本實用新型涉及傳輸光纜健康監(jiān)測技術領域，具體為一種光中繼放大光纖鏈路傳輸COTDR信號的光學結構。

背景技術：

對于長距離傳輸?shù)墓饫|，為了彌補光信號傳輸損耗，一般都有多級中繼放大器，也稱為光中繼放大鏈路。在某些不便于人工維護的光中繼放大鏈路，比如海底光纜、跨荒漠長距離光纜等，為了檢查整個光纖鏈路上各中繼放大器的信號增益、光纜有否斷裂以及對斷點定位等，目前是采用能夠透過光纖放大器的COTDR(相干檢測光時域反射計)進行檢測。

現(xiàn)有的COTDR用于雙纖雙向光纖通信系統(tǒng)的檢測，傳輸光纖一端(以下稱A為端)兩根光纖分別連接COTDR設備的發(fā)射端口和接收端口，COTDR光脈沖探測信號在A端的下行光纖中傳輸；A端的上行光纖傳輸返回的COTDR的后向瑞利散射信號。傳輸光纖的另一端稱為B端。B端發(fā)射的通信信號在B端的下行光纖中傳輸由A端接收，B端的下行光纖即為A端的上行光纖，而A端的下行光纖為B端的上行光纖。

COTDR光纖鏈路檢測系統(tǒng)包括與n級光中繼放大器相配合的n級傳輸COTDR信號的光學結構，每個光學結構含有環(huán)形器和3dB光纖耦合器。傳輸光纜A端的COTDR設備發(fā)送光脈沖探測信號，在A端的下行光纖和其上的各級光中繼放大器中傳輸，在下行光纖的每個光中繼放大器后連接環(huán)形器，放大后的光脈沖探測信號中的后向瑞利散射信號通過環(huán)形器從該傳輸光纖中分出，接入在對應A端上行光纖中的3dB光纖耦合器，在3dB光纖耦合器中本級的后向瑞利散射信號與上行光纖中傳輸?shù)耐ㄐ判盘柤昂蠹壢鹄⑸湫盘栺詈?，一起進入A端上行光纖，共同傳輸至傳輸光纖A端，后向瑞利信號經(jīng)末端波分復用器濾波輸出至COTDR設備接收端。COTDR設備接收經(jīng)n級光學結構返回的n個光脈沖序列，據(jù)此判斷光纖鏈路的狀態(tài)。

目前的傳輸COTDR信號的光學結構安裝于光中繼放大光纖鏈路中，用以實現(xiàn)長距離光纜，特別是海底光纜的健康檢測。

但由于傳輸COTDR信號的光學結構在上行光纖中使用了3dB光纖耦合器，上行光纖中傳輸?shù)耐ㄐ判盘柋仨毥?jīng)過光纖耦合器，其中傳輸?shù)耐ㄐ判盘柌鍝p大于3dB，插損較大，影響通信質量。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有COTDR信號傳輸光學結構引入插損過大的缺點，提供一種光中繼放大光纖鏈路傳輸COTDR信號的光學結構，增加解波分復用器和波分復用器使上行光纖中的通信信號繞過光纖耦合器繼續(xù)傳輸，而本級的后向瑞利散射信號和后級的后向瑞利散射信號通過解波分復用器、光纖耦合器、波分復用器與與通信信號一起耦合進入上行光纖傳輸；本光學結構使通信信號不經(jīng)過3dB光纖耦合器，減少其插損。

本實用新型設計的一種光中繼放大光纖鏈路傳輸COTDR信號的光學結構，所述光中繼放大光纖鏈路的A端和B端之間有兩條傳輸光纖，A、B端各有一臺通信設備；A端還配置COTDR設備。

A→B光纖和A←B光纖用于A、B端相互傳輸通信信號。A→B光纖為A端的下行光纖，A端通信設備發(fā)送的信號在A→B光纖中向B端傳輸，A←B光纖為A端的上行光纖，A端通信設備接收在A←B光纖中傳輸?shù)紸端的B端通信信號。可見，A→B光纖也就是B端的上行光纖，B端通信設備接收在A→B光纖中傳輸?shù)紹端的A端通信信號，A←B光纖也就是B端的下行光纖，B端設備發(fā)送的通信信號在A←B光纖中向A端傳輸。

A→B光纖和A←B光纖上各有相互對應的n級中繼放大器，A→B光纖的A端經(jīng)A端波分復用器分別連接A端通信設備的信號發(fā)送端和A端COTDR設備的發(fā)送端，A←B光纖的A端經(jīng)A端解波分復用器連接A端COTDR設備接收端和A端通信設備的信號接收端，A端COTDR信號和A、B端通信設備發(fā)送的通信信號的波長都不同；A→B光纖的B端連接B端通信設備的接收端，A←B光纖的B端連接B端通信設備的發(fā)送端。

所述COTDR設備位于A端，所述傳輸COTDR信號的光學結構為傳輸A端 COTDR信號的光學結構，包括環(huán)形器和光纖耦合器。所述A→B光纖和A←B光纖上的每級中繼放大器均配合安裝一套傳輸A端COTDR信號的光學結構。其中每級傳輸A端COTDR信號的光學結構中的環(huán)形器有三個端口，光纖耦合器有2個輸入端和一個輸出端。環(huán)形器的第一端口與A→B光纖上的同級中繼放大器的輸出端連接，環(huán)形器的第二端口連接通往該光纖的下一級中繼放大器的A→B光纖，環(huán)形器的第三端口與光纖耦合器一個輸入端連接。

本實用新型的傳輸COTDR信號的光學結構還包括解波分復用器和波分復用器，同一級光學結構的解波分復用器和波分復用器連接于A←B光纖中，位于A←B光纖的該級中繼放大器的輸入端一側；解波分復用器和波分復用器均為三端口，三個端口分別為公共端、透射端和反射端，解波分復用器的公共端與后方的A←B光纖連接，透射端連接光纖耦合器另一輸入端，反射端則連接波分復用器的反射端；波分復用器透射端連接光纖耦合器輸出端，公共端則連接A←B光纖的本級中繼放大器輸入端。

某級的光學結構的解波分復用器將在A←B光纖中傳輸?shù)谋炯壷暗亩嗉壍暮笙蛉鹄⑸湫盘柵c通信信號分離、送入光纖耦合器，而通信信號則直接進入波分復用器，光纖耦合器將環(huán)形器分離出的本級A→B光纖的中繼放大器的后向瑞利散射信號與解波分復用器送入的的多級的后向瑞利散射信號耦合，送入光纖耦合器前方的波分復用器，將本級及其前方的多級后向瑞利散射信號與A←B光纖中的通信信號合波、放大，在A←B光纖繼續(xù)向A端傳輸。

n級傳輸A端COTDR信號的光學結構分離出的后向瑞利散射信號與B端通信信號共同傳輸至A端，再經(jīng)A端解波分復用器分離分別進入A端COTDR設備的接收端和A端通信信號設備的接收端，A端COTDR設備接收經(jīng)n級傳輸A端COTDR信號的光學結構返回的n個A端COTDR光脈沖序列。

A、B兩端可同時配置COTDR設備，傳輸A端COTDR信號的光學結構如上所述。B端同時配置COTDR設備，A←B光纖的B端經(jīng)B端波分復用器分別連接B端通信設備的信號發(fā)送端和B端COTDR設備的發(fā)送端，B端COTDR信號和A、B端通信設備發(fā)送的通信信號的波長不同,而且與A端COTDR信號波長不同；A→B光纖的B端經(jīng)B端解波分復用器連接B端COTDR設備接收端和B端通信設備的信號接收端。

B端COTDR從光纖鏈路B端發(fā)送光脈沖探測信號，即B端COTDR信號，沿光纖鏈路B端的下行光纖即A←B光纖傳輸。

所述A→B光纖和A←B光纖上的每級中繼放大器還配合安裝一套傳輸B端COTDR信號的光學結構。傳輸B端COTDR信號的光學結構與傳輸A端COTDR信號的光學結構的主要部件相同，光纖鏈路上安裝的傳輸B端COTDR信號的光學結構與傳輸A端COTDR信號的光學結構相互為中心對稱。傳輸B端COTDR信號的光學結構環(huán)形器第一端口與A←B光纖上的同級中繼放大器的輸出端連接，環(huán)形器第二端口連接通往該光纖的下一級中繼放大器的A←B光纖，環(huán)形器第三端口與本光學結構的光纖耦合器一個輸入端連接。本光學結構的解波分復用器和波分復用器連接于A→B光纖中，位于A→B光纖的該級中繼放大器的輸入端一側；本光學結構的解波分復用器的公共端與后方的A→B光纖連接，透射端連接光纖耦合器另一輸入端，反射端則連接波分復用器的反射端；波分復用器透射端連接光纖耦合器輸出端，公共端則連接A→B光纖的本級中繼放大器輸入端。

每經(jīng)過一級中繼放大器時，B端COTDR信號被放大，之后進入傳輸B端COTDR信號的光學結構，其中的解波分復用器將A→B光纖中傳輸?shù)谋炯壷暗亩嗉壓笙蛉鹄⑸湫盘柵c通信信號解復用，送入光纖耦合器的一個輸入端，而通信信號則直接進入波分復用器，光纖耦合器將本光學結構的環(huán)形器分離出的本級A←B光纖的中繼放大器的后向瑞利散射信號與解波分復用器送入的的多級的后向瑞利散射信號耦合，送至波分復用器，與通信信號復用再次進入A→B光纖。

n級傳輸B端COTDR信號的光學結構分離出的后向瑞利散射信號與A端通信信號共同傳輸至B端，再經(jīng)B端解波分復用器分離分別進入B端COTDR設備的接收端和B端通信信號設備的接收端，B端COTDR設備接收經(jīng)n級傳輸B端COTDR信號的光學結構返回的n個B端COTDR光脈沖序列。

所述環(huán)形器其工作波長包含C波段和L波段。

所述光纖耦合器，其工作波長包含C波段和L波段，最佳方案為分光比1:1的光纖耦合器,或稱3dB耦合器。

所述波分復用器和解波分復用器的透射波為中心波長與本光學結構所配 合的COTDR信號工作波長一致的窄光譜信號波，反射波為波長范圍包含所處光纖傳輸?shù)耐ㄐ判盘柌ㄩL的寬光譜信號波，公共端同時承載兩種信號。當光纖鏈路A、B兩端都配置COTDR設備時，傳輸B端COTDR信號的光學結構與傳輸A端COTDR信號的光學結構中的波分復用器和解波分復用器透射波長不同，各與所配合的COTDR探測脈沖信號的工作波長一致。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型一種光中繼放大光纖鏈路傳輸COTDR信號的光學結構的有益效果是：1、減少通信信號的插損，本實用新型的光學結構在光纖耦合器前后插入了解波分復用器和波分復用器，通信信號經(jīng)過本光學結構時不通過光纖耦合器，故引入插損僅約1dB，而現(xiàn)有的傳輸COTDR信號的光學結構通信信號在通過光纖耦合器時插損達3dB，插損至少減少2dB，故本實用新型可提高光中繼放大光纖鏈路的光信噪比達2dB；2、因本實用新型可降低插損，故適合用于長距離的通信光纜，特別是海底通信光纜；3、本實用新型的光學結構僅加裝解波分復用器和波分復用器，易于實現(xiàn)，適合推廣應用。

附圖說明

圖1為本光中繼放大光纖鏈路傳輸COTDR信號的光學結構實施例示意圖；

圖2為本實施例安裝于光中繼放大光纖鏈路應用實施例1的示意圖，COTDR設備處于此光纖鏈路A端；

圖3為本實施例安裝于光中繼放大光纖鏈路應用實施例2的示意圖，兩臺COTDR設備分別處于此光纖鏈路A端和B端。

1、A→B光纖上的中繼放大器，2、環(huán)形器，3、A→B光纖，4、A←B光纖，5、解波分復用器，6、光纖耦合器，7、波分復用器，8、A←B光纖上的中繼放大器，1-1～1-16、A→B光纖上的16級中繼放大器，8-1～8-16、A←B光纖上的16級中繼放大器，M1～M16、16級傳輸A端COTDR信號的光學結構，N1～N16、16級傳輸B端COTDR信號的光學結構，A9、A端解波分復用器，A10、A端波分復用器，B9、B端解波分復用器，B10、B端波分復用器，

具體實施方式

光中繼放大光纖鏈路傳輸COTDR信號的光學結構實施例

本光中繼放大光纖鏈路傳輸COTDR信號的光學結構實施例如圖1所示，本例光中繼放大光纖鏈路的A端和B端之間有兩條傳輸光纖，A→B光纖3(圖1中箭頭向左的光纖)和A←B光纖4(圖1中箭頭向右的光纖)，用于A、B端相互傳輸通信信號，本例A、B端通信設備發(fā)送的通信信號的波長相同。

A→B光纖3和A←B光纖4上各有相互對應的n級中繼放大器1、8。本例COTDR設備位于A端，本例傳輸COTDR信號的光學結構為傳輸A端COTDR信號的光學結構，包括環(huán)形器2、光纖耦合器6、解波分復用器5和波分復用器7。所述A→B光纖3和A←B光纖4上的每級中繼放大器1、8均配合安裝一套傳輸A端COTDR信號的光學結構。其中每級傳輸A端COTDR信號的光學結構中的環(huán)形器2有三個端口，光纖耦合器6有2個輸入端和一個輸出端。環(huán)形器2的第一端口與A→B光纖3上的同級中繼放大器1的輸出端連接，環(huán)形器2的第二端口連接通往該光纖的下一級中繼放大器的A→B光纖3，環(huán)形器2的第三端口與光纖耦合器6一個輸入端連接。該光學結構的解波分復用器5和波分復用器7連接于A←B光纖4中，位于A←B光纖4的該級中繼放大器8的輸入端一側；解波分復用器5和波分復用器7均為三端口，三個端口分別為公共端、透射端和反射端，解波分復用器5的公共端與后方的A←B光纖4連接，透射端連接光纖耦合器6另一輸入端，反射端則連接波分復用器7的反射端；波分復用器7透射端連接光纖耦合器6輸出端，公共端則連接A←B光纖4的本級中繼放大器8輸入端。

本例環(huán)形器2工作波長包含C波段和L波段。

本例光纖耦合器6為3dB光纖耦合器，工作波長包含C波段和L波段。

本例波分復用器7和解波分復用器5的透射波為中心波長與本光學結構所配合的COTDR信號工作波長一致的窄光譜信號波，反射波為波長范圍包含所處光纖傳輸?shù)耐ㄐ判盘柌ㄩL的寬光譜信號波，公共端同時承載兩種信號。

某級的光學結構的解波分復用器將在A←B光纖中傳輸?shù)谋炯壷暗亩嗉壍暮笙蛉鹄⑸湫盘柵c通信信號分離、送入光纖耦合器，而通信信號則直接進入波分復用器，光纖耦合器將環(huán)形器分離出的本級A→B光纖的中繼放大器的后向瑞利散射信號與解波分復用器送入的的多級的后向瑞利散射信號耦合，送入光纖耦合器前方的波分復用器，將本級及其前方的多級后向瑞利散 射信號與A←B光纖中的通信信號合波、放大，在A←B光纖繼續(xù)向A端傳輸。

n級傳輸A端COTDR信號的光學結構分離出的后向瑞利散射信號與B端通信信號共同傳輸至A端，再經(jīng)A端解波分復用器分離分別進入A端COTDR設備的接收端和A端通信信號設備的接收端，A端COTDR設備接收經(jīng)n級傳輸A端COTDR信號的光學結構返回的n個A端COTDR光脈沖序列。

傳輸COTDR信號的光學結構應用實施例1

圖2所示為上述光中繼放大光纖鏈路傳輸COTDR信號的光學結構實施例安裝于光中繼放大光纖鏈路的實施例1?！皞鬏擟OTDR信號的光學結構”在下文中簡稱為光學結構。

本例光中繼放大光纖鏈路的A、B端各有一臺通信設備，傳輸CH21(1560.61nm)至CH60(1529.19nm)的40波密集波分信號，COTDR設備安裝于光中繼放大光纖鏈路的A端。A端一般為海底光纜傳輸?shù)陌抖?。COTDR設備包括光脈沖發(fā)送端和接收端。發(fā)送波長1561.42nm(CH20)的下行光脈沖探測信號。光中繼放大光纖鏈路的A→B光纖3和A←B光纖4上有相互對應的16級中繼放大器，即A→B光纖3上相隔一定距離依次安裝第1級A→B光纖中繼放大器1-1至第16級A→B光纖中繼放大器1-16，以及與之相對應的第1級A←B光纖中繼放大器8-1至第16級A←B光纖中繼放大器8-16，每一級中繼放大器后面配有一套上述的光學結構，即圖中的M1至M16。

A→B光纖3的A端經(jīng)A端波分復用器A10分別連接A端通信設備的信號發(fā)送端和A端COTDR設備的發(fā)送端，A←B光纖4的A端經(jīng)A端解波分復用器A9連接A端COTDR設備接收端和A端通信設備的信號接收端，波分復用器和解波分復用器的透射中心波長都為CH20，與COTDR設備信號波長一致，與通信設備發(fā)送的通信信號波長CH21―CH60不同；A→B光纖3的B端連接B端通信設備的接收端，A←B光纖4的B端連接B端通信設備的發(fā)送端。

A端COTDR設備包括發(fā)送端和接收端，其發(fā)送的COTDR下行光脈沖探測信號經(jīng)第一級A→B光纖中繼放大器1-1后輸出放大的光脈沖探測信號，進入第1級光學結構M1中的環(huán)形器2，光脈沖探測信號的后向瑞利散射信號通過該環(huán)形器2分離出A→B光纖3，進入M1中的3dB光纖耦合器6；從本光纖鏈 路B端的通信設備發(fā)出的、在A←B光纖4中傳輸?shù)耐ㄐ判盘?，到達第1級光學結構M1時，解波分復用器將A←B光纖4中第2級A←B光纖中繼放大器8-2產(chǎn)生的、以及之前的后向瑞利散射信號解復用，送入M1的3dB光纖耦合器6，而B端通信信號直接通過解波分復用器5；3dB光纖耦合器6將A←B和A→B光纖的后向瑞利散射信號一起送入第1級光學結構M1的波分復用器7與B端通信信號復用后進入A←B光纖4的第1級光中繼放大器8-1，然后進入A端解波分復用器A9，B端通信信號被A端通信設備接收，后向瑞利散射信號進入COTDR設備的接收端，形成第1個COTDR接收脈沖。COTDR光脈沖探測信號通過A→B光纖3繼續(xù)傳輸?shù)降?級A→B光纖中繼放大器1-2，輸出放大的光脈沖探測信號，進入第2級光學結構M2中的環(huán)形器，光脈沖探測信號的后向瑞利散射信號通過M2中的環(huán)形器分離出A→B光纖3，送入M2中的3dB光纖耦合器；A←B光纖4中上行傳輸?shù)腂端通信信號到達第2級光學結構M2時，M2中解波分復用器將A←B光纖4中所有的后向瑞利散射信號解復用，送入M2的3dB光纖耦合器，而B端通信信號直接通過解波分復用器；3dB光纖耦合器將A→B、A←B光纖的后向瑞利散射信號一起送入波分復用器與B端通信信號復用后進入A←B光纖第2級光中繼放大器8-1，然后進入COTDR設備的接收端，形成第二個COTDR接收脈沖。如此依次進行，形成第1至第16個COTDR接受脈沖，據(jù)此即可判斷光纖鏈路的狀態(tài)。

傳輸COTDR信號的光學結構應用實施例2

本應用實施例2如圖3所示，光纖鏈路A、B兩端各安裝有COTDR設備和通信設備，相互獨立運行。光中繼放大光纖鏈路的A→B光纖3和A←B光纖4上有相互對應的16級中繼放大器，即第1級A→B光纖中繼放大器1-1至第16級A→B光纖中繼放大器1-16，以及相對應的第1級A←B光纖中繼放大器8-1至第16級A←B光纖中繼放大器8-16，每一級中繼放大器后面配有一套與A端COTDR設備相配合的A端光學結構，即圖中的M1至M16。A端COTDR設備發(fā)送的COTDR光脈沖探測信號的波長為CH20，對應M1至M16的波分復用器的透射波長也為CH20；每一級中繼放大器后面配有一套與B端COTDR設備相配合的光學結構，即圖中的N1至N16，B端COTDR設備發(fā)送的COTDR光 脈沖探測信號的波長為CH19，對應N1至N16的波分復用器的透射波長也為CH19。N1至N16為配合B端COTDR設備的B端光學結構，以B端為末端，A端為始端，圖3中N1至N16的結構與M1至M16相同，各級A、B端光學結構的安裝相互為中心對稱。圖3的上半部分表示A端的COTDR設備和通信設備以及第1級A→B光纖中繼放大器1-1至第3級A→B光纖中繼放大器1-3，第1級A←B光纖中繼放大器8-1至第3級A←B光纖中繼放大器8-3，以及光學結構M1至M3和光學結構N1至N3。圖3的下半部分表示B端的COTDR設備和通信設備以及第14級A→B光纖中繼放大器1-14至第16級A→B光纖中繼放大器1-16，第14級A←B光纖中繼放大器8-14至第16級A←B光纖中繼放大器8-16，以及光學結構M14至M16和光學結構N14至N16。上半部右端的p、q分別與下半部分左端的p、q連接。其它中繼放大器和光學結構未在圖3中顯示。

A端COTDR設備發(fā)送的波長CH20的COTDR光脈沖探測信號在A→B光纖3依次經(jīng)過16級A→B光纖光中繼放大器1-1至1-16，及光學結構M1至M16，再經(jīng)A←B光纖4的16級A←B光纖光中繼放大器8-1至8-16，返回A端COTDR設備16個接收脈沖。因光學結構N1至N16中波分復用器的透射波長與A端的COTDR光脈沖探測信號的波長不配合，A端的COTDR光脈沖探測信號直接通過光學結構N1至N16的波分復用器和解波分復用器。

相似的B端COTDR設備發(fā)送的波長CH19的COTDR光脈沖探測信號在A←B光纖4依次經(jīng)過16級A←B光纖光中繼放大器8-16至8-1，及光學結構N16至N1，再經(jīng)A→B光纖3的16級A→B光纖光中繼放大器1-1至1-16，返回B端COTDR設備16個接收脈沖。

A端和B端都配置COTDR設備可使光中繼放大光纖鏈路兩端都能監(jiān)控光纜健康狀態(tài)，當光纜同時有兩個斷點時，一端的COTDR只能探測并定位與本端距離近的斷點，不能探測到另一個，同樣另一端也只能探測到與其距離近的斷點。兩端同時配置COTDR設備能更全面的對光纜狀態(tài)進行探測。

上述實施例，僅為對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進一步詳細說明的具體個例，本實用新型并非限定于此。凡在本實用新型的公開的范 圍之內所做的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本實用新型的保護范圍之內。