CN105577268A - 光网络设备、光模块以及光链路检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光网络设备、光模块以及光链路检测方法。该光模块包括：位于光模块内的耦合透镜；在耦合透镜靠近探测器或激光器一侧的表面上镀有介质膜形成的介质膜反射器，用于反射检测仪的测试信号，并透射工作信号。本发明提供的光网络设备、光模块以及光链路检测方法，在光模块的耦合透镜上镀有介质膜形成的介质膜反射器，能实现基于OTDR的光链路测量与诊断功能，并且成本低、节省原件、能够统一装配，不需要改变光通信***中器件的结构即可实现OTDR的检测。

Description

光网络设备、光模块以及光链路检测方法

技术领域

本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种光网络设备、光模块以及光链路检测方法。

背景技术

OTDR(OpticalTimeDomainReflectometer，光时域反射仪)是一种精密的光电一体化仪表，利用光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射测量与诊断光链路，它被广泛应用于光缆线路的维护、施工之中，可进行光纤长度、传输衰减、接头衰减和故障定位等的测量。在利用OTDR进行光通信***进行光链路测量和诊断时，面临如何实现光路性能的测量和故障定位的问题。特别是在PON(PassiveOpticalNetwork，无源光纤网络)光接入网***中，由于ODN(OpticalDistributionNode，光分配节点)引入了光分路器，分支光纤上OTDR测试光脉冲信号大幅度衰减。同时，故障分支光纤上衰减事件的背向散射信号又会受到其他分支光纤的背向散射信号叠加干扰，导致OTDR在多数情况下无法检测到分支光纤上的衰减事件。

为了提高OTDR对光链路端到端性能的探测灵敏度，现有技术中一般在ONU(OpticalNetworkUnit，光网络单元)侧安装一个波长选择性反射器。目前，安装波长选择性反射器的方式包括：在皮线光缆上安装FBG(FiberBraggGrating，布拉格光纤光栅)，或者在光网络单元侧法兰盘或者冷接子中设置基于介质膜的波长选择性反射器。

但是，布拉格光纤光栅一般为数十元，成本较高，短期内难以普及；法兰盘或者冷接子中设置反射器时需要改变法兰盘/冷接子的结构或皮线光纤熔接场景，一般难以保证100％安装；部分器件需现场装维人员安装，对现场施工作业的管控要求高。

发明内容

有鉴于此，本公开要解决的一个技术问题是如何提供一种成本低、结构简单、便于统一装配的介质膜反射器以实现OTDR的检测。

本公开提供一种光网设备的光模块，包括：

位于光模块内的耦合透镜；

在耦合透镜靠近探测器或激光器一侧的表面上镀有介质膜形成的介质膜反射器，用于反射检测仪的测试信号，并透射工作信号。

可选地，光模块包括光接收组件ROSA和/或单纤双向光收发组件BOSA。

可选地，ROSA包括：

位于光接收组件ROSA内的耦合透镜；

在耦合透镜靠近探测器一侧的表面上镀有介质膜形成的介质膜反射器，用于将尾纤出射的光时域反射仪OTDR的测试信号反射回尾纤中。

可选地，BOSA包括：

位于单纤双向光收发组件BOSA内的耦合透镜；

在耦合透镜靠近探测器或激光器一侧的表面上镀有介质膜形成的介质膜反射器，用于将尾纤出射的OTDR测试信号反射回尾纤中。

可选地，在耦合透镜上镀有多层介质膜。

可选地，光模块根据OTDR的测试信号设置介质膜的工作带宽，介质膜的工作带宽为1620nm至1680nm或者1595nm至1655nm。

可选地，介质膜的反射率在90％以上。

可选地，介质膜的功率损耗不大于10dB。

本公开还提供一种光网络设备，包括：如上述光网络设备的光模块。

本公开还提供一种光链路检测方法，包括：

发射检测信号；

接收反射信号，反射信号由位于光模块内的耦合透镜在耦合透镜靠近探测器或激光器一侧的表面上镀介质膜形成的介质膜反射器反射检测信号而产生；

根据反射信号诊断光链路，确定光链路的故障或对故障进行定位。

本公开提供的光网络设备、光模块以及光链路检测方法，在光模块的耦合透镜上镀有介质膜形成的介质膜反射器，能实现基于OTDR的光链路测量与诊断功能，并且成本低、节省原件、能够统一装配，不需要改变光通信***中器件的结构即可实现OTDR的检测。

附图说明

图1示出本发明一实施例的光通信***的结构示意图；

图2示出本发明一实施例的BOSA的结构示意图；

图3示出本发明一实施例的ROSA的结构示意图；以及

图4示出本发明一实施例的光链路检测方法的流程图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。

图1示出本发明一实施例的光通信***的结构示意图。如图1所示，该光通信***主要包括：语音网101、数据网102、视频网103、OLT104(opticallineterminal，光线路终端)，光配线架ODF105、主干光纤106、光交接箱107、配线光纤108、光分纤盒109、光分路器110、引入光纤111、光纤插座盒112、户内光纤113、光网络单元114，现场成端子115、冷接子116等光网络设备。

在PON(PassiveOpticalNetwork，无源光纤网络)***中，PON使用单光纤连接到中心局的OLT104，然后经ODN(OpticalDistributionNetwork，光分配网)连接到光网络单元114。在下行方向，IP数据、语音、视频等多种业务由位于中心局的OLT104采用广播方式，通过ODN中的1：N无源光分配器即光分路器110分配到PON上的所有光网络单元114。在上行方向，来自各个光网络单元114的多种业务信息互不干扰地通过ODN中的1：N无源光合路器耦合到同一根光纤，最终送到位于局端OLT104，类似于点到点的结构。

其中，光网络单元114可以包括ONU和ONT(OpticalNetworkTerminal，光网络终端)，ONU和ONT的区别是ONT可以直接位于用户端，而ONU与用户之间还有其它网络，如以太网等。ONU可以分为有源光网络单元和无源光网络单元，一般装有光接收机、上行光发射机、多个桥接放大器网络监控的设备。

在一实施例中，可以在光网络设备如光网络单元114设置至少一个光模块，其中，光模块中可以为BOSA(Bi-directionalOpticalSub-assembly，单纤双向光收发组件)或ROSA(ReceiverOpticalSubassembly，光接收组件)等模块。

在一实施例中，光网络设备中的光模块包括：位于光模块内的耦合透镜；在耦合透镜靠近探测器或激光器一侧的表面上镀有介质膜形成的介质膜反射器，用于反射检测仪的测试信号，并透射工作信号。

具体地，若该光模块包括光接收组件ROSA，该ROSA包括位于ROSA内的耦合透镜；在耦合透镜靠近探测器一侧的表面上镀有介质膜形成的介质膜反射器，用于将尾纤出射的光时域反射仪OTDR的测试信号反射回尾纤中。若该光模块包括单纤双向光收发组件BOSA，该BOSA包括：位于BOSA内的耦合透镜；在耦合透镜靠近探测器或激光器一侧的表面上镀有介质膜形成的介质膜反射器，用于将尾纤出射的OTDR测试信号反射回尾纤中。

OTDR通过检测该介质膜反射器反射回来的光脉冲的强度，可以精确的测量出从OLT104到每个光网络单元114的光链路衰减,并基于光网络单元114中的介质膜反射器的强反射脉冲强度的历史数据进行ODN链路健康分析和性能预测。另外，通过对每个光网络单元114在OTDR曲线上通过强反射事件进行有效区分，从而实现对ODN上衰减故障的定位和测量。

需要说明的是，尽管以BOSA和ROSA为例介绍了光模块中耦合透镜镀介质膜反射器的的构成，但是本发明不限于此，本领域人员可以根据实际情况设置介质膜反射器，例如，还可以将该耦合透镜镀介质膜反射器安装于单纤三向组件(Triplexer)或类似的光模块中，只要能实现反射检测仪的测试信号，并透射工作信号的效果即可。

这样，通过在用户侧光模块的BOSA/ROSA的耦合透镜靠近激光器或探测器一侧的表面上镀介质膜实现波长选择性反射器，该介质膜将OTDR测试信号反射回到尾纤中并透射该光通信***的工作波长。而且不需要改变BOSA/ROSA内部光路结构、不引入新的器件、利用现有生产工艺的条件即可规模化生产，能够统一装配、具有成本低、可靠性佳、节省原件等优点。

进一步地，在耦合透镜上镀有多层介质膜，这样可以增强反射效果。

在一实施例中，可以根据OTDR的测试信号设置介质膜的工作带宽。可以设置介质膜反射器的的工作带宽为1620nm至1680nm。

在一般的PON***及OTDR组合***中，目前公认的用于OTDR测量和诊断检测信号的中心波长为1650nm或1625nm，可以设置介质膜反射器的强反射工作带宽为OTDR中心波长上下各30nm以下，因此可以设置介质膜反射器的工作带宽为1620nm至1680nm或者1595nm至1655nm。OTDR的激光器的中心波长可能不是精确的1650nm/1625nm，会围绕1650nm/1625nm在一定范围内变化，设置宽反射波带可以覆盖OTDR激光器的所有可能波长，实现对OTDR发射波长的容忍。

本领域技术人员也可以根据实际情况选定介质膜反射器的工作带宽，以使得能够反射OTDR的检测信号，并能保证光通信***的工作信号能够正常的通过。本领域人员在设计介质膜的工作带宽应充分考虑到该介质膜反射器是否会干扰现有的PON工作波长，例如，考虑到NG-PON2***会用到1610nm波长，或WDMOVERLAY***会用到1620nm，若选用上述工作带宽的介质膜反射器，会影响光通讯***的正常的工作，因此在选定介质膜反射器时，应选择不干扰PON***正常工作的介质膜反射器。

在一实施例中，介质膜反射器的对测试信号的反射率至少为90％，例如为98％、99％、99.99％等，其功率损耗小于10dB，例如为1dB、2dB、8dB、9dB等。

需要说明的是，本发明对耦合透镜的直径、曲率半径、面精度、表面粗糙度、透镜的入射角、镀介质膜的介质材料、膜层厚度、介质膜反射器直径、厚度公差等参数并无具体限定，本领域人员可以根据实际情况选择上述参数的范围。例如，在实际应用中，本领域人员可以采用与传统的平面介质膜反射器相同的设计。

本实施例的光网络设备中的光模块，针对点到多点的无源光网络和其他点到点的光通信***，能实现基于OTDR的光链路测量与诊断功能，并且成本低、节省原件、能够统一装配，不需要改变光通信***中器件的结构即可实现OTDR的检测。

图2示出本发明一实施例的BOSA的结构示意图。本实施例与上述实施例相同的组件具有相同的功能，为简明起见，省略对这些组件的详细说明。如图2所示，该BOSA光模块主要包括：尾纤200、耦合透镜201、介质膜滤光片203、激光器205、光探测器204，其中耦合透镜201上镀有介质膜形成介质膜反射器202，用于反射检测仪的测试信号，并能透射工作信号。

具体地，在BOSA中，从局端侧OLT到用户侧沿主光路分别分布有尾纤200、耦合透镜201、45°的介质膜滤光片203、TO-CAN封装的激光器205等器件，在45°介质膜滤光片下面有TO-CAN封装的光探测器204。其中，尾纤200具有APC型号的端面，该端面倾角8°并做微球面研磨抛光，以减少端面反射。耦合透镜201为“准直透镜”，主要用于汇聚光束，提高激光器发送光到尾纤200的耦合效率。45°介质膜滤光片203实现上行光束和下行光束的合分波功能，即下行的特殊波长如1490nm的光束被45°介质膜滤光片203反射进入TO-CAN封装的光探测器204，上行的特殊波长与下行波长不同，一般为1310nm，由TO-CAN封装的激光器205发出后经过45°介质膜滤光片203后经过耦合透镜201进入尾纤200。

如图2所示，在光模块ROSA内的耦合透镜耦合透镜201上镀介质膜以实现波长选择性反射器，可以在耦合透镜耦合透镜201上镀多层介质膜，介质膜的工作带宽为1620nm至1680nm，反射率在90％以上，介质膜的功率损耗不大于10dB。OTDR测试信号从尾纤200出射到主光路后经过耦合透镜201被透镜上的介质膜反射器202反射回到尾纤200中；该光通信***的下行工作波长信号则透过耦合透镜201及其上的介质膜反射器202，并被45°介质膜滤光片反射进入光探测器204进行检测；该光通信***的上行工作波长从激光器中发出后进入主光路，经过45°介质膜滤光片，并透过耦合透镜201及其上的介质膜反射器202进入尾纤200。

需要说明的是，耦合透镜201上的介质膜反射器202的膜系设计和生产工艺可以与传统的平板介质膜滤光片相同。不需要改变BOSA内部光路结构，只需要用带有介质膜反射器202的耦合透镜201代替原有的耦合透镜即可。

针对基于OTDR的光链路测量与诊断***，通过光网络设备中的光模块中内置镀介质膜反射器的耦合透镜，可优化OTDR的检测和诊断，具有成本低、易实现、性能稳定可靠、场景适应性好、无需现场维护人员做特殊操作的优点。通过实现光模块内置反射器可以有效提高OTDR对光纤网络故障的定位和性能的测量能力。

本实施例的光网络设备中的光模块，在BOSA的耦合透镜上镀有介质膜形成的介质膜反射器，不需要改变器件结构即可实现OTDR的检测，成本低、节省原件、能够统一装配。

图3示出本发明一实施例的ROSA的结构示意图。图3中与图2相同的组件具有相同的功能，为简明起见，省略对这些组件的详细说明。如图3所示，该ROSA光模块主要包括：尾纤300、耦合透镜301、光探测器303，其中耦合透镜301上镀有介质膜形成介质膜反射器302，用于反射检测仪的测试信号，并能透射工作信号。

具体地，ROSA的结构可以与BOSA类似，区别在于ROSA不存在激光器，仅进行下行光束的接收，因此光探测器303可以设置在主光路上。在光模块ROSA内耦合透镜301的靠近光探测器303一侧的表面上镀介质膜反射器302。OTDR测试信号从尾纤300出射到主光路后经过耦合透镜301被透镜上的介质膜反射器302反射回到尾纤300中；该光通信***的下行工作波长信号则透过耦合透镜301及其上的介质膜反射器302，并进入光探测器303进行检测。

需要说明的是，该介质膜反射器302的设计方法和生产工艺可以与普通平板介质膜反射器相同，不需要改变ROSA内部光路结构，只需要用带有介质膜反射器302的耦合透镜301代替原有的耦合透镜即可。

这样，在ROSA中的耦合透镜上镀介质膜，形成介质膜反射器，不需要改变器件结构即可实现OTDR的检测，并且成本低、节省原件，能够统一装配。

图4示出本发明一实施例的光链路检测方法的流程图。如图4所示，该方法主要包括：

步骤S402、OTDR发射检测信号，检测信号到达位于光模块内的耦合透镜，由位于光模块内的耦合透镜在耦合透镜靠近探测器或激光器一侧的表面上镀介质膜形成的介质膜反射器反射检测信号而形成反射信号。

步骤S404、OTDR接收反射信号。

步骤S406、OTDR根据反射信号诊断光链路，确定光链路的故障或对故障进行定位。

具体地，OTDR通过向光链路中发射一个或者多个超短脉冲并检测反射信号实现对光链路故障的检测和定位，检测依赖反射信号中的尖峰(反射)或者下陷(衰减)，定位则依赖反射信号中的尖峰和下陷的时间(时间与发生位置成正比)。在实际应用场景当中，基于OTDR的光链路测量和诊断主要用于检测光通信***中的衰减事件或反射事件。例如，当外力压在光缆上，或者人员误操作导致光纤过度弯曲，此时通过OTDR可以检测到衰减事件。当光纤断裂时，通过OTDR检测，可以检测到断裂形成的端面的反射事件。

这样，OTDR通过检测该介质膜反射器反射回来的光脉冲的强度就可以精确的测量出从OLT到每个光网络单元的光链路衰减,并基于光模块中的介质膜反射器的强反射脉冲强度的历史数据进行ODN链路健康分析和性能预测。另外，通过对每个光网络单元在OTDR曲线上通过强反射事件进行有效区分，从而实现对ODN上衰减故障的定位和测量。

本实施例的光链路检测方法，通过在用户侧光模块的BOSA/ROSA的耦合透镜靠近激光器/光探测器一侧的表面上镀介质膜实现波长选择性反射器，该介质膜反射器成本低、可靠性佳、能够统一装配，可以将OTDR测试信号反射回到尾纤中并透射该光通信***的工作波长，能检测和诊断光通信链路的故障。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种光网络设备中的光模块，其特征在于，包括：

位于所述光模块内的耦合透镜；

在所述耦合透镜靠近探测器或激光器一侧的表面上镀有介质膜形成的介质膜反射器，用于反射检测仪的测试信号，并透射工作信号。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光模块包括光接收组件ROSA和/或单纤双向光收发组件BOSA。

3.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述ROSA包括：

位于所述ROSA内的耦合透镜；

在所述耦合透镜靠近探测器一侧的表面上镀有介质膜形成的介质膜反射器，用于将尾纤出射的光时域反射仪OTDR的测试信号反射回所述尾纤中。

4.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述BOSA包括：

位于所述BOSA内的耦合透镜；

在所述耦合透镜靠近探测器或激光器一侧的表面上镀有介质膜形成的介质膜反射器，用于将尾纤出射的OTDR测试信号反射回所述尾纤中。

5.根据权利要求1至4任一所述的光模块，其特征在于，

在所述耦合透镜上镀有多层介质膜。

6.根据权利要求5所述的光模块，其特征在于，

根据所述OTDR的测试信号设置所述介质膜的工作带宽，所述介质膜的工作带宽为1620nm至1680nm或者1595nm至1655nm。

7.根据权利要求5所述的光模块，其特征在于，所述介质膜的反射率在90％以上。

8.根据权利要求5所述的光模块，其特征在于，所述介质膜的功率损耗不大于10dB。

9.一种光网络设备，其特征在于，包括：

如权利要求1-8中任一所述的光网络设备中的光模块。

10.一种光链路检测方法，其特征在于，包括：

发射检测信号；

接收反射信号，所述反射信号由位于所述光模块内的耦合透镜在所述耦合透镜靠近探测器或激光器一侧的表面上镀介质膜形成的介质膜反射器反射所述检测信号而产生；

根据所述反射信号诊断光链路，确定光链路的故障或对故障进行定位。