹片500封合外壳100的缝隙。EMI弹片500具有防辐射的作用，加强OTDR光模块的使用安全性，降低对使用者的身体的伤害。

优选的，如图8所示，还包括可活动封堵所述LC光接口600的解锁拉环，所述解锁拉环700安装于外壳100上。解锁拉环700可以保护LC光接口600，防水防尘。

本发明还提供了一种应用于异波长单纤双向光模块1中的OTDR检测方法，如图9所示，图中示出的OTDR检测方法所采用的异波长单纤双向光模块1可以在双向光通信模式和OTDR检测模式中切换。

在双向光通信模式中，使光发射器20发射第一波长的下行光信号λ₁，通过三向器件30后由其公共端32传输至光网络端口71；使来自光网络端口71的第二波长的上行光信号λ₂通过三向器件30后，从三向器件30的接收端33出射，在通过滤波片器件40，例如是小角度滤波片401后由所述光接收器50接收，小角度滤波片401的带通波长范围隔离所述第一波长的光信号λ₁，并通过所述第二波长的光信号λ₂。较佳地，异波长单纤双向光模块1在双向通信模式中，下行光信号λ₁由激光器22发出后，从发射端31入射光环行器，并通过光环行器由公共端32射出，进入信号传输光纤，并可以在光纤插口301和环形器30之间设置有耦合透镜。同时由光网络70另一端光模块发出的信号光λ₂，通过信号传输光纤依次经过光网络端口71和光纤插口301，由公共端32入射光环行器，经过光环行器由接收端33射出，透射过放置在光探测器51前的小角度滤波片401，最终由探测器51捕捉。与此同时，下行光信号λ₁引起的串扰光和反射光无法通过0度滤波片，不会对探测器51的灵敏度造成影响。

根据本发明一个实施例，滤波片器件40采用小角度滤波片401，在OTDR检测模式中，光模块上的OTDR检测接口61接收到的来自光通信系统的板卡72的OTDR检测命令，将光模块从向光通信模式切换到OTDR检测模式，向所述光发射器20发送控制命令，将脉冲激光器22的波长从第一波长的下行光信号λ₁调节至λ₂，使光发射器20发射与第二波长的上行光信号λ₂波长相同的OTDR检测脉冲光信号，并通过三向器件30后由其公共端32传输至光网络端口71；使来自光网络端口71的第二波长的OTDR反馈光信号通过三向器件30后，从三向器件的接收端33出射，在通过小角度滤波片401后由光接收器50接收；当光接收器50的探测器51捕捉具有第二波长λ₂的OTDR反馈光信号后，对所述光接收器50的所述电信号进行处理。电信号经过放大器52、模数转换器后，最终传输给控制单元60，并可以由控制单元60计算得出光纤线路状态、故障点位置等信息，并将处理后得到的数据通过所述OTDR检测接口61发送给所述光通信系统的板卡72；在替换的实施例中，控制单元60将所述光接收器50的所述电信号直接传输至与OTDR检测接口61连接的光通信系统的板卡72，由光通信系统的板卡72进行处理，包括数据化处理和数学处理，形成光强度和距离变化的数据，得到OTDR检测曲线。

作为本发明的另一个实施例，滤波片器件40采用可调谐滤波器402，以作为应用于异波长单纤双向光模块1中的OTDR检测方法的一种替换方式。根据本发明实施例的OTDR检测模式中的检测方法包括，根据本光模块上的OTDR检测接口61接收到的来自光通信系统的板卡72的OTDR检测命令，向所述光发射器20和/或所述可调谐滤波器402发送控制命令。使光发射器20发射与所述第一波长的下行光信号波长λ₁相同的OTDR检测光信号；调谐所述可调谐滤波器402的所述带通波长范围，使得所述带通波长范围透射所述OTDR检测光信号，并隔离所述第二波长的光信号λ₂；然后使光发射器20发射的OTDR检测光信号通过所述三向器件30的发射端31传输进入公共端32并发送至光网络端口71；OTDR检测光信号入射到待测光纤中，脉冲信号经过瑞利背向散射、菲涅尔反射后又从待测光纤中出射，到达光网络端口71的与OTDR检测光信号波长相同的OTDR反馈光信号再由公共端32通过三向器件30后，从三向器件30的接收端33出射，并通过所述滤波片器件40后到达所述光接收器50；所述光接收器50用于接收到所述OTDR反馈光信号后，将光信号转换为电信号。

在采用可调谐滤波器402的另一个较佳实施例中，调节所述脉冲激光器22的波长，使得所述光发射器20发射与所述第二波长的上行光信号λ₂波长不同的OTDR检测光信号；调谐所述可调谐滤波器402的所述带通波长范围，使得带通波长范围透射所述OTDR检测光信号，并隔离第二波长的光信号λ₂；对光接收器50的所述电信号进行处理，并将处理后得到的数据通过OTDR检测接口61发送给光通信系统的板卡72；或者将光接收器50的所述电信号传输至与OTDR检测接口61连接的光通信系统的板卡72，由光通信系统的板卡72进行处理。

本领域的技术人员需要注意的是，本实施例所述的OTDR检测方法不能通同时实现信号传输功能和OTDR功能，而需要在双向光通信模式和OTDR检测模式中切换，优点是本OTDR检测方法既可以进行正常的通信业务，可以在需要的时候进行光纤链路检测，非常适用于干线通信中监控信道的场合。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (15)

1.一种可集成OTDR功能的异波长单纤双向光模块，其特征在于：包括依次相连的光发射器(20)、三向器件(30)、滤波片器件(40)及光接收器(50)，

在双向通信模式中，

所述光发射器(20)用于发射第一波长的下行光信号λ₁；

所述光接收器(50)用于接收第二波长的上行光信号λ₂；

所述滤波片器件(40)的带通波长范围隔离所述第一波长的光信号λ₁，并通过所述第二波长的光信号λ₂；

所述三向器件(30)的三个端口分别是发射端(31)，公共端(32)和接收端(33)，其发射端(31)连接所述光发射器(20)，其公共端(32)连接光纤插口(301)，光纤插口(301)和光网络端口(71)连接；其接收端(33)连接所述光接收器(50)，使得从所述光发射器发射的第一波长的下行光信号λ₁通过其发射端(31)传输进入公共端(32)的光纤插口(301)从而进入光网络(70)，而来自光网络端口(71)的第二波长的上行光信号λ₂由公共端(32)通过三向器件(30)传输进入接收端(33)，并通过所述滤波片器件(40)后被所述光接收器(50)接收。

2.如权利要求1所述的可集成OTDR功能的异波长单纤双向光模块，其特征在于：

在OTDR检测模式中，

所述光发射器(20)用于发射OTDR检测光信号；

所述滤波片器件(40)的带通波长范围通过所述OTDR检测光信号；

从所述光发射器(20)发射的所述的OTDR检测光信号通过所述三向器件(30)的发射端(31)传输进入公共端(32)并发送至光网络端口(71)，而来自光网络端口(71)的与OTDR检测光信号波长相同的OTDR反馈光信号由公共端(32)通过三向器件(30)后，从三向器件(30)的接收端(33)出射，并通过所述滤波片器件(40)后到达所述光接收器(50)；

所述光接收器(50)用于接收所述OTDR反馈光信号。

3.如权利要求1或2所述的可集成OTDR功能的异波长单纤双向光模块，其特征在于：

所述滤波片器件(40)是小角度滤波片(401)，所述小角度滤波片(401)与所述接收端(33)的出射光路的垂直面的夹角为0度至15度，较佳为0度。

4.如权利要求3所述的可集成OTDR功能的异波长单纤双向光模块，其特征在于：

在OTDR检测模式中，

所述光发射器(20)发射与所述第二波长的上行光信号λ₂波长相同的OTDR检测光信号。

5.如权利要求1或2所述的可集成OTDR功能的异波长单纤双向光模块，其特征在于：

所述滤波片器件(40)是可调谐滤波器(402)，其具有可调谐的带通波长范围。

6.如权利要求5所述的可集成OTDR功能的异波长单纤双向光模块，其特征在于：

在OTDR检测模式中，

所述光发射器(20)发射与所述第二波长的上行光信号λ₂波长不同的OTDR检测光信号；

所述可调谐滤波器(402)的所述带通波长范围调谐为透射所述OTDR检测光信号，并隔离所述第二波长的光信号λ₂。

7.如权利要求6所述的可集成OTDR功能的异波长单纤双向光模块，其特征在于：所述光发射器(20)发射与所述第一波长的下行光信号波长λ₁相同的OTDR检测光信号。

8.如权利要求1至7中任一项所述的可集成OTDR功能的异波长单纤双向光模块(1)，其特征在于：所述三向器件是光环形器(30)。

9.如权利要求8所述的可集成OTDR功能的异波长单纤双向光模块，其特征在于：所述第一波长的光信号λ₁与第二波长的光信号λ₂的波长差小于等于8nm。

10.如权利要求9所述的可集成OTDR功能的异波长单纤双向光模块，其特征在于：所述光发射器(20)采用波长可调的激光器(22)；在双向通信模式中，所述激光器(22)用于发射第一波长的下行光信号λ₁；在OTDR检测模式中，调节所述脉冲激光器(22)的波长，使得所述光发射器(20)发射OTDR检测光信号。

11.如权利要求10所述的可集成OTDR功能的异波长单纤双向光模块，其特征在于：还包括OTDR检测接口(61)和控制单元(60)，

所述OTDR检测接口(61)与光通信系统的板卡(72)连接；

所述光接收器(50)在接收到所述OTDR反馈光信号后，将光信号转换为电信号；

所述控制单元(60)分别与所述OTDR检测接口(61)、所述光接收器(50)和所述光发射器(20)连接，用于根据从所述OTDR检测接口(61)接收到的OTDR检测命令向所述光发射器(20)和/或所述可调谐滤波器(402)发送控制命令，还用于对所述光接收器(50)的所述电信号进行处理，并将处理后得到的数据通过所述OTDR检测接口(61)发送给所述光通信系统的板卡(72)。

12.一种OTDR检测方法，应用于异波长单纤双向光模块中，包括：

在双向通信模式中，

使光发射器(20)发射第一波长的下行光信号λ₁，通过三向器件后由其公共端(32)传输至光网络端口(71)；

使来自光网络端口(71)的第二波长的上行光信号λ₂通过三向器件后，从三向器件的接收端(33)出射，在通过滤波片器件(40)后由所述光接收器(50)接收，所述滤波片器件(40)的带通波长范围隔离所述第一波长的光信号λ₁，并通过所述第二波长的光信号λ₂；

在OTDR检测模式中，

使所述滤波片器件(40)的带通波长范围通过所述OTDR检测光信号；

使所述光发射器(20)发射的所述的OTDR检测光信号通过所述三向器件的发射端(31)传输进入公共端(32)并发送至光网络端口(71)；

使来自光网络端口(71)的与OTDR检测光信号波长相同的OTDR反馈光信号由公共端(32)通过三向器件后，从三向器件的接收端(33)出射，并通过所述滤波片器件(40)后到达所述光接收器(50)；

所述光接收器(50)用于接收到所述OTDR反馈光信号后，将光信号转换为电信号。

13.如权利要求12所述的OTDR检测方法，其特征在于：

当滤波片器件(40)采用小角度滤波片(401)时，所述OTDR检测模式中的检测方法还包括，

根据本光模块上的OTDR检测接口(61)接收到的来自光通信系统的板卡(72)的OTDR检测命令，向所述光发射器(20)发送控制命令；

调节所述脉冲激光器(22)的波长，使得所述光发射器(20)发射与所述第二波长的上行光信号λ₂波长相同的OTDR检测光信号；

对所述光接收器(50)的所述电信号进行处理，并将处理后得到的数据通过所述OTDR检测接口(61)发送给所述光通信系统的板卡(72)；

或者将所述光接收器(50)的所述电信号传输至与OTDR检测接口(61)连接的光通信系统的板卡(72)，由光通信系统的板卡(72)进行处理。

14.如权利要求12所述的OTDR检测方法，其特征在于：

当滤波片器件(40)采用可调谐滤波器(402)时，所述OTDR检测模式中的检测方法还包括，

根据本光模块上的OTDR检测接口(61)接收到的来自光通信系统的板卡(72)的OTDR检测命令，向所述光发射器(20)和/或所述可调谐滤波器(402)发送控制命令；

使所述光发射器(20)发射与所述第一波长的下行光信号波长λ₁相同的OTDR检测光信号；

或者调节所述脉冲激光器的波长，使得所述光发射器(20)发射与所述第二波长的上行光信号λ₂波长不同的OTDR检测光信号；

调谐所述可调谐滤波器(402)的所述带通波长范围，使得所述带通波长范围透射所述OTDR检测光信号，并隔离所述第二波长的光信号λ₂；

对所述光接收器(50)的所述电信号进行处理，并将处理后得到的数据通过所述OTDR检测接口(61)发送给所述光通信系统的板卡(72)；

或者将所述光接收器(50)的所述电信号传输至与OTDR检测接口(61)连接的光通信系统的板卡(72)，由光通信系统的板卡(72)进行处理。

15.如权利要求13或14中任一项所述的OTDR检测方法，其特征在于：本光模块(1)或者与本光模块(1)连接的光通信系统的板卡(72)对所述电信号进行处理，具体包括进行数据化处理和数学处理，形成光强度和距离变化的数据。

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