DE69736073T2

DE69736073T2 - Weg für optische zeitbereichreflektometriemessungen eines optischen übertragungssystems mit optischen isolatoren

Info

Publication number: DE69736073T2
Application number: DE69736073T
Authority: DE
Inventors: D. Howard Red Bank KIDORF
Original assignee: Tyco Telecommunication US Inc
Current assignee: SubCom LLC
Priority date: 1996-10-23
Filing date: 1997-10-15
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2017-10-16
Also published as: CA2267781C; DE69736073D1; EP0956665A4; WO1998018224A1; JP2001503143A; TW350036B; AU5146498A; CA2267781A1; EP0956665A1; EP0956665B1; US6028684A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Weg zwischen einem Paar von Fasern in einem optischen Faserübertragungssystem. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere einen Weg, der optische Zeitbereichsreflektometrie("OTDR")-Messungen eines optischen Faserübertragungssystems ermöglicht, das Zwischenverstärker und optische Isolatoren aufweist.
Ein OTDR-Instrument ist ein faseroptisches Messinstrument. Ein OTDR-Instrument arbeitet durch Senden eines Testsignals entlang einer Faser und durch Überwachen des kleinen Teils des zu ihm zurückgestreuten oder rückreflektierten Lichts. Das reflektierte Licht kann verwendet werden, um festzustellen, ob in der Faser ein Fehler vorhanden ist.
Ein typisches optisches Übertragungssystem mit großer Reichweite weist ein Paar unidirektionaler optischer Fasern auf. Ein optisches Signal wird über lange Strecken abgeschwächt. Daher weist die optische Faser typischerweise mehrere beabstandete Zwischenverstärker auf. Die Zwischenverstärker beinhalten optische Verstärker, welche ankommende abgeschwächte optische Signale verstärken. Die Zwischenverstärker weisen auch einen optischen Isolator auf, der die Ausbreitung des optischen Signals auf eine einzige Richtung beschränkt.
Ein typisches optisches Übertragungssystem mit großer Reichweite erfordert eine Technik zum Bestimmen des Orts von Fehlern entlang dem Übertragungsweg unter Verwendung ausschließlich von Einrichtungen, die sich an den Enden des Übertragungssystems befinden. Zwei Techniken werden weit verbreitet verwendet, nämlich eine Rückkopplungstechnik und die OTDR-Technik.
Bei der Rückkopplungstechnik wird eine Kopplung in dem Zwischenverstärker angeordnet, so dass ein Teil des Signals von einer Richtung in die entgegengesetzte Richtung gekoppelt wird. Das rückkehrende Signal wird dann durch die Einrichtung am Ende des Übertragungssystems analysiert, um den Betrag der Rückgaben von jedem der Zwischenverstärker zu erfassen.
Es ist bekannt, dass Modifikationen an einem Übertragungssystem erforderlich sind, um die OTDR-Technik zu ermöglichen. Dies liegt an dem unidirektionalen Verhalten des optischen Isolators, der das gestreute und reflektierte Licht in der Rückkehrrichtung beseitigt. Um die OTDR-Technik zu verwenden, wird die gepaarte Übertragungsleitung zum Übertragen des zurückkehrenden Lichts verwendet. Eine Kopplung ist in jedem Zwischenverstärker bereitgestellt, um dies zu erreichen.
1 zeigt eine bekannte Anordnung, die verwendet wird, um die sowohl von der Rückkopplungstechnik als auch von der OTDR-Technik benötigte Kopplung zu implementieren. Das Segment eines optischen Übertragungssystems in 1 beinhaltet Fasern 10, 12, auf denen sich die optischen Signale in der durch die Pfeile angegebenen Richtung ausbreiten. Mehrere Zwischenverstärker sind entlang den Fasern 10, 12 angeordnet. Zwei solche Zwischenverstärker 14, 16 sind in 1 dargestellt. Zwischenverstärker sind typischerweise 30 bis 120 km beabstandet.
Der Zwischenverstärker 14, der für alle Zwischenverstärker entlang den Fasern 10, 12 typisch ist, ist in 1 in Einzelheiten dargestellt. Der Zwischenverstärker 14 weist optische Verstärker 17, 18 auf, welche das optische Signal entlang der Übertragungsleitung verstärken. Typische optische Verstärker sind mit einer erbiumdotierten Faser aufgebaut, die von einer Laserquelle gepumpt wird. Optische Isolatoren 21, 25 sind bei langen Übertragungsspannen erfor derlich, um rücklaufendes Licht und eine Mehrweginterferenz zu beseitigen.
Die innerhalb des Zwischenverstärkers 14 dargestellte Koppleranordnung stellt den Weg bereit, der für beide Fehlersuchtechniken erforderlich ist. Diese Wege werden mit Kopplern 30, 40, 50 und 60 implementiert. Diese Koppleranordnung stellt Rückkopplungs- und OTDR-Wege für beide optischen Fasern 10 und 12 bereit.
Die Übertragung auf der optischen Faser 10 kann als Beispiel verwendet werden. Das Signal folgt dem Rückkopplungsweg durch die Koppler 30, 50 und 60 auf den folgenden Fasern: 31-34-53-51-63-62. Das Rückkopplungssignal läuft dann zusammen mit den Daten auf dem Übertragungsweg 12. Typischerweise ist das Rückkopplungssignal um etwa 45 dB in Bezug auf das auf der Faser 31 vorhandene Signal abgeschwächt.
Die Koppleranordnung implementiert auch einen Weg zur Verwendung durch die OTDR-Technik. Durch Reflexion oder Streuung zwischen den Zwischenverstärkern 14 und 16 erzeugte Signale treten in den Koppler 30 auf der Faser 32 ein. Das Signal folgt den folgenden Fasern: 32-33-41-42-52-51-63-62. Das Signal läuft dann zusammen mit den Daten auf dem Übertragungsweg 12. Typischerweise ist das OTDR-Signal um etwa 20 dB in Bezug auf das auf der Faser 32 vorhandene Signal abgeschwächt.
Ähnliche Wege werden von Signalen genommen, die sich auf der optischen Faser 12 ausbreiten.
Andere Verstärkungsschemata als das in 1 dargestellte wurden vor kurzem entwickelt. Diese Systeme verwenden ferne Verstärker, die keine elektrische Leistung benötigen. Ein Beispiel eines solchen Systems ist in 2 dargestellt, in dem Verstärker 76, 79, 83, 86 auf den Übertragungswegen 90, 91 zwischen zwei Zwischenverstärkern 70, 72 angeordnet sind. Die Leistung für die Verstärker 76, 79, 83, 86 wird optisch entweder durch die Verwendung zweckgebundener Pumpfasern 75, 80 oder durch einen Abschnitt der Übertra gungswege 91, 90 zugeführt. Isolatoren 66, 77, 78, 68, 69, 81, 82, 67 sind erforderlich, um rücklaufendes Licht und eine Mehrweginterferenz zu beseitigen. Leider beseitigen diese Isolatoren die in den Übertragungsfasern 58, 84, 91, 59, 85, 90 hervorgerufenen Reflexionen. Dies macht die OTDR-Technik für die Fehlersuche unmöglich. Weiterhin ist es unerwünscht, eine gesamte Koppleranordnung, einschließlich der in 1 dargestellten Koppler 30, 40, 50, 60 an dem Ort der fernen Verstärker anzuordnen, weil die Verwendung eines mechanischen Gehäuses mit einer ausreichenden Größe, um alle vier Koppler aufzunehmen, kostspielig und unerwünscht ist.
US-A-4 794 249 beschreibt ein optisches Zeitbereichsreflektometer (OTDR) mit einem Heterodynempfang zum Bestimmen der Abschwächung eines optischen Wellenleiters durch Messen des rückgestreuten Teils der in den Messwellenleiter gesendeten Lichtimpulse.
US-A-5 214 728 beschreibt ein bidirektionales optisches Kommunikationssystem mit einer optischen Faserleitung, die mit einem optischen Verstärker gekoppelt ist, und einer optischen Übertragungsleitung zum Umgehen des optischen Faserverstärkers, um eine bidirektionale Übertragung bereitzustellen, und um zu ermöglichen, dass sich rückgestreutes Licht zu einem Sender ausbreitet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist ein Weg, der ein Paar optischer Fasern in einem optischen Übertragungssystem koppelt. Das in den Ansprüchen definierte Übertragungssystem weist mehrere entlang der Übertragungsleitung angeordnete optische Verstärker auf. Diesen optischen Verstärkern sind optische Isolatoren zugeordnet, welche den Fluss optischer Energie auf eine einzige Richtung beschränken.
Der Weg ermöglicht es, dass von einer optischen Faser hinter dem optischen Isolator reflektiertes oder gestreutes Licht über die andere optische Faser zurückgeführt wird. Dies ermöglicht es, dass eine OTDR-Vorrichtung Messinformationen entlang der gesamten Länge der Fasern zwischen optischen Isolatoren erhält.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Es zeigen:
1 ein Segment eines mit Zwischenverstärkern versehenen optischen Übertragungssystems, das mit einem OTDR-Instrument verwendet werden kann,
2 ein Segment eines mit Zwischenverstärkern versehenen optischen Übertragungssystems, das ferne Verstärker aufweist, und
3 ein Segment eines mit Zwischenverstärkern versehenen optischen Übertragungssystems, das ferne Verstärker und die vorliegende Erfindung aufweist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die Erfindung wird in Zusammenhang mit einem als Beispiel dienenden optischen Übertragungssystem beschrieben, welches Zwischenverstärker, ferne Verstärker und optische Isolatoren aufweist. Die Erfindung ist ein Weg innerhalb eines solchen Übertragungssystems, welches OTDR-Messungen entlang der gesamten Länge der optischen Fasern zwischen den optischen Isolatoren ermöglicht. Die Erfindung kann auch auf Übertragungssysteme angewendet werden, die keine fernen Verstärker verwenden, wie jene, die in 1 dargestellt sind.
3 zeigt ein Segment eines optischen Übertragungssystems, das Zwischenverstärker, ferne Verstärker und die vorliegende Erfindung aufweist. Das optische Übertragungssystem 99 weist ein Paar optischer Fasern 100, 110 auf, auf denen optische Signale in der durch die Pfeile angegebenen Richtung laufen. Mehrere Zwischenverstärker sind entlang den Fasern 100, 110 angeordnet. Zwei solche Zwischenverstärker 101, 102 sind in 3 dargestellt.
Die Zwischenverstärkerkonfiguration und die fernen Verstärker ähneln jenen, die in 2 dargestellt sind. Das Übertragungssystem 99 beinhaltet mehrere ferne Verstärker 103–106, welche außerhalb der Zwischenverstärker 101, 102 liegen. Die Zwischenverstärker 101, 102 beinhalten Verstärker 122, 125, 127, 130. Die Leistung für die Verstärker 103, 106 wird optisch durch zweckgebundene Pumpfasern 108 bzw. 107 zugeführt. Die Leistung für die Verstärker 104, 105 wird über die Übertragungswege 114 bzw. 119 zugeführt. Isolatoren 123, 111, 113, 128, 131, 116, 118, 126 sind erforderlich, um rücklaufendes Licht und Mehrweginterferenzen zu beseitigen.
Wegen des Vorhandenseins der optischen Isolatoren im Übertragungssystem 99 würde ein OTDR-basierter Fehlerlokalisierer normalerweise keine Messinformationen für den optischen Übertragungsweg über den ersten optischen Isolator auf dem Übertragungsweg hinaus bereitstellen.
Um OTDR-Messungen auf dem Übertragungssystem 99 zu ermöglichen, muss ein Weg bereitgestellt werden, um das reflektierte und gestreute Licht von Übertragungsfasern 109, 112, 114, 115, 117, 119 zur Quelle des OTDR-Sondensignals zurückzuführen. Die vorliegende Erfindung stellt durch die Verwendung optischer Koppler 124, 120, 121, 129 diesen Weg für das Rückkehrsignal für alle Orte bereit, an denen er erforderlich ist.
Beispielsweise würde ein auf der Übertragungsfaser 100 in das optische Übertragungssystem 99 eintretendes und von der Übertragungsfaser 112 reflektiertes Sondensignal auf der Übertragungsfaser 110 über den Koppler 120 zurückgeführt werden. Ähnlich würde ein in diesen als Beispiel dienenden Abschnitt des Übertragungssystems auf der Übertragungsfaser 110 eintretendes Sondensignal, das von der Übertragungsfaser 119 reflektiert wird, beispielsweise auf der Übertragungsfaser 100 über den Koppler 120 zurückgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung kann mit einem optischen Übertragungssystem mit fernen Verstärkern verwendet werden, um die Rückführung des OTDR-Signals von der gesamten Länge des Übertragungswegs zwischen den Zwischenverstärkern, unabhängig vom Vorhandensein der optischen Isolatoren, zu ermöglichen. Die vorliegende Erfindung kann auch auf ein Übertragungssy stem angewendet werden, das keine fernen optischen Verstärker aufweist, beispielsweise indem der optische Koppler, ähnlich dem optischen Koppler 124 in dem Zwischenverstärker 101 in 3, innerhalb des Zwischenverstärkergehäuses angeordnet wird.

Claims

Optisches Übertragungssystem, welches aufweist: eine erste optische Faser (100, 114), welche einen Eingang und einen Ausgang aufweist, eine zweite optische Faser (109), welche einen Eingang und einen Ausgang aufweist, eine dritte optische Faser (119), welche einen Eingang und einen Ausgang aufweist, eine vierte optische Faser (110, 115), welche einen Eingang und einen Ausgang aufweist, einen ersten optischen Isolator (123, 128), der mit dem Ausgang der ersten optischen Faser (100, 114) gekoppelt ist, wobei der erste optische Isolator einen Eingang und einen Ausgang aufweist, einen zweiten optischen Isolator (126, 131), der mit dem Ausgang der dritten optischen Faser (119) gekoppelt ist, wobei der zweite optische Isolator einen Eingang und einen Ausgang aufweist, einen optischen Koppler (124, 129) mit vier Anschlüssen, der mit dem Ausgang des ersten optischen Isolators (123, 128), dem Eingang der zweiten optischen Faser (109), dem Ausgang des zweiten optischen Isolators (126, 131) und dem Eingang der vierten optischen Faser (110, 115) gekoppelt ist, einen ersten Weg durch den optischen Koppler (124, 129), der den Eingang der ersten optischen Faser (100, 114) mit dem Eingang der zweiten optischen Faser (109) koppelt, einen zweiten Weg durch den optischen Koppler (124, 129), der den Eingang der zweiten optischen Faser (109) mit dem Eingang der vierten optischen Faser (110, 115) koppelt, einen dritten Weg durch den optischen Koppler (124, 129), der den Eingang der dritten optischen Faser (119) mit dem Eingang der vierten optischen Faser (110, 115) koppelt, einen vierten Weg durch den optischen Koppler (124, 129), der den Eingang der vierten optischen Faser (110, 115) mit dem Eingang der zweiten optischen Faser (109) koppelt, und einen ersten Übertragungsweg (100, 109, 112, 114) zum Übertragen optischer Kommunikationssignale in einer ersten Richtung und einen zweiten Übertragungsweg (115, 117, 119, 110) zum Übertragen optischer Kommunikationssignale in einer zweiten Richtung, wobei der erste Übertragungsweg (100, 109, 112, 114) die erste (100, 114) und die zweite (109) optische Faser aufweist und der zweite Übertragungsweg (115, 117, 119, 110) die dritte (119) und die vierte optische Faser (110, 115) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Koppler (124, 129) in der Lage ist, von dem ersten Übertragungsweg (100, 109, 112, 114) empfangene rücklaufende optische Energie in den zweiten Übertragungsweg (115, 117, 119, 110) zu koppeln und von dem zweiten Übertragungsweg (115, 117, 119, 110) empfangene rücklaufende optische Energie in den ersten Übertragungsweg (100, 109, 112, 114) zu koppeln, wobei durch den optischen Koppler gekoppelte optische Energie an einem Ende des Übertragungssystems analysiert wird, um Fehler entlang dem ersten (100, 109, 112, 114) und/oder dem zweiten (115, 117, 119, 110) Übertragungsweg zu lokalisieren.
Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 1, welches weiter aufweist: einen ersten optischen Verstärker (122, 103, 104, 127), der auf dem ersten Übertragungsweg (100, 109, 112, 114) angeordnet ist, und einen zweiten optischen Verstärker (125, 105, 106, 130), der auf dem zweiten Übertragungsweg (115, 117, 119, 110) angeordnet ist.
Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 2, wobei der erste und der zweite optische Verstärker ferne optische Verstärker (103, 104, 105, 106) sind.
Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 2, wobei der erste und der zweite optische Verstärker innerhalb eines Zwischenverstärkers (101, 102) liegen.
System nach Anspruch 1, wobei der zweite Weg ein rückkehrendes OTDR-(optische Zeitbereichsreflektometrie)-Signal zu dem ersten Übertragungsweg (100, 109, 112, 114) unterstützt und der vierte Weg ein rückkehrendes OTDR-Signal zu dem zweiten Übertragungsweg (115, 117, 119, 110) unterstützt.
System nach Anspruch 1, welches weiter aufweist: mindestens einen zusätzlichen optischen Isolator (111, 113) des ersten Übertragungswegs, der entlang dem ersten Übertragungsweg (100, 109, 112, 114) angeordnet ist, wobei jeder der optischen Isolatoren des ersten Übertragungswegs und der erste optische Isolator (123, 128) dafür eingerichtet sind, Licht in die erste Richtung auszubreiten und eine Ausbreitung von Licht in die zweite Richtung im Wesentlichen zu verhindern, um dadurch auf dem ersten Übertragungsweg (100, 109, 112, 114) übertragene Signale in die erste Richtung zu leiten, mindestens einen zusätzlichen optischen Isolator (118, 116) des zweiten Übertragungswegs, der entlang dem zweiten Übertragungsweg (115, 117, 119, 110) angeordnet ist, wobei jeder der optischen Isolatoren des zweiten Übertragungswegs und der zweite optische Isolator (126, 131) dafür eingerichtet sind, Licht in die zweite Richtung auszubreiten und die Ausbreitung von Licht in die erste Richtung im Wesentlichen zu verhindern, um dadurch auf dem zweiten Übertragungsweg (115, 117, 119, 110) übertragene Signale in die zweite Richtung zu leiten, und mindestens einen zusätzlichen optischen Koppler (120, 121), wobei jeder der jeweiligen zusätzlichen optischen Koppler eine optische Eingabe von einem entsprechenden der optischen Isolatoren (111, 113) des ersten Übertragungswegs und einem entsprechenden der optischen Isolatoren (118, 116) des zweiten Übertragungswegs empfängt und in der Lage ist, von dem ersten Übertragungsweg (100, 109, 112, 114) empfangene rücklaufende optische Energie in den zweiten Übertragungsweg (115, 117, 119, 110) zu koppeln, und von dem zweiten Übertragungsweg (115, 117, 119, 110) empfangene rücklaufende optische Energie in den ersten Übertragungsweg (100, 109, 112, 114) zu koppeln, wobei durch jeden zusätzlichen optischen Koppler gekoppelte optische Energie unter Verwendung von OTDR (optischer Zeitbereichsreflektometrie) analysiert wird, um Fehler entlang dem ersten (100, 109, 112, 114) und/oder dem zweiten (115, 117, 119, 110) Übertragungsweg zu lokalisieren.
System nach Anspruch 6, welches weiter ein Gehäuse aufweist, welches einen jeweiligen von den zusätzlichen optischen Kopplern (120, 121) oder den optischen Koppler (124, 129), einen Abschnitt sowohl des ersten (100, 109, 112, 114) als auch des zweiten (115, 117, 119, 110) Übertragungswegs, einen entsprechenden von den optischen Isolatoren (111, 113) des ersten Übertragungswegs oder dem ersten optischen Isolator (123, 128) und einen entsprechenden von den optischen Isolatoren (116, 118) des zweiten Übertragungswegs oder dem zweiten optischen Isolator (126, 131) enthält.
System nach Anspruch 7, wobei das Gehäuse weiter einen ersten (122, 127) und einen zweiten (125, 130) optischen Verstärker aufweist, die entlang dem ersten (100, 109, 112, 114) bzw. dem zweiten (115, 117, 119, 110) Übertragungsweg angeordnet sind.
System nach Anspruch 8, wobei der erste (122, 127) und der zweite (125, 130) optische Verstärker von einem Ort außerhalb des Gehäuses fern gepumpt werden.