(57)【要約】  分布ラマン増幅を利用して光通信システムにおいてリアルタイムの稼働中のＯＴＤＲ計測を提供する構成。光学利得を生成するべく必要とされるポンプ光を提供するべく使用されるレーザーダイオードのうちの１つ又は複数は、従来のポンプ光の上方又は下方において位置する短い持続時間のパルスを更に生成するように、変更されている。これらの（光ファイバ内においてポンプ光と共存する）短い持続時間のパルスは、ＯＴＤＲ計測を実行する際に使用され、反射されたパルスを評価すると共に実際のＯＴＤＲ計測を生成するべく、従来の処理システムが使用される。【選択図】図１
2017511637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝播する信号用の光学利得を生成するべく連続パワーポンプ光を供給するラマンポンプ源によって提供される分布ラマン増幅を利用して通信システム内において光時間反射率計測（ＯＴＤＲ）を実行する構成において、
前記ラマンポンプ源に結合されたパルス生成器であって、前記パルス生成器は、前記パルスが、光学利得を生成しつつ、前記連続パワーポンプ光と共に、計測対象である光導波路のスパンに沿って、伝播するように、既定の極性、持続時間、変調度、及び反復インターバルのパルスを前記供給されたポンプ光上において注入し、前記注入されたパルスは、前記光導波路に沿って伝播し、且つ、前記光導波路に沿った状態の関数として複数の反射されたパルスを生成する、パルス生成器と、
前記複数の反射されたパルスに応答する監視モジュールであって、前記反射された光信号を電気的反射信号に変換する光検出器と、前記電気的反射信号からＯＴＤＲ計測を判定するための信号処理コンポーネントと、を含む監視モジュールと、
を有することを特徴とする構成。
【請求項２】
請求項１に記載の構成において、前記パルス生成器は、前記ラマンポンプ源内の単一のラマンポンプレーザーダイオードに結合されていることを特徴とする構成。
【請求項３】
請求項２に記載の構成において、前記パルス生成器は、前記ラマンポンプ源内の最長波長において動作している前記単一のラマンポンプレーザーダイオードに結合されていることを特徴とする構成。
【請求項４】
請求項１に記載の構成において、前記パルス生成器は、前記ラマンポンプ源内の複数の別個のラマンポンプレーザーダイオードに結合されていることを特徴とする構成。
【請求項５】
請求項４に記載の構成において、前記パルス生成器は、前記複数の別個のラマンポンプレーザーダイオードのうちのそれぞれのラマンポンプレーザーダイオードごとに、極性、持続時間、変調度、及び反復インターバルパラメータの別個の組を利用していることを特徴とする構成。
【請求項６】
請求項４に記載の構成において、前記パルス生成器は、同時に、複数のラマンポンプレーザーダイオード上においてパルスを生成することを特徴とする構成。
【請求項７】
請求項４に記載の構成において、前記パルス生成器は、異なる時点において、別個のラマンポンプレーザーダイオード上においてパルスを生成することを特徴とする構成。
【請求項８】
請求項１に記載の構成において、前記監視モジュールの入力において配設された光フィルタを更に有し、前記光フィルタは、前記１つ又は複数のパルス化ラマンレーザーダイオード源の波長における反射された光パルスのみを通過させるように構成されていることを特徴とする構成。
【請求項９】
請求項１に記載の構成において、前記パルス生成器に結合されたパルスコントローラを更に有し、前記パルスコントローラは、前記生成されたパルスの極性、持続時間、変調度、及び反復インターバルのうちの１つ又は複数を調節するべく、コマンド入力を提供することを特徴とする構成。
【請求項１０】
請求項９に記載の構成において、前記監視モジュールの信号処理コンポーネントからの出力は、前記パルス制御に対する入力として印加され、且つ、前記生成されたコマンド入力のうちの１つ又は複数を判定するべく利用されることを特徴とする構成。
【請求項１１】
請求項１に記載の構成において、前記監視モジュールは、
前記光検出器の出力に結合され、且つ、増幅された電気的出力信号を提供するトランスインピーダンス増幅器と、
そのデジタルバージョンを生成するべく前記増幅された電気的出力信号に応答するＡ／Ｄコンバータと、
前記デジタルデータの処理を実行し、且つ、それからＯＴＤＲ計測を生成するべく、前記Ａ／Ｄコンバータのデジタル出力に応答する信号プロセッサと、
を有することを特徴とする構成。
【請求項１２】
請求項１に記載の構成において、前記光波長は、光ファイバの１つのセクションであることを特徴とする構成。
【請求項１３】
稼働中の光時間ドメイン反射率計測（ＯＴＤＲ）の計測能力を含む分布ラマン増幅器システムにおいて、
光信号の伝播をサポートするための送信ファイバと、
連続パワーポンプ光を前記送信ファイバに注入し、且つ、前記伝播する光入力信号内において光学利得を生成するべく、前記送信ファイバに結合されたラマンポンプ源と、
前記ラマンポンプ源に結合されたパルス生成器であって、前記パルス生成器は、前記パルスが、前記送信ファイバに沿って、前記連続パワーポンプ光と共に、伝播するように、既定の極性、持続時間、変調度、及び反復インターバルのパルスを前記供給されたポンプ光上において注入し、前記注入されたパルスは、前記光導波路に沿って伝播し、且つ、前記送信ファイバに沿った状態の関数として複数の反射されたパルスを生成する、パルス生成器と、
前記複数の反射されたパルスに応答する監視モジュールであって、前記反射された光信号を電気的反射信号に変換するための光検出器と、前記電気的反射信号からＯＴＤＲ計測を判定するための信号処理コンポーネントと、を含む監視モジュールと、
を有することを特徴とする分布ラマン増幅器システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の分布ラマン増幅器システムにおいて、前記ラマンポンプ源は、前記光入力信号の伝播方向に対して逆方向において伝播するポンプ光を提供するように配設されていることを特徴とする分布ラマン増幅器システム。
【請求項１５】
請求項１３に記載の分布ラマン増幅器システムにおいて、前記ラマンポンプ源は、波長分割マルチプレクサを通じて前記送信ファイバに結合されており、前記波長分割マルチプレクサは、戻ってくる反射されたパルスを、増幅された光学信号の出力経路から外に、且つ、前記監視モジュールに向かって、導くように更に機能することを特徴とする分布ラマン増幅器システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の分布ラマン増幅器システムにおいて、前記システムは、前記波長分割マルチプレクサからの前記反射されたパルスを前記監視モジュール内にリダイレクトするための光結合コンポーネントを更に有し、信号経路の出力は、前記ラマンポンプ源と関連付けられていることを特徴とする分布ラマン増幅器システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の分布ラマン増幅器システムにおいて、前記光結合コンポーネントは、光サーキュレータを有することを特徴とする分布ラマン増幅器システム。
【請求項１８】
請求項１５に記載の分布ラマン増幅器システムにおいて、前記システムは、前記光結合コンポーネントと前記監視モジュールとの間において配設された光フィルタを更に有し、前記光フィルタは、前記１つ又は複数のパルス化ラマンレーザーダイオード源の波長において反射された光パルスのみを通過させるように構成されていることを特徴とする分布ラマン増幅器システム。
【請求項１９】
請求項１５に記載の分布ラマン増幅器システムにおいて、前記パルス生成器に結合されたパルスコントローラを更に有し、前記パルスコントローラは、前記生成されたパルスの極性、持続時間、変調度、及び反復インターバルのうちの１つ又は複数を調節するためのコマンド入力を提供することを特徴とする分布ラマン増幅器システム。
【請求項２０】
請求項１９に記載の分布ラマン増幅器システムにおいて、前記監視モジュールの信号処理コンポーネントからの出力は、前記パルス制御に対する入力として印加され、且つ、前記生成されるコマンド入力のうちの１つ又は複数を判定するべく利用されることを特徴とする分布ラマン増幅器システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願に対する相互参照
本出願は、２０１４年３月９日付けで出願された米国仮特許出願第６１／９５０，１１６号明細書の利益を主張するものであり、この特許出願は、引用により、本明細書に包含される。
【０００２】
本発明は、光時間ドメイン反射率計測（ＯＴＤＲ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）の計測の実行に関し、且つ、更に詳しくは、分布ラマン増幅を利用した稼働中の光送信システムにおいて持続的なＯＴＤＲ計測を実行するための構成に関する。
【背景技術】
【０００３】
光帯域幅に対する増大し続ける需要は、相対的に高速のデータ送信レートに対するニーズを継続的に増大させており、このためには、結果的に、光信号対ノイズ比（ＯＳＮＲ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）などのパラメータにおけるシステム性能の改善が必要とされる。ＯＳＮＲの改善におけるいくつかの試みは、データ送信の実行に利用されるコーディング方式の変化を必要としており、その他の試みは、送信チャネル自体の光学特性の改善を対象としている。例えば、分布ラマン増幅（ＤＲＡ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｒａｍａｎ  Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）の技法を使用した送信スパンに沿った光信号の増幅が、様々な異なる光通信システムにおいて、一般的になりつつある。
【０００４】
有用である一方で、ＤＲＡは、送信媒体内において利得の生成を開始するために、相対的にハイパワーのポンプ源の使用を必要としている（通常、例えば、５００ｍＷ超のパワーレベルが必要とされる）。ハイパワー光の存在は、ＤＲＡを光通信システム内において設置する要員においてのみならず、信号を搬送する実際の導波路（例えば、ファイバ）において安全性の懸念を伴う。例えば、ＤＲＡを供給する前に、増幅が実行される関連するファイバスパンに沿って、なんらかの「中断」又はその他のタイプの欠陥が存在しているかどうかを知ることが重要である。これは、特に、中央オフィス（ＣＯ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｏｆｆｉｃｅ）環境における懸念であり、この場合には、高ラマンポンプパワーにより、安全ではないレベルの光パワーが放出される可能性があり、且つ、機器の様々な部分が損傷する（のみならず、要員がＣＯ場所において負傷する）可能性もあろう。これらの懸念が、特に、可能な限り安全な方式でＤＲＡを配備するための方法の探索を促している。
【０００５】
更には、光ファイバのスパンに沿って設置されているＤＲＡシステムから最良の性能を実現するために必要とされるパラメータの最適化において必要とされる分析の一部分として、減衰やラマン利得係数などのファイバ特性を判定する能力が重要である。光時間ドメイン反射率計測（ＯＴＤＲ）の計測能力の組込みなどのインテリジェンスの光学コンポーネントへの追加は、可能な限り大幅な信号増幅の実現と関連した主要なシステムファクタを判定する際に、重要である。
【０００６】
従来の状況においては、ＯＴＤＲ計測は、（「ライブ」トラフィックをファイバ上において送信する前の）新しいＤＲＡシステムの設置の際に、設置を実行している要員が、スパンの品質を理解することができるように、実施されている。この結果、ＯＴＤＲ計測によって収集されたデータは、例えば、ファイバが、ハイパワーラマンポンプの利用をサポートするために必要とされる高品質を有していることを保証するべく、使用されてもよい。ファイバの様々なその他の特性を計測することが可能であり、これらを使用することにより、実現されうる増幅の値を評価することができる。
【０００７】
例示用のＯＴＤＲ計測システムの動作の際には、光のパルスが光ファイバの１つのセクションに注入され、且つ、パルス源に向かって戻ってくる反射が、所定の期間にわたって、キャプチャ及び計測される。反射を使用することにより、フレネル反射（コネクタ、結合部、又はこれらに類似したものなどの中断部におけるもの）又はレイリー後方散乱（ファイバ／導波路構造自体の特性から導出される反射である）と関連したものなどのファイバに沿って存在する損失を判定することができる。
【０００８】
新しい設置の場所においてＯＴＤＲ計測を実行するべくエンジニアを配備するには、相対的に費用及び時間が所要されることから、様々なタイプのリモート試験を開発するための持続的な努力が払われ続けている。ラマンポンプ源自体を利用してＯＴＤＲ計測に使用されるパルスを生成するという進歩がもたらされているが、このタイプの試験は、システムが稼働中ではない際にしか（即ち、伝播する送信信号において利得を生成するべく、ラマンポンプ源が使用されていない際にしか）、実行することができない。この条件は、新しい設置を試験する状況においては充足されるが、ファイバの健康状態の監視及びシステムの動作寿命における性能劣化の存在の判定などの保守上の理由から、持続的なＯＴＤＲ計測を実行するというニーズが依然として存在している。このような長期間にわたるデータの収集のためには、従来のラマンポンプの使用方法が利用された場合に必要となりうるように、システムの一部分の稼働を定期的に停止し、ＯＴＤＲ計測を実行し、且つ、次いで、システムをオンライン状態に戻すことは、実現可能ではない。
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、これらの従来技術において依然として存在しているニーズに対処するものであり、本発明は、光時間ドメイン反射率計測（ＯＴＤＲ）の計測の実行に関し、且つ、更に詳しくは、配備された構成内において分布ラマン増幅（ＤＲＡ）を利用して光送信システムの持続的なＯＴＤＲ計測を実行するための構成に関する。
【００１０】
本発明によれば、ＤＲＡシステムは、伝播する光データ信号の増幅というその主な機能の実行を継続しつつ、稼働中の（即ち、「ライブ」の）ＯＴＤＲ計測を実行するべく、使用されるように、変更されている。具体的には、ＤＲＡシステム内のポンプ源のうちの少なくとも１つは、従来のラマン増幅ポンプ信号のＤＣレベルの上方又は下方に位置する相対的に短いパルスを放出するように構成されている。これらのＯＴＤＲパルスは、好ましくは、ファイバスパンに沿って伝播する通信信号が、スパン全体を通過するのに伴って、単一のパルスにのみ遭遇するように、相対的に長いスパンにより、時間的に分離されており、この「時間的な分離」は、しばしば、ＯＴＤＲパルスの「反復インターバル」とも呼称される。パルスは、伝播する光データ信号用の光学利得を生成するという主要目的を過度に混乱させることなしに、望ましいＯＴＤＲ計測に必要とされる「プロービング」を実行するために十分な大きさを有するように、選択されている。反射されたパルスは、信号経路から除去され、且つ、従来のＯＴＤＲシステムに類似した方式によって評価される。
【００１１】
一実施形態においては、反射されたＯＴＤＲパルスをＯＴＤＲ計測システムに導入する前に、望ましくない反射されたポンプ光を除去するべく、更なる光学フィルタリングがリターンパルス経路上において利用されている。
【００１２】
本発明の例示用の構成は、複数のラマンポンプ源上においてＯＴＤＲパルスを生成してもよく、この場合に、異なる供給源からのパルスは、順番に使用されてもよく、或いは、異なる持続時間又は振幅を有するように、構成される。実際には、本発明の構成は、ＯＴＤＲパルスを供給するべく使用される１つ又は複数のラマンポンプ源用のパルスパラメータの仕様を制御するパルスコントローラを含んでもよい。更には、ＯＴＤＲ計測の結果は、ＯＴＤＲ計測システム用のパルス生成と関連した様々なパラメータを制御するためのフィードバック信号として使用されうるものと想定される。
【００１３】
本発明の例示用の一実施形態は、伝播する信号用の光学利得を生成するべく連続パワーポンプ光を供給するラマンポンプ源によって提供される分布ラマン増幅を利用して通信システム内において光時間反射率計測（ＯＴＤＲ）を実行するための構成を有する。構成は、パルスが、光学利得の生成を継続しつつ、ＯＴＤＲ計測を実行するべく、光導波路（例えば、ファイバ）のスパンに沿って、連続パワーポンプ光と共に、伝播するように、供給されたポンプ光上において、既定の極性、持続時間、変調度、及び反復インターバルのパルスを注入するべくラマンポンプ源に結合されたパルス生成器を含む。注入されたパルスは、光導波路に沿って伝播し、且つ、光導波路に沿った状態の関数として複数の反射されたパルスを生成する。監視モジュールが、含まれており、複数の反射されたパルスに応答し、且つ、反射された光パルスからＯＴＤＲ計測を判定するために必要とされる従来のコンポーネントを含む。
【００１４】
本発明のその他の且つ更なる態様及び特徴については、以下の説明において、且つ、添付図面を参照することにより、明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
以下、添付図面が参照されるが、これらの図面のいくつかにおいては、同一の参照符号によって同一の部分が表されている。
【００１６】
【図１】図１は、従来の分布ラマン増幅器（ＤＲＡ）システムを利用して稼働中のＯＴＤＲ計測を実行するための例示用の構成の図である。
【図２】図２は、図１のシステムにおいて有用であるＯＴＳＲパルスのプロットを含む。
【図３】図３は、ラマン増幅プロセスに対するＯＴＤＲパルスの影響を試験するように設計された実験ネットワーク構成を示す。
【図４】図４は、図３の構成と関連するラマン利得及びＯＴＤＲパルスのプロットを含む。
【図５】図５は、図３の構成と関連する反射されたＯＴＤＲ光のグラフである。
【図６】図６は、ファイバ長の関数としてのＯＴＤＲ応答のいくつかのプロットを含む。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
伝播する光送信信号において利得を生成するというその主な役割における動作を継続しつつ、ラマンポンプ源を利用してＯＴＤＲパルスを提供することができる「稼働中の」（即ち、「ライブ」の）ＯＴＤＲ計測を提供する構成が、本発明に従って提案されている。本発明の教示によれば、ラマンポンプ源は、増幅プロセス用に公称的に使用されているものよりも高い又は低いレベルに一時的にパルス化されている。このＯＴＤＲパルスは、例えば、数十〜数百ナノ秒のレベルの相対的に短い持続時間を有するように構成されており、且つ、ＯＴＤＲ計測を目的として、明確に理解されている方式により、ファイバスパンに沿って移動し、且つ、反射されることになる。
【００１８】
以下において詳述するように、パルスは、好ましくは、計測されているファイバに沿って伝播する光送信信号が、計測されているファイバスパンに沿って通過するのに伴って、単一のＯＴＤＲパルスとのみ、遭遇するように、極めて長い反復インターバルを有するべくタイミング設定されている。例えば、パルス幅が、約２００ｎｓになるように選択されている場合には、パルスの空間的広がりは、計測されている光ファイバに沿って約４０ｍの距離に跨ることになる。パルスが、信号とは反対の方向において移動する構成においては、任意の所与の信号及びパルスが共有することになるファイバの長さは、このパルスの空間的広がりの約半分（即ち、この例においては、２０ｍのレベル）となろう。大部分の従来の設置においては、監視されているファイバのスパンは、２０ｋｍのレベルの長さを有する。これらの値が付与された場合に、パルスからの摂動は、ファイバスパンの合計長の約０．１％に対してのみ、影響を及ぼすことになる。パルスが、ラマン利得係数を瞬間的に倍増させるべく十分強力なものになるように選択されている場合にも、影響は、最大で、０．０２ｄＢのレベルとなろう。
【００１９】
図１には、既存の分布ラマン増幅器（ＤＲＡ）システムを使用して稼働中のＯＴＤＲ計測を実行するための本発明による構成の例示用の一実施形態が示されている。このケースにおいては、図１の矢印によって示されている方向において伝播する１つ又は複数の光入力信号Ｓの送信をサポートするべく、使用されている光ファイバ１０のスパンの稼働中の監視を実行することが望ましい。以下に詳述するように、ラマンポンプ源１２は、誘導ラマン散乱（ＳＲＳ：Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ  Ｒａｍａｎ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）を通じて信号帯域内においてラマン利得を生成するべく必要とされるポンプ光をも提供しつつ、ファイバスパン１０に沿ってＯＴＤＲパルスを注入するべく使用されうるように、本発明の原理に従って変更されている。
【００２０】
本発明のＯＴＤＲ計測特徴の詳細について説明する前に、ＤＲＡシステムの動作について簡潔に再検討しておくこととする。当技術分野において周知のように、伝播する光データ信号のラマン増幅は、既知の「ポンプ」波長の光をデータ信号の伝播をサポートしているファイバ（又は、その他のタイプの導波路）に注入することにより、提供される。光データ信号を有するファイバ内におけるこのポンプ光の存在は、誘導ラマン散乱（ＳＲＳ）を生成し、この誘導ラマン散乱は、伝播する光入力信号Ｓが送信ファイバに沿って進むのに伴って、この信号によって経験される損失の一部分について補償する。それぞれが異なる波長を有する複数のデータ信号が送信されている状況においては、データ信号波長のうちの１つ又は複数において増幅を提供するのに適した波長においてポンプ光をそれぞれが生成するポンプ源の複数の組が使用されてもよい。上述のように、ＳＲＳの現象は、相対的にハイパワーなポンプレベル（約５００ｍＷ超）が存在している状況においては、問題となる。
【００２１】
図１を参照すれば、ラマンポンプ源１２は、（上述の理由から）通常、異なる波長においてポンプ光を生成するべくそれぞれが動作するいくつかの別個のラマンポンプ１４１−１４Ｎを含むものとして示されているが、特定の波長において生成されるパワーを増大させるべく、同一のポンプ波長において動作する複数の供給源を利用することもできる。一般に、それぞれのラマンポンプ波長は、ほぼ、所与の光入力信号と関連する波長帯域未満の波長におけるストークスシフトである。ポンプの組１４からの個々の出力は、そのすべてが共通ポンプ経路１８に沿って伝播するように、コンバイナ１６（波長分割マルチプレクサなど）を通過している。デポラライザ１７が、ポンプ経路１８に沿って配設されており、これは、偏光依存ポンプ成分を除去し、これにより、光ファイバ１０に沿って伝播する光データ信号に導入されるラマン増幅の均一性を改善するべく、使用される。
【００２２】
組み合わせられたラマンポンプは、光サーキュレータ２０（又は、その他の適切なタイプのタップ又はカプラ）を通過し、且つ、その後に、波長分割マルチプレクサ／デマルチプレクサ（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ／ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）２２により、光ファイバ１０内に導かれる。この特定の構成においては、ポンプ光は、（図１の矢印によって示されている）信号の流れとは逆の方向において伝播することになる。ラマンポンプ光の存在は、当技術分野において周知の方式により、送信信号内において利得を生成する。後述するように、逆の方向において伝播する構成の使用は、本発明と関連するＯＴＤＲ計測機能にとって好ましいものであり、その理由は、この構成の場合には、光データ信号とＯＴＤＲプローブパルスとの間のオーバーラップが極小化されるからである。
【００２３】
このようなラマン増幅プロセスに関する理解に基づいて、以下、本発明の特定の事項について詳細に説明することとする。
【００２４】
実際には、本発明によれば、ポンプ源１２は、増幅を目的として利用されているポンプ光上にパルスを導入するための構成を含むように、構成されている。図１を参照すれば、ポンプ源１２は、狭く離隔したパルスをラマンポンプ１４１〜１４Ｎのうちの１つ又は複数のラマンポンプ上に注入するべく使用されるパルス生成器２４を含むように、形成されている。上述のように、パルス自体は、ファイバスパン内において利得を提供するべく使用されるラマンポンプのＤＣレベルにおいて挿入され、且つ、ＤＣレベルの上方において進行するパルスとして、或いは、ＤＣレベルの下方において進行するパルスとして、挿入されてもよい。パルスは、ポンプ光上において「ピギーバック（ｐｉｇｇｙ  ｂａｃｋ）」し、且つ、増幅を目的としてポンプ光によって照射されているファイバスパンに沿って伝播するように、注入される。このようなポンプ光のＤＣレベル上において位置するパルスの使用法は、ラマンポンプ源を利用してＯＴＤＲ計測を実行するが、ＯＴＤＲ計測を実行するべく、ポンプ光がターン「オフ」され、且つ、次いで、ポンプとは分離された状態において、パルスが生成されることを必要としている従来技術の構成とは、対照的である。
【００２５】
本発明によれば、ＯＴＤＲパルスは、好ましくは、相対的に狭く（数十〜数百ｎｓのレベル）なるように、構成されており、変調度は、ほぼ、２５０ｍＡのレベルである（ポンプ光は、７５０ｍＡのＤＣレベルである）。伝播するデータ信号が、計測されているファイバに沿って伝播するのに伴って、非常に少ない数のパルス（好ましくは、単一のパルスのみ）と遭遇するように、パルスの長い反復インターバルが好ましい。
【００２６】
図２は、パルス生成器２４を使用して生成されうるＯＴＤＲパルスのプロットを含む。図示のように、これらのパルスは、従来のラマンポンプ動作と関連するＤＣレベルの「上方」又は「下方」に位置するように、選択されている。本発明を目的として、数十〜数百ナノ秒のレベルの持続時間Δを有するパルスが、ＤＲＡの増幅機能に影響を及ぼすことなしに十分な情報をキャプチャしてＯＴＤＲ計測を実行するべく、十分なものであることが判明している。
【００２７】
又、本発明の原理によれば、パルスドライバ２４は、既定の反復インターバルにおいてパルスを生成するように構成されている。例えば、既定の反復インターバルτは、所与の長さのファイバスパンを通じたパルスの往復移動トランジット時間に基づいたものであってもよい。選択された反復インターバルは、ケースバイケースで判定されうる設計検討事項であるものと見なされる。パルスの間の長い遅延τは、伝播する送信信号の曝露を任意の所与のファイバスパン内において単一のパルスのみに制限するべく、意図されている。実際に、遅延は、数分（又は、これを上回る）のレベルであってもよく、その理由は、意図するところが、その年齢の関数としてのファイバの変化を収集及び分析するというものであるからである。パルスに帰されうる相対的に高い周波数成分は、利得の変動を軽微な値にのみ制限することを意図している。
【００２８】
これらのパルスは、伝播する光信号に対して軽微なレベルにおいて影響を及ぼしつつ、パルスが標準的ＯＴＤＲシステムにおいて使用されている周知の方式により、依然として動作し、これにより、ファイバスパン１０に沿ってリターン方向において伝播して戻る反射されたパルスを生成することになる（このケースにおいては、反射されたパルスは、光入力信号Ｓと同一の方向において移動する）。ＷＤＭ２２に到達した際に、反射されたＯＴＤＲパルスは、サーキュレータ２０にリダイレクトされ、且つ、その後に、反射されたパルスの分析及びＯＴＤＲ計測機能の実行のために使用される監視モジュール３０に進入する。様々なその他の構成（例えば、光タップなど）が、サーキュレータ２０の代わりに使用されうるが、このシステムにおいては、サーキュレータの低結合損失特性が有利であり、その理由は、ＯＴＤＲ反射パルスは、既に相対的に低いレベルにあり、且つ、（光タップを使用した際に発生しうる）更なる損失が、ＯＴＤＲ計測の精度に対して影響を及ぼすことになるからであることを理解されたい。
【００２９】
図１を参照すれば、監視モジュール３０は、反射されたＯＴＤＲパルスをキャプチャすると共に光信号を電気的な均等物に変換するべく使用される光検出器３２を含むものとして、示されている。短い持続時間のパルスが、ＯＴＤＲ計測を実行するべく使用されていることから、選択される光検出器は、ＯＴＤＲパルスに帰される反射された信号内の最小限の摂動をキャプチャしうる方式で動作する能力を有することが重要である（例えば、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ：Ａｖａｌａｎｃｈｅ  ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ）又はＰｉＮフォトダイオードである）。その後に、光検出器３２からの電気的出力は、トランスインピーダンス増幅器（ＴＺＡ）３４に対する入力として印加され、これは、検出された信号を更なる処理に適したレベルに電気的に増幅するべく使用される。Ａ／Ｄコンバータ３６が、ＴＺＡ３４からのアナログ出力をデジタル化するべく使用されており、且つ、最後に、信号プロセッサ３８が、受信されたＯＴＤＲ情報を分析するべく使用されている。
【００３０】
図１に示されているように、サーキュレータ２０とモニタモジュール３０との間の信号経路内には、光フィルタ４０が含まれてもよい。複数の個々のポンプが、反射信号の経路上に存在しうることから、後からモジュール３０によって分析される特定の１つ又は複数の波長を、システムにＯＴＤＲパルスを導入するべく変更された１つ又は複数のポンプ波長にのみ、制限するべく、光フィルタ４０が使用されている。
【００３１】
本発明の例示用の一実施形態においては、パルス生成器２４は、ＯＴＤＲパルスをラマンパルスのうちの単一のもののみからの出力上に注入するべく、使用されてもよい。例えば、パルスは、この例においては、ラマンポンプ１４Ｎとして定義されている、最長波長のパルス上において注入することが、好ましいであろう（その理由は、このポンプが、ファイバ内において伝播する信号又はラマンポンプのいずれのものとも大規模に干渉することにならないからである）。このケースにおいては、ラマンポンプ１４Ｎは、その関連するポンプ波長におけるＤＣレベル光による光ファイバスパン１０の照射を継続している状態において、制御された特定の変調度、持続時間、及び反復インターバルのパルスが、ポンプ経路１８に沿って導入され、且つ、光ファイバスパン１０内に最終的に結合されることになる。これらのパルスは、パルスからの様々な反射が、ファイバ１０に沿って戻り、ＷＤＭ２２及びサーキュレータ２０を通じて（且つ、恐らくは、光フィルタ４０を通じて）モジュール３０内にリダイレクトされ、そこで、実際のＯＴＤＲ計測値が生成される状態において、上述の方式により、望ましいＯＴＤＲ計測を提供するべく、使用される。
【００３２】
本発明の別の実施形態においては、複数のラマンポンプが、ＯＴＤＲ計測を実行するべく、パルス化されうるものと想定される。又、異なる波長において動作することになる様々なポンプ源も、異なるインターバルにおいてパルス化されてもよく、或いは、異なる持続時間、変調度、又はこれらに類似したもののパルスを生成してもよい。ＯＴＤＲパルスを生成するための複数のポンプの使用は、分析を目的とした大量のＯＴＤＲ計測データの収集が望ましい際に有用であるものと考えられる。
【００３３】
更には、図１は、パルス生成器２４の動作を制御するべく本発明の特定の実施形態に従って使用されうるパルスコントローラ５０を含むように示されている。例えば、コントローラ５０は、特定のＯＴＤＲ計測プロセス用に使用されるように、特定のラマンポンプを、或いは、ポンプの組を、選択するべく使用されてもよい。又、コントローラ５０は、上述の様々なパルスパラメータ、即ち、パルス幅、反復インターバル、変調度、及びこれらに類似したものを制御するべく使用されてもよい。又、パルスの極性は、パルスコントローラ５０の動作によって制御されてもよい（例えば、正状態において進行するパルスのみの使用、負状態において進行するパルスのみの使用、交互に変化する正及び負など）。
【００３４】
更には、信号プロセッサ３８によって実行される特定のＯＴＤＲ計測評価の結果は、パルスコントローラ５０の動作を制御するべく、使用されうるものと想定される。例えば、所与のファイバスパンが、加速されたエージングの問題を示し始めた場合には（プロセッサ３８からの計測結果によって示される）、例えば、パルスの反復インターバルを短縮するように、異なるポンプ波長を試みるように、パルスの生成に使用されるポンプの数を増大させるように、コントローラ５０に対して命令してもよい。逆に、ＯＴＤＲ計測が、相対的に長い時間スパンにわたって一貫性を有していると判明した場合には、プロセッサ３８は、所与の時間スパンにおいて、相対的に少ない数のＯＴＤＲ計測を実行するように（即ち、反復インターバルの長さを延長するように）コントローラ５０に対して命令してもよい。
【００３５】
図３は、伝播する情報信号用に生成されたラマン利得に対する、即ち、稼働中のＯＴＤＲ計測の実行の効能に対する、ＯＴＤＲパルスの影響を試験するように設計された実験ネットワーク構成１００を示している。図示のように、構成１００は、光ファイバ１１２の１つのセクションに結合されたエルビウムによってドーピングされたファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：Ｅｒｂｉｕｍ−Ｄｏｐｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）１００を含んでおり、「クアッド」ＤＲＡコンポーネント１１４（即ち、４つの別個のラマンポンプ源の組を含むＤＲＡシステム）が、ＷＤＭ１１６を通じて、ファイバ１１２の反対側の終端に結合されている。これを目的として、（モニタ１２０によって観察されることになる様々な信号を示している）図４のプロットに示されているように、１２ｄＢの正味のラマン利得をファイバ１１２に供給するように、ＤＲＡコンポーネント１１４を構成した。次いで、最長波長のポンプを提供するポンプ源１１４４を（こちらも、図４に示されている）１μｓのパルス持続時間にわたって７５０ｍＡというその安定状態動作電流上において２５０ｍＡの変調度においてパルス化させた。１ｍ秒のパルス反復レートを使用することにより、ネットワーク構成１００内に含まれているデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１１８を通じてＯＴＤＲトレースを収集した。１５４６．１２ｎｍの試験信号をチューニング可能レーザー源１２０から放出し、且つ、ＥＤＦＡ１１０及び光ファイバ１１２を通過させることにより、試験信号により、分析のためにラマン利得変調をプロービングした。
【００３６】
図４に示されている計測値は、ラマンポンプ１１４４からのＯＴＤＲパルスの印加の後に、（１２ｄＢの安定状態ラマン利得との比較において）わずかに約０．００７ｄＢのラマン利得の変化を示している。
【００３７】
図５にプロットされている対応したＯＴＤＲトレースは、本発明によるこの稼働中のＯＴＤＲ機能の提供の実行可能性を明瞭に示している。図６は、損失がキャプチャされる方式を示しており、明瞭なイベントが、計測されたデータ内において出現している（データは、別個の読取値がオーバーラップしない方式により、ｙ軸に沿ってプロットされていることに留意されたい）。
【００３８】
データの容量の増大に伴って、改善された性能が許容されるように、向上したインテリジェンスが、光ラインコンポーネントに含まれる。上述のように、本発明の技法は、ラマン利得性能に対する影響をほとんど伴わない最小限の追加コンポーネントを伴う稼働中のファイバスパン監視を許容している。ラマン利得を既に提供しているラマンポンプの使用は、相対的に小さな逸脱のみ（０．００７ｄＢのレベル）を動作利得に導入するために示されている。構成に対する様々な技術的変更により、この逸脱は、更に低減されうるものと想定される。重要なことは、本発明の技法を使用することにより、エージング損失を「ライブ」送信において識別し、これにより、システム障害に最終的に結び付きうるファイバスパン内の損傷地点にフラグを付与すると共にこれを特定する能力を提供することができるという点にある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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