一起超長站距光通信故障的分析及處理

黃昱

摘 要：超長站距光傳輸技術在電力系統中的廣泛應用，對運行維護人員提出了新的要求。文章首先介紹了一起運行中出現的超長站距光通信故障，并對故障進行詳細分析，總結運行維護過程中需要注意的問題，最后提出提高超長站距離光通信設備運行維護質量的建議。

關鍵詞：超長站距光傳輸技術 故障 分析處理

中圖分類號：TN93 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（c）-0022-01

1 光路概況

故障光路光纜全程318 km，衰耗66 dB，傳輸帶寬2.5 G，使用23 dB光功率放大器、14 dB增益喇曼放大器、25 dB增益前置放大器以及2.5G SBS抑制器、FEC前向糾錯器、280 km的色散補償模塊，光路設計能夠允許的最大衰耗73 dB，線路余量7 dB（見圖1）。

2 故障情況

光路多次出現嚴重誤碼告警，經現場測試，該光路在站內ODF架處收光功率為-52.9 dBm，收光功率在后向拉曼放大器的最小接收靈敏度接近臨界值（拉曼放大器最小接收靈敏度為-53 dBm）。更換多根備用纖芯測試后，光路收光功率仍偏低，不能滿足光路正常運行要求。

改由本側發光，對側進行接收的方式進行測試。發現對側收光功率能滿足光路正常運行要求。排除光纜纖芯衰耗過大從而導致光路異常的可能。判斷故障原因為光路發送支路異常。

利用光纖端口測試儀對ODF架處纖芯端面進行測試，發現大部分纖芯端面已出現不同程度的破損（如圖2所示），接入拉曼放大器后會增加破損程度和全程衰耗，導致光纖傳輸系統的不穩定（如產生嚴重誤碼，嚴重的會損壞拉曼放大器）。

更換ODF架處的光纖端面后，經測試收發光正常，光路恢復正常。

3 故障原因分析

拉曼放大器的工作原理是基于石英光纖中的受激拉曼散射效應，在形式上表現為處于泵浦光的拉曼增益帶寬內的弱信號與強泵浦光波同時在光纖中傳輸，從而使弱信號光即得到放大。其工作原理示意如圖3所示。泵浦光子入射到光纖，光纖中電子受激并從基態躍遷到虛能級，然后處在虛能級的電子在信號光的感應下回到振動態高能級，同時發出一種和信號光相同頻率、相同相位、相同方向的低頻的斯托克斯光子，而剩余能量被介質以分子振動（光學聲子）的形式吸收，完成振動態之間的躍遷。斯托克斯頻移γr=γp-γs由分子振動能級決定，其值決定了受激拉曼散射的頻率范圍，其中γp是泵浦光的頻率，γs是信號光的頻率。對非晶態石英光纖來說，其分子振動能級融合在一起，形成了一條能帶，因而可在較寬頻差γpγs范圍（40 THz）內通過SRS實現信號光的放大。

用激光器產生的泵浦光經光隔離器耦合到波分復用器，并與信號光一起通過波分復用器（WDM）耦合到一段光纖中，在這段光纖內利用受激拉曼散射效應使泵浦光能量向信號光轉移，從而信號光得到放大。如圖4所示。

拉曼放大器的工作原理決定了放大效率不高，所需的泵浦光功率高，通常要幾瓦到幾十瓦，而根據文獻1的研究結論，如果光纖端面存在雜質缺陷，將導致光纖抗激光損傷能力下降，幾瓦的入纖功率足以引起光纖端面損傷。

4 運行維護建議

因此，使用喇曼光纖放大器時，請注意以下幾點：（1）連接光纖之前，首先檢查所有光纖連接頭是否已經清潔。連接器端面如有灰塵或其他污染物，則會吸收熱量使局部溫度上升而燒傷連接端面。（2）清潔輸入端光纖端面時，確保放大器的泵浦處于關閉狀態，否則將損傷設備光口。（3）光口連接方向的檢查和確認。和接收機相連的是信號輸出端；和光纜線路相連的是泵浦輸出端（即喇曼放大器的輸入光口）。千萬不可接反，防止對接收機造成不可挽回的影響。

參考文獻

[1]趙興海，高楊，徐美健，等.納秒激光誘導石英光纖端面損傷特性研究[J].物理學報，2008，57（8）.