单向OTDR迹线中的增益和夸大损失的检测的制作方法

本发明属于光纤通信领域。具体而言，本发明涉及一种区分光时域反射计(otdr)测量中检测到的反射功率的变化是由传播光波的实际局部衰减引起还是由光纤传输系统中模场直径的变化引起的方法，一种基于此确定吸收变化的方法，以及一种相应配置的用于确定吸收变化的otdr。
背景技术：
：otdr用于光纤通信领域，以深入了解光纤传输系统的主要光学参数，如关于光纤衰减的信息，并用来检测损伤或不规则性，如损坏的连接器或光纤断裂。在光纤通信中，电磁波(也称为光波)通过光纤传播，从而传输信息。为此，光波被调制，这意味着光波的物理参数根据携带信息的信号而变化。在更严格的意义上，术语“光”表示人眼高灵敏度的波长范围内的电磁辐射。通常，人眼对400nm至780nm的辐射敏感。在物理学中，术语“光”有时在更广泛的意义上使用，可能指任何种类的电磁辐射，无论是否可见。光纤通信通常利用人眼不可见的红外范围内的电磁辐射。通常，沿着光纤轴线传播的电磁波被称为光波。在下文中，术语“光”和“光波”将指能够在光纤内被引导的任何种类的电磁波，而不管其波长如何。otdr通常包括光源和检测器。光源将光脉冲发送到光纤传输系统中，在光纤中传播的过程中，光脉冲经历衰减，并被连续反射回光源。这是由于光纤内部的不规则性和杂质导致光被重定向到不同的方向，从而产生信号衰减和反向散射，称为瑞利反向散射。瑞利反向散射可以用来作为光纤距离的函数计算光纤中的衰减水平。反射光脉冲被检测器接收，检测器以所谓的otdr迹线的形式记录反射回来的光功率部分以及相应的延迟。在假设光信号的常数传播速度时，otdr迹线通常通过将反射光的功率记录为沿光纤传输系统的距离的函数来表征光纤传输系统的吸收特性。每当反向反射光的量在光纤传输系统的给定位置处突然变化时，这种变化可以在相应的otdr迹线中被注意到，通常为反向反射功率的突然增加或突然下降的形式。因此，对otdr迹线的分析可以帮助检测光纤传输系统中的缺陷，例如使损失增大的接头或连接器、反射点或其他类型的不规则性。虽然otdr在具有均匀光纤特性的光纤传输系统中工作良好，但在由不同光纤类型组成的光纤传输系统的情况下存在不可忽略的错误结果风险。光纤类型的变化通常与光纤的所谓模场直径的变化相关联。模场直径或模场面积是单模光纤上模的光强(即单位面积的光学功率)分布的径向范围的量度。例如，在高斯强度分布的情况下，电场和磁场强度在垂直于光纤轴线的平面中的一些位置处降低到最大值的1/e，这些位置到纤芯中心与该平面的交点的距离对应于模场直径的一半，即对应于模场半径。换句话说，模场直径处的功率密度降低到最大功率密度的1/e2。由于瑞利反向散射而在光纤传输系统中连续反射回来的功率量取决于几个物理参数，例如有效折射率和散射系数，但其也显示出对模场直径的强烈依赖性。具体而言，反向散射因子与模场直径的平方成反比，即，与模场面积成反比。在实际的otdr测量方面，反向散射特性主要受光纤的折射率分布和几何特性的影响。由于不同类型的光纤通常具有不同的模场直径，因此沿光纤传输系统中传输的光信号的光路的光纤类型的变化导致反向散射光量的变化，这主要是由于模场直径的相应变化而引起的。具体而言，不同光纤类型之间的连接可能导致模场直径的减小，从而导致反向散射光量的增加。这种情况在本领域中通常被称为“增益器”(gainer)，并且清楚地表明了不同光纤类型之间的这种连接，因为相同光纤之间的拼接不会导致这种增加。然而，根据模场直径的具体变化，不同光纤类型之间的连接也可能导致模场直径的增加，并因此导致反向散射的光量的减少，特别是比通常由该连接或拼接处的实际衰减引起的减少更大的减少。这种情况通常被称为“夸大的损失”，并且使得难以正确确定光纤衰减。这是因为在许多情况下，检测到的反向散射光量的变化的明显部分(如果不是主要部分的话)实际上是由于模场直径的变化而引起，而不是由于导致实际衰减的事件而引起，实际衰减可能仅起到次要作用。因此，对相应otdr迹线的分析可能导致不准确的结果和/或错误的解释，例如对吸收损失的真实增加的过度估计。因此，不同光纤类型之间的连接可能被错误地报告为质量差的连接，或者甚至作为光纤传输系统中的不规则性，而损失明显增加的真正原因实际上是所涉及光纤的模场直径的增加。为了避免在分析otdr迹线时出现这种错误诊断，建议基于取自光纤传输系统两端点的双向otdr迹线进行平均。然而，这种解决方案仅适用于短的光链路，只要能够接入链路的两端并且各个测量范围有足够的重叠。然而，典型的单跨海底光纤传输系统包括承载多根光纤的海底电缆，并且延伸超过例如300km或更长。这使得不可能从两侧测量光纤传输系统的相同部分。此外，许多这样的系统包括远程光泵浦放大器(ropa)，并且系统的一些部分可能难以接入。即使ropa不包括隔离器，在包括ropa的光纤传输系统中也不可能进行双向otdr测量。这是因为不带泵浦的掺铒光纤(edf)线圈在传输信号的波长范围内引入了显著的损失。此外，陆地光纤通常在着陆点连接到海底光纤，因此直接接入海底光纤通常是不可能的。例如，在靠近着陆点的区域，光缆通常埋在地下，以避免在浅水中发生光纤断裂的高风险。此外，用于陆地连接的光纤类型经常与用于海底连接的光纤类型不同。然而，表征靠近着陆点的光纤传输系统的那些部分是非常重要的。这增加了对单向otdr测量的准确和可靠解释的需求，这目前在大多数长距离光纤传输系统中是不可能的。拼接过程中光纤对准的实时视频分析被认为是一种可能的替代解决方案。然而，这一程序不仅成本高，技术复杂，而且不适用于已经安装的光纤传输系统。鉴于上述情况，在确定和分析导致实际衰减的事件(如单向otdr测量中的拼接损失和吸收变化)方面还有技术改进的空间。技术实现要素：本发明的基本问题是提供用于识别在光时域反射计(otdr)测量中检测到的反射功率的突然增加或突然下降是由于导致实际衰减的事件的情况，以及识别这是由于典型地与从一种光纤类型到另一种光纤类型的转换相关联的模场直径的变化的情况，并且用于在考虑到这一点的情况下正确地确定光纤传输系统中的吸收变化的装置和方法。这个问题通过根据权利要求1所述的区分在使用otdr的光纤传输系统中执行的otdr测量中检测到的反射功率的变化是由导致实际衰减的事件引起还是由光纤传输系统中模场直径的变化引起的方法、通过根据权利要求17所述的确定使用otdr的光纤传输系统中的吸收的变化的方法、以及通过根据权利要求18所述的光时域反射计来解决。从属权利要求中描述了本发明的优选实施例。这里，“反射功率”被理解为是指在otdr测量过程中发送到光纤传输系统中的采样光脉冲的反射功率，采样光脉冲在所述系统中被反射并被检测器检测以产生相应的otdr迹线。在下面的“衰减事件”中，“导致实际衰减的事件”指的是光纤传输系统中的任何种类的不规则性，例如导致通过光纤传输系统传输的光信号的功率和/或质量损失的接头和连接器，比如例如由于光纤连接、不受控制的环境或光纤传输系统的性能恶化，例如由于连接的光纤之间不完整的或受污染的接头连接、不规则性、断裂、缺陷或所述光信号的光路中的任何类型的部分中断。本发明的方法包括第一步骤，在具有第二波长的泵浦信号被发射到光纤传输系统中的同时，将连续的第一波长的第一采样光脉冲发射到光纤传输系统中，并且测量由第一采样光脉冲在光纤传输系统中的反射而产生的第一otdr迹线，使得第一采样光脉冲及其反射通过受激拉曼散射(srs)与泵浦信号相互作用。在这种配置中，第一波长用作经历受激拉曼散射的探头，而第二波长用作诱发所述受激拉曼散射的泵。因此，术语“探测信号”在这里用来指第一采样光脉冲。术语“泵浦信号”在本文中被广义地使用，并且包括通过受激拉曼散射对探测信号造成放大或过度衰减的任何种类的光信号。优选地，它是在测量发射到光纤传输系统中的脉冲的反射部分期间具有恒定功率的光信号。这种信号通常被称为连续波(cw)信号。然而，也可以使用具有变化功率的光信号。优选地，泵浦信号作为高于第一采样光脉冲的功率的恒定功率下的连续波发射。这里，“光脉冲”被理解为具有广泛的含义，并且包括在有限的时间段内相对于零值显示振幅变化的任何种类的光信号。otdr迹线在这里被理解为响应于采样光脉冲反射的检测而产生的任何类型的光学或数字信号(典型地具有时间依赖性)，这允许提取关于光纤传输系统的信息。优选地，otdr迹线包括依赖于时间的电信号，该电信号通常具有与otdr接收的对应的反射光脉冲的功率成比例的振幅。该方法还包括至少基于从第一otdr迹线提取的信息来确定检测到的变化主要是由于衰减事件引起还是由于光纤传输系统中模场直径的变化引起的步骤。发明人已经观察到，可以从以所述方式获得的单个otdr迹线确定检测到的反射功率中的变化是由于衰减事件、模场直径的变化还是两者的组合而引起。所涉及的计算细节如下所示。其潜在的物理原因是衰减事件和模场直径的变化对在光纤传输系统中传输的光信号通过受激拉曼散射的相互作用产生不同的影响。有利的是，本发明的方法可以被实施用于安装在现有光纤传输系统中的otdr设备中，从而提供了一种提高所述otdr的检测和分析能力的简单且成本有效的方法。根据本发明的优选实施例，第一波长大于第二波长，使得第一采样光脉冲及其反射被泵浦信号拉曼放大。在这种配置中，较长的第一波长用作经历拉曼放大的探头，而较小的第二波长用作诱发第一波长的拉曼放大的泵。由此可以提高otdr的灵敏度。替代地，第一波长可以小于第二波长，使得采样光脉冲由于泵浦信号而经历损耗。换句话说，采样光脉冲可能经历过度损失，这可以被描述为负拉曼增益。负拉曼增益的大小取决于事件的类型(实际衰减或模场直径的变化)，与正拉曼增益的方式相同。因此，同样的方法也可以用于分析。然而，与第一波长大于第二波长的配置相比，灵敏度更小。在本发明的优选实施例中，该方法还包括将连续的第二波长的第二采样光脉冲发射到光纤传输系统中，并测量由第二采样光脉冲在光纤传输系统中的反射产生的第二otdr迹线的步骤。那么，确定检测到的变化主要是由于衰减事件引起还是由于光纤传输系统中模场直径的变化引起的步骤包括：基于从第一和第二otdr迹线提取的信息，确定检测到的变化主要是由于衰减事件引起还是由于光纤传输系统中模场直径的变化引起。换句话说，声明在衰减事件和模场直径变化之间进行区分是“至少”基于从所述第一otdr迹线提取的信息，这将表明它可以仅基于从第一otdr迹线提取的信息，也可从第一otdr迹线结合其他otdr迹线(例如上面提到的第二otdr迹线)提取的信息。因此，根据从拉曼放大信号获得的otdr迹线，可选地与“普通otdr迹线”相结合，通常可以区分衰减事件的影响和模场直径变化的影响。虽然期望的信息“包含在”第一otdr迹线中，特别是在第一和第二otdr迹线的组合中，但是当然有许多可能的方法通过对第一和(可能的)第二otdr迹线的适当处理或分析来提取上述信息它，并且本发明不限于它们中的任何一个。取而代之的是，提取信息的具体方式可以根据环境或便利性来选择，下面显示了一些具体的示例。然而，本发明的所有实施例的共同点在于，至少测量从拉曼放大信号获得的前述第一otdr迹线，并且可以有利地基于至少从第一otdr迹线提取的信息来确定关于检测到的反射功率的变化的原因(即衰减事件或模场直径的变化)。然而，允许更精确区分和确定的附加信息可以从其他otdr迹线获得，例如上面提到的第二otdr迹线。例如，从第二otdr迹线，可以获得关于光纤传输系统本身的信息，其优选包括关于光纤传输系统的吸收特性的信息。然后，第一otdr迹线可用于从检测到的反射功率的变化对拉曼放大的影响来推断所述检测到的变化主要是由衰减事件引起还是由模场直径的变化引起的。这样，可以识别检测到的反射功率的变化的实际根本原因，并且可以避免对检测到的变化的性质的潜在错误报告。在本发明的优选实施例中，该方法还包括将连续的第一波长的第三采样光脉冲发射到光传输光纤中并检测由第三采样光脉冲在光传输光纤中的反射产生的第三otdr迹线的步骤，其中确定检测到的变化主要是由于衰减事件引起还是由于光纤传输系统中模场直径的变化引起的步骤还基于从所述第三otdr迹线提取的信息。在这种情况下，从第三otdr迹线提取的信息优选地包括关于由衰减事件或模场直径的变化引起的第一波长的反射功率变化的信息。发射连续的第一、第二和第三采样光脉冲的步骤可以按任何顺序执行。此外，发射连续的第二采样光脉冲的步骤和发射连续的第三采样光脉冲的步骤可以同时执行。在本发明的优选实施例中，通过机器学习来执行确定检测到的变化主要是由于衰减事件引起还是由于光纤传输系统的模场直径的变化引起的步骤。机器学习是一种技术，在这种技术中，计算机通过分析足够数量的学习输入来逐步发展和提高执行任务的能力。因此，配备有适当训练数据的机器学习工具可以发展从上述第一和可选的第二和/或第三otdr迹线可靠地确定在otdr迹线中检测到的反射功率的变化主要是由于衰减事件引起还是相应光纤传输系统中平均场直径的变化引起的能力。因此，机器学习是提取包含在第一和可选的第二和/或第三otdr迹线中的关于反射功率变化原因的信息的可能方式之一。机器学习的本质是不需要对光纤中发生的过程进行详细的理解或建模。只要期望的信息以某种方式反映在第一和可选的第二和/或第三otdr迹线中，就可以通过适当训练的机器学习来区分。机器学习算法的使用有利地构成了基于软件的解决方案，其允许调适现有的otdr设置来实施本发明的方法。通过这种方式，提供了一种通过调适可用设置以升级可用设置从而实施本发明的方法的成本有效且简单的方式。根据本发明的替代优选实施例，确定检测到的变化主要是由于衰减事件引起还是由于模场直径的变化引起的步骤是通过检查关于第一和可选的第二和/或第三otdr迹线的信息与经验或计算的模型数据的一致性来执行的，其中所述模型数据包括第一模型数据和第二模型数据，所述第一模型数据表示反射功率的变化仅由于衰减事件引起的第一场景，所述第二模型数据表示反射功率的变化仅由于光纤传输系统的模场直径的变化引起的第二场景。因此，将从第一以及可选的第二和/或第三otdr迹线导出的信息与代表极端情况的两种场景进行比较，在极端情况下，检测到的反射功率的变化完全是由于一个根本原因而引起，即，要么纯粹是由于衰减事件引起，要么纯粹是由于光纤传输系统中模场直径的变化引起。注意，这同样是基于从第一和可选的第二和/或第三otdr迹线提取的信息来确定变化原因的示例。这提供了一种简单有效的方法来确定检测到的反射功率的变化的主要根源是什么。如果从第一、可选的第二和/或第三otdr迹线提取的信息与所述第一模型数据更一致，那么检测到的反射功率的变化很可能对应于由于衰减事件或导致传播光波实际衰减的不同类型的连接所导致的实际衰减而引起，因此可以从第一otdr迹线导出的吸收值是可靠的。相反，如果从第一、可选的第二和/或第三otdr迹线提取的信息与所述第二模型数据更一致，可以从第一otdr迹线导出的吸收值则可能不正确，因为检测到的反射功率的大部分变化可能是由于光纤传输系统的模场直径的变化(例如由于不同光纤类型之间的连接)而导致的。第一和第二模型数据可以基于所讨论的光纤传输系统的物理模型凭经验获得或计算得出。此外，在本发明的优选实施例中，第一和第二模型数据可以对应于相应场景下对第一otdr迹线的估计或计算预测，并且检查一致性的步骤可以包括将测量的第一otdr迹线与对第一otdr迹线的所述估计或计算预测进行比较。因此，可以估计或计算分别基于第一场景和第二场景的第一otdr迹线的预测，从而可以将测量的第一otdr迹线与其进行比较。虽然在本实施例中仅将第一otdr迹线与模型数据进行比较，但是仍然可以使用从第二和/或第三otdr迹线提取的信息，例如用于基于光纤传输系统的物理模型计算模型数据的信息，这将从下面讨论的具体示例中变得更加明显。因此，本实施例也可以是基于从第一和可选的第二和/或第三otdr迹线提取的信息来确定检测到的反射功率的变化的原因的示例。在本发明的优选实施例中，模型数据包括第一和第二场景下第一采样光脉冲经历的拉曼增益的相应值的估计，或基于第一和第二场景下第一采样光脉冲经历的拉曼增益的相应值的估计来计算。由于拉曼增益受到所考虑的检测到的反射功率的变化的两种可能原因的不同影响，所以使模型数据基于拉曼增益的相应值，提供了一种简单有效的方法来确定检测到的变化主要是由于衰减事件引起还是由于光纤传输系统中模场直径的变化引起。根据本发明的优选实施例，拉曼增益的估计是根据数学表达式获得的，该数学表达式基于泵浦信号没有被第一采样光脉冲耗尽、因此泵浦信号的功率沿着光纤传输系统呈指数衰减的假设。该表达式可以包括具有指数函数的因子，其中对于模场直径变化的场景，该指数函数的自变量的大小是对于实际局部衰减的场景的两倍。第一和第二场景下第一采样光脉冲经历的拉曼增益g(z)的估计优选地从以下表达式获得：其中表示在引起衰减变化的衰减事件或模场直径的变化之前的泵浦功率，是所述衰减事件或模场直径变化之前的光纤传输系统的拉曼系数，代表所述衰减事件或模场直径变化之前的光纤传输系统的有效模场面积，apump是在所述衰减事件或模场直径变化时，泵浦信号针对泵浦信号的otdr迹线显示的吸收变化(在第一种场景下，它与泵信号实际经历的衰减相同)，αpump是在所述衰减事件或模场直径变化之后光纤传输系统中泵浦信号的衰减系数，z是在所述衰减事件或模场直径变化之后沿着光纤传输光纤的位置，γ是在所述衰减事件或模场直径变化之前和之后光纤传输系统的拉曼系数的比率，其中是在所述衰减事件或模场直径变化之后光纤传输系统的拉曼系数，其中第一场景通过δ＝1的值表征，第二场景通过δ＝2的值表征。有利的是，上述表达式或基于此计算的模型数据可以数学拟合到第一otdr迹线。除γ和δ之外，所有参数都可以从根据本发明的实施例获得的第一、第二和/或第三otdr迹线导出。此外，在所涉及的光纤类型的信息可用的情况下，可以提供γ值的估计。，然后，根据提供了对实际测量的第一otdr迹线的最佳拟合的参数δ的值是更接近于1还是2，揭示检测到的反射功率的变化主要是由于衰减事件引起(δ＝1)还是由于模场直径的变化引起(δ＝2)。在上述衰减事件或模场直径的变化对应于不同光纤类型之间的连接的情况下，和分别对应于连接前后的光纤类型的拉曼系数，并且αpump对应于连接后的光纤类型的衰减系数。优选地，可以在发射连续的采样光脉冲的步骤期间获得αpump的值。注意，这是前述“从第二otdr迹线提取信息”的示例。如果该方法包括发射连续的第三采样光脉冲的步骤，则可以在该步骤期间获得αpump的值。在本发明的优选实施例中，第一和第二波长之间的波长差在20nm和110nm之间，优选在40nm和100nm之间。根据本发明的优选实施例，第一和第二波长中的至少一个的值在1400nm和1510nm之间，优选在1420nm和1450nm之间。根据本发明的优选实施例，第一、第二和第三采样光脉冲中的至少一个以0.1mw和50mw之间，优选1mw和10mw之间的功率发射。在本发明的优选实施例中，泵浦信号以100mw至3000mw之间，优选400mw至1000mw之间的功率发射。本发明的另一方面涉及一种使用光时域反射计(otdr)确定光纤传输系统中吸收变化的方法，其中该方法包括：在光纤传输系统中执行的otdr测量中检测反射功率变化的步骤，根据上述任一实施例的方法确定检测到的变化主要是由于衰减事件引起还是由于光纤传输系统中模场直径的变化引起的步骤，以及基于检测到的反射功率的变化、并基于检测到的变化主要是由于衰减事件引起还是由于光纤传输系统的模场直径的变化引起来确定吸收变化的步骤。因此，本发明的这一方面不仅允许确定在otdr测量中检测到的吸收变化主要是由于真实衰减事件引起还是由于相应光纤传输系统中模场直径的变化引起，而且还允许使用该信息来准确地确定吸收的实际变化，即，在适当地考虑了模场直径变化的可能贡献时的吸收的变化。这样，通过光纤传输系统传输的光信号所经历的实际吸收损失的估计可以从相应的otdr迹线获得。有利的是，这提供了一种在由于上述原因不适用于其他类型的otdr测量的光纤传输系统中通过单向otdr测量来测量光纤衰减的新方法，该方法可以在已经安装的光纤传输系统中实施。本发明的另一方面涉及一种光时域反射计(otdr)，其被配置用于确定光纤传输系统中的吸收的变化，所述otdr包括：光源，其被配置用于将连续的采样光脉冲发射到光纤传输系统中；光接收器，其被配置用于检测由采样光脉冲在光纤传输系统中的反射引起的反射光脉冲，并用于从反射光脉冲生成相应的otdr迹线；以及处理单元，其可操作地连接到光接收器和光源。该处理单元被配置用于：-控制光源将连续的第一波长的第一采样光脉冲发射到光纤传输系统中，并控制光源或泵浦装置向光纤传输系统发射第二波长的泵浦信号，以及控制光接收器测量由光接收器接收的第一采样光脉冲在光纤传输系统中的反射产生的第一otdr迹线；使得第一采样光脉冲及其反射通过受激拉曼散射与泵浦信号相互作用；-检测第一otdr迹线中反射功率的变化；以及-根据上述任一实施例的方法，确定检测到的变化主要是由于衰减事件引起还是由于光纤传输系统中模场直径的变化引起，和/或-基于检测到的反射功率的变化并基于检测到的变化主要是由于衰减事件引起还是由于光纤传输系统的模场直径的变化引起来确定吸收的变化。如上所述，区分光时域反射计(otdr)测量中检测到的反射功率的变化是由传播光波的实际局部衰减引起的，还是由光纤传输系统中模场直径的变化引起的，是基于这样一个事实，即，采样光脉冲和泵浦信号之间的非线性相互作用(特别是受激拉曼散射)的强度取决于检测到的功率变化的根本原因。在优选实施例中，第一波长大于第二波长，使得采样光脉冲被泵浦信号拉曼放大。因此，甚至提高了otdr设备的灵敏度。替代地，第一波长也可以小于第二波长，使得采样光脉冲由于泵浦信号而经历耗尽。换句话说，采样光脉冲经历可以被描述为负拉曼增益的过度损失。该负拉曼增益的大小取决于事件的类型(实际衰减或模场直径的变化)，与正拉曼增益的方式相同。因此，同样的方法也可以用于分析。然而，与第一波长大于第二波长的配置相比，灵敏度更小。处理单元可以被配置用于通过控制光源这样做或者替代地通过控制泵浦装置这样做来诱使泵浦信号发射到光纤传输系统中，其中泵浦装置可以位于otdr之外。在这种情况下，处理单元还可操作地连接到所述泵浦装置。根据本发明的优选实施例，处理单元还被配置用于：-控制光源将连续的第一或第二波长的第二采样光脉冲发射到光纤传输系统中，并控制光接收器测量由第二采样光脉冲的反射产生的另一otdr迹线；以及-在第一otdr和另一otdr迹线中检测反射功率的变化。注意，处理单元被配置用于控制光源将连续的第一波长或第二波长的第二采样光脉冲发射到光纤传输系统中，并测量由此产生的另一otdr迹线。因此，所述连续的采样光脉冲可以对应于上述一些实施例的第二或第三连续采样光脉冲，并且另一otdr迹线可以对应于上述实施例的第二或第三otdr迹线。在本发明的优选实施例中，otdr还包括第二光接收器，其中光接收器和第二光接收器被配置用于检测不同波长的反射光脉冲。这样，两个光接收器可以分别被配置用于检测第一和第二波长的反射光脉冲。这允许同时执行otdr和测量由第一波长的连续采样光脉冲的反射产生的otdr迹线以及测量由第二波长的连续采样光脉冲的反射产生的otdr迹线。根据本发明的优选实施例，光源被配置用于发射具有波长差的第一和第二采样光脉冲，第一和第二波长之间的波长差在20nm和110nm之间，优选在40nm和100nm之间。在本发明的优选实施例中，光源被配置用于以1400nm和1510nm之间，优选在1420nm和1450nm之间的波长发射第一、第二和/或第三采样光脉冲中的至少一个。换句话说，第一和第二波长中的至少一个对应于前述波长范围。根据本发明的优选实施例，光源被配置用于以0.1mw和50mw之间，优选在1mw和10mw之间的功率发射第一、第二和第三采样光脉冲中的至少一个。根据本发明的优选实施例，光源被配置用于以100mw和3000mw之间，优选400mw和1000mw之间的功率发射泵浦信号。附图说明图1示出了单跨海底光链路。图2示出了包括单一类型光纤的光纤传输系统的典型单向otdr迹线。图3示出了由具有不同模场直径的光纤类型之间的转换产生的单向otdr迹线中获得的增益和夸大的损失。图4示出了根据本发明实施例的方法发射连续的采样光脉冲的三个步骤的示意图。图5示出了在执行图4的方法及其不同步骤期间获得的otdr迹线的示意图。图6示出了对应于图4的方法的otdr迹线的计算预测，以及根据本发明实施例的第一和第二场景的考虑的示意图。图7示出了otdr迹线为根据本发明实施例的第一场景中检测到的功率与光纤位置的关系的曲线图，其中反射功率的变化仅仅是由于衰减事件引起。图8示出了otdr迹线为根据本发明实施例的第二场景中检测到的功率与光纤位置的关系的曲线图，其中反射功率的变化仅仅是由于模场直径的变化引起。图9示出了根据本发明实施例的增益计算和测量结果的拟合。图10示出了根据本发明一个方面的otdr。图11示出了根据本发明实施例的光接收器的不同设计。图12示出了根据本发明实施例的光源的不同设计。图13示出了根据本发明实施例的利用外部泵浦装置的otdr。具体实施方式为了促进对本发明原理的理解，现在将参考附图中所示的优选实施例，并且将使用特定的语言来描述该实施例。然而，应该理解的是，本发明的范围并不因此受到限制，所示装置中的这种改变和进一步修改以及其中所示的本发明原理的这种进一步应用被认为是本发明相关领域的技术人员现在或将来通常会想到的。图1示出了典型的单跨海底光纤传输系统，其中海底电缆510承载若干具有统一特性的光纤。海底电缆510的长度通常达到300km或更长。海底电缆510提供终端设备站点500之间的连接，终端设备站点500远离着陆点520放置，在终端设备站点500处，海底电缆510连接到覆盖着陆点520和终端设备500之间的距离的地面电缆512。地面电缆512的长度通常约为10km至15km。用于地面电缆512的光纤类型通常不同于用于海底电缆510的光纤类型，这通常与相应光纤连接点处模场直径的变化相关联。图2示出了包括单一类型的光纤而没有任何中间接头或连接器的光纤传输系统的典型otdr迹线300。反射回与otdr相连的光纤传输系统的输入端的功率p相对于时间t被记录。更准确地说，下文中的时间t表示从向光纤传输系统发射脉冲起经过的时间。功率p通常由产生光电流i的光电二极管来检测。光电流i以线性方式依赖于反射功率p，因此无需复杂的数学运算就可以确定反射回来的功率。通常情况下，测量的功率水平以对数标度表示。因此，由瑞利散射引起的光纤内光功率的指数衰减表现为直线。图2中坐标系原点附近的峰值是由连接otdr测量设备和光纤传输系统的连接器处的反射引起的。因为该峰值的检测涉及检测器的某种饱和，所以只有当它位于死区360之外时，才能检测到连续的非反射事件。otdr测量的目的是深入了解光纤传输系统的特性。因此，时间t需要与沿光纤的传播距离z相关联。因此，假设脉冲以恒定速度v传播到其被反射的位置z。反射后，脉冲以相同的速度传播回otdr测量设备。也就是说，在时间t检测到的功率p是已经在传播距离z＝v*t/2之后被反射的。速度v在大多数情况下并不确切知道，但是它在不同类型的光纤之间的变化很小，足以对所有类型的传输光纤使用恒定值。通过这种关系，光纤传输系统的特性可以从反射功率的时间分辨测量中得到。otdr检测到的功率取决于到反射z点的累积衰减的两倍以及反射强度。相关信息从反射功率从沿光纤的一个位置到下一个位置的相对减小而得出。绝对功率水平对于分析并不重要，并且不需要知道反射系数。迹线310揭示了具有三个事件320、330和340的光纤传输系统的细节。传播距离322之后的第一事件320是对正向传播光波的由拼接造成的衰减324，该衰减叠加至由瑞利散射造成的分布损失。具体而言，迹线中明显的功率下降324对应于正向传播光波经历的功率下降的两倍。这是因为光波两次跨过拼接，第一次是在向前的方向上，第二次是反射后在向后的方向上。然而，otdr迹线通常以这样一种方式呈现，即，仅示出反射功率减少的一半，并且迹线中显示出的功率下降直接对应于正向传播光波的损失。在离光纤传输系统的输入端更远的位置，在传播距离332之后检测到第二事件330。峰值336表示除了额外损失334之外，该事件还引起了反射。这种行为很可能对应于接触面退化的光学连接器，因为拼接通常不会引起反射。此外，在传播距离342之后有第二拼接340。总之，如果反射系数沿着光纤传输系统是恒定的，则已知的otdr技术会提供衰减特性的准确结果。此外，假设脉冲传播速度对应于预设值，则可以准确地确定事件的位置。此外，在光纤传输系统的另一端的开放连接器产生峰值350，因为光纤折射率和空气折射率的显著差异产生强反射。通过使用otdr，可以在测量范围362内确定光纤传输系统的衰减特性。典型地，测量范围362受到检测器的前导死区和灵敏度的限制。换句话说，测量范围362的末端由叠加到反射信号上的噪声确定。两个事件之间的otdr迹线310的斜率315对应于光纤的衰减系数，并且指示在传输光纤内传播的光波在每传播距离下所经历的衰减。图3示出了不同光纤类型(即具有不同模场直径的光纤)的第一光纤10和第二光纤12之间的连接14，并且还示出了模场直径的这种变化如何影响otdr测量的反射功率量的示例性场景。左侧的图示出了沿着光纤传输系统的反向反射信号的产生，该光纤传输系统包括第一光纤10和第二光纤12之间的连接14，其中第一光纤10的模场直径大于第二光纤12的模场直径。因为反向散射因子与模场直径的平方成反比，所以连接14处模场直径的减小导致双箭头所示的反射功率量的增加。相应的otdr迹线显示在右侧的上图中。在相应的otdr迹线中，反射功率的增加被示为连接点14之后的表观增益52。表观增益52等于由于反向散射系数的变化导致的对数增加51减去由于连接处的衰减导致的实际损失50，即“真正的拼接损失”。在这个示例中，示出了反向散射系数导致的增加显著超过实际损失导致的增加的典型情况。注意，实际损失50的存在或量不能从otdr迹线本身区分出来。右边的下图显示了对应于从较小模场直径到较大模场直径的过渡的otdr迹线。模场直径的增加导致反向散射系数的下降，从而导致在otdr迹线中检测到的反射功率量的减少。因此，衰减的假增加56在otdr迹线中是明显的，其超过了由于衰减引起的实际损失50。因此，包括两种损失贡献的表观夸大损失54可能导致对低质量拼接的错误报告。图4示出了根据本发明实施例发射连续的采样光脉冲的三个步骤的示意图。具体而言，示出了以第一和第二波长发射到光纤中的功率与时间t的关系。该图从左到右示出了将连续的第一波长的采样光脉冲发射到光纤传输系统中的第一步骤30，从该步骤中检测相应的otdr迹线。在可以与第一步骤30同时执行的第二步骤32中，将连续的第二波长的采样光脉冲发射到光纤传输系统中。第一波长大于第二波长。在随后的步骤34中，将连续的第一波长的采样光脉冲发射到光纤传输系统中，同时同样将具有第二波长和连续功率的泵浦信号发射到光纤传输系统中。由于第一波长大于第二波长，所以第一波长的采样光脉冲在步骤34期间充当探头，而第二波长的泵浦信号充当拉曼泵浦，其引起第一波长采样光脉冲的拉曼放大。步骤30、32和34可以按任何顺序执行。在所示实施例中，第一和第二波长之间的波长差为90nm。具体而言，第一波长是1530nm，第二波长是1440nm。请注意，20nm到大约110nm之间的任何波长差都适用于此应用。然而，较大的波长差会导致较大的拉曼增益，从而提高测量技术的灵敏度和准确度。在方法步骤30、32和34期间发射到光纤传输系统中的采样光脉冲以10mw的功率发射。在方法步骤34期间发射到光纤传输系统中的泵浦信号以500mw的功率发射。在图5的左侧示出了在步骤30、32和34期间测量的相应otdr迹线的示意图。图5的右侧示出了根据本发明实施例的图4的方法的方案，其中在将连续采样光脉冲发射到光纤传输系统中的三个步骤30、32和34之后是步骤36，该步骤基于从先前获得的otdr迹线提取的信息来确定检测到的变化主要是由于衰减事件引起还是由于光纤传输系统中模场直径的变化引起。根据上述本发明的一个方面，步骤36还可以包括基于检测到的反射功率的变化和检测到的该变化主要是由于衰减事件引起还是模场直径的变化引起来确定吸收变化的过程，以便获得对光纤传输系统中的吸收的经过校正的估计。此外，分析步骤36可以包括估计衰减事件和模场直径的变化对检测到的反射功率的变化的相应贡献。图5的左侧示出了分别在步骤30、32和34期间从发送到光纤传输系统中的采样光脉冲中获得的otdr迹线30’、32’和34’。垂直虚线表示光纤传输系统中检测到otdr测量中反射功率变化的位置。此时，所有otdr迹线30’、32’和34’都显示反射功率的下降。otdr迹线30’和32’反映了由于光纤传输系统中的衰减而导致的反射功率的连续下降，作为随光纤距离的线性衰减(对数标度)，并且进一步反映了在上述位置经历的反射功率的突然下降。由于拉曼放大的影响，otdr迹线34’具有更复杂的形式。获得的otdr迹线34’的形式是由作为探头的第一波长的采样光脉冲上的吸收和由于泵浦信号本身经历的吸收而降低的拉曼放大的组合效应产生的。在所示实施例中，确定检测到的变化主要是由于衰减事件引起还是由于模场直径的变化引起的步骤36是通过检查otdr迹线34’与计算出的模型数据的一致性来执行的，计算出的模型数据包括表示反射功率的变化仅由于衰减事件引起的第一场景的第一模型数据，以及表示反射功率的变化仅由于模场直径的变化引起的第二场景的第二模型数据。在所示实施例中，所述第一和第二模型数据对应于相应场景下对otdr迹线34’的计算预测。方法步骤36还包括将otdr迹线34’与所述计算出的预测进行比较，如图6所示。图6的上图显示了正向传播的泵浦信号42和正向传播的采样光脉冲的功率分布，以及在位置15反射之后反向传播的采样光脉冲的功率分布。出于说明的目的，假设在单个点15处反射，尽管采样脉冲经历沿着整个光纤的分布式反射。此外，图6的上图示出了根据本发明的实施例，对于代表极端情况的两种场景获得的图5的otdr迹线34’的计算预测40。左侧曲线对应于第一场景20，其中反射功率的变化完全是由于光纤传输系统的连接14处的衰减事件引起的。在第一场景20中，假设模场直径没有变化。在第一场景中，泵浦信号42和采样光脉冲在连接14的位置都经历反射功率的突然下降60，这反映在otdr迹线34’的相应预测40中。右侧曲线对应于第二场景22，其中不假设纯衰减事件(超过正常光纤衰减)，但是其中模场直径由于不同光纤类型之间的连接而突然改变。由于不同模场直径引起的拉曼增益的变化导致反向散射系数的变化，该变化影响反向反射光的量，并导致反射功率的功率突然降低62。虚线72示出了在不会由于模场直径的变化而导致反向反射系数的变化的情况下的反射光的功率分布。必须注意，反向反射功率分量也经历拉曼增益。图6的下图比较了由两个考虑的场景产生的otdr迹线34’的预测。纯粹对应于衰减事件的第一场景20产生预测的otdr迹线200。对应于模场直径的纯变化的第二场景22产生预测的otdr迹线220。可以看出，在分界位置14之后，otdr迹线220在otdr迹线200之下。这可以通过考虑计算模型数据时涉及的在第一和第二场景下采样光脉冲经历的拉曼增益的相应值来理解。模型数据的计算可以如下进行：第一场景将正好在位置14之前的泵浦功率表示为位置14之后发射到光纤传输系统中的泵浦功率由下式给出其中z是沿着光纤传输系统的位置，αpump代表连接14之后第二光纤12中泵浦信号的衰减系数，并且apump表示泵浦信号的otdr迹线中的表观损失。αpump和apump可以例如在图4的步骤32期间测量。假设可以忽略探头对泵浦的耗尽，知道第一光纤10中泵浦信号的衰减系数允许直接从进入光纤传输系统的发射功率获得第二光纤12中采样光脉冲经历的对数拉曼增益gprobe(z)由下式给出其中表示第二光纤中的拉曼增益系数，并且代表第一光纤10的有效模场面积，在该第一场景20中，该有效模场面积与第二光纤12中的有效模场面积相同。知道第一波长的采样光脉冲(即探测光)经历的衰减系数允许使用等式(2)来计算对应于第一场景20的otdr迹线的预测200。图7示出了第一场景20的检测到的反射功率与光纤位置的关系的曲线图，假设在有效模场面积为80μm2的纯硅芯光纤(pscf)中，泵浦信号和采样光脉冲在位置14处的衰减为1db。由于功率在位置14处的拼接后反射，所以曲线显示2db的突然的功率下降。三条绘制的线以从下到上的升序表示没有拉曼放大的检测功率(即，在图5的方法步骤30或32期间的检测功率)、为第一场景20测量的otdr迹线、以及基于泵浦信号不遭受衰减且模场直径不改变的假设的假设曲线。第二场景在第二场景22中，假设无论是泵浦信号还是采样光脉冲都没有经历衰减事件的额外吸收。相反，假设模场直径从较小的模场直径变化到较大的模场直径，如图3右侧的下图所示。因此，对otdr迹线的相应预测将假设泵浦信号经历单向功率下降apump，从而预期检测到的反射功率将下降2apump。从光纤中的反向散射理论可知，反向反射系数与有效模场面积成反比。因此，在第二场景22中，第二光纤12的有效模场面积由下式给出使得第二光纤中采样光脉冲经历的对数拉曼增益由下式给出图8示出了第二场景22的检测到的反射功率与光纤位置的关系的曲线图，假设位置14对应于有效模场面积为80μm2的pscf和有效模场面积为130μm2的另一个pscf之间的连接。进一步假设拉曼增益系数不变。从上述考虑可以预期，拉曼增益的降低大于第一场景20(参见图7)。等式(2)和(3)(以及图7和图8)的比较容易揭示，假设拉曼增益系数与光纤类型无关，或者至少拉曼增益系数随着模场面积的减小而增加，则第二场景22的第二光纤12中的采样光脉冲所经历的拉曼增益小于第一场景20中的相应增益。最后一个假设的有效性已被证明适用于拉曼放大光纤传输系统中使用的大多数商用光纤类型(参见参考文献[1])：aeff[μm2]cr*aeff[10-15*m/w]apump[db/km]truewave-rstm5540.150.25teralighttm6539.000.27e-leaf7239.600.25leaftm7238.880.25allwavetm8035.200.24ssmf8033.600.25pscf8027.200.22变量cr代表拉曼增益效率，该效率取决于拉曼开关增益、总拉曼泵浦功率和非线性相互作用区域的有效长度。因此，确定检测到的反射功率的变化主要是由于衰减事件还是由于模场直径的变化的步骤36可以通过使用以下表达式估计第二采样光脉冲经历的拉曼增益来完成其中表示衰减事件或模场直径变化之前的泵浦功率，是所述衰减事件或模场直径变化之前光纤传输系统的拉曼系数，代表所述衰减事件或模场直径变化之前光纤传输系统的有效模场面积，apump是泵浦信号在所述衰减事件或模场直径变化时经历的吸收的变化，αpump是在所述衰减事件或模场直径变化之后光纤传输系统中泵浦信号的衰减系数，z是在所述衰减事件或模场直径变化之后沿着光纤传输光纤的位置，γ是在衰减事件或模场直径变化之前和之后光纤传输系统的拉曼系数之比，是在所述衰减事件或模场直径变化之后光纤传输系统的拉曼系数，其中第一场景20通过δ＝1的值表征，并且其中第二场景22通过δ＝2的值表征。otdr迹线34’可以数学拟合到上述表达式。除γ和δ之外，所有参数都可以从otdr迹线30’、32’和34’导出。换句话说，尽管在该实施例中，将otdr迹线34’(即，
发明内容中提到的“第一otdr迹线”)与相应的测量迹线进行比较，但是仍然考虑了来自otdr迹线30’、32’的信息，使得反射功率变化原因的确定基于从至少两条otdr迹线提取的信息。然而，如下所述，并不总是要求测量两条迹线30’和32’(即，
发明内容中提到的第二和第三otdr迹线)。提供对otdr迹线34’的最佳拟合的参数δ的值根据它是更接近1还是2，揭示了检测到的反射功率的变化主要是由于衰减事件(情况δ＝1)还是由于模场直径的变化(情况δ＝2)。此外，介于1和2之间的δ值可以指示反射功率变化的两个原因的各自贡献。根据等式(5)的参数δ的确定可以用各种方式实施。下面通过图9解释一种可能的方法。为了便于理解，光纤传输系统被分成两段，在下文中分别考虑。第一段450从光纤传输系统的输入端延伸到所考虑事件的位置14，第二段452从位置14延伸到光纤传输系统的末端。光纤传输系统的各段内的探测脉冲所经历的拉曼增益420可以通过从otdr迹线34’中减去将在没有任何拉曼增益的情况下为各段获得的otdr迹线400或otdr迹线402来确定。当使用线性图形代替对数单位时，必须应用除法运算。虚拟otdr迹线400和402可以非常容易地通过从相应段开始处的衰减410开始，并假设从otdr迹线30’导出的光纤衰减系数呈指数衰减来构造。所得拉曼增益曲线显示在图9的下部。使用从第一段的迹线32’确定的衰减系数，因子可以通过使用众所周知的拟合技术从第一段的拉曼增益430容易地确定。请注意，该拟合还可以提供泵浦信号衰减系数的估计。因此，otdr迹线32’对于计算不是强制性的。在下一步骤中，确定得到等式(5)与第二段中拉曼增益432的最佳拟合的δ值。例如，拟合可以用使得误差的均方根(rms)变得最小的方式进行。曲线拟合并不总是必要的。如果所考虑的事件之后的测量范围足够长，使得(累积的)拉曼增益达到恒定值436则参数δ可以直接从该值导出。下面将解释一种可能的方法。因此，假设otdr迹线中明显的损失apump包括连接(例如拼接)损失的贡献apump，real和模场直径变化的一些贡献apump，mfd。如前所述，所有损失都以对数单位给出，因此otdr迹线中明显的总损失可以表示为apump＝apump，real+apump，mfd。(6)此外，根据等式(2)和(4)的组合，总拉曼增益由下式给出最后，等式(5)和(7)的比较得到apump，real+2·apump，mfd＝δ·apump(8)考虑到等式(6)，实际损失可以表示为apump，real＝(2-δ)·apump(9)该等式表明，对在光纤中传播的光波所经历的实际损失的估计可以从otdr迹线中明显的总损失和用于将根据等式(5)的数学模型拟合到测量数据的拟合参数δ中获得。对于上述两种场景，下表显示了根据等式计算的实际损失：第一场景δ＝1apump，real＝apump第二δ＝2apump，real＝0这一结果与上述考虑是一致的。确定拉曼增益需要知道所考虑事件前后第一波长的衰减系数。当从迹线30’导出该信息时，达到最大精度。然而，通过使用对该参数的估计，也可以获得可接受的结果。例如，可以使用两种波长的衰减系数之间的典型关系。尽管这种方法可能会导致精度降低，但仍有可能区分实际损失引起的或模场直径变化引起的衰减。此外，例如在测量范围大于拉曼相互作用的有效长度的情况下，也可以从迹线34’导出第一波长的衰减系数。换句话说，可以从范围454中的迹线34’导出第一波长的衰减系数，拉曼相互作用可以忽略不计。在上述方法中，在测量了迹线34’之后执行拟合。但是，也可以预先计算不同参数值集的迹线，并将它们保存在存储器中。一旦测量了迹线，就将其与保存的迹线之一进行比较，并选择显示最大相似性的迹线。这样，可以节省计算资源。一旦确定检测到的反射功率的变化主要是由于衰减事件还是由于模场直径的变化，可以使用该信息获得导致检测到的反射功率的变化的实际吸收损失的估计。图10示出了根据本发明实施例的光时域反射计100，其被配置用于确定光纤传输系统中的吸收的变化。otdr100包括光源120、包括第一光接收器132和第二光接收器134的光接收设备130、处理单元180、循环器140和连接器170。光源120被配置用于经由连接到otdr100的连接器170的第二连接器172将连续的采样光脉冲发射到光纤传输系统16中。采样光脉冲穿过循环器140，并在光纤传输系统16中被反射，产生反射光脉冲。反射光脉冲循环回到循环器140，并被导向光接收设备130。处理单元180可操作地连接到光源120和光接收设备130。处理单元180被配置用于控制光源120将连续的第一波长的第一采样光脉冲发射到光纤传输系统16中，并且将第二波长的泵浦信号发射到光纤传输系统中，并且用于控制光接收设备130和/或其组件测量由光接收设备160接收的光纤传输系统中的第二采样光脉冲的反射产生的第一otdr迹线。此外，处理单元180被配置用于控制光源120将连续的第二波长的第二采样光脉冲发射到光纤传输系统中，并控制光接收设备160和/或其组件测量由光接收设备160接收的光纤传输系统中的第二采样光脉冲的反射产生的第二otdr迹线。在所示实施例中，传输系统16由一根或多根串联的传输光纤组成。然而，传输系统16可以另外包括诸如分光器或耦合器的组件，以及诸如拉曼泵浦卡的光放大器卡。光源120包括发光元件124和第二发光元件122。这些发光元件122、124可以是任何种类的激光器，例如激光二极管和拉曼光纤激光器。来自发光元件124和第二发光元件122的辐射通过光组合器或分离器136发射到一根光纤中。为了减少耦合损失，优选使用波长相关的组合器。发光元件124发射第一波长的光，而第二发光元件122发射第二波长的辐射。光接收设备160还包括连接到光接收器132和光接收器134的波长相关分光器150。通过循环器140的反射光脉冲如果具有第一波长，则由波长相关分光器150导向光接收器132，如果具有第二波长，则导向第二光接收器134。第一波长大于第二波长，使得第一采样光脉冲及其反射可以被第二波长的泵浦信号拉曼放大。处理单元180还被配置用于检测在光纤传输系统16中执行的otdr测量中的反射功率变化，用于根据这里描述的任何方法确定检测到的变化主要是由于衰减事件还是由于光纤传输系统16中模场直径的变化，并且用于基于检测到的反射功率的变化和检测到的变化是主要由于衰减事件还是光纤传输系统的模场直径的变化来确定吸收的变化。在所示的实施例中，光源120被配置用于发射分别具有1440nm和1530nm波长的连续的第一和第二采样光脉冲。此外，光源120被配置用于以10mw的功率发射采样光脉冲，并且以500mw的功率发射泵浦信号。第一发光元件122可以包括几个发光元件，这些发光元件提供不同波长的光波，用于在光传输系统中产生拉曼放大。这里使用的术语“循环器”代表将耦合到第一端口701的光波导向第二端口702的设备，而耦合到第二端口702的光波被导向第三端口703。在这种情况下，“端口”表示波导(尤其是光纤)连接到设备的位置的设备相关点。典型地，光循环器基于法拉第效应，但是这里使用的术语循环器不限于所使用的技术。在该定义中，将光波从第一端口引导到第二端口并不排除该光波的部分功率是从设备的其他端口发射的。例如，也可以使用分光器，并通过插入隔离器来阻挡在端口701离开设备的反射光。图11示出了可以在图10的实施例中使用的光源120的两种设计。图11a示出了图10所示的光源，其中两个发光元件发射固定波长的光波。光波发射元件124发射第一波长的脉冲，而第二发光元件122发射第二波长的脉冲。利用这种设计，根据第一测量阶段30和第二测量阶段32的测量可以以任意次序依次进行，但也可以同时进行。当使用根据图11b的设置时，具有可调波长的发光元件128以第一和第二波长依次发射两种波长的脉冲。使用该设置，根据第一测量阶段30和第二测量阶段32的测量依次执行。发光元件126被配置用于以第二波长提供高恒定输出功率。下表总结了相关发光元件的功能。在另一个实施例中，光接收设备130包含单个光接收器132。此外，光接收设备130被配置用于选择性地检测不同波长的光波。通过使用已经提供波长选择性的光接收器，例如相干接收器，或者通过在光接收器132前面放置可调带通滤波器152，来实现适当波长的选择。这种接收器设计在图12b中示出，而根据图10的设计在图12a中示出。图12所示的任何设计都可用于图10的实施例中。图13示出了另一实施例，其中otdr100包括具有单个发光元件122的光源120，并且其中otdr100可操作地连接到拉曼泵浦装置126。在所示的示例中，拉曼泵浦装置126由几个发射不同波长泵浦功率的激光二极管138和波长选择泵浦组合器136组成。发光元件122的波长可调，并且能够发射第一波长和第二波长的脉冲。此外，拉曼泵浦装置126被手动或自动(例如，由处理单元180)指示在第三测量阶段34期间开启。光接收设备130根据图12b设置，并检测第一和第二波长的脉冲。然而，也可以使用图12a的接收器设置。此外，还可以使用具有第一波长的固定波长发射脉冲的发光元件122。在这种情况下，拉曼泵浦源被配置成发射第二波长的脉冲。前面的解释表明，测量otdr迹线30’和32’并不总是必要的。此外，迹线30’和32’可以依次测量，但是如果选定的发射器和接收器设计支持这种操作模式，也可以同时测量。尽管在附图和前面的说明书中详细示出和指定了优选的示例性实施例，但是这些应当被视为纯粹的示例性实施例，而不是对本发明的限制。在这点上应注意，仅示出和指定了优选的示例性实施例，并且当前或未来处于权利要求所定义的本发明的保护范围内的所有变化和修改都应该受到保护。参考文献[1]s.jiangetal,“fullcharacterizationofmoderntransmissionfibersforramanamplified-basedcommunicationsystems”,opticsexpress,vol.25,no.8,april2007。元件符号列表10第一光纤12第二光纤14第一光纤和第二光纤之间的连接15反射点16光纤传输系统20第一场景22第二场景30,30’第一测量阶段和相应的otdr迹线32,32’第二测量阶段和相应的otdr迹线34,34’第三测量阶段和相应的otdr迹线36分析阶段40otdr信号42泵浦信号50实际损失/衰减51反向散射系数增加导致的反射功率增加52表观增益54表观夸大损失56反向散射系数变化导致的衰减的假增加60衰减事件导致的功率的突然减小62反向反射系数变化导致的突然的功率减小64更大的模场面积导致的拉曼增益减小的区域70没有衰减事件的均匀光纤的功率曲线72没有反向反射系数变化的功率曲线100otdr120光源122发光元件124第二发光元件126拉曼泵浦装置128可调激光二极管130光接收设备132光接收器134第二光接收器136组合器138激光二极管140循环器150波长相关分光器152可调带通滤波器170、172连接器180处理单元200、220预测otdr迹线300没有中间事件的otdr迹线310光纤传输系统中的事件情况下的otdr迹线315otdr迹线斜率320、330、340事件(接头或连接器)322、332、342事件位置(传播距离)324、334额外损失、功率下降336、350峰值360死区362测量范围400、402对于没有拉曼放大的情形构造的虚拟otdr迹线410段的输入端的衰减420拉曼增益430第一段中的拉曼增益432第二段中的拉曼增益436拉曼增益的最终值450、452光纤传输系统段454拉曼相互作用可忽略的范围500终端设备510海底电缆512陆地电缆520着陆点701、702、703循环器端口a衰减gr拉曼增益i光电流p功率pl发射功率t时间v速度z传播距离λ波长当前第1页12