一起超长站距光通信故障的分析及处理

黄昱

摘 要：超长站距光传输技术在电力系统中的广泛应用，对运行维护人员提出了新的要求。文章首先介绍了一起运行中出现的超长站距光通信故障，并对故障进行详细分析，总结运行维护过程中需要注意的问题，最后提出提高超长站距离光通信设备运行维护质量的建议。

关键词：超长站距光传输技术 故障 分析处理

中图分类号：TN93 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（c）-0022-01

1 光路概况

故障光路光缆全程318 km，衰耗66 dB，传输带宽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前向纠错器、280 km的色散补偿模块，光路设计能够允许的最大衰耗73 dB，线路余量7 dB（见图1）。

2 故障情况

光路多次出现严重误码告警，经现场测试，该光路在站内ODF架处收光功率为-52.9 dBm，收光功率在后向拉曼放大器的最小接收灵敏度接近临界值（拉曼放大器最小接收灵敏度为-53 dBm）。更换多根备用纤芯测试后，光路收光功率仍偏低，不能满足光路正常运行要求。

改由本侧发光，对侧进行接收的方式进行测试。发现对侧收光功率能满足光路正常运行要求。排除光缆纤芯衰耗过大从而导致光路异常的可能。判断故障原因为光路发送支路异常。

利用光纤端口测试仪对ODF架处纤芯端面进行测试，发现大部分纤芯端面已出现不同程度的破损（如图2所示），接入拉曼放大器后会增加破损程度和全程衰耗，导致光纤传输系统的不稳定（如产生严重误码，严重的会损坏拉曼放大器）。

更换ODF架处的光纤端面后，经测试收发光正常，光路恢复正常。

3 故障原因分析

拉曼放大器的工作原理是基于石英光纤中的受激拉曼散射效应，在形式上表现为处于泵浦光的拉曼增益带宽内的弱信号与强泵浦光波同时在光纤中传输，从而使弱信号光即得到放大。其工作原理示意如图3所示。泵浦光子入射到光纤，光纤中电子受激并从基态跃迁到虚能级，然后处在虚能级的电子在信号光的感应下回到振动态高能级，同时发出一种和信号光相同频率、相同相位、相同方向的低频的斯托克斯光子，而剩余能量被介质以分子振动（光学声子）的形式吸收，完成振动态之间的跃迁。斯托克斯频移γr=γp-γs由分子振动能级决定，其值决定了受激拉曼散射的频率范围，其中γp是泵浦光的频率，γs是信号光的频率。对非晶态石英光纤来说，其分子振动能级融合在一起，形成了一条能带，因而可在较宽频差γpγs范围（40 THz）内通过SRS实现信号光的放大。

用激光器产生的泵浦光经光隔离器耦合到波分复用器，并与信号光一起通过波分复用器（WDM）耦合到一段光纤中，在这段光纤内利用受激拉曼散射效应使泵浦光能量向信号光转移，从而信号光得到放大。如图4所示。

拉曼放大器的工作原理决定了放大效率不高，所需的泵浦光功率高，通常要几瓦到几十瓦，而根據文献1的研究结论，如果光纤端面存在杂质缺陷，将导致光纤抗激光损伤能力下降，几瓦的入纤功率足以引起光纤端面损伤。

4 运行维护建议

因此，使用喇曼光纤放大器时，请注意以下几点：（1）连接光纤之前，首先检查所有光纤连接头是否已经清洁。连接器端面如有灰尘或其他污染物，则会吸收热量使局部温度上升而烧伤连接端面。（2）清洁输入端光纤端面时，确保放大器的泵浦处于关闭状态，否则将损伤设备光口。（3）光口连接方向的检查和确认。和接收机相连的是信号输出端；和光缆线路相连的是泵浦输出端（即喇曼放大器的输入光口）。千万不可接反，防止对接收机造成不可挽回的影响。

参考文献

[1]赵兴海，高杨，徐美健，等.纳秒激光诱导石英光纤端面损伤特性研究[J].物理学报，2008，57（8）.