DE102010009643A1

DE102010009643A1 - Passiver Optischer Netzwerk-Tester (PON Tester)

Info

Publication number: DE102010009643A1
Application number: DE102010009643A
Authority: DE
Inventors: Harlan Austin Kassler; Seymour Austin Goldstein
Original assignee: Fluke Corp
Current assignee: Fluke Corp
Priority date: 2009-03-04
Filing date: 2010-03-01
Publication date: 2010-09-09
Also published as: FR2942876A1; GB201003309D0; US8213002B2; GB2468396A; DE102010009643A9; GB2468396B; CN101951289A; CN101951289B; FR2942876B1; US20100225901A1

Abstract

Ein hochauflösendes optisches Faserlängenmeter, Detektor für lebende („live”) Fasern, und Reflexionstestgerät (Instrument) für Singlemode Anwendungen, das einen Laser niedriger Energie und langer Wellenlänge zum Generieren von breiten und engen optischen Pulsen verwendet, die in eine Singlemode Faser im Test gesendet werden. Der Faseranschluss des Laser-Outputs ist an einen Singlemode Koppler fusionsgespleißt, dessen Output an einen „bulkhead” Konnektor des Instruments gekoppelt ist. Eine PIN-Fotodiode ist fusionsgespleißt an einen Singlemode Koppler, um das von der Faser im Test reflektierte Licht zu empfangen. Das hochauflösende Hand-Instrument ist nützlich in der Überprüfung von Singlemode passiven optischen Netzwerken (PON).

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf optische Zeit-Domänen-Reflektometrie („optical time domain reflectometry”) und insbesondere auf eine Untergruppe eines Mikro-Handinstruments, das zur Prüfung von Singlemode optischen Fasern in passiven optischen Netzwerken (PON) verwendet wird.
Optische Zeit-Domänen-Reflektometer („optical time domain reflectometers”, OTDR) werden in der Telekommunikationsindustrie zum Testen, zur Fehlerbehebung und zur Charakterisierung von fiberoptischen Kabeln verwendet, um die Kabeleigenschaften der Faser zu messen, wie Brüche, Konnektor-Verlust, Spleiß-Verlust, Faser-Schwächung, Schwächungs-Koeffizienten, Faserlange und andere Parameter, die die Qualität der Signalübertragung durch das Kabel betreffen.
Wenn eine Faser mit einem OTDR geprüft wird, werden optische Pulse in die Testfaser aus einer gepulsten Laserdiode mit einem „low duty” Zyklus geschickt. Während der Zeit zwischen den übertragenen optischen Pulsen wird von der Testfaser zurückkehrendes Licht in Form von Rückstreuung („backscatter”) und Reflexionen, die mit Ereignissen assoziiert sind, wie beispielsweise Konnektoren, zurückreflektiert, und wird dann in ein elektrisches Signal konvertiert und zum Anzeigen prozessiert. Das Signal wird als eine Amplitude in Dezibel gegen einen Langen-Plot angezeigt, wobei ein graduell absteigender Rückstreuungs-Energielevel gezeigt wird mit reflektierenden Ereignissen, die als Pulse auf der Rückstreuung („Backscatter”) erscheinen.
Es gibt zwei Haupttypen von Instrumenten, die OTDR-Technologie verwenden. Der Erste ist der voll-funktionale Mini-OTDR, und der Zweite ist der reduzierte Funktions-optischer Fehler-Finder („reduced functionality optical fault finder”). Beide verwenden Rückstreuung („Backscatter”), Reflexion von Signalen oder Wellen zurück an ihre Quelle, um Messungen zu machen. Ein dritter Typ von Instrument, der OTDR-Technologie verwendet, ist der Reflexions-Finder, der keine Rückstreuung („Backscattering”) verwendet. Dieser Instrumententyp ist sehr kostengünstig, hat eine relativ hohe räumliche Auflösung, aber kann nicht nicht-reflektierende Ereignisse lokalisieren, wie beispielsweise einen „open APC” (angle polish connector).
Der Mini-OTDR ist ein komplizierteres, teureres Instrument, das von ausgebildeten Technikern verwendet wird, um Probleme in Faserkabeln zu beheben. Während der Installation des PON werden Mini-OTDRs eingesetzt, um zu verifizieren, dass die Installation während der Konstruktionsphase richtig ausgeführt wurde und, dass die Qualität des Services hoch ist. Diese OTDRs haben den hohen dynamischen Bereich, der gebraucht wird, um den Verlust der optischen Splitter auszugleichen, die verwendet werden, um die Zuführfasern zu individuellen Kunden zu verteilen. Diese OTDRs haben auch eine hohe räumliche Auflösung, so dass die Reflexion, die von jedem optischen Netzwerk-Terminal des Kunden ausgeht, separiert und gemessen werden kann. Die Kompromisse im Design eines optischen Fehlerfinders, wie beispielsweise der Tausch an räumlicher Auflösung gegen Kostenreduktion machen aus diesem Typ von Instrument keine gute Alternative für PON-Testen. Der dritte Typ von Tester, der keine Rückstreuung verwendet, hat den Nachteil, dass er nur Reflexionen entlang einer Faser findet. Während dies zur Lokalisation eines Fehlers nützlich ist, so stellt dies doch nicht genug Informationen zur Verfügung, um diesen Tester anwendbar für das PON-Testen zu machen. In einem PON-Netzwerk ist es erforderlich, Messungen mit Rückstreuung zu machen, wie beispielsweise das Lokalisieren eines offenen APC. Ein APC stellt keine oder nur wenig Reflexion zur Verfügung. Normalerweise wird ein offener Konnektor, der einen unterschiedlichen Typ von Politur („polish”) hat, wie beispielsweise „ultra-physical-contact” (UPC) eine sehr starke Reflexion zur Verfügung stellen. Im PON muss ein offener APC an einem Verteilungspunkt identifiziert werden. Es besteht ein Bedarf für ein einfach zu verwendendes, kostengünstiges, hochauflösendes, handgroßes Instrument zum Testen von Singlemode PON-Netzwerken zwischen dem Kunden und dem ersten Verteilungspunkt, das Konnektivitäts-Informationen zur Verfügung stellt oder offene Stellen lokalisiert. Dieses Instrument könnte nach der Konstruktionsphase, oder während der Wartung eingesetzt werden, oder zur Behebung von einfachen Fehlern. Es könnte sehr viel breiter eingesetzt werden, da es weniger Fähigkeiten zum Einsatz verlangt. Der ausgebildete OTDR-Techniker würde nur zum Handhaben von komplizierteren Problemen gebraucht werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der Erfindung wird ein hochauflösendes Messgerät zur Messung der Länge von optischen Fasern, ein Detektor für lebende („live”) Fasern, und ein Reflexions-Tester für Singlemode Faserprüfung in einem Singlemode PON-Kabelsystem zur Verfügung gestellt, der eine optische Quelle von niedriger Energie und langer Wellenlänge hat, die optische Energie in Form von engen Pulsen zum Testen der Reflexion und weiten optische Pulsen zum Testen von APC-Konnektoren generiert. Ein Singlemode Koppler verteilt die ausgehende und eingehende optische Energie. Ein optischer Detektor, der kompatibel mit der optischen Quelle von niedriger Energie und langer Wellenlänge ist, wird an den Singlemode Koppler gekoppelt, um das von der getesteten Faser reflektierte Licht aufzunehmen.
Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Testinstrument für passive faseroptische Netzwerke zur Verfügung zu stellen.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Testinstrument für faseroptische Netzwerke zur Verfügung zu stellen, dass in einer Hand-Konfiguration („handheld configuration”) vorliegt.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes faseroptisches Testinstrument zur Verfügung zu stellen, das von niedrigen Kosten ist, und das Rückstreuung („backscatter”) einsetzt, um APC-Konrektoren zu finden, und um Reflexionen in einer Faser im Test zu lokalisieren.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird im abschließenden Teil dieser Beschreibung genau aufgezeigt und genau beansprucht. Jedoch können die Organisation und die Einsatzmethode zusammen mit weiteren Vorteilen und Zielen davon am besten mit Referenz auf die folgende Beschreibung verstanden werden, die im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen zu sehen ist, in denen die entsprechenden Bezugszeichen auf die entsprechenden Elemente verweisen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein optisches, togologisches Blockdiagramm eines Instrumentes nach der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Diagramm, das das Instrument, das mit einer Faser mit einem Bruch in der Mitte verbunden ist, und das resultierende Signal illustriert, wobei ein 5 ns Puls verwendet wird und die Vor-Verstärker-Einstellung auf „niedrige Verstärkung” („low gain”) eingestellt ist;
3 ist ein Diagramm des Instrumentes, das mit einer intakten Faser verbunden gezeigt ist, aber mit einem offenen APC-Konnektor am hinteren Ende, wobei ein 500 ns Puls verwendet wird und die Vor-Verstärker-Einstellung auf „hohe Verstärkung” („high gain”) eingestellt ist;
4 ist ein Diagramm, das die Kalibrierung des Instrumentes illustriert, die durch Verwendung von zwei Längen einer Singlemode Faser durchgeführt wird, um einen „hohe Verstärkung” („high gain”) Wert einzustellen;
5 ist ein Diagramm, das die Kalibrierung des Instrumentes illustriert, wobei zwei Längen einer Singlemode Faser verwendet werden, um einen „niedrige Verstärkung” („low gain”) Wert einzustellen;
6 ist eine diagrammartige Darstellung eines tatsächlichen Signals, das δ2 zeigt und das virtuelle Rückstreuungs(„virtual backscatter”) Signal, das δ3 zeigt; und
7 ist die Ansicht des Instrumentes in einer Handform („hand-held form”).
Genaue Beschreibung
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das System ein handgroßes Testinstrument, das auf OTDR-Technologie basiert, zum Testen von Singlemode PON. Das Instrument kann die Länge einer Faser, die entweder mit einem APC (angled polish connector) oder mit einem Standard-Konnektor (d.h. UPC) terminiert wird, und die Distanz zu einem Faserbruch messen und lebenden Verkehr („live traffic”) detek tieren. Das Instrument kann zum Testen von Konnektivität und von Netzwerkproblemen verwendet werden. Der Tester operiert durch die automatische Durchführung von drei Messungen. Erst misst er die Energie auf der Faser im Test durch Verwendung einer Fotodiode, um zu bestimmen, ob die Faser „lebend” („live”) ist. Zweitens misst er die Rückstreuung („backscatter”) mit einem weiten Puls. Zuletzt verwendet er einen engen Puls mit einer kurzen toten Zone („deadzone”), um Messungen von Reflexionen zu machen, und verwendet eine kalibrierte Verstärkungsdifferenz („gain difference”), um Reflexionen zu messen.
Bezugnehmend auf 1, einem optischen, topologischen Blockdiagramm eines Instrumentes 10 nach der vorliegenden Erfindung, ist das hochauflösende optische Faser-Meter 10 der vorliegenden Erfindung zur Überprüfung von Singlemode optischen Fasern in Telekommunikationssystemen kurzer Reichweite ausgelegt, wie beispielsweise einem PON-Netzwerk, in dem die Faser-Konnektoren nicht nahe beieinander liegen. Um ein Problem, wie beispielsweise eine Öffnung in dem Netzwerk zu detektieren, ist es wichtig, dass das Testinstrument in der Lage ist, in sowohl dem Rückstreuungs-(„backscatter”) als auch in dem Reflexionsfindungs-(„reflection finding”)Modus zu arbeiten. Die in 1 gezeigte optische Topologie umfasst eine optische Quelle 12 von niedriger Stärke und langer Wellenlänge, die durch eine Singlemode optische Faser 14 an einen Koppler 16 gekoppelt ist, dessen ausgehende Faser ein optischer Verzögerer („delay”) 18 ist, der an dem Bulkhead-Konnektor („bulkhead connector”) 20 terminiert wird. Der Singlemode optische Koppler 16 hat den zweiten einführenden Anschluss über die Faser 22 an eine PIN-Fotodiode 24 terminiert. Die PIN-Fotodiode operiert als ein optischer Detektor, um das reflektierte Licht in elektrische Energie zu konvertieren, die an einen operationalen Verstärker („amplifier”) 26 geliefert (Vor-Verstärker „pre-amplifier”) und von ihm verstärkt wird, dessen Verstärkung („gain”) von einem hohen auf einen niedrigen Status vari iert werden kann (durch Betätigen des Verstärkerschalters 30), der entweder für das Detektieren von Rückstreuung („backscattering”) oder von Reflexionen ohne Rückstreuung („backscattering”) verwendet wird. Ein analog-zu-digital Konverter 28 transformiert das analoge Signal in ein digitales Signal, aus dem dann der Signaldurchschnitt gebildet wird („is then signal averaged”), um das Verhältnis von Signal zu Hintergrundrauschen („noise”) zu verbessern.
Ein oder mehrere Mikroprozessoren (CPU 32) kontrollieren die Operation der Vorrichtung, mit „memory/storage 34” für die Speicherung der Daten und Befehle. Der Energieblock 36 („Powerblock” 36) stellt die Energiequelle zur Verfügung, um das Instrument arbeiten zu lassen, wobei in der tragbaren Handverwendung Batterieenergie geeignet ist. I/O 38 stellt das Interface zu dem Benutzer der Vorrichtung zur Verfügung und kann ein Display und Eingabevorrichtungen einschließen, wie beispielsweise Cursor-Kontrollknöpfe und andere Knöpfe, die eine Bedienung durch den Benutzer und das Anzeigen/die Ausgabe von Ergebnissen erlauben.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die optische Quelle 12 eine Laserdiode einer Wellenlänge von 1310 nm, die auf einer gedruckten Schaltplatte aufgebracht ist mit einer angeschlossenen Singlemode Faser. Der 1310 nm Laser 12 strahlt optische Pulse von niedriger Energie aus im Bereich von 25 mW bis 50 mW mit Pulslängen, die von 5 ns bis hoch zu 1 us variieren. Der Arbeitszyklus („duty cycle”) des Pulses ist kürzer als 1%. Die optische Energie des Lasers 12 ist an den einführenden Anschluss des Singlemode Kopplers 16 über die Singlemode Anschlussfasern des Lasers und des Kopplers gekoppelt, wobei ein Fusionsspleiß („fusion splice”) verwendet wird. Der Singlemode Koppler ist eine fusionierte, bi-konische Vorrichtung, die zum gleichmäßigen Verteilen der optischen Energie von jedem Arm der Vorrichtung ausgelegt ist.
Der ausführende Anschluss des Singlemode Kopplers hat eine optische Verzögerung 18 („delay 18”) zwischen dem Koppler 16 und dem Bulkhead-Konnektor 18 („bulkhead connector 18”), um eine Trennung zwischen diesen zu erwirken und zwischen dem „laser pulse trigger switching noise” und dem ersten reflektierten Puls, der aus dem Bulhead („bulkhead”) hervortritt. Dies wird benötigt, wenn während des Testens ein reflektives Ereignis in der Nähe des Instrumentes auftritt. Die optische Energie des Lasers 12 wird in die Testfaser 40 über den Bulkhead Konnektor 20 eingeführt.
Das von der Testfaser reflektierte Licht wird über den Singlemode Koppler 16 gekoppelt und an die PIN-Fotodiode 24 weitergeleitet. Der optische Detektor 24 ist eine Vorrichtung vom Typ „InGaAs”, der mit dem Licht der Wellenlänge 1310 nm, das vom Laser 12 generiert wird, kompatibel ist. In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine PIN-Fotodiode verwendet, weil sie nicht die Komplexität, den Raum, die Temperatur-Kompensation und die Kosten verlangt wie ein APD („avalanche photo detector”), der für gewöhnlich in OTDRs zur Verbesserung der Empfängersensitivität verwendet wird. Weil für das kurze 2 km bis 3 km Faserkabel in der typischen Testumgebung dieser Vorrichtung ein weniger dynamischer Bereich gebraucht wird, wird die PIN-Fotodiode bevorzugt. Zusätzlich sind die Speicherungseffekte von PIN-Detektoren geringer als die Speicherungseffekte von Singlemode Detektoren wie beispielsweise InGaAs APDs, wodurch ein kleinerer Detektorschwanz an dem abfallenden Ende von reflektierten, mit Ereignissen assoziierten Pulsen produziert wird, wodurch die Auflösung von Ereignissen des Instrumentes erhöht wird.
Die Fotodiode 24 ist mit dem Vor-Verstärker („pre-amplifier”) 26 in einer Transimpedanz-Konfiguration verbunden, um die Geschwindigkeit der Antwort zu verbessern. Die „op amp”, die in dem Vor-Verstärker 26 bevorzugt verwendet wird, hat bevorzugt eine sehr schnelle Überladungsantwort („overload response”), so dass eine empfangene starke Reflexion keine Ausbreitung des Pulses und „recovery” verursacht, wie sie ein „op amp” ohne dieses Merkmal zeigen würde. Ein „OPA699 Wideband, High Gain Voltage Limiting Amplifier” von Texas Instruments ist eine solche Vorrichtung, die „Output Voltage clamping” aufweist mit einer Erholung („recovery”) von weniger als einigen Nanosekunden. Einige wenige Nanosekunden in einer Zeit- oder Distanzmessung repräsentiert Bruchteile eines Meters. Eine 10 ns „recovery” repräsentiert 1 m Distanz. Die Fotodiode 24 verwendet ein „dual gain switching” Verfahren für die Verstärkung von entweder rückgestreuten Signalen („backscattered signals”) oder von Reflexions-Signalen. Weil Rückstreuungs-Signale mindestens 45 dB unter dem Reflexions-Peak liegen, wird eine große Differenz in Vorverstärker-Verstärkung („pre-amplifier gains”) gebraucht. In diesem Fall ist ein 200 k Ohm „gain setting” Widerstand („gain setting resistor”) für den Vorverstärker adäquat, um ausreichend Rückstreuung („backscatter”) zu detektieren, während eine gute Bandbreite beibehalten wird. Für eine höhere Auflösung und eine niedrigere Verstärkung („lower gain”) ist ein „4 k Ohm gain setting” Widerstand ausreichend. Der Output des Vor-Verstärkers 26 wird dann in einen A/D-Konverter 28 von niedrigen Kosten eingeleitet, so dass ein weiteres Prozessieren des digitalen Signals weitergehen kann, wie beispielsweise Konvertieren zum Logarithmus („log domain”), Mitteln des Signals und Display.
Wie in 2 zu sehen ist, ist das Instrument an eine Faser 42 mit einem Bruch 44 in der Mitte verbunden, und das resultierende Signal aus dem Starten eines 5 ns Pulses aus dem Instrument in die Faser 42 ist ebenfalls gezeigt, wobei der Vorverstärker auf niedrige Verstärkung („low gain”) eingestellt ist. In diesem Fall gibt es keine messbare Rückstreuung („backscatter”).
In 3 ist das Instrument 10 gezeigt, wie es verbunden ist mit einer intakten Faser 46, aber mit einem offenen APC-Konnektor 48 am hinteren Ende. Ein 500 ns Puls wird in die Faser 46 gestartet, und der Vor-Verstärker ist auf hohe Verstärkung („high gain”) eingestellt. In diesem Fall gibt es keine messbare Rückstreuung („backscatter”), und die APC-Öffnung („APC open”) kann entdeckt werden.
In 4 wird die Kalibrierung des Instruments 10 durchgeführt, wobei zwei Längen 50, 52 einer Singlemode Faser verwendet werden, wie beispielsweise 100 m von jeder, die verbunden sind durch einen Konnektor 54 (in der Darstellung ein UPC Konnektor, „UPC Connector”), der eine annehmbar geringe Reflexion hat, so dass das Signal nicht gesättigt ist, wenn die Messung durchgeführt wird. Der Vor-Verstärker 26 ist auf eine hohe Verstärkung („high gain”) eingestellt, und die breiteste Pulsbreite wird verwendet, um soviel an Rückstreuung („backscatter”) wie möglich zu stimulieren. 51 wird gemessen, und die Reflexion wird berechnet, wobei Gleichung 1 verwendet wird R = Bns + 10 log[(10H/5 – 1)·PW] 1,worin R die bekannte Reflexion ist, B ist der Rückstreuungskoeffizient („backscatter coefficient”) für 1310 nm bei 1 ns, H ist die Höhe der Reflexion über dem Rückstreuungsniveau („backscatter level”), und PW ist die Pulsbreite. Dies ist die grundlegende Gleichung, die in einem OTDR verwendet wird, um ein Reflexionsereignis zu berechnen. Diese Messung bestimmt den Wert bei hoher Verstärkung („high gain value”).
Wie als nächstes in 5 zu sehen ist, wird die Vor-Verstärker 26-Verstärkung („pre amplifier 26 gain”) auf eine niedrige Verstärkung („low gain”) reduziert, wobei die gleiche Pulsbreite verwendet wird wie vorher. Das Ergebnis zeigt eine Reflexion inmitten von Grundrauschen („among ground noise”). Eine Messung von δ2 wird von der gleichen Reflexion bekannter Stärke wie in 4 durchgeführt. Diese Messung bestimmt den Wert bei niedriger Verstärkung („low gain value”) und erlaubt die Messung eines Pulses von hoher Amplitude innerhalb des linearen Bereiches des Verstärkers. Der Wert von H ist während dieser Messung unbekannt, weil es keine Rückstreuung als Referenz gibt („backscatter to reference”), aber die Reflexion hat sich nicht geändert.
In 6 ist eine Repräsentation des tatsächlichen Signals abgebildet, wobei δ2 und das virtuelle Rückstreuungssignal („virtual backscatter signal”) δ3 gezeigt sind. Weil die kalibrierte Reflexion durch die Verwendung von Gleichung 1 bekannt ist, und die anderen Parameter ebenfalls bekannt sind, kann H gelöst werden. Jetzt, wo H bekannt ist, kann δ3 gelöst werden und im Speicher aufbewahrt werden, wobei Gleichung 2 verwendet wird, H = δ2 + δ3 2.
Weil δ3 im Speicher aufbewahrt wird, ist das Testen einer unbekannten Reflexion in dem Feld abhängig vom Messen von δ2, vom Berechnen von H und vom Lösen der Reflexionsgleichung 1, weil B_ns, H, δ2, δ3 und die Pulsbreite bekannt sind. Dieses Verfahren macht es nicht erforderlich, die tatsächlichen Verstärkungsverhältnisse („gain ratios”) des Vor-Verstärkers elektronisch zu messen.
Dementsprechend erfüllt das Instrument den Bedarf an einem einfach zu verwendenden, preisgünstigen, hochauflösenden, handgroßen Instrument zum Testen von Singlemode PON-Netzwerken zwischen dem Kunden und dem ersten Verteilungspunkt, der Informationen über die Konnektivität zur Verfügung stellt, oder zum Lokalisieren einer Öffnung („open”). Weil der benötigte Bereich kurz ist, und weil kein Test durch den Splitter benötigt wird, wird weniger an dynamischem Bereich benötigt, so dass Komponenten von niedrigeren Kosten (z. B. eine PIN-Fotodiode) verwendet werden können. Einsatz bei einer einzelnen Wellenlänge („single wavelength Operation”), vereinfachte Elektronik, reduzierte Signal-Durchschnittsermittlung („reduced signal averaging”), und reduziertes Prozessieren erniedrigen ebenfalls die Kosten. Es kann auch die Detektion von lebenden („live”) Fasern vor der Diagnostik durchführen.
Das Instrument wird geeigneterweise in einer Hand-Form („handheld Form”) zur Verfügung gestellt, wie beispielsweise in 7, worin das Testinstrument 10' ein Gehäuse 56 von einer Größe umfasst, die zum Halten in der Hand des Benutzers geeignet ist, ein Display 58, und Eingabe-Kontrollen 60 („user input controls 60”), die beispielsweise Cursor-Kontrolltasten, Knöpfe und Auswahl-Drehknöpfe umfassen können.
Während eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hier gezeigt und beschrieben wurde, wird es für den Fachmann offensichtlich sein, dass viele Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne von der Erfindung in ihrem weitesten Sinne abzuweichen. Die angehängten Ansprüche sind daher gedacht, alle solche Änderungen und Modifikationen abzudecken, die in den wahren Geist und Umfang der Erfindung fallen.

Claims

Instrument zum Prüfen einer Singlemode optischen Faser im Test, worin optische Pulse in die Singlemode optische Faser im Test eingeleitet werden und ein zurückkehrendes optisches Signal von der Singlemode optischen Faser im Test empfangen wird, wobei das Instrument umfasst: eine Quelle optischer Energie von langer Wellenlänge und niedriger Energie zum Generieren des optischen Pulses; einen optischen Detektor, der mit der Quelle optischer Energie von langer Wellenlänge und niedriger Energie kompatibel ist, zum Empfangen des zurückkehrenden optischen Signals von der Singlemode optischen Faser im Test; einen Singlemode optischen Koppler, der zwei einführende Anschlüsse und einen ausführenden Anschluss aufweist, wobei die optischen Pulse von der optischen Energiequelle an einem einführenden Anschluss fortgeleitet werden und an eine austretende Singlemode optische Faser gekoppelt sind, die mit dem ausführenden Anschluss verbunden ist, und wobei das zurückkehrende optische Signal an dem zweiten einführenden Anschluss empfangen wird und an den optischen Detektor gekoppelt wird, wobei der Singlemode optische Koppler die optische Energie der optischen Quelle und das zurückkehrende optische Signal zwischen dem assoziierten ausführenden und den assoziierten einführenden Anschlüssen gleichmäßig aufteilt; eine Länge von Singlemode optischer Faser angebracht an dem ausführenden Anschluss des Singlemode optischen Kopplers und des ausführenden Faserkonnektors, der verwendet wird, eine optische Verzögerung zu erzeugen in der Weise, dass elektrisches Schaltrauschen („switching noise”) bedingt durch den Lasertrigger von dem ersten zurückgegebenen optischen Puls getrennt wird; einen optischen Empfänger, der einen operationalen Bandbreiten-Verstärker umfasst, der zum Operieren in zwei unterschiedlichen Verstärkungseinstellungen konfiguriert ist, eine für hohe Verstärkungen und Sensitivität, und eine für niedrige Verstärkung und hohe Bandbreite; mindestens einen Mikroprozessor zum Kontrollieren der Elektronik, zum Aufsammeln der Signale und zum Prozessieren der Signale; ein Display zum Berichten der Ergebnisse der lebenden („live”) Faser und der Distanzen zu Reflexionen und Faserenden.
Instrument nach Anspruch 1, worin die Quelle optischer Energie von kurzer Wellenlänge und hoher Energie eine Laserdiode ist, die einen optischen Output im Bereich von 1310 Nanometern aufweist.
Instrument nach Anspruch 1, worin der optische Detektor eine Hochgeschwindigkeits-„InGaAs PIN” Vorrichtung ist von niedrigen Kosten, die keine substantielle Verstärkung des internen Stroms produziert.
Instrument nach Anspruch 1, worin der Singlemode optische Faserkoppler, der einführende Anschlüsse und ausführende Anschlüsse aufweist, eine 50/50 Kopplungsrate-Vorrichtung („50/50 coupling ratio device”) ist mit mindestens 2 Metern an Faser zwischen dem Koppler und dem ausführenden Anschluss-Konnektor.
Instrument nach Anspruch 1, worin der Empfänger ein Hochgeschwindigkeits-„op amp” ist, dessen internes Spannungs- Clamping ein Ausbreiten des Pulses verhindert, so dass eine hohe Auflösung aufrecht erhalten wird, ein großer Feedback-Widerstand zur starken Verstärkung des Rückstreuungs-Signals („backscatter signals”), das zum Lokalisieren des nicht-reflektierenden APCs gebraucht wird, und ein Feedback-Widerstand von niedrigem Wert („low value feedback resistor”), um eine hohe räumliche Auflösung zwischen reflektierenden Ereignissen aufrecht zu erhalten.
Instrument nach Anspruch 5, worin der große Feedback-Widerstand 200 K Ohm umfasst.
Instrument nach Anspruch 5, worin der große Feedback-Widerstand 4 K Ohm umfasst.
Instrument nach Anspruch 1, worin der Empfänger aktiviert ist, während der Laserpuls in dem „Off”-Status ist, so dass jeglicher Verkehr, der auf dem Faserkabel präsent ist, durch den Empfänger detektiert werden kann, so dass die Verkabelung mit Verkehr durch einen Laserpuls nicht unterbrochen wird.
Instrument nach Anspruch 1, worin das Instrument, wenn die Messungen der Reflexion ohne Rückstreuung durchgeführt werden, kalibriert wird durch Vergleichen und Berechnen der Differenzen zwischen einer bekannten Reflexion durch Verwenden von Rückstreuung und einer unbekannten Reflexion ohne Rückstreuung und Verwenden der Rückstreuungs-Reflexions-Gleichung und des Verstärker-Anstiegs-Verhältnisses („amplifier gain ratio”), um den unbekannten Reflexionswert zu bestimmen.
Instrument nach Anspruch 1, worin der optische Empfänger auf lebenden („live”) Faserverkehr testet, bevor ein diagnostischer Test durchgeführt wird.
Verfahren zum Prüfen einer Singlemode optischen Faser im Test, worin optische Pulse in die Singlemode optische Faser im Test eingeleitet werden und ein zurückkehrendes optisches Signal von der Singlemode optischen Faser im Test empfangen wird, wobei das Instrument aufweist: zur Verfügung stellen einer Quelle optischer Energie von langer Wellenlänge und niedriger Energie zum Generieren des optischen Pulses; zur Verfügung stellen eines optischen Detektors, der mit der Quelle optischer Energie von langer Wellenlänge und niedriger Energie kompatibel ist, zum Empfangen des zurückkehrenden optischen Signals von der Singlemode optischen Faser im Test; zur Verfügung stellen eines Singlemode optischen Kopplers, der zwei einführende Anschlüsse und einen ausführenden Anschluss aufweist, wobei die optischen Pulse von der optischen Energiequelle an einem einführenden Anschluss fortgeleitet werden und an eine ausführende Singlemode optische Faser gekoppelt sind, die mit dem ausführenden Anschluss verbunden ist, und wobei das zurückkehrende optische Signal an dem zweiten einführenden Anschluss empfangen wird und an den optischen Detektor gekoppelt wird, wobei der Singlemode optische Koppler die optische Energie der optischen Quelle und das zurückkehrende optische Signal zwischen dem assoziierten ausführenden Anschluss und den einführenden Anschlüssen gleichmäßig aufteilt; zur Verfügung stellen einer Länge von Singlemode optischer Faser angebracht an dem ausführenden Anschluss des Singlemode optischen Kopplers und des ausführenden Faserkonnektors, der verwendet wird, eine optische Verzögerung zu er zeugen in der Weise, dass elektrisches Schaltrauschen („switching noise”) bedingt durch den Lasertrigger von dem ersten zurückgegebenen optischen Puls getrennt wird; zur Verfügung stellen eines optischen Empfängers, der einen operationalen Bandbreiten-Verstärker umfasst, der zum Operieren in zwei unterschiedlichen Verstärkungseinstellungen konfiguriert ist, eine für hohe Verstärkung und Sensitivität, und eine für niedrige Verstärkung und hohe Bandbreite; zur Verfügung stellen von mindestens einem Mikroprozessor zum Kontrollieren der Elektronik, zum Aufsammeln der Signale und zum Prozessieren der Signale; zur Verfügung stellen eines Displays zum Berichten der Ergebnisse der lebenden („live”) Faser und der Distanzen zu Reflexionen und Faserenden.
Verfahren nach Anspruch 11, worin die Quelle optischer Energie von kurzer Wellenlänge und hoher Energie eine Laserdiode ist, die einen optischen Output im Bereich von 1310 Nanometern aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11, worin der optische Detektor eine Hochgeschwindigkeits-„InGaAS PIN” Vorrichtung ist von niedrigen Kosten, die keine substantielle Verstärkung des internen Stroms produziert.
Verfahren nach Anspruch 11, worin der Singlemode optische Faserkoppler, der einführende Anschlüsse und ausführende Anschlüsse aufweist, eine 50/50 Kopplungsrate-Vorrichtung („50/50 coupling ratio device”) ist mit mindestens 2 Metern an Faser zwischen dem Koppler und dem ausführenden Anschluss-Konnektor.
Verfahren nach Anspruch 11, worin der Empfänger ein Hochgeschwindigkeits-„op amp” ist, dessen internes Spannungs-Clamping ein Ausbreiten des Pulses verhindert, so dass eine hohe Auflösung aufrecht erhalten wird, ein großer Feedback-Widerstand zur starken Verstärkung des Rückstreuungs-Signals („backscatter signals”), das zum Lokalisieren des nicht-reflektierenden APCs gebraucht wird, und ein Feedback-Widerstand von niedrigem Wert („low value feedback resistor”), um eine hohe räumliche Auflösung zwischen reflektierenden Ereignissen aufrecht zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 11, worin der große Feedback-Widerstand 200 K Ohm umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, worin der große Feedback-Widerstand 4 K Ohm umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, worin der Empfänger aktiviert ist, während der Laserpuls in dem „Off”-Status ist, so dass jeglicher Verkehr, der auf dem Faserkabel präsent ist, durch den Empfänger detektiert werden kann, so dass die Verkabelung mit Verkehr durch einen Laserpuls nicht unterbrochen wird.
Verfahren nach Anspruch 11, worin ein Kalibrierungsverfahren verwendet wird, wenn Messungen der Reflexion ohne Rückstreuung durchgeführt werden durch Vergleichen und Berechnen der Differenzen zwischen einer bekannten Reflexion durch Verwenden von Rückstreuung und einer unbekannten Reflexion ohne Rückstreuung und Verwenden der Rückstreuungs-Reflexions-Gleichung und des Verstärker-Anstiegs-Verhältnisses („amplifier gain ratio”), um den unbekannten Reflexionswert zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 11, worin der optische Empfänger auf lebenden („live”) Faserverkehr testet, bevor ein diagnostischer Test durchgeführt wird.