DE19618941A1 - Optisches Netz sowie Verfahren zu dessen Messung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen an einem op­ tischen Netz, das zur Übertragung von Nachrichtensignalen mindestens eine Lichtwellenleiterstrecke mit mindestens einem optischen Verstärker sowie mit mindestens einem zugehörigen optischen Isolator aufweist, der für die Nachrichtensignale eine Durchlaßeinrichtung sowie eine Sperrichtung vorgibt.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf das Patent . . . (Aktenzeichen P 195 28 597.2). Die dort zu den Fig. 1 mit 2 getroffenen Aussagen sind im Rahmen der Erfindung allgemein gültig. Elemente mit der gleichen Funktion und Wirkungsweise sind im Rahmen der Erfindung durchgängig jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In der Praxis weisen optische Netze in ihren Lichtwellenlei­ terstrecken optische Verstärker auf, denen jeweils mindestens ein optischer Isolator zugeordnet ist. Solche optischen Iso­ latoren dienen dazu, daß Nachrichtensignale nur in einer be­ stimmten, vorgebbaren Richtung auf der jeweiligen Lichtwel­ lenleiterstrecke übertragen werden und eine Rückstreuung die­ ser optischen Lichtsignale in den eigentlichen optischen Ver­ stärker hinein weitgehend vermieden wird. Durch diese Sperr­ wirkung des jeweiligen optischen Isolators entgegen der ei­ gentlichen Signalübertragungsrichtung wird somit weitgehend vermieden, daß es zu Rückkoppeleffekten, Schwingungen oder zu sonstigen Instabilitäten auf der jeweiligen Übertragungs­ strecke kommen kann. Bei einem derart aufgebauten optischen Netz kann die Überwachung, insbesondere Überprüfung, der je­ weiligen Lichtwellenleiterstrecke auf etwaige Fehlerstellen hin erschwert sein. Beispielsweise wäre eine Messung nach dem OTDR-Prinzip ("optical time domain reflectometry") an einer solchen Lichtwellenleiterstrecke nicht möglich, da Prüflicht, das entlang der zu überprüfenden Lichtwellenleiterstrecke rückgestreut wird, von den optischen Isolatoren am vollstän­ digen Zurücklaufen durch diese, d. h. ein und dieselbe Licht­ wellenleiterstrecke zurück zum Einspeiseort des Prüflichts gehindert wird und somit keine Information über die Rück­ streucharakteristik der Lichtwellenleiterstrecke erhalten werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzei­ gen, wie eine Lichtwellenleiterstrecke eines optischen Net­ zes, die mindestens einen optischen Verstärker mit mindestens einem zugehörigen optischen Isolator aufweist, in einfacher Weise zuverlässig überwacht werden kann. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch ge­ löst, daß in Durchlaßrichtung Prüflicht in die Lichtwellen­ leiterstrecke mit einer vorgebbaren Meßwellenlänge einge­ speist wird, die von der Signalwellenlänge der Nachrichtensi­ gnale verschieden ist, und daß rückgestreutes Prüflicht aus der zu messenden Lichtwellenleiterstrecke über mindestens ei­ nen optischen Pfad, der lediglich für die Meßwellenlänge des Prüflichts in Sperrichtung optisch durchgängig ist, zur Ein­ speiseseite des Prüflichts zurückgeführt wird.

Dadurch, daß lediglich für das Prüflicht ein optisch durch­ gängiger Signalpfad zu dessen Einspeiseseite bereitgestellt wird, kann das rückgestreute Prüflicht zu seiner Einspeise­ seite zurückübertragen und ausgewertet werden. Für rückge­ streute Nachrichtensignale hingegen wird die Sperrwirkung des jeweiligen optischen Isolators beibehalten, so daß diese nicht in den eigentlichen optischen Verstärker hineingelangen können. Auf diese Weise sind nach wie vor unerwünschte Schwingungen, Rückkopplungen sowie sonstige Störungen auf der jeweiligen Lichtwellenleiter-Übertragungsstrecke weitgehend vermieden.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein optisches Netz zur Über­ tragung von Nachrichtensignalen mit mindestens einer Licht­ wellenleiterstrecke in die mindestens ein optischer Verstär­ ker mit mindestens einem zugehörigen, optischen Isolator ein­ gefügt ist, der für die Nachrichtensignale eine Durchlaßrich­ tung sowie eine Sperrichtung vorgibt, welches dadurch gekenn­ zeichnet ist, daß Mittel zur Einspeisung von Prüflicht in, Durchlaßrichtung in die Lichtwellenleiterstrecke mit einer vorgebbaren Meßwellenlänge vorgesehen sind, die von der Signalwellenlänge der Nachrichtensignale verschieden ist, und daß mindestens ein optischer Pfad bereitgestellt ist, über den rückgestreutes Prüflicht aus der Lichtwellenleiterstrecke lediglich für die Meßwellenlänge zur Einspeiseseite des Prüf­ lichts zurückführbar ist.

Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend an­ hand von Zeichnungen näher erläutert:

Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Übersichtsdarstellung ein erfin­ dungsgemäßes, optisches Nachrichtennetz,

Fig. 2 in schematischer Darstellungsweise einen modifi­ zierten optischen Verstärker des Nachrichtennetzes nach Fig. 1, und

Fig. 3 in schematischer Darstellungsweise das optische Netz mit einem optischen Verstärker nach Fig. 1 oder Fig. 2 erweitert auf beliebig viele Verstär­ kungsabschnitte.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Fig. 1 mit 3 jeweils mit den gleichen Bezugszeichen verse­ hen.

Fig. 1 zeigt in schematischer Übersichtsdarstellung ein Aus­ führungsbeispiel eines erfindungsgemäßen, optischen Nachrich­ ten- Übertragungsnetzes ON1 mit mindestens einer Lichtwellen­ leiterstrecke ST1 für die Hinrichtung HR sowie mit mindestens einer zugeordneten Lichtwellenleiterstrecke ST2 für die Rück­ richtung RR. In der Fig. 1 ist der Übersichtlichkeit halber jeweils nur ein Lichtwellenleiter in Hinrichtung HR sowie ein Lichtwellenleiter in Rückrichtung RR gezeichnet, die einander zugeordnet sind-und ein Leitungspaar bilden. Tatsächlich kann das optische Netz ON1 aus einer Vielzahl solcher Leitungs­ paare aufgebaut sein. In die Hin-Übertragungsstrecke ST1 wer­ den mit Hilfe eines optischen Senders HT1, insbesondere einer Laserdiode oder dergleichen, optische Nachrichtensignale S1 mit einer vorgebbaren Signalwellenlänge λS sendeseitig einge­ koppelt. Vorzugsweise werden die Nachrichtensignale S1 im Wellenlängenbereich zwischen 1520 und 1570 nm, insbesondere zwischen 1540 und 1560 nm, bevorzugt bei 1559,5 nm gesendet. Nach Durchlaufen einer ersten Teillänge UH1 werden die dabei etwaig gedämpften Nachrichtensignale mit Hilfe eines opti­ schen Verstärkers AH1 leistungsmäßig regeneriert. Als opti­ scher Verstärker kann dabei insbesondere ein sogenannter er­ biumdotierter Faserverstärker verwendet sein. Die derart auf­ gefrischten Nachrichtensignale durchlaufen in der Fig. 1 eine weitere Teillänge UH2 der Lichtwellenleiterstrecke ST1 und werden empfangsseitig mit Hilfe eines optischen Empfän­ gers HR2, insbesondere einer Empfangsdiode, aufgenommen. Die Teillängen UH1, UH2 der Hin-Lichtwellenleiterstrecke ST1 sind in der Fig. 1 der zeichnerischen Einfachheit halber ledig­ lich schematisch mit einer kreisförmigen Schlaufe angedeutet.

Um auf der Teillänge UH1 zwischen dem optischen Sender HT1 und dem optischen Verstärker AH1 unerwünschte Rückkopplungen oder Schwingungen von etwaig rückgestreuten Nachrichtensigna­ len zu vermeiden, ist bei Betrachtung in Hinrichtung HR ein optischer Isolator IH1 eingangsseitig vor dem optischen Ver­ stärker AH1 in die Hin-Lichtwellenleiterstrecke ST1 einge­ fügt. Dieser optische Isolator IH1 wirkt als richtungsselek­ tives Element in Hinrichtung HR, das heißt er gibt für die Nachrichtensignale S1 eine Durchlaßrichtung DRH vor, für die er in Hinrichtung HR optisch durchlässig ist, sowie entgegen­ gesetzt dazu eine Sperrichtung SRH, für die er weitgehend op­ tisch undurchlässig ist. Mit Hilfe des optischen Isolators IH1 läßt sich also weitgehend vermeiden, daß Lichtsignale, die eingangsseitig aus dem optischen Verstärker AH1 zurückre­ flektiert werden, über die Teillänge UH1 zum optischen Sender HT1 zurückübertragen werden. Auf diese Weise können Schädi­ gungen des optischen Senders sowie Rückkoppeleffekte, Schwin­ gungen sowie sonstige Störungen auf der Teillänge UH1 weitge­ hend unterbunden werden. Der optische Isolator IH1 blockiert also am Eingang des optischen Verstärkers AH1 die Lichtaus­ breitung in Rückrichtung RR und verhindert somit weitgehend ein Zurücklaufen von reflektierten Nachrichtensignalen zum optischen Sender T1. Der optische Isolator IH1 wirkt vorzugs­ weise im Wellenlängenbereich zwischen 1520 und 1570 nm, ins­ besondere zwischen 1540 und 1560 nm in Rückrichtung RR sper­ rend.

Um auch Rückkoppeleffekte auf der Teillänge UH2 zwischen dem optischen Verstärker AH1 und dem optischen Empfänger HR2 weitgehend zu vermeiden, ist auf der Ausgangsseite des opti­ schen Verstärkers AH1 als weiteres, richtungsselektives Ele­ ment ein optischer Zirkulator ZH1 in die Teillänge UH2 einge­ fügt. Dieser optische Zirkulator ZH1 wirkt in Hinrichtung HR für die Nachrichtensignale S1 durchlassend, in Rückrichtung RR hingegen sperrend. Vorzugsweise sind der optische Isolator IH1, der eigentliche optische Verstärker AH1 sowie der opti­ sche Zirkulator ZH1 zu einer gemeinsamen Baueinheit bzw. Bau­ gruppe zusammengefaßt, die in der Fig. 1 strichpunktiert um­ rahmt gekennzeichnet und mit VH1 bezeichnet ist. Je nach Länge und Streckendämpfung der Hin-Übertragungsstrecke ST1 können in diese zweckmäßigerweise eine Vielzahl derartiger Verstärker-Baugruppen eingefügt sein.

Die Rück-Übertragungsstrecke ST2 ist in der Fig. 1 in analo­ ger Weise zur Hin-Übertragungsstrecke ST1 ausgebildet. Jedoch folgen ihre Komponenten in umgekehrter Reihenfolge von links nach rechts betrachtet auf einander. Einander entsprechende Elemente weisen anstelle des Buchstabens H für die Hin-Über­ tragungsstrecke ST1 jetzt bei der Rück-Übertragungsstrecke ST2 den Buchstaben R im Bezugszeichen auf. Im einzelnen ist anstelle des optischen Empfängers HR2 auf der Empfangsseite der Hin-Übertragungsstrecke ST1 ein optischer Sender RT2 vor­ gesehen, mit dessen Hilfe optische Nachrichtensignale S2 über eine erste Teillänge bzw. einen ersten Teilstreckenabschnitt UR1 gesendet werden. Nach Durchlaufen dieser ersten Teillänge UR1 werden die etwaig gedämpften Nachrichtensignale mit Hilfe eines optischen Verstärkers AR1 leistungsmäßig regeneriert, anschließend als verstärkte Signale über eine weitere Teillänge UR2 geschickt und einem optischen Empfänger RR1 zu­ geführt. Dieser optische Empfänger RR1 ist dabei der Sende­ seite der Hin -Übertragungsstrecke ST1 zugeordnet. In Rück­ richtung RR betrachtet, ist vor dem optischen Verstärker AR1 wiederum ein zugehöriger optischer Isolator IR1 in den Teil­ streckenabschnitt UR1 eingefügt. Dieser optische Isolator IR1 gibt analog zum optischen Isolator IH1 eine Durchlaßrichtung DRR in Rückrichtung RR für die Nachrichtensignale S2 sowie entgegengesetzt dazu eine Sperrichtung SRR vor. Ausgangssei­ tig ist dem optischen Verstärker AR1 in analoger Weise zum optischen Verstärker AH1 ebenfalls ein optischer Zirkulator ZR1 zugeordnet, der lediglich eine Lichtausbreitung in Rück­ richtung RR zuläßt, in Gegenrichtung dazu hingegen sperrt. Dadurch, daß richtungsselektive Elemente wie zum Beispiel IR1, ZR1 dem optischen Verstärker AR1 eingangs- sowie aus­ gangsseitig zugeordnet sind, ist ein optisch durchgängiger Signallaufweg lediglich in Rückrichtung RR über die Lichtwel­ lenleiterstrecke ST2 ermöglicht, während die Lichtausbreitung in Hinrichtung auf der Rück-Übertragungsstrecke ST2 unterbro­ chen ist.

Um nun zu erreichen, daß die Hin-Übertragungsstrecke ST1 trotz ihrer richtungsselektiven Bauteile wie zum Beispiel IH1, ZH1 mit Hilfe des sogenannten OTDR-Meßprinzips (",optical time domain reflectometry") überwacht werden kann, wird das dritte Tor T3 des dreitorigen Zirkulators ZH1 über einen Lichtwellenleiter LW1 mit der Rückübertragungsstrecke ST2 fest verbunden. Der Lichtwellenleiter LW1 bildet also eine Querverbindungsleitung zwischen der Hin-Übertragungsstrecke ST1 und der Rück-Übertragungsstrecke ST2. Der Lichtwellenlei­ ter LW1 mündet dabei vorzugsweise im Bereich der Eingangs­ seite (in Rückrichtung RR betrachtet) des optischen Isolators IR1 in die Rückübertragungsstrecke ST2 ein. In den Lichtwel­ lenleiter LW1 ist ein wellenlängenselektives Filterelement FI1 eingefügt, das lediglich Meßlicht eines vorgebbaren Meß­ wellenlängenbereichs, insbesondere einer vorgebbaren Meßwel­ lenlänge durchläßt und ansonsten Licht anderer Wellenlängen sperrt. Als Filterelement FE1 eignet sich vorzugsweise ein Schmelzkoppler.

Wird nun beispielsweise Prüflicht PL1 einer vorgebbaren Meß­ wellenlänge λM sendeseitig in die Hin-Lichtwellenleiter­ strecke ST1 eingekoppelt, so durchläuft dieses Prüflicht PL1 die erste Teillänge UH1, den optischen Verstärker AH1 mit dem vorgeschalteten, optischen Isolator IH1 sowie dem nachge­ schalteten, optischen Zirkulator ZH1 sowie die nachfolgende, zweite Teillänge UH2. Dieses Prüflicht PL1 wird durch soge­ nannte Rayleigh-Streuung entlang dem Teillängenabschnitt UH2 zwischen dem optischen Zirkulator ZH1 und dem optischen Emp­ fänger HR2, das heißt in Hinrichtung HR gesehen nach dem op­ tischen Verstärker AH1 in Rückrichtung RR rückreflektiert. Dieses rückgestreute Prüflicht ist in der Fig. 1 mit RL1 be­ zeichnet. Das rückgestreute Prüflicht RL1 läuft in dem Teillängenabschnitt UH2 bis zum optischen Zirkulator ZA1 zu­ rück. Dort werden Anteile RL1* des rückgestreuten Prüflichts RL1 in den Querverbindungs-Lichtwellenleiter LW1 abgezweigt, durch dessen Filterelement FE1 hindurchgelassen und im Be­ reich der Eingangsseite des optischen Isolators IR1 in die Rück-Übertragungsstrecke ST2 eingespeist. Die rückgestreuten Prüflichtanteile RL1* durchlaufen den optischen Isolator IR1 der Rück-Übertragungsstrecke ST2, werden in deren optischen Verstärker AR1 leistungsmäßig verstärkt, durchlaufen den nachfolgenden optischen Zirkulator ZR1 und gelangen schließ­ lich zur Empfangsseite der Rück-Übertragungsstrecke ST2, wo sie von einem optischen Empfänger wie zum Beispiel RR1 aufge­ nommen werden können. Tritt beispielsweise eine Störstelle SS1, wie z. B. einer Lichtwellenleiter-Bruchstelle, entlang der Teilstrecke UH2 auf, so läuft das von der Störstelle SS1 rückreflektierte Prüflicht RL1 bis zum optischen Zirkulator ZH1. Dort wird es von der Hin-Übertragungsstrecke HR in den Querverbindungs- Lichtwellenleiter LW1 abgezweigt. Handelt es sich bei dem reflektierten Licht um Licht der Meßwellenlänge λM, so läßt das Wellenlängenfilter FI1 dieses Prüflicht über den Querverbindungs-Lichtwellenleiter LW1 hinweg passieren, so daß es in die Rück-Übertragungsstrecke ST2 in Rückrichtung RR eingefügt werden kann. Reflektiertes Licht der Signalwel­ lenlänge λS wird hingegen vom Wellenlängenfilter FI1 geblockt bzw. ausgesperrt. Damit ist gewährleistet, daß lediglich Licht der Meßwellenlänge λM auf die Rück-Übertragungsstrecke gelangen kann, Licht der Signalwellenlänge λS hingegen nicht in den Verstärker AH1 zurückreflektiert wird.

Insgesamt betrachtet ist also ein optischer Signalübertra­ gungspfad zwischen der Hin- und der Rückübertragungsstrecke bereitgestellt, der lediglich dem rückreflektierten Prüflicht eine Rückübertragung zur Einspeiseseite erlaubt. Dadurch ist es möglich, daß von ein und derselben Meßseite her trotz der richtungselektiven Bauteile Meßinformationen über die Rück­ streucharakteristik der Lichtwellenleiterstrecke nach dem op­ tischen Verstärker gewonnen werden kann. Es ist also ermög­ licht, ein sogenanntes OTDR-Meßgerät mit seinem Sender an die Hin-Übertragungsstrecke ST1 eingangsseitig anzukoppeln, wäh­ rend sein Empfänger zum Empfang des rückgestreuten Prüflichts an das sendeseitige Ende der Rück-Übertragungsrichtung ST2 angekoppelt wird. Die Ankopplung eines solchen OTDR-Meßgeräts ist in der Fig. 1 durch eine strichpunktierte Umrahmung in der linken Bildhälfte angedeutet. An einer etwaigen ,Fehler­ stelle SS1 rückgestreute Nachrichtensignale RSH hingegen wer­ den nicht in die Rück-Übertragungsstrecke ST2 übergekoppelt, da das Filterelement FI1 diese rückgestreuten Nachrichtensi­ gnale aussperrt. Sie können auch nicht in den optischen Ver­ stärker AH1 in Rückrichtung RR hineinlaufen, da der optische Zirkulator ZH1 richtungsselektiv in Hinrichtung HR wirkt, das heißt in Gegenrichtung RR sperrt.

Zusammenfassend betrachtet ist also ein optisch durchgängiger Signallaufweg lediglich für das Prüflicht der Meßwellenlänge λM bereitgestellt, das heißt es steht ein lückenloser Signal­ pfad ausgehend vom Sender HT1 auf der Lichteinkoppelseite zur Fehlerstelle SS1 und von dort zurück zum Empfänger RR1 auf derselben Lichteinkoppelseite des optischen Netzes ON1 zur Verfügung. Damit ist es ermöglicht, nach dem sogenannten OTDR-Meßprinzip etwaige Fehlerstellen wie zum Beispiel SS1 zu orten bzw. zu lokalisieren.

Für die OTDR-Messung wird für das Prüflicht PL1 zweckmäßiger­ weise eine Meßwellenlänge λM gewählt, die von der Signalwel­ lenlänge λS der Nachrichtensignale S1 verschieden ist.

Die Teilübertragungsstrecke UR2 nach dem optischen Verstärker AR1 der Rückübertragungsstrecke ST2 kann gegebenenfalls eben­ falls auf etwaige Fehlerstellen SS2 hin überwacht werden, in­ dem zusätzlich der optische Zirkulator ZR1 über einen Licht­ wellenleiter LW2 mit der Eingangsseite des optischen Isola­ tors IH1 der Hin-Übertragungsstrecke ST1 fest verbunden wird. Der Lichtwellenleiter LW2 stellt also eine Querverbindungs­ leitung zwischen dem optischen Zirkulator ZR1 der Rücküber­ tragungsstrecke ST2 und der Hin-Übertragungsstrecke ST1 dar. In den Lichtwellenleiter LW2 ist ein wellenlängenselektives Filterelement FI1* in analoger Weise zum Filterelement FI1 eingefügt. Wird nun beispielsweise Prüflicht PL2 einer vor­ gebbaren Meßwellenlänge λM von der Sendeseite der Rücküber­ tragungsstrecke ST2 her in die Rück-Übertragungsstrecke ST2 eingespeist, so wird in der empfangsseitigen Teil-Übertra­ gungsstrecke UR2 dieses Prüflicht durch Rayleigh-Streuung in Richtung auf den optischen Verstärker AR1 zurückgestreut. Dieses rückgestreute Prüflicht RL2 gelangt bis zum optischen Zirkulator ZR1 und wird dort in den Lichtwellenleiter LW2 ab­ gezweigt. Da dessen Filterelement FI1* für Licht der Meßwel­ lenlänge λM optisch durchlässig ist, gelangen rückgestreute Prüflichtanteile RL2* in die Hin-Übertragungsstrecke ST1. Da die Einspeisung der rückgestreuten Prüflichtanteile RL2* ein­ gangsseitig vom optischen Isolator IH1 erfolgt, werden die Prüflichtanteile RL2* sogar noch vom optischen Verstärker AH1 in der Hin-Übertragungsstrecke ST1 leistungsmäßig verstärkt. Diese verstärkten, rückgestreuten Prüflichtanteile werden über die restliche Lauflänge der Hin-Übertragungsstrecke ST1 zur Einspeiseseite des Prüflichts PL2 zurückgeführt und kön­ nen dort von einem optischen Empfänger wie z. B. HR2 erfaßt und zur Auswertung bereitgestellt werden. Im Unterschied zum Prüflicht PL2 können an einer etwaigen Fehlerstelle SS2 rück­ gestreute Nachrichtensignale RSR lediglich bis zum optischen Zirkulator ZR1 zurücklaufen. Das Filterelement FE1* wirkt da­ bei für solche Lichtanteile der Meßwellenlänge λS sperrend, so daß diese nicht in die Hin-Übertragungsstrecke ST1 überge­ koppelt werden können. Weiterhin wirkt der Zirkulator ZR1 entgegen der Rückrichtung RR für die rückgestreuten Nachrich­ tensignale RSR sperrend, so daß diese nicht in den eigentli­ chen optischen Verstärker AR1 zurücklaufen können.

Besonders zweckmäßig kann es sein, den optischen Verstärker AH1 der Hin-Übertragungsstrecke mit seinem zugehörigen opti­ schen Isolator IH1, dem optischen Zirkulator ZH1, den opti­ schen Verstärker AR1 der Rückübertragungsstrecke ST2 mit dem zugehörigen optischen Isolator IR1 sowie dem optischen Zirku­ lator ZR1 sowie der erfindungsgemäßen Verschaltung mittels der Querverbindungsleitungen LW1 bzw. LW2 mit zugehörigem Filterelement FI1 bzw. FI1* zu einer einzigen Baugruppe zu­ sammenzufassen. Diese Baugruppe ist in der Fig. 1 durch eine strichpunktierte Umrahmung gekennzeichnet und mit VA1 be­ zeichnet. Diese Verstärkereinheit VA1 weist somit zwei Ein­ gänge sowie zwei Ausgänge auf, das heißt sie bildet einen Zwei-mal-Zwei-Pol und kann somit komplett als Verstärkermodul in die Übertragungsstrecke eines Lichtwellenleiter-Paares eingefügt, insbesondere eingespleißt werden.

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere Mög­ lichkeit, wie für das Prüflicht einer vorgebbaren Meßwellen­ länge ein optisch durchgängiger Signallaufweg von der Ein­ speiseseite zur zu überprüfenden bzw. zu messenden Lichtwel­ lenleiterstrecke und wieder zurück zur Einspeiseseite trotz der richtungsselektiven Bauelemente in der zu überprüfenden Lichtwellenleiterstrecke zurückgeführt werden kann. Dies wird im folgenden beispielhaft anhand der Hin-Übertragungsstrecke ST1 von Fig. 1 näher erläutert. In der Fig. 2 ist anstelle des optischen Zirkulators ZH1 dem optischen Verstärker AH1 in der Hin-Übertragungsstrecke ST1 jetzt ebenfalls ein optischer Isolator OI2 ausgangsseitig zugeordnet, der analog zum opti­ schen Isolator IH1 auf der Eingangsseite des optischen Ver­ stärkers AH1 ausgebildet ist. In Hin-Richtung betrachtet ist vor dem eingangsseitigen optischen Isolator IH1 ein optisches Koppelelement WDM1, insbesondere ein sogenannter WDM-Koppler ("Wavelength Division Multiplexer") in die Hin-Übertragungs­ strecke eingefügt. Mit Hilfe dieses Kopplers WDM1 wird das Prüflicht PL1 der Meßwellenlänge λN aus der Hin-Übertragungs­ strecke ST1 ausgekoppelt und in einen zusätzlichen Überbrückungs-Lichtwellenleiter UL1 eingekoppelt. Dieser Überbrückungs-Lichtwellenleiter UL1 überbrückt den optischen Isolator IH1, indem er den Koppler WDM1 mit einem weiteren Koppler WDM2 fest verbindet, der dem optischen Isolator IH1 nachgeordnet ist. Dieser zweite optische Koppler WDM2 dient der Wiedereinkopplung des Prüflichts in die Hin-Übertragungs­ strecke ST1 mittels Wellenlängenmultiplex. Auf diese Weise wird für das Prüflicht ein getrennter Signallaufweg über den optischen Isolator IH1 hinweg bereitgestellt. Analog dazu wird auf der Ausgangsseite des optischen Verstärkers AH1 dem optischen Isolator OI2 wiederum ein Koppler WDM2* vorgeschal­ tet sowie ein Koppler WDM1* nachgeordnet, wobei beide Koppler WDM2*, WDM1* über einen Überbrückungs-Lichtwellenleiter UL2 fest miteinander verbunden sind. Auf diese Weise kann das Prüflicht auf der Hin-Übertragungsstrecke ST1 mit Hilfe des Kopplers WDM2* vor dem optischen Isolator OI2 ausgekoppelt, in den Überbrückungs-Lichtwellenleiter UL2 eingekoppelt und am optischen Isolator OI2 vorbeigeführt werden. Damit ist je­ weils ein getrennter Signallaufweg über den jeweiligen opti­ schen Isolator hinweg für das Prüflicht PL1 bereitgestellt. Auf diese Weise kann zum Beispiel aufgrund von Rayleigh- Streuung rückgestreutes Prüflicht RL1 allein über die zu überprüfende Hin-Übertragungsstrecke, d. h. über ein und die­ selbe Lichtwellenleiterstrecke zur Einspeisestelle des Prüf­ lichts zurückgeführt werden.

Wird beispielsweise das Prüflicht an einer Fehlerstelle SS1 in der ausgangsseitigen Teilübertragungsstrecke UH2 rückge­ streut, so werden Anteile dieses zurücklaufenden, rückge­ streuten Prüflichts RL1 mit Hilfe des Kopplers WDM1* in den Überbrückungs-Lichtwellenleiter UL2 in Rückrichtung ausgekop­ pelt. Im Überbrückungslichtwellenleiter UL2 ist das zurück­ laufende rückgestreute Prüflicht mit RL1* bezeichnet. Das rückgestreute Prüflicht kann also entgegen der Durchlaßrich­ tung DL2 des optischen Isolators OI2 an diesem auf einem ge­ trennten optischen Pfad vorbeigeführt werden. Die rückge­ streuten Prüflichtanteile RLI* werden mit Hilfe des Kopplers WDM2* mittels Wellenlängenmultiplex aus dem Überbrückungs- Lichtwellenleiter UL2 wieder in die Hin-Übertragungsstrecke eingekoppelt und zwar in Rückrichtung betrachtet noch vor dem eigentlichen optischen Verstärker AH1. Auf diese Weise können die zurücklaufenden Rückstreusignale leistungsmäßig verstärkt werden. Auf der Eingangsseite des optischen Verstärkers AH1 werden die derart verstärkten, rückgestreuten Prüflichtan- teile mit Hilfe des Wellenlängendemultiplexers WDM2 aus der Hin-Übertragungsstrecke in den Überbrückungs-Lichtwellenlei­ ter UL1 eingekoppelt. Dort sind diese Lichtanteile mit RL1* bezeichnet. Sie laufen entgegen der Durchlaßrichtung DRH des optischen Isolators IH1 im Überbrückungs-Lichtwellenleiter UL1 zur Einspeiseseite zurück. Eingangsseitig vom optischen Isolator IH1 werden die rückgestreuten Prüflichtanteile RL1** mit Hilfe des Kopplers WDM1 mit Hilfe von Wellenlängenmulti­ plex wieder in die Lichtwellenleiterstrecke ST1 eingekoppelt, wo sie schließlich bis zu ihrer Einspeisestelle zurücklaufen können. Auf diese Weise wird erreicht, daß Nachrichtensignale der Signalwellenlänge λS zwar durch die optischen Isolatoren in Rückrichtung gesperrt werden, daß jedoch Prüflicht der Meßwellenlänge λM an den Isolatoren vorbei geführt werden kann. Während des Signalbetriebs werden daher alle Reflexe der Nachrichtensignale an den Isolatoren abgeblockt, während rückgestreutes Meßlicht der Meßwellenlänge λM an den Isolato­ ren vorbeigeführt werden kann.

Zweckmäßigerweise können die optischen Isolatoren IH1 bzw. IH2 mit ihren eingangsseitig sowie ausgangsseitig zugeordne­ ten Kopplern WDM1, WDM2 bzw. WDM2*, WDM1* mit dem eigentli­ chen optischen Verstärker AH1 zu einer gemeinsamen Baueinheit VA2 zusammengefaßt werden. Dies ist in der Fig. 2 mit einer strichpunktierten Umrahmung angedeutet.

Zweckmäßigerweise ist eine solche Verstärkerbaugruppe auch in die Rück-Übertragungsstrecke ST2 von Fig. 1 anstelle der dortigen Verstärkerbaugruppe VR1 eingebaut. Die Querverbin­ dungs-Lichtwellenleiter LW1, LW2 können dann weggelassen wer­ den, d. h. die Verstärkerbaugruppen sind jetzt nicht mehr mit­ einander verschaltet, sondern separiert und werden unabhängig voneinander betrieben.

Fig. 3 zeigt das Leitungspaar von Fig. 1 erweitert auf n+1 Teilstrecken UH1/URn+1, UH2/URn, UH3/URn-1, UH4/URn-2, . . . UHn+1/UR1 mit jeweils zwischengeschalteten Verstärker-Bau­ gruppen VA11 mit VA1n. Diese Verstärkerbaugruppen VA11 mit VA1n sind vorzugsweise entsprechend den miteinander verschal­ teten Verstärkerbaugruppen VH1, VH2 von Fig. 1 oder den un­ abhängig voneinander betriebenen Verstärkerbaugruppen ent­ sprechend VA2 von Fig. 2 ausgebildet. Im einzelnen ist bei Blickrichtung in Hin-Richtung HR die Verstärkerbaugruppe VA11 nach der ersten Teilstrecke UH1 als 2 X 2 Tor in das Lei­ tungspaar eingefügt, um die Lichtsignale nach Durchlaufen der Teilstrecke UH1 zu verstärken. Eine Wiederauffrischung der Lichtsignale wird nach Durchlaufen der weiteren, zweiten Teilstrecke UH2 mit Hilfe der Verstärkungsbaugruppe VA12 durchgeführt. Die Verstärkerbaugruppen VA13 mit VA1n folgen nach Durchlaufen weiterer Teil strecken UH3 mit UHn sukzessive nach. In umgekehrter Reihenfolge folgen die Verstärkungsbau­ gruppen zur Verstärkung der Lichtsignale in der Rück-Licht­ wellenleiterstrecke und zwar im einzelnen mit folgender Rei­ henfolge in Rück-Richtung RR:
Nach Durchlaufen der ersten Teilstrecke UR1 werden die Licht­ signale in der Rück-Übertragungsstrecke mit Hilfe der Ver­ stärkungsbaugruppe VA1n regeneriert. Dieses Prinzip wird bis zur Empfangsseite fortgesetzt, so daß dort die Verstärkungs­ baugruppe VA13 zwischen der Teilstrecke URn-1 und URn-2, die Verstärkungsbaugruppe VA12 zwischen der Teilstrecke URn und URn-1 sowie die Verstärkungsbaugruppe VA11 zwischen der Teil­ strecke URn+1 und URn eingefügt ist.

Zusammenfassend betrachtet weist das erfindungsgemäße Verfah­ ren zur Überwachung nach dem OTDR-Prinzip von Lichtwellenlei­ tern mit eingefügten optischen Verstärkern und Isolatoren folgende Vorteile auf:

• - Eine etwaige Fehlerstelle oder Schadensstelle kann geor­ tet und lokalisiert werden.
• - Da nur passive Bauteile verwendet werden, ist ein beson­ ders sicherer Betrieb gewährleistet.
• - Die erfindungsgemäß aufgebauten Verstärkereinheiten eig­ nen sich vorzugsweise zum Einsatz in Seekabelnetzen.
• - Da der jeweilige Rückführungspfad für die Meßsignale dauerhaft in den Verstärkerbaugruppen bestehen bleiben, brau­ chen keine Signale zur Muffe, insbesondere Unterwassermuffe der Verstärkerbaugruppe übermittelt und auch keine elektri­ schen Schalter betätigt werden.
• - Wird die Meßwellenlänge für die OTDR-Messung unter­ schiedlich von der Signalwellenlänge der Nachrichtensignale gewählt, so bleibt die eigentliche Nachrichtensignalübertra­ gung weitgehend störungsfrei.

Vorteile der Verstärkeranordnung nach Fig. 1 sind insbeson­ dere:

• - Eine Schadensstelle kann durch OTDR-Messung geortet und genau lokalisiert werden.
• - Es ist nicht erforderlich, eigens Steuersignale für elektrische Schalter in die Verstärkermuffe zu übermitteln.
• - Eine genaue Festlegung der Signalwellenlänge für Nach­ richtensignale ist nicht erforderlich. Zweckmäßigerweise wird die Signalwellenlänge verschieden von der Meßwellenlänge ge­ wählt. Die Wellenlänge, für die das Filterelement durchlässig ist, entspricht vorzugsweise der Meßwellenlänge. Die OTDR- Meßwellenlänge wird zweckmäßigerweise an die Durchlaß-Wellen­ länge des Filterelements angepaßt.

Da die Einfügedämpfung von Zirkulatoren um 0,5 bis 1 dB höher ist als die von Isolatoren, weist die Verstärkeranordnung nach Fig. 2 eine geringere Zusatzdämpfung als die Verstär­ keranordnung nach Fig. 1 auf. Bei der Verstärkeranordnung nach Fig. 1 ist durch die Einfügung des Zirkulators vorzugs­ weise mit einer Zusatzdämpfung von etwa 4 dB zu rechnen.

Die Verstärkeranordnung nach Fig. 2 zeichnet sich insbeson­ dere durch folgende Vorteile auf:

• - Es ist ebenfalls eine genaue Lokalisierung einer etwai­ gen Schadensstelle durch OTDR-Messung ermöglicht. Es ist nicht erforderlich, eigens Steuersignale zur Betätigung elek­ trischer Schalter in die Verstärkermuffe zu übermitteln. Durch die Verwendung der WDM-Koppler sind zusätzliche Einfü­ gedämpfungen weitgehend vermieden. Die WDM-Koppler wirken zu­ dem als spektrale Rauschfilter in der Verstärkerkette. Zweck­ mäßigerweise wird das Filter bzw. der Koppler an die OTDR- Meßwellenlänge und die Signalwellenlänge angepaßt. Dadurch lassen sich für die WDM-Koppler geringe Einfügedämpfungen realisieren. Insbesondere bei der Verwendung eines Multiclad Mach Zehnder- Kopplers der Firma Corning werden höchstenfalls Einfügedämpfungen von 0,2 bis 0,5 dB pro WDM-Koppler hervor­ gerufen.

Zusammenfassend betrachtet ist somit ein optisches Netz zur Übertragung von Nachrichtensignalen bereitgestellt, das mindestens eine Lichtwellenleiterstrecke aufweist, in die mindestens ein optischer Verstärker mit mindestens einem zu­ gehörigen, optischen Isolator eingefügt ist. Dieser Isolator gibt für die Nachrichtensignale eine Durchlaßrichtung sowie eine Sperrichtung vor. Es sind Mittel (wie zum Beispiel HT1 in Fig. 1) zur Einspeisung von Prüflicht in Durchlaßrichtung in die Lichtwellenleiterstrecke mit einer vorgebbaren Meßwel­ lenlänge vorgesehen, die von der Signalwellenlänge der Nach­ richtensignale verschieden ist. Es ist mindestens ein opti­ scher Pfad bereitgestellt, über den rückgestreutes Prüflicht aus der Lichtwellenleiterstrecke lediglich für die Meßwellen­ länge zur Einspeiseseite des Prüflichts zurückführbar ist.

Claims (15)

1. Verfahren zum Messen an einem optischen Netz (ON1), das zur Übertragung von Nachrichtensignalen (SH) mindestens eine Lichtwellenleiterstrecke (HR) mit mindestens einem optischen Verstärker (AH1) sowie mit mindestens einem zugehörigen opti­ schen Isolator (IH1) aufweist, der für die Nachrichtensignale (SH) eine Durchlaßeinrichtung (DRH) sowie eine Sperrichtung (SHR) vorgibt, insbesondere nach Patent . . . (Aktenzeichen P 195 28 597.2), dadurch gekennzeichnet, daß in Durchlaßrichtung (DRH) Prüflicht (PL1) in die Licht­ wellenleiterstrecke (HR) mit einer vorgebbaren Meßwellenlänge (λM) eingespeist wird, die von der Signalwellenlänge (λS) der Nachrichtensignale (SH) verschieden ist, und daß rückgestreu­ tes Prüflicht (RL1) aus der zu messenden Lichtwellenleiter­ strecke (HR) über mindestens einen optischen Pfad (LW1), der lediglich für die Meßwellenlänge (λM) des Prüflichts (PL1) in Sperrichtung (SRH) optisch durchgängig ist, zur Einspeise­ seite des Prüflichts (PL1) zurückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Durchlaßrichtung (DRH) betrachtet die Nachrichtensi­ gnale (SH) in der Lichtwellenleiterstrecke (HR) jeweils durch einen optischen Isolator (IH1) am Eingang des optischen Ver­ stärkers (AH1) sowie durch einen optischen Zirkulator (ZH1) oder einen weiteren optischen Isolator (OI2) am Ausgang des optischen Verstärkers (AH1) hindurchgeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das rückgestreute Prüflicht (RL1) aus der zu messenden Lichtwellenleiterstrecke (HR) mit Hilfe des optischen Zirku­ lators (ZH1) in eine zusätzliche, optische Querverbindungs­ leitung (LW1) abgezweigt wird, die die Lichtwellenleiter­ strecke (HR) für die Hinrichtung fest mit der Lichtwellenlei­ terstrecke (RR) für die Rückrichtung verbindet.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der optischen Querverbindungsleitung (LW1) in mittels ei­ nes optischen Wellenlängenfilters (FI1) lediglich das Prüf­ licht (PLI) bei seiner Meßwellenlänge (λM) durchgelassen und rückgestreute Nachrichtensignale (RSH) gesperrt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß rückgestreute Nachrichtensignale (RSH) vom optischen Zir­ kulator (ZH1) in Richtung auf den optischen Verstärker (AH1) gesperrt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß entgegen der Durchlaßrichtung (DL2) betrachtet das rück­ gestreute Prüflicht (RL) am Ausgang des jeweiligen Isolators (OE2) mittels eines optischen Kopplers (WDM1*) aus der Licht­ wellenleiterstrecke (FS3) in eine eigenständige Überbrückungsleitung (UL2) in Sperrichtung abgezweigt wird, und daß das rückgestreute Prüflicht (RL*) mit Hilfe eines weiteren optischen Kopplers (BDM2*) am Eingang des optischen Isolators (OE2) aus der Überbrückungsleitung (UL2) wieder in dieselbe Lichtwellenleiterstrecke (FS3) eingekoppelt wird.

7. Optisches Netz (ON1) zur Übertragung von Nachrichtensigna­ len (SH) mit mindestens einer Lichtwellenleiterstrecke (HR) in die mindestens ein optischer Verstärker (AH1) mit minde­ stens einem zugehörigen, optischen Isolator (IS1) eingefügt ist, der für die Nachrichtensignale (SH) eine Durchlaßrich­ tung (DRH) sowie eine Sperrichtung (SHR) vorgibt, insbeson­ dere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Einspeisung von Prüflicht (PL1) in Durchlaß­ richtung (DRH) in die Lichtwellenleiterstrecke (HR) mit einer vorgebbaren Meßwellenlänge (AN) vorgesehen sind, die von der Signalwellenlänge (λS) der Nachrichtensignale (SH) verschie­ den ist, und daß mindestens ein optischer Pfad (LW1) bereit­ gestellt ist, über den rückgestreutes Prüflicht (RL1) aus der Lichtwellenleiterstrecke (HR) lediglich für die Meßwellen­ länge (λM) zur Einspeiseseite des Prüflichts (PL1) zurück­ führbar ist.

8. Optisches Netz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Eingang des jeweiligen optischen Verstärkers (AH1) ein optischer Isolator (IH1) vorgeschaltet ist.

9. Optisches Netz nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang des jeweiligen optischen Verstärkers (IH1) ein optischer Zirkulator (ZH1) in die Lichtwellenleiterstrecke (HR) eingefügt ist.

10. Optisches Netz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Zirkulator (ZH1) der Lichtwellenleiter­ strecke für die Hinrichtung (HR) über eine optische Querver­ bindungsleitung (LW1) mit der Lichtwellenleiterstrecke für die Rückrichtung (RR) fest verbunden ist.

11. Optisches Netz nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Zirkulator (ZH1) derart ausgebildet ist, daß er rückgestreutes Prüflicht (RL1) der Meßwellenlänge (AN) aus der Lichtwellenleiterstrecke (HR) auskoppelt und Licht der Signalwellenlänge (λS) in Sperrichtung (SRH) sperrt.

12. Optisches Netz nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang des optischen Verstärkers (AH1) ein erster op­ tischer Isolator (IH1) sowie am Ausgang des optischen Ver­ stärkers (OFA) ein zweiter optischer Isolator (OI2) in die Lichtwellenleiterstrecke (HR) eingefügt ist.

13. Optisches Netz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem jeweiligen optischen Isolator (IH1) für das Prüflicht (PL1) eine eigenständige, optische Überbrückungsleitung (UL1) zugeordnet ist.

14. Optisches Netz nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster optischer Koppler (WDM1) am Eingang des opti­ schen Isolators (OI1) sowie ein zweiter optischer Koppler (WDM2) am Ausgang dieses optischen Isolators (IH1) in die Lichtwellenleiterstrecke (ST1) eingefügt sind, und daß die beiden optischen Koppler (WDM1, WDM2) mit Hilfe der optischen Überbrückungsleitung (OL1) fest miteinander verbunden sind.

15. Optisches Netz nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige optische Koppler (WDM1) durch einen soge­ nannten WDM-Koppler gebildet ist.