CN117375724B - 一种水下设备以及通信系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及光通信技术领域，本申请提供一种水下设备以及通信系统，水下设备包括第一光纤、第二光纤、常规泵浦激光器以及至少一个备份泵浦激光器；常规泵浦激光器用于给位于第一光纤的第一光放大单元和位于第二光纤的第二光放大单元提供泵浦光；第一光纤和/或第二光纤的光学器件的输入端口分别连接有常规泵浦激光器以及备份泵浦激光器；备份泵浦激光器用于在常规泵浦激光器的输出功率小于目标输出功率时进行输出功率补偿。通过在水下设备中设置至少一个备份泵浦激光器，能够在常规泵浦激光器出现老化时，启动所述备份泵浦激光器对水下设备的泵浦输出功率进行补偿，提高海缆光纤通信的服务寿命。

Description

一种水下设备以及通信系统

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种水下设备以及通信系统。

背景技术

海缆通信系统作为重要的国际通信手段，业界通常要求能够服务25年，但实际中海缆通信系统在服务寿命中后期面临器件老化导致的系统性能劣化的挑战。海缆通信系统的光中继器主要采用EDFA（Erbium Doped Fiber Amplifier）光放大技术，在光纤放大器构成的通信系统中，泵浦激光器的老化是导致海缆通信系统性能劣化的主要来源之一。

在海缆通信系统服务寿命的中后期，由于泵浦激光器老化，导致光中继器的输出功率下降；从而叠加其他光器件老化和线路光纤老化导致的损耗增加，会导致线路OSNR（Optical Signal Noise Ratio，光信噪比）性能劣化，严重时甚至导致业务中断。

在出现泵浦激光器老化时，可对海缆通信系统进行施工维修，在线路中增加额外的光中继器，提升线路光功率，改善老化导致的系统性能劣化。但是维修过程中需要施工船砍断海缆进行维修，由于维修时间较长，会导致整个系统的业务中断，同时后期维护成本很高。

发明内容

本申请提供了一种水下设备以及通信系统，以解决在海缆通信系统中泵浦激光器性能劣化时，泵浦输出功率不满足输出要求，使得海缆通信系统服务寿命不达标的问题。

第一方面，本申请的部分实施例提供一种水下设备，所述水下设备包括第一光纤、第二光纤、常规泵浦激光器以及至少一个备份泵浦激光器；

所述常规泵浦激光器用于给位于第一光纤的第一光放大单元和位于第二光纤的第二光放大单元提供泵浦光；所述第一光纤和/或第二光纤的光学器件的输入端口分别连接有所述常规泵浦激光器以及所述备份泵浦激光器，其中所述光学器件用于将常规泵浦激光器以及所述备份泵浦激光器进行光耦合；所述备份泵浦激光器用于在所述常规泵浦激光器的输出功率小于目标输出功率时进行输出功率补偿，其中补偿的输出功率为所述常规泵浦激光器处于老化状态损失的输出功率；

所述备份泵浦激光器被配置为在未接收到第一指令之前处于关闭状态，在接收到第一指令时启动，并输出泵浦光；其中，所述第一指令为在所述常规泵浦激光器的输出功率小于目标输出功率时发送的控制指令。本申请通过在水下设备中设置至少一个备份泵浦激光器，能够在常规泵浦激光器出现老化时，启动所述备份泵浦激光器对水下设备的泵浦输出功率进行补偿，提高海缆光纤通信的服务寿命。

在一些可行的实施方式中，所述备份泵浦激光器还被配置为在未接收到第二指令之前处于关闭状态，在接收到第二指令时启动，并输出泵浦光；其中，所述第二指令为在所述水下设备的老化值大于门限值时发送的控制指令。水下设备可以根据计算得到的老化值与门限值进行比较，在水下设备的老化值大于门限值时启动备份泵浦激光器，使泵浦输出功率满足输出要求。

在一些可行的实施方式中，所述常规泵浦激光器包括第一泵浦激光器以及与所述备份泵浦激光器连接的第二泵浦激光器；

所述第一光纤的第一光纤耦合器的输入端口与所述第一泵浦激光器连接；所述第一光纤的第一光纤耦合器的输出端口与所述第一光放大单元连接；

所述第二光纤的光学器件的输入端口分别连接有第二泵浦激光器以及所述备份泵浦激光器；所述第二光纤的光学器件的输出端口与所述第二光放大单元连接；所述第一泵浦激光器用于给位于第一光纤的第一光放大单元提供泵浦光，以及，所述第二泵浦激光器用于给位于第二光纤的第二光放大单元提供泵浦光。备份泵浦激光器的配置数量可以通过器件可靠性和系统性能评估后，选择一定比例的常规泵浦激光器上进行配置。通过周期性配置备份泵浦激光器，有选择性的启动部分备份泵浦激光器，降低成本。

在一些可行的实施方式中，所述水下设备至少包括2个第一泵浦激光器，以及2个第二泵浦激光器，每个所述第一泵浦激光器为所述第一光放大单元提供50%的能量，每个第二泵浦激光器为所述第二光放大单元提供50%的能量；

或者，所述水下设备至少包括4个第一泵浦激光器，以及4个第二泵浦激光器，每个所述第一泵浦激光器为所述第一光放大单元提供25%的能量，每个第二泵浦激光器为所述第二光放大单元提供25%的能量。水下设备配置有泵浦冗余光路，两路常规泵浦激光器互为冗余，在一个常规泵浦激光器失效时，另一个常规泵浦激光器在提供泵浦光的同时，通过在单纤对2×2或者4×4的泵浦冗余光路中启动备份泵浦激光器，通过2×2或者4×4泵浦冗余光路提升全部EDFA线路的泵浦功率。

在一些可行的实施方式中，所述水下设备的多个所述第二泵浦激光器中仅有一个第二泵浦激光器连接有所述备份泵浦激光器。其中新增加的备份泵浦激光器仅用于补偿老化降低的泵浦功率部分，在水下设备的多个常规泵浦激光器中仅有一个常规泵浦激光器连接有备份泵浦激光器，在做到泵浦输出功率补偿的同时，还可以降低成本。

在一些可行的实施方式中，所述第一光纤和所述第二光纤属于同一个光纤对，或者，所述第一光纤和所述第二光纤属于不同的光纤对。第一光纤可以用于发送光信号到对端的陆地基站，第二光纤可以用于接收对端的陆地基站发送的光信号。

在一些可行的实施方式中，所述光学器件为偏振合波器或者光开关。常规泵浦激光器以及备份泵浦激光器可以通过偏振合波器进行光耦合，还可以使用光开关对泵浦激光器以及备份泵浦激光器进行选通。

在一些可行的实施方式中，每一个所述常规泵浦激光器均配置有一个备份泵浦激光器，所述常规泵浦激光器以及所述备份泵浦激光器通过偏振合波器或者光开关进行耦合。通过在整个线路中的全部水下设备的常规泵浦激光器上均配置备份泵浦激光器，使得整个水下设备通信系统的性能调整的空间和颗粒度更好。

在一些可行的实施方式中，所述水下设备为光中继器。在光中继器中增加备份泵浦激光器，补偿常规泵浦激光器的由于老化原因降低的输出功率，通过改善泵浦激光器的老化情况，使得光中继器的输出功率符合工作要求，使得光中继器的光信噪比保持稳定，保持传输性能的稳定。

第二方面，本申请还提供一种水下设备通信系统，包括第一方面所述的水下设备，还包括：

第一站点，用于通过所述第一光纤发送第一数据光信号给所述水下设备；

第二站点，用于通过所述第二光纤发送第二数据光信号给所述水下设备；

所述水下设备用于在接收到所述第一数据光信号后将所述第一数据光信号放大后输出给所述第二站点，以及，用于在接收到所述第二数据光信号后将所述第二数据光信号放大后输出给所述第一站点。

由以上技术方案可知，本申请的部分实施例提供一种水下设备以及通信系统，所述水下设备包括第一光纤、第二光纤、常规泵浦激光器以及至少一个备份泵浦激光器；所述常规泵浦激光器用于给位于第一光纤的第一光放大单元和位于第二光纤的第二光放大单元提供泵浦光；所述第一光纤和/或第二光纤的光学器件的输入端口分别连接有所述常规泵浦激光器以及所述备份泵浦激光器，其中所述光学器件用于将常规泵浦激光器以及所述备份泵浦激光器进行光耦合；所述备份泵浦激光器用于在所述常规泵浦激光器的输出功率小于目标输出功率时进行输出功率补偿，其中补偿的输出功率为所述常规泵浦激光器处于老化状态损失的输出功率；所述备份泵浦激光器被配置为在未接收到第一指令之前处于关闭状态，在接收到第一指令时启动，并输出泵浦光；其中，所述第一指令为在所述常规泵浦激光器的输出功率小于目标输出功率时发送的控制指令。本申请通过在水下设备中设置至少一个备份泵浦激光器，能够在常规泵浦激光器出现老化时，启动所述备份泵浦激光器对水下设备的泵浦输出功率进行补偿，提高海缆光纤通信的服务寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种水下通信系统的结构示意图；

图2为本申请部分实施例的水下设备结构示意图一；

图3为本申请部分实施例的水下设备结构示意图二；

图4为本申请部分实施例的水下设备结构示意图三；

图5为本申请部分实施例的水下设备通信系统结构示意图。

图示说明：

100-水下设备；101-常规泵浦激光器；102-备份泵浦激光器；110-第一光纤；120-第二光纤；130-光学器件；140-光纤耦合器；150-第一光放大单元；160-第二光放大单元；200-第一站点；300-第二站点。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

水下通信系统是铺设在海底或湖底等环境中，用于实现长距离数据通信的系统。示例性的，水下通信系统可包括海缆通信系统。

如图1所示，海缆通信系统作为重要的国际通信手段，业界通常要求能够服务25年，但实际中海缆通信系统在服务寿命中后期面临器件老化导致的系统性能劣化的挑战。海缆通信系统的光中继器主要采用EDFA（Erbium Doped Fiber Amplifier）光放大技术，在光纤放大器构成的通信系统中，泵浦激光器的老化是导致海缆通信系统性能劣化的主要来源之一。

在海缆通信系统服务寿命的的中后期，由于泵浦激光器老化，导致光中继器的输出功率下降；从而叠加其他光器件老化和线路光纤老化导致的损耗增加，会导致线路OSNR（Optical Signal Noise Ratio）光信噪比性能劣化，严重时甚至导致业务中断。

在相关技术中，通过对泵浦激光器采用大幅度的降额设计，以抑制泵浦器件老化的趋势，从而延长海缆光纤通信的服务寿命；因为限定了泵浦激光器的输出电流以及输出功率，无法充分利用器件自身性能，导致器件性能的浪费，严重时还会使系统无法在最佳性能点工作。

在相关技术中，在出现泵浦激光器老化时，可对海缆通信系统进行施工维修，在线路中增加额外的光中继器，提升线路光功率，改善老化导致的系统性能劣化。但是维修过程中需要施工船砍断海缆进行维修，不仅会导致整个系统的业务中断，维修时间较长，以及后期维护成本很高。

为了解决在海缆通信系统中泵浦激光器性能劣化时，泵浦输出功率不满足输出要求，使得海缆通信系统服务寿命不达标的问题，本申请部分实施例提供了一种水下设备，通过在水下设备中设置至少一个备份泵浦激光器，能够在常规泵浦激光器出现老化时，启动所述备份泵浦激光器对水下设备的泵浦输出功率进行补偿，提高海缆光纤通信的服务寿命。

本申请部分实施例提供一种水下设备100，所述水下设备100包括第一光纤110、第二光纤120、常规泵浦激光器101以及至少一个备份泵浦激光器102；

所述常规泵浦激光器101用于给位于第一光纤110的第一光放大单元150和位于第二光纤120的第二光放大单元160提供泵浦光；所述第一光纤110和/或第二光纤120的光学器件130的输入端口分别连接有所述常规泵浦激光器101以及所述备份泵浦激光器102，其中所述光学器件130用于将常规泵浦激光器101以及所述备份泵浦激光器102进行光耦合；

所述备份泵浦激光器102用于在所述常规泵浦激光器101的输出功率小于目标输出功率时进行输出功率补偿，其中补偿的输出功率为所述常规泵浦激光器101处于老化状态损失的输出功率。需要说明的是，常规泵浦激光器101在整个通信系统服务阶段均正常工作；而备份泵浦激光器102在通信系统服务初期不工作，在接收到水下设备100发送的控制指令启动，或者，根据地面基站发送的启动指令启动。

在部分实施例中，所述备份泵浦激光器102被配置为在未接收到第一指令之前处于关闭状态，在接收到第一指令时启动，并输出泵浦光；其中，所述第一指令为在所述常规泵浦激光器101的输出功率小于目标输出功率时发送的控制指令。所述水下设备100可以实时检测常规泵浦激光器101或所述水下设备100的输出功率，在所述输出功率小于目标输出功率时启动备份泵浦激光器102。

在部分实施例中，所述备份泵浦激光器102还被配置为在未接收到第二指令之前处于关闭状态，在接收到第二指令时启动，并输出泵浦光；其中，所述第二指令为在所述水下设备100的老化值大于门限值时发送的控制指令。所述水下设备100还可以根据计算得到的老化值大于门限值时启动备份泵浦激光器102。其中，所述第一指令和第二指令优先级可以相同，所述第一指令和所述第二指令优先级可以不同，也可以不区分。

其中，所述水下设备100的老化值可以基于所述水下设备100的误码率、光信噪比以及环回信号功率等手段进行获得。

需要说明的是，所述误码率即比特误码率，是电信号转换成光信号在WDM波分系统中传输，到达链路末端，接收机将光信号变成电信号，发生错误的bit与总的bit数之比。所述比特误码率是衡量传输质量的终极值。在部分实施例中，所述水下设备100实时检测系统业务性能的误码率，如果系统业务性能的误码率变大，即系统的老化程度越大。

需要说明的是，光信噪比定义为在光有效带宽为0.1nm内光信号功率和噪声功率的比值。在部分实施例中，地面端站可以根据接收端业务光信号的光信噪比（OSNR）的变化判断是否出现系统老化；通过实时监控OSNR变化趋势，或者定期测试并对比OSNR变化，可以预测系统老化趋势。

在部分实施例中，可利用地面端站配置的OTDR（光时域反射）设备或COTDR（相干光时域反射）设备，直观的检测RPT光中继器增益变化。根据RPT增益变化可以判断是否出现泵浦激光器的老化。OTDR（光时域反射）的测试原理为在激光器中加脉冲调制，经过可以分离发射光与接收光的光方向耦合器，将测试光送往测量对象的光传输线路。由于瑞利散射的作用，从光纤各部分（包括光纤的不均匀性、光连接器、光纤接头、光纤的故障或断点）返回的后向散射光就会在屏幕的时基上显示出连续的信号，即近处先而远处后，其强度与各点传输光功率成比例。显然，经光耦合器将反向散射光进行分离接收，令横轴以距离的形式与后向散射光到达的时间顺序相对应，令纵轴以 dB 表示散射光的强度并在屏幕上显示出来，可以在横轴上将光脉冲往返时间换成光纤长度的刻度，直接用于观察沿整个光纤线路传输光功率的变化状态。

需要说明的是，COTDR（相干光时域反射）技术是对海缆通信系统水下部分进行监测的一种方法，通过向光纤中发射一个探测光脉冲信号，当光脉冲在光纤中传输时，会在光纤沿线不断产生背向的瑞利散射光。在连接器、机械接续、断裂或光纤终结处，会发生反射。背向瑞利散射光及反射光有一部分会沿着光纤反向传输回到发射端，被COTDR仪表的探测器接收，从所接收光脉冲的强弱变化，可以判断海底光缆和中继器的工作状态。

在部分实施例中，所述水下设备100的光放大单元输出端分别连接有光纤耦合器140，所述光纤耦合器140包括位于所述第一光纤110的第一光纤耦合器以及位于所述第二光纤120的第二光纤耦合器，其中位于所述第一光纤110的第一光纤耦合器，用于接收第一反射光信号，将一部分第一反射光信号发往位于所述第二光纤120的第二光纤耦合器，其中所述第一反射光信号由所述放大后的第一检测光信号经过背向瑞利散射后得到；所述位于所述第二光纤120的第二光纤耦合器，用于接收所述第一光纤耦合器输出的所述一部分第一反射光信号，并将所述一部分第一反射光信号朝所述第一站点200的方向发送。在水下设备100的第一光放大单元150或第二光放大单元160输出端加入光纤耦合器140，不会造成水下设备100噪声系数的劣化，通过在水下设备100内部每对光纤之间进行耦合连接，即设置环回路径，使得入射到上行链路的探测光信号的背向瑞利散射和/或反射光信号能耦合进下行链路中，沿下行光纤传输，并在经过水下设备100时被下行方向光放大单元放大，可以反向传输回到地面端站，使得COTDR仪表的探测器更容易接收探测光信号，通过COTDR仪表能够检测出常规泵浦激光器老化或者失效的问题，及时启动备用泵浦激光器，以使所述备用泵浦激光器输出泵浦光，对水下设备100的泵浦输出功率进行补偿。

其中，本申请部分实施例中COTDR（相干光时域反射）设备检测海底光缆线路的检测方法可以包括：

海缆线路检测设备发出检测信号， 将输入第一光放大单元150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放大单元以及连接光放大单元之间的光缆线路的状况。

第一检测信号分光后直接耦合环回到与第一光放大单元150不同方向的第二光放大单元160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放大单元160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。第二光放大单元160与第一光放大单元150的方向是不同的，例如在下行检测时第一光放大单元150用于下行传输，第二光放大单元160用于上行传输。第一光放大单元150是下行光放大单元时，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；第一光放大单元150是上行光功能单元时，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。

第二检测信号通过第一光放大单元150后环回到第二光放大单元160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放大单元150进入光缆线路。通过第一光放大单元150的第二检测信号环回到第二光放大单元160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。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。

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。

需要说明的是，所述水下设备100的备份泵浦激光器102的配置数量可以通过器件可靠性和系统性能评估后，选择在一定比例的常规泵浦激光器101上进行配置。

在部分实施例中，所述水下设备100包括多个常规泵浦激光器101，所述常规泵浦激光器101包括第一泵浦激光器以及与所述备份泵浦激光器连接的第二泵浦激光器；

所述第一光纤110的第一光纤耦合器的输入端口与所述第一泵浦激光器连接；所述第一光纤110的第一光纤耦合器的输出端口与所述第一光放大单元150连接；

所述第二光纤120的光学器件130的输入端口分别连接有第二泵浦激光器以及所述备份泵浦激光器102；所述第二光纤120的光学器件130的输出端口与所述第二光放大单元160连接；

所述第一泵浦激光器用于给位于第一光纤110的第一光放大单元150提供泵浦光，以及，所述第二泵浦激光器用于给位于第二光纤120的第二光放大单元160提供泵浦光。

需要说明的是，所述第一光纤110和所述第二光纤120属于同一个光纤对，或者，所述第一光纤110和所述第二光纤120属于不同的光纤对。在部分实施例中，第一光纤110可以用于发送光信号到对端的陆地基站，第二光纤120可以用于接收对端的陆地基站发送的光信号。

在部分实施例中，所述水下设备100至少包括2个第一泵浦激光器，以及2个第二泵浦激光器，每个所述第一泵浦激光器为所述第一光放大单元150提供50%的能量，每个第二泵浦激光器为所述第二光放大单元160提供50%的能量；

或者，所述水下设备100包括4个第一泵浦激光器，或者4个第二泵浦激光器，每个所述第一泵浦激光器为所述第一光放大单元150提供25%的能量，每个第二泵浦激光器为所述第二光放大单元160提供25%的能量，即4支泵浦激光器的输出经由耦合单元耦合后输出给两纤对的四路光放大单元，每支泵浦激光器分别为每路放大器提供四分之一的泵浦能量，此时其中一个泵浦失效对系统光信噪比的影响会更小。其中，本实施例中所述水下设备100的多个所述第二泵浦激光器中仅有一个第二泵浦激光器连接有所述备份泵浦激光器102。通过仅在水下设备100的一个常规泵浦激光器101上设置备份泵浦激光器102，既可以补偿老化降低的泵浦功率部分，还能够降低成本。

如图2所示，以水下设备100采用单纤对2×2保护，即2个常规泵浦激光器输出经由一支耦合器耦合后按照50%：50%的比例分别输出给一纤对的两路光放大单元为例，在常规的2支泵浦激光器基础上，增加一支备份泵浦激光器，所述备份泵浦激光器和常规泵浦激光器通过偏振合波器（PBC）进行光耦合。

以水下设备100采用单纤对4×4保护，水下设备100使用的4×4泵浦光路中，图3示出所述水下设备100的结构示意图二，实现原理类似，不再赘述。

其中，对于水下设备100使用的4×8泵浦激光器中实现原理类似，不再赘述。

本申请部分实施例提供的水下设备100，在同一个纤对的上、下行光纤链路间建立COTDR背向散射光信号的耦合环回路径，通过第一光纤耦合器和第二光纤耦合器相互交叉连接，给光放大单元输入泵浦光。同时，每支第一级2×2光纤耦合器，将来自两支泵浦激光器的泵浦光耦合输出为两路第一级分泵浦光。每支第二级2×2光纤耦合器，将来自不同第一级2×2光纤耦合器的两路第一级分泵浦光，耦合输出为两路第二级分泵浦光。每路第二级分泵浦光为一路EDFA模块提供能量，每支泵浦激光器输出的泵浦激光可以为四路EDFA模块提供每路各25%的能量，每路EDFA模块会收到来自四支泵浦激光器的各25%的泵浦激光能量。第一光纤耦合器和第二光纤耦合器，相互交叉连接，形成完整闭环；具备结构上的对称性，理论上可以无限扩展，可应用于三纤对以上的任意纤对的水下设备通信系统。

在部分实施例中，每一个所述常规泵浦激光器均配置有一个备份泵浦激光器，如图4所示，以水下设备100采用单纤对2×2保护，即2个常规泵浦激光器输出经由一支光纤耦合器耦合后按照50%：50%的比例分别输出给一纤对的两路光放大单元为例，所述常规泵浦激光器以及所述备份泵浦激光器通过偏振合波器或者光开关进行耦合。

通过在整个线路中的全部水下设备100的常规泵浦激光器上均配置备份泵浦激光器，使得整个水下设备通信系统的性能调整的空间和颗粒度更好。

在部分实施例中，所述光学器件130为偏振合波器或者光开关。所述备份泵浦激光器102和常规泵浦激光器101可以通过偏振合波器（PBC）进行光耦合，还可使用光开关对备份泵浦激光器102和常规泵浦激光器101进行控制。

备份泵浦激光器102和常规泵浦激光器101通过偏振合波器合波或光开关选通，备份泵浦激光器102常闭，在需要的时候启动备份泵浦激光器102，通过常规泵浦激光器101以及备份泵浦激光器102共同工作，使泵浦输出功率满足输出要求。

在部分实施例中，所述备份泵浦激光器102可选取与正常工作的常规泵浦激光器101的输出功率和可靠性等级相同的泵浦激光器。选择与在线工作泵浦同型号的器件，可以实现泵浦失效场景下的等效替换。

由于备份泵浦激光器102只用于补偿老化降低的功率部分，在部分实施例中，所述备份泵浦激光器102还可选取与正常工作的常规泵浦激光器101的可靠性等级相同，输出功率更低，采用相较于在线工作常规泵浦激光器输出功率低的型号，以降低成本。

由于备份泵浦激光器102仅在系统中后期启动，累积工作时间不长，对可靠性要求不高。在部分实施例中，所述备份泵浦激光器102还可以选取与正常工作的常规泵浦激光器101的可靠性等级要求低，例如不用于海缆中继器的陆缆级泵浦，以降低成本。另外由于器件失效是概率性事件，可以通过多配置普通可靠性等级器件，从概率上补偿部分器件失效的可能性。

需要说明的是，如果泵浦激光器的工作电流过大，会增加泵浦激光器失效的概率，因此需要控制备份泵浦激光器102的驱动电流。在部分实施例中，可根据整个海缆通信系统的最佳性能点的理论分析或实测结果，有选择的打开水下设备100的部分备份泵浦激光器102。其中，每个备份泵浦激光器102的工作电流保持恒定。

在部分实施例中，可根据整个海缆通信系统最佳性能点的理论分析或实测结果，调整所打开的备份泵浦激光器102的驱动电流，以达到水下设备100在性能最佳状态运行。

需要说明的是，本申请实施例中的水下设备100，可为光中继器RPT（repeater）等设备，由于远距离通信传输过程中，信号会在线缆中损耗，因此在每相隔一段距离，例如50km、70km、100km等，海底的线缆中均会设置具有信号中继放大功能的光中继器RPT，从而使信号能够远距离传输。在水下通信系统的建立过程中，水下设备100通常会直接设置在缆线上，并盘绕在一起，以随缆线一同下放至水中。

在光中继器中增加备份泵浦激光器102，补偿常规泵浦激光器的由于老化原因降低的输出功率，通过改善泵浦激光器的老化情况，使得光中继器的输出功率符合工作要求，使得光中继器的噪声系数保持稳定，保持传输性能的稳定。

如图5所示，本申请部分实施例还提供一种水下设备通信系统，包括上述实施例的水下设备100，以及所述水下设备通信系统还包括：

第一站点200，用于通过所述第一光纤110发送第一数据光信号给所述水下设备100；

第二站点300，用于通过所述第二光纤120发送第二数据光信号给所述水下设备100；

所述水下设备100用于在接收到所述第一数据光信号后将所述第一数据光信号放大后输出给所述第二站点300，以及，用于在接收到所述第二数据光信号后将所述第二数据光信号放大后输出给所述第一站点200。

在部分实施例中，所述第一站点200还用于通过所述第一光纤110发送检测光信号给所述水下设备100，所述水下设备100从光纤耦合器140接收第一反射光信号，将第一反射光信号往所述第一站点方向发送，所述第一反射光信号由所述放大后的检测光信号经过背向瑞利散射后得到；所述第一站点200还用于接收所述第一反射光信号，根据所述第一反射光信号判断所述常规泵浦激光器101是否有发生故障或者老化。

需要说明的是，光放大单元具有输出饱和效应特性，当放大器的输入光功率达到一个门限值时，输入光功率在一定范围内增加或者减少，输出光功率会维持基本不变，对应的放大器增益会减少或者增加与输入光功率变化基本上相同的量，根据光中继器的散射光功率变化量可以判断所述常规泵浦激光器是否有发生故障或者老化，便于及时启动备份泵浦激光器，补偿常规泵浦激光器的由于老化原因降低的输出功率。

由以上技术方案可知，本申请的部分实施例提供一种水下设备以及通信系统，所述水下设备包括第一光纤、第二光纤、常规泵浦激光器以及至少一个备份泵浦激光器；所述常规泵浦激光器用于给位于第一光纤的第一光放大单元和位于第二光纤的第二光放大单元提供泵浦光；所述第一光纤和/或第二光纤的光学器件的输入端口分别连接有所述常规泵浦激光器以及所述备份泵浦激光器，其中所述光学器件用于将常规泵浦激光器以及所述备份泵浦激光器进行光耦合；所述备份泵浦激光器用于在所述常规泵浦激光器的输出功率小于目标输出功率时进行输出功率补偿，其中补偿的输出功率为所述常规泵浦激光器处于老化状态损失的输出功率；所述备份泵浦激光器被配置为在未接收到第一指令之前处于关闭状态，在接收到第一指令时启动，并输出泵浦光；其中，所述第一指令为在所述常规泵浦激光器的输出功率小于目标输出功率时发送的控制指令。本申请通过在水下设备中设置至少一个备份泵浦激光器，能够在常规泵浦激光器出现老化时，启动所述备份泵浦激光器对水下设备的泵浦输出功率进行补偿，提高海缆光纤通信的服务寿命。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (5)

1.一种水下设备，其特征在于，所述水下设备包括光纤、常规泵浦激光器以及备份泵浦激光器；

所述常规泵浦激光器用于给位于所述光纤的光放大单元提供泵浦光；所述常规泵浦激光器包括第一泵浦激光器和第二泵浦激光器；

所述第二泵浦激光器与所述备份泵浦激光器耦合至所述光纤的光学器件的输入端口，所述光学器件的输出端口耦合至所述光纤；

所述第一泵浦激光器通过光纤耦合器耦合至所述光纤；所述光纤耦合器的输入端口与所述光学器件的输出端口和所述第一泵浦激光器连接；所述光纤耦合器的输出端口与所述光放大单元连接；

所述备份泵浦激光器用于在所述常规泵浦激光器的输出功率小于目标输出功率时进行输出功率补偿，其中补偿的输出功率为所述常规泵浦激光器处于老化状态损失的输出功率；

所述备份泵浦激光器被配置为在未接收到第一指令之前处于关闭状态，在接收到第一指令时启动，并输出泵浦光；其中，所述第一指令为在所述常规泵浦激光器的输出功率小于目标输出功率时发送的控制指令；

所述备份泵浦激光器还被配置为在未接收到第二指令之前处于关闭状态，在接收到第二指令时启动，并输出泵浦光；其中，所述第二指令为在所述水下设备的老化值大于门限值时发送的控制指令；所述水下设备的老化值基于所述水下设备的误码率、光信噪比以及相干光时域反射检测获得。

2.根据权利要求1所述的水下设备，其特征在于，所述水下设备包括一个第一泵浦激光器以及一个第二泵浦激光器，所述第一泵浦激光器以及所述第二泵浦激光器分别为所述光放大单元提供50%的能量。

3.根据权利要求1-2任一项所述的水下设备，其特征在于，所述光学器件为偏振合波器或者光开关。

4.根据权利要求1-2任一项所述的水下设备，其特征在于，所述水下设备为光中继器。

5.一种水下设备通信系统，其特征在于，包括权利要求1所述的水下设备，以及所述水下设备通信系统还包括：

第一站点，用于通过水下设备中的光纤发送第一数据光信号给所述水下设备；

所述水下设备用于在接收到所述第一数据光信号后将所述第一数据光信号放大后输出给第二站点；

其中，地面端站根据接收端业务光信号的光信噪比的变化判断是否出现系统老化；地面端站通过实时监控光信噪比变化趋势，或者定期测试并对比光信噪比变化，以预测系统老化趋势。