利用波长可调激光器的光线路测试仪的制作方法

本发明涉及一种如光时域反射仪(opticaltimedomainreflectometer，otdr)的光线路测试仪，更具体地，涉及一种利用波长可调激光器的光线路测试仪。

背景技术：

随着通讯量的增加，以铜线为主的通讯线路正在被以光导纤维为主的光线路代替。起初光线路仅设置在连接电话局和电话局之间的区间，但随着如视频点播(videoondemand，vod)的多媒体业务(multimediaservice)的增加，如光线路入户(fibertothehome，ftth)，已经在居所或居所的各个房间设置光线路。因此，作为服务提供商(serviceprovider)在管理通讯网络时，管理无数的光线路和对故障地点的掌握成为了非常重要的事情。

因而，作为一种用于管理光线路的装置而使用光线路测试仪，其中具有带代表性的有otdr。如图1所示，otdr使激光器1产生功率大和宽度小的光脉冲2并射入到要测试的光线路，从而开始测试。如果在光线路3的某一部位存在微小的截断面4，光脉冲2就会在此处形成与前行方向相反的反射脉冲，通过重新接收该反射脉冲，则通常以如图2的模样表示结果。由于otdr的动作原理属于常规技术，因而省略对其的具体说明。

(参考文献：专利公开公报第2004-23305号，专利公开公报第1997-28648号)

利用光脉冲的传统的otdr，在很多情况下是能够适用于管理光线路的品质的工具，但还是具有如下的缺点：

首先，很难扩大动态范围(dynamicrange)。动态范围是指otdr能够检测的距离，为了扩大该范围需要加大光脉冲的大小。但是，将光脉冲的大小加大到临界值以上时，由于光线路和光脉冲的相互作用产生较强的非线性效应(nonlineareffect)，因而使光脉冲的模样失真，从而引起错误的检测。

目前为了避免这样的错误时，由于无法加大光脉冲的大小，因此替代性地，加长光脉冲的长度(宽度)。这样就能够使动态范围变大。但是，如图3所示，随着光脉冲的长度(宽度)的变大，会引起otdr的分辨率降低的其他问题。当然，光脉冲的长度越小分辨率就越好。分辨率是通过事件盲区(eventdeadzone)和衰减盲区(attenuationdeadzone)等参数表示，但这些都有相互关联，因而改善一个特性就会损害另一个特性。

并且，能够以使用光纤放大器(erbumdopedfiberamplifier，edfa)作为扩大动态范围的其他方法，但是现有的otdr方式使用了根据时间的光功率的变化剧烈的光脉冲，因而不适于将edfa用于光脉冲的增幅。

如上所述，根据现有技术很难进一步改善动态范围和分辨率，因而需要能解决该问题的技术。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题

本发明是为了改善如上所述的现有技术而提出的，即目的在于，提供一种能够改善动态范围和分辨率的光线路测试仪。

并且，本发明的目的在于，提供一种光线路测试仪，其能够最小化检测光信号在光线路产生的非线性效应，并能够使用如edfa的光纤放大器。

技术方案

根据本发明的一实施例的光线路测试仪，其中上述光线路测试仪至少用于检测光线路的截断位置，其特征在于，包括：第一波长可调激光器源tos1，其产生多个波长交替性地按周期出现的第一光信号，其中将一个波长反复出现的周期称为“波长反复周期”；第二波长可调激光器源tos2，其产生与第一光信号相同并具有能够被调节的延迟时间的第二光信号；以及干涉仪ifm，其使射出至光线路的第一光信号中返回的反射光信号与上述第二光信号产生干涉，从而输出干涉信号。

根据本发明的一实施例的光线路测试仪，第一波长可调激光器源tos1，根据第一波长控制信号控制上述第一波长可调激光器源，从而使上述第一波长可调激光器源产生多个波长交替性地按周期出现的第一光信号，其中将一个波长反复出现的周期称为“波长反复周期”；第二波长可调激光器源tos2，根据与第一波长控制信号相同并具有能够被调节的延迟时间的第二波长控制信号控制上述第二波长可调激光器源，从而使上述第二波长可调激光器源产生第二光信号；以及干涉仪ifm，其使射出至光线路的第一光信号中返回的反射光信号与上述第二光信号产生干涉，从而输出干涉信号。

对于上述光线路测试仪而言，进一步包括延迟单元，其以相当于上述延迟时间的时间使上述第一波长控制信号延迟，从而输出上述第二波长控制信号。

上述光线路测试仪的特征在于，进一步包括延迟单元，其以相当于上述延迟时间的时间使上述第一波长控制信号延迟，从而输出上述第二波长控制信号。

上述光线路测试仪的特征在于，在改变上述延迟时间的同时，检测干涉信号的输出。

上述光线路测试仪的特征在于，利用检测到的输出为最大时的上述延迟时间来计算上述截断位置。

上述光线路测试仪的特征在于，对两个以上的相互不同的上述波长反复周期，在改变上述延迟时间的同时，检测干涉信号的输出，并且利用检测到的两个以上的相互不同的所述波长反复周期的输出全部为最大时的上述延迟时间计算上述截断位置。

上述光线路测试仪的特征在于，上述第一光信号和上述第二光信号的光功率一定或连续。

上述光线路测试仪的特征在于，干涉仪ifm包括偏光控制器pc，上述偏光控制器用于使上述反射光信号和上述第二光信号之间的偏光对应。

上述光线路测试仪的特征在于，进一步包括光信号接收器pd，其能够将上述干涉仪ifm输出的光信号转换成电信号。

根据本发明的光线路测试仪，其中上述光线路测试仪至少用于检测光线路的截断位置，其特征在于，包括两个波长可调激光器源tos1、tos2，上述波长可调激光器源产生多个波长交替性地按周期出现的光信号，其中将一个波长反复出现的周期称为“波长反复周期”，将第一光信号射出至上述光线路，其中上述第一光信号是从两个上述波长可调激光器源中的任一个波长可调激光器源产生的光信号，并且，给予第二光信号可变的延迟时间，其中上述第二光信号是从两个上述波长可调激光器源中的另一个波长可调激光器源产生的光信号，并且，利用第一光信号向上述光线路射出后返回的循环时间与第二光信号的上述延迟时间相同或整数倍时的干涉效应检测上述截断位置，其中在改变上述延迟时间的同时，检测干涉信号的输出。

有益效果

根据本发明的一实施例，与现有的光脉冲不同，使用的光信号的光功率一致或连续，因而即使光功率(opticalpower)变大，光信号和光线路之间的生非线性效应也不会产生，或者这种非线性效应会变弱。并且，用于检测的光信号的光功率也可以变大，从而对于光线路测试仪而言，在不牺牲分辨率的情况下也能大幅提升动态范围。

根据本发明的一实施例，具有能够提供分辨率和动态范围都优秀的光线路测试仪的效果，并且对于长距离光线路而言，具有能够准确检测截断位置等的效果。

并且，根据本发明的一实施例，能够最小化检测光信号在光线路产生的非线性效应，因而能够使用如edfa的光纤放大器。

附图说明

图1是用于说明普通的otdr的检测原理的图。

图2是表示普通的otdr的检测结果的信号波形。

图3是用于说明光脉冲宽度和分辨率的关系的图。

图4是图示根据本发明一实施例的光线路测试仪100的结构的框图。

图5是图示聚合物波长可调激光器10的结构的图。

图6(a)是图示波长控制信号和根据其从波长可调激光器源(lasersource)输出的光信号之间的关系的图，图6(b)是图示光信号接收器的输出最大时两个波长控制信号的关系的图，图6(c)是图示光信号接收器的输出最小时两个波长控制信号的关系的图。

图7是图示根据延迟时间td的光信号接收器pd的输出的曲线图，图7(a)是假设要检测的光线路dut的长度为0(zero)并在光线路测试仪100的所有内部光线路长度为0的情况下的曲线图，图7(b)是在光线路路径中存在长度差异时的曲线图。

图8(a)是用于说明在光信号接收器pd的输出中无法明确区分最大点的情况的图，图8(b)是用于说明利用具有相互不同的多个周期的波长控制信号的情况的图。

图9是图示周期相互不同的多个波长控制信号和根据其的波长可调激光器源的输出的图。

具体实施方式

对上述的目的，特征以及优点将会通过与附图相关的以下详细说明更加明确，由此本领域技术人员能够轻易实现本发明的技术思想。并且，在说明本发明时，如有认为对与本发明相关的常规技术的具体说明不利于理解本发明的主旨时，将会省略对其的详细说明。以下通过参照附图详细说明根据本发明的一优选实施例。

图4是图示根据本发明一实施例的光线路测试仪100的结构的框图。

根据本发明的一实施例的光线路测试仪100至少能够用于检测光线路的截断位置，其包括：第一波长可调激光器源tos1；第二波长可调激光器源tos2；延迟单元dl；第一方向性耦合器(coupler)dc1；光信号接收器pd；模数转换器(analogtodigitalconverter)adc；信号处理控制器cont；以及干涉仪(interferometer)。

两个波长可调激光器源tos1、tos2是从信号处理控制器cont接收波长控制信号，并输出与其对应的波长的光的模块。

例如，波长可调激光器源tos1、tos2可以包括聚合物波长可调激光器。

图5是图示用于根据本发明的一实施例的波长可调激光器源的聚合物波长可调激光器10的结构的图。

聚合物物波长可调激光器10能够输出可变波长的光信号，聚合物波长可调激光器10包括：激光二极管(laserdiode)11，其一侧面以抗反射(antireflection)的方式涂覆而成，并且能够输出连续波(continuouswave，cw)光信号；聚合物波导布拉格光栅(polymerwaveguidebragggrating)14，其通过与激光二极管11的外部共振来控制cw激光的波长；热电极12，其能够加热聚合物波导布拉格光栅14，从而改变和控制布拉格光栅的温度。

聚合物波导布拉格光栅14以聚合物材料制作波导，并在波导产生布拉格光栅，因而波导布拉格光栅作为光无源器件(passiveopticaldevice)，根据光栅间距能够反射在射入的多种波长的光信号中规定的光波长λ1的光信号，并使其他波长通过。

因此，在一侧面以抗反射的方式涂覆而成的激光二极管11输出光时，光波长λ1的光信号被聚合物波导布拉格光栅14反射，从而返回到激光二极管11。因此，激光二极管11和聚合物波导布拉格光栅14作为外部共振器发挥作用，结果，激光二极管11输出光波长λ1的光信号。

另一方面，聚合物具有热光效应(thermo-opticeffect)，并具有根据热量改变折射率的特征。因此，聚合物波导布拉格光栅14能够将根据热电极12施加的热量被反射的光波长调谐(tuning)为其他光波长λ2，因而能够调谐激光二极管11和聚合物波导布拉格光栅14之间的共振波长。结果，激光二极管11输出光波长λ2的光信号。

例如，包括波长可调激光二极管11的波长可调激光器源tos1、tos2根据波长控制信号wc1、wc2来输出对应的波长。

图6(a)是图示波长控制信号和根据波长控制信号从波长可调激光器源输出的光信号之间的关系的图。

尤其，本发明的波长可调激光器源tos1、tos2能够产生光信号，其中上述光信号是多个波长交替性地按周期出现的光信号，并且光信号的光功率一定或至少连续。波长可调激光器源输出的光信号具有波长反复出现的波长反复周期，因而用于控制波长可调激光器源的波长控制信号(波长控制信号为电信号)也具有周期tp。

返回到图4，根据第一波长控制信号wc1控制第一波长可调激光器源tos1，并且第一波长控制信号wc1以使第一波长可调激光器源tos1产生光信号的方式控制第一波长可调激光器源tos1，其中上述光信号是多个波长交替性地按周期出现的光信号。

并且，根据第二波长控制信号wc1控制第二波长可调激光器源tos2，其中上述第二波长控制信号与第一波长控制信号wc1相同、且具有能够被调节的延长时间，并且第二波长控制信号wc2以使第二波长可调激光器源tos2产生光信号的方式控制第二波长可调激光器源tos2，其中上述光信号是多个波长交替性地按周期出现的光信号。

第一波长可调激光器源tos1产生第一光信号，其中上述第一光信号是多个波长交替性地按周期出现的光信号，第二波长可调激光器源tos2产生第二光信号，其中上述第二光信号与第一光信号相同、且具有能够被调节的延迟时间。

延迟单元dl以相当于延迟时间的时间使第一波长控制信号wc1延迟而输出第二波长控制信号wc2，而信号处理控制器cont根据控制信号d控制延迟单元的延迟时间。

第一方向性耦合器dc1将第一波长可调激光器源tos1输出的光信号射出至成为检测对象的光线路dut，并且将从光线路dut的光线路截断面返回的光的一部分传递至干涉仪ifm的偏光控制器pc侧。

干涉仪ifm接收射出至光线路dut的第一光信号中返回的反射光信号和上述第二光信号，并使反射光信号与第二光信号产生干涉，从而输出干涉信号。

干涉仪ifm具有两个输入口(inputport)和一个输出口，两个输入口中一个是从第一方向性耦合器dc1接收反射光信号的输入，另一个输入口从第二波长可调激光器源tos2接收第二光信号的输入。

两个光信号在通常情况下偏光不会一致。由于偏光不一致的时候，并不会产生干涉，因而在两个口中的一个口放置偏光控制器pc的结构属于干涉仪的常规结构。

干涉仪ifm包括第二方向性耦合器dc2和偏光控制器pc，其中，偏光控制器pc用于使反射光信号和第二光信号之间的偏光一致，并且第二方向性耦合器dc2将来自偏光控制器pc的光信号和第二光信号发送至光信号接收器pd。

光信号接收器pd的作用是接收干涉仪ifm输出的光信号，并将其转换为电信号，模数转换器adc能够将模拟电信号转换成数字电信号。

信号处理控制器cont管理光线路测试仪100的所有动作，特别是能够提供用于控制波长可调激光器源和延迟单元的控制信号，并且信号处理控制器从模数转换器adc接收数字电信号来执行信号处理，能够执行光线路在什么位置被截断的计算等功能。

以下，通过参照附图对本发明的光线路测试仪的动作进行整理，从而对其进行说明。

信号处理控制器cont将第一波长控制信号wc1施加于第一波长可调激光器源toc1。如图6(a)所示，第一波长可调激光器源toc1根据控制信号输出输出波长交替性变换的光信号，并且上述光信号射入至要检测的光线路dut。

然后，在光线路dut的截断面产生光反射，因而第一波长可调激光器源toc1发送的光信号的一部分重新反射到原来的位置，从而反向行进。通过第一方向性耦合器dc1将行进的光信号中的一部分输入到干涉仪ifm。

干涉仪ifm具有两个输入口和一个输出口，两个输入口中一个会从第一方向性耦合器dc1接收光信号，另一个输入口从第二波长可调激光器源tos2接收光信号，并且通过偏光控制器pc在两个光信号之间控制偏光并使其一致。

将干涉仪ifm的输出，输入到光信号接收器pd，并且将光信号接收器pd的输出电信号通过模数转换器adc输入到信号处理控制器cont，从而将其用于获取光线路截断面的位置。

以下，从假设的情况开始、阶段性的说明利用根据本发明的一实施例光线路测试仪的检测原理。

首先，假设要检测的光线路dut的长度为0(zero)，并且假设光线路测试仪100的所有内部光线路的长度也为0。

在这样假设的状态下，首先观察设定施加于第一波长可调激光器源tos1的第一波长控制信号wc1和施加于第二波长可调激光器源tos2的第二波长控制信号wc2之间的延迟时间td为0的情况。例如，两个波长控制信号的模样如图6(b)所示。

此时在第一波长可调激光器源tos1和第二波长可调激光器源tos2的信号之间没有延迟时间，结果到达干涉仪ifm的两个光信号之间产生最大的干涉效应，并且光信号接收器pd的输出变的最大(将该值称为pd_max)。

然后，观察在施加于第一波长可调激光器源tos1的第一波长控制信号wc1和施加于第二波长可调激光器源tos2的第二波长控制信号wc2之间给予延迟时间td得出如图6(c)所示的情况。

这时第一波长可调激光器源tos1和第二波长可调激光器源tos2的信号之间的频率差距最大，因而光信号接收器pd的输出变的最小(将该值称为pd_min)。

图7是图示根据延迟时间td的光信号接收器pd的输出的曲线图，图7(a)是假设要检测的光线路dut的长度为0(zero)并在光线路测试仪100的所有内部光线路长度为0的情况下的曲线图。

如图7(a)所示，将根据延迟时间td的改变的光信号接收器pd的输出画成曲线图情况下，将会出现以波长控制信号的周期tp作为一个周期的重复图案(曲线图中横轴为延迟时间td)。

此时，在作为检测对象的光线路dut具有长度时，观察如何变化(实际上，作为检测对象的光线路dut的长度并不是0而是l(m))。此时，假设达到光的长度为l(m)的光线路的终端后反射回的循环时间(roundtriptime)为2tr。

首先，在延迟时间td为0的状态下，画出根据逐渐增加延迟时间td的光信号接收器pd的输出，则将会与图7(b)相同。并且，曲线图中输出最大的点的延迟时间td将会是上述的2tr。其原因在于，通过作为检测对象的光线路dut的循环时间2tr和向第二波长可调激光器源tos2输入的信号的延迟时间td的值相同时干涉仪的信号会是最大。

因此，光线路测试仪100能够获得循环时间2tr的值，并通过由此获得的值能够计算出与光线路的截断面存在之处的距离相当于l。

根据本发明的一实施例的光线路测试仪100改变延迟时间td的同时检测干涉信号的输出，在此，干涉仪ifm用于在向光线路射出的第一光信号返回的反射光信号以及给予延迟时间的第二光信号之间产生干涉，并输出干涉信号。然后利用检测到的输出最大的延迟时间来计算光线路的截断位置。

两个波长可调激光器源中，一个波长可调激光器源tos1产生的第一光信号射出至光线路，并且两个波长可调激光器源中的另一个波长可调激光器源tos2产生的第二光信号被给予可变的延迟时间td。

根据本发明的一实施例，利用第一光信号向光线路射出后返回的循环时间2tr与第二光信号的延迟时间td相同或整数倍时的干涉效应来检测截断位置。

另一方面，虽然使波长控制信号的周期tp变大时，能够获得光线路的截断位置，但是很难获得正确的位置。其理由如图8(a)所示，即由于无法明确区分pd_max的最大点。

为了解决这样的缺点，在本发明的第二实施例，使用周期相互不同的多个波长控制信号进行检测。

图9是图示周期相互不同的多个波长控制信号和根据其的波长可调激光器源的输出的图，图9(a)是波长控制信号的周期tp为t1的情况，图9(b)是波长控制信号的周期tp为t2的情况，图9(c)是波长控制信号的周期tp为t3的情况(t1≠t2≠t3)。

如图9所示，改变波长控制信号的周期tp的同时，使光线路测试仪100依次进行检测，从而将光信号接收器pd的输出以重合的方式用曲线图显示，结果如图8(b)所示。

根据本发明的第二实施例，使利用周期不同的波长控制信号而获得的干涉结果重合，从而获得光线路的正确位置信息。

波长控制信号的周期tp与波长可调激光器源输出的光信号中的某一个波长反复出现的周期相同(以下称“波长反复周期”)。

根据本发明的第二实施例，对两个以上的相互不同的波长反复周期，在改变上述延迟时间的同时，检测干涉信号的输出。并且，利用对于所有两个以上的相互不同的波长反复周期而言，输出为最大时的延迟时间计算截断位置。

以下是根据本发明的结构的效果。

对于现有的光线路测试仪而言，由于使用通过光功率急剧变化的光脉冲获得光线路的截断位置的方式，因此不能将光脉冲的大小增加到一定程度以上，如果增加到一定程度以上时，在光线路和光脉冲之间产生非线性效应，从而存在发生检测误差的问题，而如果加大光脉冲的宽度，则存在分辨率降低的问题。

与此不同地，根据本发明的一实施例，使用的光信号的光功率一致或连续，因而即使光功率变大，也不会发生光信号和光线路之间的非线性效应，或者这种非线性效应变弱。

根据本发明的一实施例，用于检测的光信号的光功率可以变大，从而对于光线路测试仪而言，在不牺牲分辨率的情况下也能大幅提升动态范围。

根据本发明的一实施例，具有能够提供分辨率和动态范围都优秀的光线路测试仪的效果，故具有能够准确检测长距离光线路的截断位置等的效果。

并且，根据本发明的一实施例，能够最小化检测光信号在光线路产生的非线性效应，因而能够使用如edfa的光纤放大器。