CN1874193B - 实现激光安全保护的方法及光放大器、标识信号加载方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光通信***激光安全保护的实现方法，包括：上游站点在发往下游站点方向的主光通道上加载标识信号；下游站点检测主光通道上是否存在所述标识信号，如果否，则判定该主光通道所在光纤发生故障，启动预定的安全保护进程。本发明同时还提供了在光通信***主光通道上加载标识信号的方法以及实现激光安全保护的装置，通过控制光放大器的泵浦光变化，或控制主光通道信号光的波动实现所述标识信号的加载。通过本发明使在带有拉曼放大器或遥泵放大器场合下的也能够对光纤故障进行可靠检测，实现激光安全保护。

Description

实现激光安全保护的方法及光放大器、标识信号加载方法

技术领域

本发明涉及光网络通信技术，特别是指一种光通信***中的实现激光安全保护的方法和光放大器，以及在主光通道中加载标识信号的方法。

背景技术

由于激光具有方向性好等特性，因此其输出方向上的强度特别高，对人眼的威胁也特别大。特别是在现有通信***中所用到的激光，光波长一般分布在短波870nm、长波1310nm和1550nm附近，都在可见光范围之外，人眼无法直接看到光束，因此给人眼造成伤害的可能性更大。而且自从掺铒光纤放大器(EDFA)和波分复用(WDM)技术发明之后，光纤中所承载的光信号功率较之传统的同步数字系列(SDH)设备，输出功率更高，再加上现在的通信***中也开始使用了拉曼(RAMAN)放大器，这些装置的应用使得部分***中的光纤所承载的光信号功率甚至已达到或超过30dBm，这样强的光功率对电信***操作、维护人员的安全造成强烈威胁。

IEC60825标准中对激光装置和设备的安全等级进行了划分，并且规定了具体的操作措施和安全标识，国际电信联盟电信标准化组织(ITU-T)专门针对通信***中的激光安全问题制订了G.664标准，提出了光通信装置能够在出现激光辐射的时候自动降低输出光功率乃至关闭激光器输出，这就是G.664中所提到的自动光功率降低(APR，Automatic Power Reduction)、自动光功率关断(APSD，Automatic Power Shutdown)方案。

APR执行过程是通过在光通信设备上增加链路状态检测及激光器输出功率控制部件来实现的。当一根光缆发生故障可能造成激光泄漏时，下行方向上的下游站点中的链路状态检测部件就会检测到光功率丢失，从而判定上游链路存在激光泄漏危险，则通过激光器输出功率控制部件降低本站点在上行方向的功率输出；其上游站点在上行方向上检测到该下游站点的功率降低后，则会降低自身下行方向上的功率输出，从而降低了激光泄漏造成人身事故的危险。

下面以光通信***中常见的光放大器APR过程为例进行具体描述。

参见图1所示，当从站点B到站点A的西向光纤发生故障引起激光泄漏危险时，站点A西向光放大器通过链路状态检测部件会检测到站点B过来的信号丢失，则判定站点B至A的光纤链路存在激光泄漏危险，同时A至B的光纤中同样可能存在激光泄漏危险，因此会通知站点A的东向光放大器降低输出，以使A至B中的激光泄漏符合IEC60825标准所规定的安全等级，保护操作维护人员的安全。这样，站点B东向光放大器会检测到东向光信号功率的降低或丢失，因此它也会执行相同的过程，通知站点B西向光放大器降低输出，以使A至B中的激光泄漏符合IEC60825标准所规定的安全等级。

APSD执行过程和APR类似，不同的是APSD方案是直接关闭激光器或光放大器输出，而不是降低输出功率到低于某一预先设定的值。

现有通信装置的APR和APSD执行方式基本上都是通过检测光功率实现的，即在收方向上的光功率出现异常时，马上降低或关断自身反方向上的光功率输出，既保证反方向上的激光泄漏满足安全标准要求，又可以通知对侧设备也执行相应的保护措施。其关键是通过检测接收到的光功率是否低于某个域值来判定链路是否会发生激光泄漏的危险。但是，仅通过光功率检测方式解决不了存在拉曼放大器或遥泵放大器应用场合中的APR问题。

参见图2所示，在结合有拉曼放大器或遥泵放大器场合中，常会将拉曼放大器或遥泵放大器的泵浦光沿信号光的相反方向输入到传输光纤中。这样，假设B至A的西向光纤发生了故障比如断纤，引发激光泄漏，但在站点A的西向接收侧，仍然会检测到相当强的光功率。这是因为泵浦光进入光纤后有相当一部分泵浦光会被反射回来，并且反向的受激拉曼辐射也将会产生并沿光信号方向被站点A接收到，从而导致光功率检测的方式在这种场合下很难作出准确判断。

为了解决这个问题，现在已经提出了很多解决方案。一种方式是通过数字电路层上报信号丢失(LOS)来判定。比如在WDM设备中，通过光波长转换单元(OTU)上报的LOS情况来判决，判决条件可以是多数表决机制，即处于工作状态的多个OTU中有一半以上的OTU上报LOS告警，则判定出现了光纤故障；也可以是按某波长或波长组信号情况决定。上报LOS方式虽然有其方便的一面，但仅适用于有业务上下的站点，比如：存在OTU的站点，对于单纯的光放大器站点，因为没有业务上下，就无法检测这类错误，其应用范围往往有所限制，而且OTU单元本身也存在失效，可能会造成部分OTU失效引起执行APR的误动作，导致整个通信链路中断。

另一种方式是通过检测各站点的光信噪比(OSNR)来实现，因为光纤故障往往会造成光信号劣化，在故障段收侧通过检测光信号信噪比就可以判定光纤是否发生故障以及光纤是否存在激光泄漏的危险。但到目前为止，OSNR检测的精度仍然不甚理想，并且不同站点之间以及不同站点上下光通道之间的OSNR不一致也增加了OSNR检测难度，特别是OSNR检测仍然是以光通道的信号质量为依据，在其进行判决时也存在与上报LOS方式一样的问题。

第三种方式是在线路上增加光时域反射器(OTDR)，通过在线路上馈入检测光脉冲并检测光脉冲回波来判定光纤是否发生断纤故障，并决定是否启动APR进程。这种方案的缺点是会进一步加大光纤中存在的激光能量，造成更大的潜在危害，而且还要增加独立的OTDR装置，成本过高。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种简单而有效的光通信***的激光安全保护的实现方法，在带有拉曼放大器或遥泵放大器场合下的也能够对光纤故障进行可靠检测，实现激光安全保护。

基于以上目的本发明提供了一种光通信***激光安全保护的实现方法，包括：a)上游站点通过强度调制方式或脉冲宽度调制方式控制上游站点中光放大器泵浦电流的变化，使经过光放大器的信号光强度产生低频低幅变化，以在发往下游站点方向的主光通道上加载标识信号；b)下游站点检测主光通道上是否存在所述标识信号，如果是，则判定该主光通道所在光纤正常；否则，判定该主光通道所在光纤发生故障，启动预定的安全保护进程；其中，所述标识信号为强度调制信号或脉冲信号；所述强度调制信号的幅度占主光通道信号幅度的3～5％，且所述强度调制信号的频率在兆赫兹量级，或兆赫兹量级以下。

该方法所述光放大器为掺稀土元素放大器，所述泵浦光强度变化的周期大于所述光放大器中稀土元素的高能粒子激发态寿命。

在该方法中，步骤b所述下游站点检测主光通道上是否存在所述标识信号包括：下游站点从主光通道中分离出一部分主光通道信号经光电转换后，对得到的电信号进行滤波处理保留所述标识信号频率段的信号，检测判断该频率段信号是否为所述标识信号。

上述方法进一步对滤波后得到的信号进行模数转换，再对转换后的信号进行检测。

本发明还公开了一种光通信***激光安全保护的实现方法，包括：a)在主光通道的上游站点侧设置控制单元以及信号光强度调制模块；b)所述控制单元通过控制所述信号光强度调制模块，控制主光通道光功率的起伏，以在上游站点发往下游站点方向的主光通道上加载标识信号；c)下游站点检测主光通道上是否存在所述标识信号，如果是，则判定该主光通道所在光纤正常；否则，判定该主光通道所在光纤发生故障，启动预定的安全保护进程；其中，所述标识信号为强度调制信号或脉冲信号；所述强度调制信号的幅度占主光通道信号幅度的3～5％，且所述强度调制信号的频率在兆赫兹量级，或兆赫兹量级以下。

该方法所述信号光强度调制模块为衰减可变器件或增益可变器件。

该方法步骤c所述下游站点检测主光通道上是否存在所述标识信号包括：下游站点从主光通道中分离出一部分主光通道信号经光电转换后，对得到的电信号进行滤波处理保留所述标识信号频率段的信号，检测判断该频率段信号是否为所述标识信号。

该方法进一步对滤波后得到的信号进行模数转换，再对转换后的信号进行检测。

为了实现上述光通信***激光安全保护过程中的标识信号加载，本发明还提出了一种在光通信***主光通道上加载标识信号的方法，所述光通信***的站点中包含有用于对主光通道信号进行放大的光放大器，该方法包括：上游节点通过强度调制方式或脉冲宽度调制方式控制光放大器中泵浦激光器的泵浦电流按照确定的规律变化，使产生的泵浦光引起主光通道信号光产生符合所述标识信号变化规律的波动，进而使经过光放大器的信号光强度产生低频低幅变化，以在发往下游站点方向的主光通道上加载标识信号，使得下游站点在检测到主光通道上存在所述标识信号时判定该主光通道所在光纤正常，而在检测到主光通道上不存在所述标识信号时判定该主光通道所在光纤发生故障，启动预定的安全保护进程；其中，所述标识信号为强度调制信号或脉冲信号；所述强度调制信号的幅度占主光通道信号幅度的3～5％，且所述强度调制信号的频率在兆赫兹量级，或兆赫兹量级以下。

该方法所述泵浦电流的控制方法包括：根据所需加载的标识信号的频率和幅度确定控制信号变化规律；将所确定的控制信号加载在泵浦激光器的泵浦电流上。

该方法所述泵浦电流的控制方法是控制泵浦电流的强度按照确定的规律变化；或控制泵浦电流的脉冲宽度按照确定的规律变化。

该方法所述光放大器为掺铒光纤放大器，控制所述泵浦电流的信号周期大于等于铒离子亚稳态寿命。

为了实现上述安全保护过程中的标识信号加载，本发明还提出了另一种在光通信***主光通道上加载标识信号的方法，包括：在光通信***的主光通道上游站点侧设置控制单元以及信号光强度调制模块；控制单元通过用与所需加载的标识信号相同的控制信号控制所述信号光强度调制模块控制主光通道光功率的起伏，以在上游站点发往下游站点方向的主光通道上加载标识信号，使得下游站点在检测到主光通道上存在所述标识信号时判定该主光通道所在光纤正常，而在检测到主光通道上不存在所述标识信号时判定该主光通道所在光纤发生故障，启动预定的安全保护进程；其中，所述标识信号为强度调制信号或脉冲信号；所述强度调制信号的幅度占主光通道信号幅度的3～5％，且所述强度调制信号的频率在兆赫兹量级，或兆赫兹量级以下。

该方法所述信号光强度调制模块为增益可变器件或衰减可变器件。

该方法所述增益可变器件为掺稀土元素光纤、或半导体激光器；所述衰减可变器件为MZ调制器、或VOA。

为了实现光通信***激光安全保护过程中标识信号的加载，本发明提出的第一种用于激光安全防护的光放大器，包括：增益单元，用于将输入的光信号放大后输出；泵浦激光单元，用于为所述增益单元提供泵浦光；控制单元，用于产生并控制泵浦激光单元的泵浦电流；

其中，所述控制单元中进一步包括：控制信号产生模块，用于调整所述泵浦电流，使控制单元输出的泵浦电流中携带有一个控制信号，控制泵浦激光单元产生的泵浦光按确定的规律波动，使光放大器在输出信号中承载一个预先确定的标识信号。

该光放大器所述控制信号产生模块为信号源，输出控制信号至所述控制单元的泵浦电流输出端，与该泵浦电流叠加后输出。

该光放大器所述信号源的控制端与控制单元中的控制模块连接，由控制模块控制产生所述控制信号。

该光放大器所述控制信号产生模块为慢速控制模块，控制所述控制单元按所述控制信号的规律周期性地改变输出的泵浦电流。

该光放大器所述控制单元中进一步包括：滤波模块、信号检测模块；

增益单元接收的光信号经光电转换后，输入至所述滤波模块；滤波模块保留所述标识信号所在频段的信号发送至信号检测模块；信号检测模块检测是否存在预先指定的标识信号，并将检测结果发送至控制模块；控制模块结合检测结果控制所述泵浦电流；如果检测结果为主光通道标识信号不存在，则控制模块会通过控制接口向网元主控单元发送信号丢失告警，从而诱发***自动光功率降低APR过程，完成光通信***的激光安全防护；当收到主光通道标识信号恢复的检测结果后，控制模块会向网元主控单元发送***恢复正常信息，启动整个***的自恢复过程。

所述光放大器为掺稀土元素光纤放大器，所述控制信号的周期大于光放大器的高能粒子激发态寿命。

为了实现光通信***激光安全保护过程中标识信号的加载，本发明提出的第二种用于激光安全防护的光放大器，包括：

增益单元，用于将输入的光信号放大后输出；

泵浦激光单元，用于为所述增益单元提供泵浦光；

控制单元，用于产生并控制泵浦激光单元的泵浦电流；

其中，所述增益单元进一步包括：信号光强度调制模块，能够根据与需要加载的标识信号相同的控制信号，控制光放大器输出信号的强度变化，使在输出信号中加载该标识信号并输出。

该光放大器所述信号光强度调制模块为增益可变器件或衰减可变器件。

该光放大器所述增益可变器件为掺稀土元素光纤、或半导体激光器；所述衰减可变器件为MZ调制器、或VOA。

该光放大器所述信号光强度调制模块与控制单元中的控制模块连接，控制模块将所述控制信号发送至所述信号光强度调制模块。

该光放大器所述控制单元中进一步包括：滤波模块、信号检测模块；

增益单元接收的光信号经光电转换后，输入至所述滤波模块；滤波模块保留所述标识信号所在频段的信号发送至信号检测模块；信号检测模块检测是否存在预先指定的标识信号，并将检测结果发送至控制模块；控制模块结合检测结果控制所述泵浦电流；如果检测结果为主光通道标识信号不存在，则控制模块会通过控制接口向网元主控单元发送信号丢失告警，从而诱发***自动光功率降低APR过程，完成光通信***的激光安全防护；当收到主光通道标识信号恢复的检测结果后，控制模块会向网元主控单元发送***恢复正常信息，启动整个***的自恢复过程。

为了实现光通信***激光安全保护过程中标识信号的检测，本发明提出的第三种用于激光安全防护的光放大器，包括：

增益单元，用于将输入的光信号放大后输出；

泵浦激光单元，用于为所述增益单元提供泵浦光；

控制单元，用于产生并控制泵浦激光单元的泵浦电流；

其中，所述控制单元中进一步包括：滤波模块、信号检测及处理模块；

增益单元接收的光信号经光电转换后，输入至所述滤波模块；滤波模块保留所述标识信号所在频段的信号发送至信号检测模块；信号检测模块检测是否存在预先指定的标识信号，并将检测结果发送至控制模块；控制模块结合检测结果控制所述泵浦电流；如果检测结果为主光通道标识信号不存在，则控制模块会通过控制接口向网元主控单元发送信号丢失告警，从而诱发***自动光功率降低APR过程，完成光通信***的激光安全防护；当收到主光通道标识信号恢复的检测结果后，控制模块会向网元主控单元发送***恢复正常信息，启动整个***的自恢复过程。

从上面所述可以看出，本发明提供的光通信***激光安全保护方法解决了带拉曼或遥泵放大器中的激光安全问题，而且检测方式比OTU方式可靠，不存在误判情形；

通过在光放大器已有控制模式中增加此控制功能，即可实现主光通道信号在线的标识，未增加光放大器既有成本，实现成本低；

因为是低频信号，光放大器输入侧PIN管用于功率检测的同时，也可以用于该标识信号的检测，实现简洁。

附图说明

图1为光放大器APR过程示意图；

图2为带有拉曼放大器的光放大器APR过程示意图；

图3为EDFA结构示意图；

图4为本发明较佳实施例的能够实现标识信号发射功能的EDFA结构示意图；

图5为本发明利用可变衰减器件增加主光通道标识信号实施例的示意图；

图6为本发明较佳实施例将可变衰减器件设置于光放大器内来实现增加主光通道标识信号的EDFA结构示意图；

图7为本发明较佳实施例的实现标识信号检测功能的EDFA结构示意图。

具体实施方式

本发明的光通信***激光安全保护的实现方法是上游站点在向下游站点传输光信号时，在主光通道上加载主光通道标识信号；下游站点检测并判断该主光通道上是否存在所述主光通道标识信号，如果存在，则可以判定该主光通道所在的这段光纤没有故障，不作处理；否则，判定该段光纤发生故障，启动预定的APR等安全保护进程，降低或关断该站点的反向放大器输出，来诱发上游站点也启动自身的APR进程，从而实现故障跨断的激光安全防护。由于本发明方案不依赖于信号功率检测，标识信号的是否存在与站点间主光通道中是否有泵浦光，以及该主光通道中泵浦光或反射光的强弱无关，因此即使在使用了拉曼或者遥泵放大器的应用场合，本发明方法仍然能够准确识别出线路故障。

在主光通道上加载标识信号的一个较简单的实现方案是在主光通道上加载一个浅度的强度调制信号，即以该主光通道信号作为一个载体来承载一个强度调制信号。该强度调制信号在下游站点中会随同主光通道信号被下游站点接收，当下游能检测到该强度调制信号的存在时，即可判定上游来的信号是完整无缺的，从而可判定线路无故障。下面对该方案的两个较佳的实施方式进行具体说明。

在WDM***中由于光复用和解复用的需要，其功率预算往往需要光放大器的参与，因此在WDM***中用到的光放大器为保证每个通道的光信号经过光放大器放大后的功率保持稳定，不会因为增加或减少光波长信号而影响到单路光通道的功率，普遍采用了自动增益控制或自动功率控制模式。光放大器的这两种控制模式的实现原理都是通过控制光放大器的泵浦激光器输出功率来实现对光信号的放大作用。

光放大器的结构参见图3所示，以目前最常用的EDFA为例，光放大器通常由增益单元301、泵浦激光单元302和反馈控制单元303三个部分组成，图中粗线表示电信号，细线表示光信号。增益单元301主光通道光纤相连，包括有耦合器、隔离器和掺铒光纤(EDF)；泵浦激光单元302主要由像半导体激光器这样的泵浦激光器LD组成；反馈控制单元303由PIN管和控制模块组成。经光放大器放大前的输入光信号，和经光放大器放大后的输出光信号，分别通过耦合器分离出一小部分，经PIN管光电转换后输入至控制模块，控制模块据此对输入和输出信号光进行分析，从而控制泵浦激光器的泵浦电流输出给泵浦激光器LD，使其产生合适的泵浦光强，保证信号光和泵浦光可以在经过EDF后产生所需要的放大性能。图中忽略了对泵浦光强的检测，实际上电路还可能会存在对泵浦激光器输出光强大小的检测部分；另外，泵浦激光器可能是多个的。

基于上述光放大器的工作原理和特点，本发明提出的第一个较佳实施例可以通过控制光放大器中的控制模块来控制泵浦激光器的泵浦光输出，进而达到在光放大器输出信号中增加一个浅度的强度调制信号的目的。

下面以EDFA为例详细介绍本实施例中浅度强度调制信号的实现过程。众所周知，EDFA的工作原理是通过泵浦光将铒离子抽运到激发态，铒离子从激发态到亚稳态的驰豫时间很短，会快速从激发态衰变到亚稳态，由于铒离子从亚稳态到基态的驰豫时间则很长，因此铒离子会在亚稳态和基态之间形成粒子数反转，信号光即可利用铒离子的粒子数反转实现自身的放大。基于这一原理，控制模块通过控制泵浦激光器的泵浦电流就可以间接实现对EDF中铒离子反转数的控制，从而可以控制经过光放大器的信号光的增益变化。

因为铒离子亚稳态寿命时间较长，在10ms左右，本实施例中若要通过控制泵浦激光器的泵浦光输出来实现对主光通道信号的浅度强度调制，就意味着控制泵浦激光器的信号周期要大于铒离子亚稳态的寿命时间，否则泵浦激光器的周期性输出变化并不会导致铒离子的周期性变化，这样就无法实现对放大器输出信号的浅度强度调制，也就无法达到本发明的目的。因此，本实施例可在泵浦电流中加载一个周期大于10ms的低频低幅控制信号，通过强度调制方式或脉冲宽度调制(PWM)方式来控制泵浦激光器泵浦电流的变化，从而使经过光放大器的信号光强度也产生低频低幅变化，达到携带所述标识信号的目的。上述过程可通过在光放大器控制单元中增加一个控制信号产生模块来实现。

参见图4所示，在EDFA控制单元303内增加一个低频低幅度信号源作为所述控制信号产生模块，该信号源可以根据需要产生用于强度调制或来脉冲宽度调制的低频低幅控制信号。控制信号的幅度及频率等变化规律可以预先根据所需在主光通道中加载的强度调制信号的幅度和频率等特征，结合所采取的调制方式，通过计算确定，或者通过实验手段进行确定；然后，设置低频低幅度信号源使其产生所述控制信号，并将该信号源的输出叠加到控制模块原来输出的泵浦电流信号上，从而使激光器输出的泵浦光强度产生一个浅度的周期性变化，进而引起经EDFA后输出主光通道上光信号强度的浅度变化，实现在主光通道上加载强度调制信号的目的。所述信号源也可以与控制模块连接，由控制模块对信号源的输出进行控制。

另外，也可以直接对控制模块进行控制使其产生带有所述控制信号的泵浦电流。具体可以在控制单元303中增加一个慢速控制模块作为所述控制信号产生模块，该模块可以是硬件逻辑模块也可以由软件模块实现。一方面控制模块保留原有功能快速响应信号变化，比如新增加或新下路一路信号时，输入信号功率出现变动，那么快速控制根据检测到的信号功率变动情况立即调整泵浦电流至对应的数值以使光放大器完成对信号的对应放大；另一方面，慢速控制模块由时间驱动，慢速周期性地控制所述控制模块对泵浦电流进行小幅度改变，使输出的泵浦电流同时被一个快速控制和一个慢速控制过程所控制，达到类似于在泵浦激光器泵浦电流上增加一个低频低幅度调制信号的效果，从而最终实现在主光通道上增加一个浅度调制信号。

在主光通道上增加标识信号也不限于通过控制放大器的泵浦实现，本发明的第二个较佳实施例就是通过在主光通道上增加，如：衰减可变器件或增益可变器件等信号光强度调制模块了实现在主光通道上加载标识信号的目的。

参见图5所示，以采用衰减可变器件为例，该衰减可变器件可以是马赫-曾德尔(MZ)调制器或电可调衰耗器(VOA)等。将衰减可变器件设置于主光通道的上游站点侧，通过一个控制单元输出与所需标识信号相同的控制信号来控制所述衰减可变器件，标识信号的起伏引起衰减可变器件衰减量大小的变化，从而可以控制主光通道光功率的起伏，实现将主光通道标识调制到主光通道上。较佳的，可以将该衰减可变器件置于光放大器内部信号光的输出位置，并与光放大器的控制单元303相连，由控制单元303通过输出所述控制信号对衰减可变器件进行控制。这样，在光放大器的控制单元303中还需要增加一个信号源，输出所述控制信号至衰减可变器件的控制端。另外，该信号源可以与控制单元303中的控制模块连接，由控制模块进行控制，参见图6所示。可以看出，本实施例相对与所述第一个实施例的优点是，通常控制信号与所需加载的标识信号相同，无需再根据标识信号来计算控制信号。

另外，通过在主光通道上增加一个增益可变器件，也可以实现与衰减可变器件完全相同的功能。增益可变器件可以采用半导体激光器、EDF等。

为实现对主光通道上标识信号的检测，下游站点对从主光通道中分离出来的检测光经光电转换后在滤波模块中进行滤波处理，只保留标识信号所在频段的信号，发送至检测模块进行检测，判断主光通道上是否存在所述主光通道标识信号，如果是，则不作处理；否则，判定光纤发生故障，启动预定的安全保护进程。

上述检测过程，本发明优选在光放大器中实现。参见图7所示，在光放大器的控制单元303中增加一个直流滤波器作为滤波模块，以及一个信号检测模块。光放大器从主光通道接收的光信号在增益单元301经耦合器分离出来一部分用于检测的光信号，输入PIN管完成光电转换后，其输出的电信号被分成两路，一路输入控制模块，另一路输入直流滤波器，经直流滤波器滤波后，输入信号检测及处理模块中完成主光通道标识信号的检测，并将检测结果报告给控制模块；如果检测结果为主光通道标识信号不存在，则控制模块会通过控制接口向网元主控单元发送信号丢失告警，从而诱发***APR过程，完成光通信***的激光安全防护。当收到主光通道标识信号恢复的检测结果后，控制模块会向网元主控单元发送***恢复正常信息，从而启动整个***的自恢复过程。另外，所述滤波模块也可以采用所述标识信号频率范围的低频带通滤波模块实现。

其中，所述信号检测模块可以通过直接对接收的模拟信号进行检测，判断其中是否包含某个低频信号来判断主光通道标识信号是否存在，也可以先将接收的模拟信号进行模数转换，再根据接收到的数字信号结果来判断主光通道标识信号是否存在。一般，检测数字标识比检测模拟标识更可靠。

本发明中为避免所述主光通道标识信号影响主光通道信号质量，需要控制所述控制信号的幅度。因为过大的主光通道标识信号会造成主光通道信号光功率的过大起伏，从而造成引发过大的主光通道信号OSNR代价，本发明推荐的主光通道标识信号调制深度为3～5％之间，即标识信号的幅度为主光通道信号占幅度的3～5％。其次，因为放大器内置的功率探测器一般都属于慢速器件，因此主光通道标识信号的频率也不宜过高，频率越高，灵敏度越差，对主光通道调制深度要求也就越高，相应地，对主光信号的影响也会越大，为了后述站点检测方便，本发明建议主光通道标识信号频率不高于兆赫兹(MHz)量级，即在MHz量级或以下。

本发明上述实施例中采用低频低幅的强度调制信号来作为主光通道的标识信号，但并不仅限于此，也可采用其它方式实现，比如：某种特定的脉冲信号等。实现本发明标识信号发射、检测功能的光放大器除EDFA以外，也可以采用其它掺稀土元素放大器，或半导体光放大器等其它类型的光放大器来实现，只要该种光放大器不是依赖于向站点间的传输光纤注入泵浦光来实现光信号放大即可。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (27)

1.一种光通信***激光安全保护的实现方法，其特征在于，包括：

a)上游站点通过强度调制方式或脉冲宽度调制方式控制上游站点中光放大器泵浦电流的变化，使经过光放大器的信号光强度产生低频低幅变化，以在发往下游站点方向的主光通道上加载标识信号；

b)下游站点检测主光通道上是否存在所述标识信号，如果是，则判定该主光通道所在光纤正常；否则，判定该主光通道所在光纤发生故障，启动预定的安全保护进程；

其中，所述标识信号为强度调制信号或脉冲信号；所述强度调制信号的幅度占主光通道信号幅度的3～5％，且所述强度调制信号的频率在兆赫兹量级，或兆赫兹量级以下。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光放大器为掺稀土元素放大器，所述泵浦光强度变化的周期大于所述光放大器中稀土元素的高能粒子激发态寿命。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b所述下游站点检测主光通道上是否存在所述标识信号包括：下游站点从主光通道中分离出一部分主光通道信号经光电转换后，对得到的电信号进行滤波处理保留所述标识信号频率段的信号，检测判断该频率段信号是否为所述标识信号。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法进一步对滤波后得到的信号进行模数转换，再对转换后的信号进行检测。

5.一种光通信***激光安全保护的实现方法，其特征在于，包括：

a)在主光通道的上游站点侧设置控制单元以及信号光强度调制模块；

b)所述控制单元通过控制所述信号光强度调制模块，控制主光通道光功率的起伏，以在上游站点发往下游站点方向的主光通道上加载标识信号；

c)下游站点检测主光通道上是否存在所述标识信号，如果是，则判定该主光通道所在光纤正常；否则，判定该主光通道所在光纤发生故障，启动预定的安全保护进程；

其中，所述标识信号为强度调制信号或脉冲信号；所述强度调制信号的幅度占主光通道信号幅度的3～5％，且所述强度调制信号的频率在兆赫兹量级，或兆赫兹量级以下。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述信号光强度调制模块为衰减可变器件或增益可变器件。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤c所述下游站点检测主光通道上是否存在所述标识信号包括：下游站点从主光通道中分离出一部分主光通道信号经光电转换后，对得到的电信号进行滤波处理保留所述标识信号频率段的信号，检测判断该频率段信号是否为所述标识信号。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法进一步对滤波后得到的信号进行模数转换，再对转换后的信号进行检测。

9.一种在光通信***主光通道上加载标识信号的方法，所述光通信***的站点中包含有用于对主光通道信号进行放大的光放大器，其特征在于，该方法包括：上游节点通过强度调制方式或脉冲宽度调制方式控制光放大器中泵浦激光器的泵浦电流按照确定的规律变化，使产生的泵浦光引起主光通道信号光产生符合所述标识信号变化规律的波动，进而使经过光放大器的信号光强度产生低频低幅变化，以在发往下游站点方向的主光通道上加载标识信号，使得下游站点在检测到主光通道上存在所述标识信号时判定该主光通道所在光纤正常，而在检测到主光通道上不存在所述标识信号时判定该主光通道所在光纤发生故障，启动预定的安全保护进程；

其中，所述标识信号为强度调制信号或脉冲信号；所述强度调制信号的幅度占主光通道信号幅度的3～5％，且所述强度调制信号的频率在兆赫兹量级，或兆赫兹量级以下。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述泵浦电流的控制方法包括：

根据所需加载的标识信号的频率和幅度确定控制信号变化规律；

将所确定的控制信号加载在泵浦激光器的泵浦电流上。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述泵浦电流的控制方法是控制泵浦电流的强度按照确定的规律变化；或控制泵浦电流的脉冲宽度按照确定的规律变化。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述光放大器为掺铒光纤放大器，控制所述泵浦电流的信号周期大于等于铒离子亚稳态寿命。

13.一种在光通信***主光通道上加载标识信号的方法，其特征在于，包括：

在光通信***的主光通道上游站点侧设置控制单元以及信号光强度调制模块；

所述控制单元通过用与所需加载的标识信号相同的控制信号控制所述信号光强度调制模块控制主光通道光功率的起伏，以在上游站点发往下游站点方向的主光通道上加载标识信号，使得下游站点在检测到主光通道上存在所述标识信号时判定该主光通道所在光纤正常，而在检测到主光通道上不存在所述标识信号时判定该主光通道所在光纤发生故障，启动预定的安全保护进程；

其中，所述标识信号为强度调制信号或脉冲信号；所述强度调制信号的幅度占主光通道信号幅度的3～5％，且所述强度调制信号的频率在兆赫兹量级，或兆赫兹量级以下。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述信号光强度调制模块为增益可变器件或衰减可变器件。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述增益可变器件为掺稀土元素光纤、或半导体激光器；所述衰减可变器件为MZ调制器、或VOA。

16.一种用于实现如权利要求1所述光通信***激光安全保护实现方法的光放大器，包括：

增益单元，用于将输入的光信号放大后输出；

泵浦激光单元，用于为所述增益单元提供泵浦光；

控制单元，用于产生并控制泵浦激光单元的泵浦电流；

其特征在于，所述控制单元中进一步包括：控制信号产生模块，用于调整所述泵浦电流，使控制单元输出的泵浦电流中携带有一个控制信号，控制泵浦激光单元产生的泵浦光按确定的规律波动，使光放大器在输出信号中承载一个预先确定的标识信号。

17.根据权利要求16所述的光放大器，其特征在于，所述控制信号产生模块为信号源，输出控制信号至所述控制单元的泵浦电流输出端，与该泵浦电流叠加后输出。

18.根据权利要求17所述的光放大器，其特征在于，所述信号源的控制端与控制单元中的控制模块连接，由控制模块控制产生所述控制信号。

19.根据权利要求16所述的光放大器，其特征在于，所述控制信号产生模块为慢速控制模块，控制所述控制单元按所述控制信号的规律周期性地改变输出的泵浦电流。

20.根据权利要求16所述的光放大器，其特征在于，所述控制单元中进一步包括：滤波模块、信号检测模块；

所述增益单元接收的光信号经光电转换后，输入至所述滤波模块；滤波模块保留所述标识信号所在频段的信号发送至信号检测模块；信号检测模块检测是否存在预先指定的标识信号，并将检测结果发送至控制模块；控制模块结合检测结果控制所述泵浦电流；如果检测结果为主光通道标识信号不存在，则控制模块会通过控制接口向网元主控单元发送信号丢失告警，从而诱发***自动光功率降低APR过程，完成光通信***的激光安全防护；当收到主光通道标识信号恢复的检测结果后，控制模块会向网元主控单元发送***恢复正常信息，启动整个***的自恢复过程。

21.根据权利要求16至20任意一项所述的光放大器，其特征在于，光放大器为掺稀土元素光纤放大器，所述控制信号的周期大于光放大器的高能粒子激发态寿命。

22.一种用于实现如权利要求5所述光通信***激光安全保护实现方法的光放大器，包括：

增益单元，用于将输入的光信号放大后输出；

泵浦激光单元，用于为所述增益单元提供泵浦光；

控制单元，用于产生并控制泵浦激光单元的泵浦电流；

其特征在于，所述增益单元进一步包括：信号光强度调制模块，能够根据与需要加载的标识信号相同的控制信号，控制光放大器输出信号的强度变化，使在输出信号中加载所述标识信号并输出。

23.根据权利要求22所述的光放大器，其特征在于，所述信号光强度调制模块为增益可变器件或衰减可变器件。

24.根据权利要求23所述的光放大器，其特征在于，所述增益可变器件为掺稀土元素光纤、或半导体激光器；所述衰减可变器件为MZ调制器、或VOA。

25.根据权利要求23或24所述的光放大器，其特征在于，所述信号光强度调制模块与控制单元中的控制模块连接，控制模块将所述控制信号发送至所述信号光强度调制模块。

26.根据权利要求23或24所述的光放大器，其特征在于，所述控制单元中进一步包括：滤波模块、信号检测模块；

所述增益单元接收的光信号经光电转换后，输入至所述滤波模块；滤波模块保留所述标识信号所在频段的信号发送至信号检测模块；信号检测模块检测是否存在预先指定的标识信号，并将检测结果发送至控制模块；控制模块结合检测结果控制所述泵浦电流；如果检测结果为主光通道标识信号不存在，则控制模块会通过控制接口向网元主控单元发送信号丢失告警，从而诱发***自动光功率降低APR过程，完成光通信***的激光安全防护；当收到主光通道标识信号恢复的检测结果后，控制模块会向网元主控单元发送***恢复正常信息，启动整个***的自恢复过程。

27.一种用于实现如权利要求1或5所述光通信***激光安全保护实现方法的光放大器，包括：

增益单元，用于将输入的光信号放大后输出；

泵浦激光单元，用于为所述增益单元提供泵浦光；

控制单元，用于产生并控制泵浦激光单元的泵浦电流；

其特征在于，所述控制单元中进一步包括：滤波模块、信号检测及处理模块；

所述增益单元接收的光信号经光电转换后，输入至所述滤波模块；滤波模块保留所述标识信号所在频段的信号发送至信号检测模块；信号检测模块检测是否存在预先指定的标识信号，并将检测结果发送至控制模块；控制模块结合检测结果控制所述泵浦电流；如果检测结果为主光通道标识信号不存在，则控制模块会通过控制接口向网元主控单元发送信号丢失告警，从而诱发***自动光功率降低APR过程，完成光通信***的激光安全防护；当收到主光通道标识信号恢复的检测结果后，控制模块会向网元主控单元发送***恢复正常信息，启动整个***的自恢复过程。

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