IT202300009699A1

IT202300009699A1 - SYSTEM AND METHOD OF MEASUREMENT OF A DISTRIBUTED PHYSICAL PARAMETER OF AN OPTICAL DEVICE UNDER TEST

Info

Publication number: IT202300009699A1
Application number: IT102023000009699A
Authority: IT
Inventors: Tiziano Nannipieri; Alessandro Signorini; Pasquale Fabrizio Di; Stefano Faralli
Original assignee: Infibra Tech S R L
Priority date: 2023-05-15
Filing date: 2023-05-15
Publication date: 2024-11-15
Also published as: WO2024236404A1

Description

?SISTEMA E METODO DI MISURA DI UN PARAMETRO FISICO ?SYSTEM AND METHOD OF MEASUREMENT OF A PHYSICAL PARAMETER

DISTRIBUITO DI UN DISPOSITIVO OTTICO SOTTO TEST? DISTRIBUTED OF AN OPTICAL DEVICE UNDER TEST?

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Settore tecnico dell?invenzione Technical sector of the invention

[0001] La presente descrizione si riferisce al settore tecnico delle apparecchiature di misura e riguarda, in particolare, un sistema ed un metodo per misurare un parametro fisico distribuito di un dispositivo ottico sotto test (DUT). [0001] This description refers to the technical field of measuring equipment and concerns, in particular, a system and a method for measuring a distributed physical parameter of an optical device under test (DUT).

Sfondo tecnologico dell?invenzione Technological background of the invention

[0002] Le tecniche tradizionali di riflettometria ottica nel dominio del tempo (OTDR) prevedono l?utilizzo di un singolo impulso ottico, fornito da una sorgente laser emettitrice di radiazioni elettromagnetiche ottiche, che viene accoppiato ad un dispositivo ottico sotto test (DUT), quale ad esempio una fibra ottica o una guida ottica dielettrica, all?interno della quale l?impulso ottico si propaga. L?energia dell?impulso ottico viene parzialmente retrodiffusa durante la sua propagazione nel DUT a causa di fenomeni fisici che avvengono nella struttura del DUT. [0002] Traditional optical time domain reflectometry (OTDR) techniques involve the use of a single optical pulse, provided by a laser source emitting optical electromagnetic radiation, which is coupled to an optical device under test (DUT), such as an optical fiber or a dielectric optical waveguide, inside which the optical pulse propagates. The energy of the optical pulse is partially backscattered during its propagation in the DUT due to physical phenomena that occur in the structure of the DUT.

Misurando la potenza ottica retrodiffusa e mettendola in relazione con il tempo trascorso dall?istante di accoppiamento, cio? di trasmissione, nel DUT dell?impulso ottico, ? possibile risalire alla distribuzione spaziale dell?impulso ottico. By measuring the backscattered optical power and relating it to the time elapsed from the moment of coupling, i.e. transmission, in the DUT of the optical pulse, it is possible to trace the spatial distribution of the optical pulse.

[0003] La durata della misura della retrodiffusione (altrimenti denominata traccia OTDR) dipende linearmente dalla lunghezza del DUT e viene definita tempo di volo. Il tempo di misura totale invece, necessario per ricostruire la distribuzione spaziale del parametro fisico lungo il DUT, ? rappresentato da un multiplo intero del suddetto tempo di volo, in quanto generalmente gli apparati di misura OTDR raccolgono acquisizioni multiple di tracce OTDR per effettuare un?elaborazione di media. [0003] The duration of the backscatter measurement (otherwise called OTDR trace) depends linearly on the length of the DUT and is defined as time of flight. The total measurement time instead, necessary to reconstruct the spatial distribution of the physical parameter along the DUT, is represented by an integer multiple of the aforementioned time of flight, since OTDR measurement devices generally collect multiple acquisitions of OTDR traces to perform an average processing.

[0004] Le tecniche OTDR sono ampiamente applicate nelle telecomunicazioni, ad esempio per verificare l?integrit? di linee di trasmissione ottiche quali fibre ottiche, ad esempio al fine di individuare posizioni in cui si sono verificati eventuali danneggiamenti. [0004] OTDR techniques are widely applied in telecommunications, for example to check the integrity of optical transmission lines such as optical fibres, for example in order to locate locations where any damage has occurred.

[0005] Inoltre, le tecniche OTDR sono ampiamente applicate anche nel campo dell?ingegneria civile ed industriale per monitorare strutture di grandi dimensioni, quali gallerie autostradali e ferroviarie, oleodotti, gasdotti, elettrodotti ed impianti industriali di grandi dimensioni in genere. Il suddetto monitoraggio ? ad esempio un monitoraggio di integrit? strutturale. In particolare, gli apparati OTDR comprendono comunemente un dispositivo optoelettronico di misura provvisto di una sonda in fibra ottica tipicamente di tipo multimodale avente lunghezza elevata, solitamente dell?ordine di qualche decina di chilometri. Durante l?uso nelle suddette applicazioni di monitoraggio, la sonda in fibra ottica viene accoppiata stabilmente e mantenuta sostanzialmente a contatto con delle porzioni o dei componenti della struttura ingegneristica o dell?impianto di cui si desidera monitorare i rispettivi parametri fisici. Una specifica implementazione di tali tecniche, compresa la descrizione del relativo apparato di misura, ? descritta dettagliatamente nel brevetto US 5,449,233. [0005] Furthermore, OTDR techniques are also widely applied in the field of civil and industrial engineering to monitor large structures, such as highway and railway tunnels, oil pipelines, gas pipelines, power lines and large industrial plants in general. The aforementioned monitoring is, for example, structural integrity monitoring. In particular, OTDR devices commonly comprise an optoelectronic measuring device equipped with a fiber optic probe, typically of the multimode type, having a long length, usually in the order of a few tens of kilometers. During use in the aforementioned monitoring applications, the fiber optic probe is stably coupled and kept substantially in contact with portions or components of the engineering structure or plant whose physical parameters are to be monitored. A specific implementation of such techniques, including the description of the related measuring apparatus, is described in detail in US patent 5,449,233.

[0006] Le prestazioni ottenibili con tecniche OTDR tradizionali sono principalmente limitate dall?energia dell?impulso ottico. Tale energia ? limitata dalla massima potenza di picco dell?impulso ottico generabile con le sorgenti laser commerciali ed utilizzabile senza incorrere in effetti non lineari indesiderati. Inoltre, tale energia ? limitata dalla durata dell?impulso ottico; tale durata non pu? essere aumentata senza peggiorare conseguentemente la risoluzione spaziale della misura, ossia la minima porzione in lunghezza di DUT su cui ? possibile misurare il parametro fisico di interesse. [0006] The performances achievable with traditional OTDR techniques are mainly limited by the energy of the optical pulse. This energy is limited by the maximum peak power of the optical pulse that can be generated with commercial laser sources and used without incurring unwanted nonlinear effects. Furthermore, this energy is limited by the duration of the optical pulse; this duration cannot be increased without consequently worsening the spatial resolution of the measurement, i.e. the minimum portion of the DUT length on which it is possible to measure the physical parameter of interest.

[0007] Per superare le suddette limitazioni sono state proposte soluzioni in cui si accoppia al DUT, invece di un singolo impulso, una opportuna sequenza binaria di impulsi ottici, che costituisce di fatto una parola di codice, selezionata ad esempio all?interno delle famiglie dei codici pseudo-casuali. Per questo motivo, nella presente descrizione tale sequenza binaria sar? denominata anche ?sequenza codificata di impulsi ottici?. In tali soluzioni, l?andamento nel tempo della potenza ottica di retrodiffusione misurata risulta dato dalla somma lineare delle risposte ottiche di retrodiffusione di ogni singolo impulso costituente la parola di codice. La risposta ottica di retrodiffusione del singolo impulso, generalmente utilizzata per ottenere la distribuzione spaziale del parametro fisico del DUT, viene poi ricavata attraverso un?operazione di decodifica che dipende dalla tipologia di codice prescelto e che ? accuratamente dettagliata, ad esempio, nell?articolo scientifico ?Analysis and Experimental Demonstration of Simplex Coding Technique for SNR Enhancement of OTDR?, IEEE LTIMC 2004, Palisades, New York, USA, 19-20 October 2004 (0-7803-8722-8/04) per quanto concerne la famiglia di codici pseudo-casuali. [0007] To overcome the above limitations, solutions have been proposed in which, instead of a single pulse, a suitable binary sequence of optical pulses is coupled to the DUT, which in fact constitutes a code word, selected for example within the families of pseudo-random codes. For this reason, in the present description this binary sequence will also be called "coded sequence of optical pulses". In such solutions, the trend over time of the measured optical backscatter power is given by the linear sum of the optical backscatter responses of each single pulse constituting the code word. The optical backscatter response of the single pulse, generally used to obtain the spatial distribution of the physical parameter of the DUT, is then obtained through a decoding operation that depends on the type of code chosen and which is carefully detailed, for example, in the scientific paper ?Analysis and Experimental Demonstration of Simplex Coding Technique for SNR Enhancement of OTDR?, IEEE LTIMC 2004, Palisades, New York, USA, 19-20 October 2004 (0-7803-8722-8/04) for the family of pseudo-random codes.

[0008] I metodi di misura OTDR basati sulle suddette soluzioni, pur mantenendo la potenza di picco inalterata rispetto ai metodi tradizionali a singolo impulso, permettono di aumentare il rapporto segnale-rumore (SNR) dell?apparato di misura introducendo il cosiddetto guadagno di codice (CG), definito come il rapporto del SNR ottenuto, a parit? di tempo di volo, con la tecnica di codifica (SNRCode) con quello ottenuto con quella tradizionale (SNRPulse): [0008] The OTDR measurement methods based on the above solutions, while maintaining the peak power unchanged compared to traditional single-pulse methods, allow to increase the signal-to-noise ratio (SNR) of the measurement apparatus by introducing the so-called code gain (CG), defined as the ratio of the SNR obtained, for the same time of flight, with the coding technique (SNRCode) with that obtained with the traditional one (SNRPulse):

[0009] Il guadagno di codice CG pu? variare a seconda della famiglia di codici utilizzata e, per quanto riguarda i codici complementari, ? dato dalla seguente espressione di CG_Comp: [0009] The CG code gain can vary depending on the code family used and, for complementary codes, is given by the following CG_Comp expression:

in cui L rappresenta la lunghezza della parola di codice utilizzata in termini di numero di bit di codice. where L represents the length of the code word used in terms of the number of code bits.

[0010] Per quanto riguarda invece i codici pseudo-casuali (o Simplex) l?espressione del CG ? data da: [0010] As regards pseudo-random codes (or Simplex) the expression of the CG is given by:

in cui L rappresenta nuovamente la lunghezza della parola di codice utilizzata in termini di numero di bit di codice. Quando utilizzati in apparati OTDR, tali guadagni di codice si traducono in un aumento della massima distanza di misura rispetto alle tecniche tradizionali a singolo impulso. Ad esempio, per una lunghezza di codice L=1023 bit si ottiene sia per CG_Comp che per CG_Pseudo un valore di circa 12 dB, corrispondenti all?incremento considerevole di circa 30 km della massima distanza di misura (considerando una lunghezza d?onda degli impulsi ottici di 1550 nm ed il conseguente coefficiente di attenuazione medio di 0.2 dB/km). where L represents again the length of the code word used in terms of number of code bits. When used in OTDR devices, such code gains translate into an increase in the maximum measurement distance compared to traditional single-pulse techniques. For example, for a code length L=1023 bits, a value of about 12 dB is obtained for both CG_Comp and CG_Pseudo, corresponding to a considerable increase of about 30 km in the maximum measurement distance (considering an optical pulse wavelength of 1550 nm and the consequent average attenuation coefficient of 0.2 dB/km).

[0011] Nella domanda di brevetto internazionale WO 2016/008662 A1, a nome della stessa Richiedente, viene descritto un metodo avanzato per l?implementazione di tecniche di misura basate su OTDR, definito come ?metodo di codifica bidimensionale spazio-tempo?, nel quale viene combinata una sequenza SC1 di un primo codice ciclico C1 di tipo binario, per esempio appartenente alla tipologia di codici definiti da sequenze a massima lunghezza MLS (Maximum Length Sequences), con sequenze SC2 di un secondo codice C2 di tipo binario, appartenente per esempio alla tipologia di parole di codice di Golay o Simplex. [0011] International patent application WO 2016/008662 A1, in the name of the same Applicant, describes an advanced method for the implementation of OTDR-based measurement techniques, defined as a "two-dimensional space-time coding method", in which a sequence SC1 of a first binary cyclic code C1 is combined, for example belonging to the typology of codes defined by MLS (Maximum Length Sequences), with sequences SC2 of a second binary code C2, for example belonging to the typology of Golay or Simplex code words.

[0012] Il principio alla base del suddetto metodo avanzato consiste nell?utilizzare la sequenza SC1 del primo codice C1 per modulare in ampiezza le sequenze SC2 del secondo codice C2, generando in tal modo una sequenza combinata aperiodica SCC, definita dalle parole del secondo codice ripetute negli slot temporali del primo codice corrispondenti a bit non nulli. Si noti che la durata T del primo codice corrisponde al tempo di volo in fibra ottica ed ? costituito da N1 intervalli temporali di durata D1. Il processo di decodifica avviene in due passi successivi; nel primo passo viene ricostruita la risposta del DUT ai singoli periodi della sequenza SC2, definita dalle parole del secondo codice C2. Nel secondo passo viene ricostruita la risposta del DUT ai singoli impulsi della sequenza aperiodica SCC. Il segnale d?uscita del primo passo di decodifica rappresenta la risposta del DUT ai singoli periodi della sequenza SC2. Entrambi i passi dei processi di decodifica consistono nell?esecuzione di prodotti tra matrice di decodifica e matrice di acquisizione, con il vantaggio tuttavia di poter trattare sequenze estremamente lunghe di impulsi senza incorrere nelle limitazioni sopra descritte e dovute alla dipendenza quadratica dalla lunghezza del codice in caso di tecniche di codifica standard. [0012] The principle behind the above advanced method is to use the SC1 sequence of the first code C1 to amplitude modulate the SC2 sequences of the second code C2, thereby generating an aperiodic combined sequence SCC, defined by the words of the second code repeated in the time slots of the first code corresponding to non-zero bits. Note that the duration T of the first code corresponds to the time of flight in the optical fiber and is made up of N1 time intervals of duration D1. The decoding process occurs in two subsequent steps; in the first step, the DUT response to the individual periods of the SC2 sequence, defined by the words of the second code C2, is reconstructed. In the second step, the DUT response to the individual pulses of the aperiodic sequence SCC is reconstructed. The output signal of the first decoding step represents the DUT response to the individual periods of the SC2 sequence. Both steps of the decoding processes consist in the execution of products between the decoding matrix and the acquisition matrix, with the advantage, however, of being able to handle extremely long sequences of pulses without incurring the limitations described above and due to the quadratic dependence on the code length in the case of standard coding techniques.

[0013] L?utilizzo del suesposto metodo di codifica bidimensionale spazio-tempo e del corrispondente metodo di decodifica fornisce un guadagno di codice che, in scala lineare, ? definito dal prodotto dei guadagni di codice delle tecniche di codifica applicate corrispondenti alle due fasi. Ad esempio, se la sequenza SCC ? implementata applicando una parola di codice C1 di lunghezza N1 appartenente alla classe delle sequenze a massima lunghezza (MLS) ed una parola di codice C2 di lunghezza N2 appartenente alla classe di codici a correlazione complementare, il guadagno di codice CGG totale ? pari a: [0013] The use of the above two-dimensional space-time coding method and the corresponding decoding method provides a code gain that, on a linear scale, is defined by the product of the code gains of the applied coding techniques corresponding to the two phases. For example, if the SCC sequence is implemented by applying a code word C1 of length N1 belonging to the maximum length sequence (MLS) class and a code word C2 of length N2 belonging to the complementary correlation code class, the total CGG code gain is equal to:

[0014] Se la sequenza SCC ? implementata applicando una parola di codice C1 di lunghezza N1 appartenente alla classe delle sequenze a massima lunghezza (MLS) ed una parola di codice C2 di lunghezza N2 appartenente alla classe dei codici Simplex, il guadagno di codice CGS totale ? pari a: [0014] If the SCC sequence is implemented by applying a codeword C1 of length N1 belonging to the class of maximum length sequences (MLS) and a codeword C2 of length N2 belonging to the class of Simplex codes, the total CGS code gain is equal to:

[0015] A titolo di esempio, nel grafico di Figura 1 sono messi a confronto il guadagno di codice G in dB ottenibile con una codifica bidimensionale spazio-tempo (curva G_1) ed il guadagno di codice ottenibile con una codifica Simplex (curva G_2) in funzione della lunghezza N2 in numero di bit di codice, assumendo che N1=511 bit. Si noti che per una data lunghezza di fibra ottica e durata degli impulsi ottici, la massima lunghezza delle parole Simplex per codici spazio-temporali ? limitata dalla durata D1. Considerando ad esempio 130 km di fibra ottica con impulsi della durata di 10 ns, il tempo di transito T ? suddiviso in 511 intervalli, consentendo una massima lunghezza del codice Simplex non superiore a 255. La Figura 1 evidenzia un incremento del guadagno di codifica bidimensionale spazio-tempo (in figura 1 indicato dalla linea G_1) superiore a 10 dB rispetto al guadagno di codice Simplex (in figura indicato dalla linea G_2), il che corrisponde ad un aumento della massima distanza di misura, a parit? di prestazioni e tempo di misura, di circa 25 km, assumendo una perdita della fibra ottica di 0.2 dB/km. [0015] As an example, the graph in Figure 1 compares the G-code gain in dB obtainable with a two-dimensional space-time coding (curve G_1) and the code gain obtainable with a Simplex coding (curve G_2) as a function of the length N2 in number of code bits, assuming that N1=511 bits. Note that for a given length of optical fiber and duration of optical pulses, the maximum length of Simplex words for space-time codes is limited by the duration D1. For example, considering 130 km of optical fiber with pulses lasting 10 ns, the transit time T is divided into 511 intervals, allowing a maximum Simplex code length not exceeding 255. Figure 1 highlights an increase in the two-dimensional space-time coding gain (in Figure 1 indicated by the line G_1) greater than 10 dB with respect to the Simplex code gain (in the figure indicated by the line G_2), which corresponds to an increase in the maximum measurement distance, with the same performance and measurement time, of approximately 25 km, assuming an optical fiber loss of 0.2 dB/km.

[0016] Pertanto, le precedenti considerazioni portano a concludere, all?atto pratico, che la suddetta tecnica di codifica bidimensionale spazio-tempo sia estremamente efficace in termini di guadagno di codice ottenibile e che le prestazioni di un apparato OTDR basato su tale tecnica di codifica dipendono principalmente dalla potenza della sorgente laser utilizzata per generare i singoli impulsi che costituiscono la sequenza aperiodica SCC. [0016] Therefore, the above considerations lead to the conclusion, in practice, that the above two-dimensional space-time coding technique is extremely effective in terms of obtainable code gain and that the performance of an OTDR apparatus based on this coding technique depends mainly on the power of the laser source used to generate the single pulses that constitute the aperiodic SCC sequence.

[0017] Nonostante i metodi ed i dispositivi di misura OTDR sopra descritti per alcune applicazioni siano gi? molto soddisfacenti, ? comunque sentita l?esigenza di incrementare ulteriormente le prestazioni di misura, ad esempio al fine di aumentare ulteriormente la lunghezza del DUT e/o migliorare ulteriormente il rapporto segnale rumore e/o incrementare ulteriormente la risoluzione spaziale della misura. [0017] Although the OTDR measurement methods and devices described above are already very satisfactory for some applications, there is still a need to further increase the measurement performance, for example in order to further increase the length of the DUT and/or further improve the signal-to-noise ratio and/or further increase the spatial resolution of the measurement.

[0018] Questo ed altri scopi sono conseguiti tramite un apparato di misura come definito nella rivendicazione 1 nella sua forma pi? generale e nelle rivendicazioni da essa dipendenti in alcune forme di esecuzione particolari. Tali scopi sono inoltre conseguiti tramite un metodo di misura come definito nella rivendicazione 11. [0018] This and other objects are achieved by a measuring apparatus as defined in claim 1 in its most general form and in the claims dependent on it in some particular embodiments. These objects are further achieved by a measuring method as defined in claim 11.

[0019] L?invenzione sar? meglio compresa dalla seguente descrizione dettagliata di sue forme di esecuzione, fatta a titolo esemplificativo e pertanto in nessun modo limitativo in relazione agli allegati disegni, in cui: - la figura 1 mostra un grafico di confronto del guadagno di codice di una codifica bidimensionale spazio-tempo ed il guadagno di codice di una codifica Simplex; [0019] The invention will be better understood from the following detailed description of its embodiments, given by way of example and therefore in no way limiting in relation to the attached drawings, in which: - figure 1 shows a comparison graph of the code gain of a two-dimensional space-time coding and the code gain of a simplex coding;

- la figura 2 mostra uno schema a blocchi esemplificativo di un sistema di misura comprendente un apparato di misura in accordo ad una forma di realizzazione non limitativa della presente invenzione; - Figure 2 shows an exemplary block diagram of a measuring system comprising a measuring apparatus according to a non-limiting embodiment of the present invention;

- la figura 3 mostra schematicamente l?andamento temporale di un segnale ottico comprendente una sequenza di impulsi ottici generati secondo una codifica bidimensionale spazio-tempo e mostra inoltre un ingrandimento di un impulso modulato di detta sequenza; - figure 3 schematically shows the time progression of an optical signal comprising a sequence of optical pulses generated according to a two-dimensional space-time coding and also shows an enlargement of a modulated pulse of said sequence;

- la figura 4 mostra l?andamento temporale di un segnale ottico ottenuto amplificando tramite un amplificatore ottico il segnale ottico di figura 3 in una condizione in cui non viene effettuato un controllo di guadagno dell?amplificatore ottico; - figure 4 shows the time progression of an optical signal obtained by amplifying the optical signal of figure 3 through an optical amplifier in a condition in which no gain control of the optical amplifier is carried out;

- la figura 5 mostra l?andamento temporale di un segnale ottico ottenuto amplificando tramite un amplificatore ottico il segnale ottico di figura 3 in una condizione in cui viene effettuato un controllo di guadagno dell?amplificatore ottico; - figure 5 shows the time profile of an optical signal obtained by amplifying the optical signal of figure 3 through an optical amplifier in a condition in which a gain control of the optical amplifier is carried out;

- la figura 6 mostra un grafico ottenuto da simulazioni che rappresenta l?andamento temporale della potenza dell?emissione spontanea PASE dell?amplificatore ottico considerando al suo ingresso il segnale ottico mostrato in figura 3; - figure 6 shows a graph obtained from simulations that represents the temporal trend of the PASE spontaneous emission power of the optical amplifier considering at its input the optical signal shown in figure 3;

- la figura 7 mostra un grafico in cui sono tracciate la variazione di potenza ottica di uscita e la variazione di guadagno di un amplificatore ottico in funzione della potenza del segnale ottico di controllo in continua; - Figure 7 shows a graph plotting the variation of optical output power and the variation of gain of an optical amplifier as a function of the power of the DC optical control signal;

- la figura 8 mostra un diagramma di flusso semplificato di una forma di realizzazione non limitativa di un metodo misura di almeno un parametro fisico distribuito in un dispositivo sotto test. - Figure 8 shows a simplified flowchart of a non-limiting embodiment of a method of measuring at least one physical parameter distributed in a device under test.

[0020] Nelle annesse figure elementi uguali o simili saranno indicati mediante gli stessi segni di riferimento. [0020] In the attached figures, equal or similar elements will be indicated by the same reference signs.

[0021] In figura 2 ? mostrata una forma di realizzazione esemplificativa e non limitativa di un sistema di misura 1 comprendente un apparato di misura 2 ed un dispositivo ottico sotto test 30 (o ?DUT?) operativamente connesso all?apparato di misura 2. Il sistema di misura 1 e l?apparato di misura 2 sono configurati per misurare almeno un parametro fisico distribuito nel DUT 30. [0021] In figure 2 there is shown an exemplary and non-limiting embodiment of a measurement system 1 comprising a measurement apparatus 2 and an optical device under test 30 (or ?DUT?) operatively connected to the measurement apparatus 2. The measurement system 1 and the measurement apparatus 2 are configured to measure at least one physical parameter distributed in the DUT 30.

[0022] Il sistema di misura 1 ? ad esempio un sistema di monitoraggio del dispositivo ottico sotto test 30, ad esempio di monitoraggio dell?integrit? strutturale e/o del corretto funzionamento del dispositivo ottico sotto test 30 e/o di una struttura civile alla quale il dispositivo ottico sotto test ? associato, ad esempio meccanicamente accoppiato. La suddetta struttura appartiene ad esempio ad una o pi? delle tipologie di strutture del seguente elenco: un cavo di trasmissione di energia elettrica, un gasdotto o un oleodotto o un acquedotto, una galleria o un tunnel, un ponte, un binario ferroviario, una barriera stradale, una recinzione o una barriera ad esempio di un confine, etc. [0022] The measuring system 1 is for example a monitoring system of the optical device under test 30, for example monitoring the structural integrity and/or the correct functioning of the optical device under test 30 and/or of a civil structure to which the optical device under test is associated, for example mechanically coupled. The aforementioned structure belongs for example to one or more of the types of structures in the following list: an electric power transmission cable, a gas or oil pipeline or an aqueduct, a tunnel or a gallery, a bridge, a railway track, a road barrier, a fence or a barrier for example of a border, etc.

[0023] Il dispositivo ottico sotto test 30 sar? anche denominato pi? brevemente DUT 30 oppure dispositivo ottico 30 e, ad esempio, ? o comprende una fibra ottica monomodale o multimodale o una guida ottica dielettrica. Ad esempio, il DUT 30 ha una estensione longitudinale, cio? una lunghezza L, compresa nell?intervallo [5 ? 120] km. [0023] The optical device under test 30 will also be referred to for short as DUT 30 or optical device 30 and, for example, is or comprises a single-mode or multi-mode optical fiber or a dielectric optical guide. For example, the DUT 30 has a longitudinal extension, i.e. a length L, in the range [5 - 120] km.

[0024] Come gi? specificato, l?apparato di misura 2 ? configurato per misurare almeno un parametro fisico distribuito del dispositivo ottico sotto test 30. In accordo ad una forma di realizzazione non limitativa, il parametro fisico distribuito ? la temperatura lungo l?estensione longitudinale del DUT 30. Ad esempio, quando il DUT 30 ? associato ad un cavo di trasmissione di energia elettrica, il monitoraggio della temperatura del DUT 30 consente di verificare l?integrit? dell?isolamento del cavo elettrico lungo l?estensione del cavo elettrico. Quando il DUT 30 ? associato ad un gasdotto o ad un acquedotto, il monitoraggio della temperatura del DUT 30 consente di rilevare la presenza di perdite rispettivamente di gas o di acqua lungo l?estensione del gasdotto o dell?acquedotto. [0024] As specified, the measuring apparatus 2 is configured to measure at least one distributed physical parameter of the optical device under test 30. In accordance with a non-limiting embodiment, the distributed physical parameter is the temperature along the longitudinal extension of the DUT 30. For example, when the DUT 30 is associated with an electrical power transmission cable, monitoring the temperature of the DUT 30 allows checking the integrity of the insulation of the electrical cable along the extension of the electrical cable. When the DUT 30 is associated with a gas pipeline or an aqueduct, monitoring the temperature of the DUT 30 allows detecting the presence of gas or water leaks along the extension of the gas pipeline or the aqueduct, respectively.

[0025] L?apparato di misura 2 comprende una prima sorgente ottica 11, controllabile tramite un primo segnale elettrico di controllo e1 per emettere un primo segnale ottico o1 avente una prima lunghezza d?onda ?T e comprendente una sequenza codificata di impulsi ottici. La prima sorgente ottica 11 comprende vantaggiosamente almeno una sorgente laser, ad esempio un chip laser con un controllo integrato di temperatura. Ad esempio, la prima lunghezza d?onda ?T ? 1.550 nm. Il primo segnale ottico o1 rappresenta di fatto un segnale ottico di test o1. La prima sorgente ottica 11 pu? far parte di un primo sistema elettro-ottico comprendente, oltre ad almeno una sorgente laser, dispositivi elettronici quali ad esempio un driver di potenza, sensori quali ad esempio un sensore di temperatura, componenti ottici quali ad esempio una lente, un collimatore, un connettore in fibra, un modulatore ottico. [0025] The measuring apparatus 2 comprises a first optical source 11, controllable by a first electrical control signal e1 to emit a first optical signal o1 having a first wavelength ?T and comprising a coded sequence of optical pulses. The first optical source 11 advantageously comprises at least one laser source, for example a laser chip with integrated temperature control. For example, the first wavelength ?T is 1,550 nm. The first optical signal o1 in fact represents a test optical signal o1. The first optical source 11 may be part of a first electro-optical system comprising, in addition to at least one laser source, electronic devices such as for example a power driver, sensors such as for example a temperature sensor, optical components such as for example a lens, a collimator, a fibre connector, an optical modulator.

[0026] In accordo ad una forma di realizzazione particolarmente vantaggiosa, la sequenza codificata di impulsi ottici del primo segnale ottico o1 ? ottenuta combinando una sequenza SC1 di un primo codice ciclico C1 di tipo binario, per esempio appartenente alla tipologia di codici definiti da sequenze a massima lunghezza MLS (Maximum Length Sequences), con sequenze SC2 di un secondo codice C2 di tipo binario, appartenente per esempio alla tipologia di parole di codice di Golay o Simplex. [0026] According to a particularly advantageous embodiment, the coded sequence of optical pulses of the first optical signal o1 is obtained by combining a sequence SC1 of a first cyclic code C1 of the binary type, for example belonging to the typology of codes defined by sequences with maximum length MLS (Maximum Length Sequences), with sequences SC2 of a second code C2 of the binary type, belonging for example to the typology of Golay or Simplex code words.

[0027] La sequenza SC1 del primo codice C1 ? utilizzata per modulare in ampiezza le sequenze SC2 del secondo codice C2, generando in tal modo una sequenza combinata aperiodica SCC, definita dalle parole SC2 del secondo codice C2 ripetute negli slot temporali del primo codice C1 corrispondenti a bit non nulli. Si noti che la durata T del primo codice C1 corrisponde al tempo di volo nel DUT 30 ed ? costituito da N1 intervalli temporali di durata D1. In altre parole, in accordo agli insegnamenti della domanda di brevetto internazionale WO 2016/008662 A1, in accordo ad una forma di realizzazione particolarmente vantaggiosa la sequenza codificata di impulsi ottici del primo segnale ottico o1 ? ottenuta: [0027] The sequence SC1 of the first code C1 is used to amplitude modulate the sequences SC2 of the second code C2, thereby generating an aperiodic combined sequence SCC, defined by the words SC2 of the second code C2 repeated in the time slots of the first code C1 corresponding to non-zero bits. Note that the duration T of the first code C1 corresponds to the time-of-flight in the DUT 30 and is made up of N1 time slots of duration D1. In other words, in accordance with the teachings of the international patent application WO 2016/008662 A1, in accordance with a particularly advantageous embodiment the coded sequence of optical pulses of the first optical signal o1 is obtained:

- generando una prima sequenza temporale SC1 di primi impulsi corrispondente ad una parola di un primo codice C1, la prima sequenza temporale SC1 avendo una durata non inferiore ad un tempo di volo T ed essendo formata da un numero di finestre temporali N1 uguale al numero di bit della parola del primo codice C1, ciascuna finestra temporale D1 corrispondendo ad un rispettivo primo impulso della prima sequenza temporale SC1; - generating a first time sequence SC1 of first pulses corresponding to a word of a first code C1, the first time sequence SC1 having a duration not less than a flight time T and being formed by a number of time windows N1 equal to the number of bits of the word of the first code C1, each time window D1 corresponding to a respective first pulse of the first time sequence SC1;

- generando una seconda sequenza temporale SC2 di secondi impulsi corrispondente ad una parola di un secondo codice C2, detta seconda sequenza temporale essendo periodica con periodo sostanzialmente uguale alla durata di almeno una di dette finestre temporali D1; - generating a second time sequence SC2 of second pulses corresponding to a word of a second code C2, said second time sequence being periodic with a period substantially equal to the duration of at least one of said time windows D1;

- modulando in ampiezza la seconda sequenza temporale SC2 con la prima sequenza temporale SC1. - amplitude modulating the second time sequence SC2 with the first time sequence SC1.

[0028] Ulteriori dettagli implementativi che riguardano la codifica necessaria a generare il primo segnale ottico o1 ed a svolgere la relativa decodifica sono convenientemente realizzati in accordo alle forme di realizzazione descritte nella suindicata domanda di brevetto internazionale WO 2016/008662 A1, qui interamente incorporata per riferimento. In quanto gi? descritti nella suindicata domanda di brevetto tali dettagli implementativi sono noti ad un esperto del settore e per questo motivo non saranno ulteriormente spiegati nella presente descrizione, per economia di esposizione. Si osservi tuttavia, che gli insegnamenti della presente invenzione ed il relativo ambito di tutela, per quanto concerne la generazione del primo segnale ottico o1 e la relativa decodifica non sono limitati a quanto descritto nella suindicata domanda di brevetto internazionale WO 2016/008662 A1 ma si estendono anche al caso in cui il primo segnale ottico o1 sia nella forma di una sequenza binaria codificata di tipo differente da quella sopra descritta, ad esempio appartenente alle famiglie dei complementari o dei codici pseudocasuali, ad esempio corrispondente ad un codice Simplex. [0028] Further implementation details concerning the coding necessary to generate the first optical signal o1 and to perform the relative decoding are conveniently realized in accordance with the embodiments described in the aforementioned international patent application WO 2016/008662 A1, herein incorporated in its entirety by reference. Since they are already described in the aforementioned patent application, such implementation details are known to an expert in the field and for this reason they will not be further explained in the present description, for economy of exposition. It should be noted, however, that the teachings of the present invention and the related scope of protection, as regards the generation of the first optical signal o1 and the related decoding, are not limited to what is described in the aforementioned international patent application WO 2016/008662 A1 but also extend to the case in which the first optical signal o1 is in the form of a coded binary sequence of a different type from that described above, for example belonging to the families of complementary or pseudorandom codes, for example corresponding to a Simplex code.

[0029] In accordo ad una forma di realizzazione preferita, ? il primo segnale elettrico di controllo e1 ad essere codificato nelle modalit? sopra descritte in modo da comprendere una sequenza codificata di impulsi elettrici e fungere da segnale elettrico di pilotaggio della prima sorgente ottica 11, che pertanto in risposta al primo segnale elettrico di controllo e1 emette il primo segnale ottico o1 come una sequenza codificata di impulsi ottici corrispondenti ai suddetti impulsi elettrici. In altre parole, il primo segnale elettrico di controllo e1 modula in ampiezza l?emissione ottica della prima sorgente ottica 11. In particolare, il primo segnale elettrico di controllo e1 ? costituito da sequenze di tipo binario e la prima sorgente ottica 11 produce sequenze ottiche di tipo binario associando due livelli di potenza diversi (ad esempio ?livello alto? e ?livello basso? oppure ?livello 1? e ?livello 0?) ai livelli logici del primo segnale elettrico di controllo e1. [0029] According to a preferred embodiment, the first electrical control signal e1 is encoded in the manner described above so as to comprise a coded sequence of electrical pulses and to act as an electrical driving signal for the first optical source 11, which therefore, in response to the first electrical control signal e1, emits the first optical signal o1 as a coded sequence of optical pulses corresponding to the aforementioned electrical pulses. In other words, the first electrical control signal e1 amplitude modulates the optical emission of the first optical source 11. In particular, the first electrical control signal e1 is made up of binary sequences and the first optical source 11 produces binary optical sequences by associating two different power levels (for example, "high level" and "low level" or "level 1" and "level 0") to the logic levels of the first electrical control signal e1.

[0030] L?apparato di misura 2 comprende inoltre una seconda sorgente ottica 12, controllabile per emettere un secondo segnale ottico o2, che ? un segnale ottico in continua ed ha una seconda lunghezza d?onda ?C. La seconda sorgente ottica 12 ? vantaggiosamente una sorgente laser, ad esempio un chip laser con un controllo integrato di temperatura. Ad esempio, la seconda lunghezza d?onda ?C ? 1.532 nm. Il secondo segnale ottico o2 rappresenta un segnale ottico di controllo di guadagno o2, come sar? pi? avanti spiegato in maggior dettaglio. In accordo ad una forma di realizzazione vantaggiosa, la seconda sorgente ottica 12 ? controllata da un secondo segnale elettrico di controllo e2, che ad esempio consente di impostare la potenza ottica del secondo segnale ottico o2. La seconda sorgente ottica 12 pu? far parte di un secondo sistema elettro-ottico comprendente oltre ad almeno una sorgente laser, dispositivi elettronici quali ad esempio un driver di potenza, sensori quali ad esempio un sensore di temperatura, componenti ottici quali ad esempio una lente, un collimatore, un connettore in fibra. [0030] The measuring apparatus 2 further comprises a second optical source 12, controllable to emit a second optical signal o2, which is a DC optical signal and has a second wavelength ?C. The second optical source 12 is advantageously a laser source, for example a laser chip with integrated temperature control. For example, the second wavelength ?C is 1,532 nm. The second optical signal o2 represents an optical gain control signal o2, as will be explained in more detail below. In accordance with an advantageous embodiment, the second optical source 12 is controlled by a second electrical control signal e2, which for example allows the optical power of the second optical signal o2 to be set. The second optical source 12 can be part of a second electro-optical system comprising, in addition to at least one laser source, electronic devices such as a power driver, sensors such as a temperature sensor, optical components such as a lens, a collimator, a fibre connector.

[0031] In accordo ad una forma realizzativa, l?apparato di misura 2 comprende inoltre un accoppiatore ottico 13 comprendente un primo ingresso ottico connesso alla prima sorgente ottica 11, un secondo ingresso ottico connesso alla seconda sorgente ottica 12 ed una uscita ottica connessa ad un ingresso ottico dell?amplificatore ottico 14. L?accoppiatore ottico 13 riceve tramite il primo ingresso ottico il primo segnale ottico o1 e tramite il secondo ingresso ottico il secondo segnale ottico o2. Tramite l?uscita ottica, l?accoppiatore ottico 13 fornisce in uscita il primo segnale ottico o1 ed il secondo segnale ottico o2. Ad esempio, il primo accoppiatore ottico 13 ? un accoppiatore ottico avente due fibre ottiche di ingresso ed una fibra ottica di uscita. Convenientemente, il primo accoppiatore ottico 13 ? un accoppiatore WDM (Wavelenght Division Multiplexing). [0031] In accordance with one embodiment, the measuring apparatus 2 further comprises an optical coupler 13 comprising a first optical input connected to the first optical source 11, a second optical input connected to the second optical source 12 and an optical output connected to an optical input of the optical amplifier 14. The optical coupler 13 receives the first optical signal o1 via the first optical input and the second optical signal o2 via the second optical input. Via the optical output, the optical coupler 13 outputs the first optical signal o1 and the second optical signal o2. For example, the first optical coupler 13 is an optical coupler having two input optical fibres and one output optical fibre. Conveniently, the first optical coupler 13 is a WDM (Wavelength Division Multiplexing) coupler.

[0032] L?apparato di misura 2 comprende inoltre un amplificatore ottico 14 operativamente connesso alla prima sorgente ottica 11 ed alla seconda sorgente ottica 12 per ricevere ed amplificare il primo segnale ottico o1 ed il secondo segnale ottico o2 e fornire in uscita un segnale ottico amplificato o3. Preferibilmente, l?amplificatore ottico 14 ? un amplificatore in fibra ottica drogata (?DFA?) e pi? preferibilmente un amplificatore in fibra ottica drogata di erbio (?EDFA?). Nel particolare esempio rappresentato in figura 2, l?amplificatore ottico 14 ? operativamente connesso alla prima sorgente ottica 11 ed alla seconda sorgente ottica 12 tramite l?accoppiatore ottico 13. [0032] The measuring apparatus 2 further comprises an optical amplifier 14 operatively connected to the first optical source 11 and to the second optical source 12 for receiving and amplifying the first optical signal o1 and the second optical signal o2 and providing an output of an amplified optical signal o3. Preferably, the optical amplifier 14 is a doped fiber optic amplifier (DFA) and more preferably an erbium doped fiber optic amplifier (EDFA). In the particular example shown in figure 2, the optical amplifier 14 is operatively connected to the first optical source 11 and to the second optical source 12 via the optical coupler 13.

[0033] L?apparato di misura 2 comprende inoltre un primo filtro ottico passabanda 15 operativamente connesso all?amplificatore ottico 14 per ricevere il segnale ottico amplificato o3 e fornire in uscita un segnale ottico filtrato o4. Il primo filtro ottico passabanda 15 ha una banda passante centrata attorno alla prima lunghezza d?onda ?T ed una larghezza di banda idonea a tagliare la seconda lunghezza d?onda ?C. Il primo filtro ottico passabanda 15 ? configurato per essere collegato al dispositivo ottico sotto test 30 per trasmettere nel dispositivo ottico sotto test 30 il segnale ottico filtrato o4. [0033] The measuring apparatus 2 further comprises a first optical bandpass filter 15 operatively connected to the optical amplifier 14 for receiving the amplified optical signal o3 and providing at the output a filtered optical signal o4. The first optical bandpass filter 15 has a passband centered around the first wavelength ?T and a bandwidth suitable for cutting the second wavelength ?C. The first optical bandpass filter 15 is configured to be connected to the optical device under test 30 for transmitting the filtered optical signal o4 into the optical device under test 30.

[0034] In accordo ad una forma di realizzazione particolarmente vantaggiosa, soprattutto ma non esclusivamente nel caso in cui il dispositivo ottico sotto test 30 comprende una fibra ottica monomodale, l?apparato di misura 2 comprende inoltre un depolarizzatore 16 operativamente interposto fra l?amplificatore ottico 14 ed il dispositivo ottico sotto test 30 e che ? preferibilmente disposto a valle del primo filtro ottico passabanda 15. Il depolarizzatore 16 ? dunque configurato per ricevere in ingresso il segnale ottico filtrato o4 ed a fornire in uscita un segnale depolarizzato o5, che chiaramente rappresenta un segnale ottico che ? anche amplificato dall?amplificatore ottico 14 e filtrato dal primo filtro passabanda 15. Vantaggiosamente, il depolarizzatore 16 modifica lo stato di polarizzazione del segnale ottico o4 al suo ingresso (cio? del segnale filtrato o4) in modo casuale per limitare l?effetto di distorsione in ampiezza sul segnale di ritorno dal DUT 30 indotto dalla sua birifrangenza. [0034] In accordance with a particularly advantageous embodiment, especially but not exclusively in the case where the optical device under test 30 comprises a single-mode optical fibre, the measuring apparatus 2 further comprises a depolarizer 16 operatively interposed between the optical amplifier 14 and the optical device under test 30 and which is preferably arranged downstream of the first optical bandpass filter 15. The depolarizer 16 is therefore configured to receive at its input the filtered optical signal o4 and to provide at its output a depolarized signal o5, which clearly represents an optical signal that is also amplified by the optical amplifier 14 and filtered by the first bandpass filter 15. Advantageously, the depolarizer 16 modifies the polarization state of the optical signal o4 at its input (i.e. of the filtered signal o4) in a random manner to limit the amplitude distortion effect on the return signal from the DUT 30 induced by its birefringence.

[0035] Al fine di accoppiare il segnale ottico filtrato o4 o il segnale ottico depolarizzato o5 al dispositivo ottico sotto test 30, l?apparato 2 comprende ad esempio un accoppiatore ottico direzionale 17 connesso all?uscita del primo filtro passabanda 15 o all?uscita dell?eventuale depolarizzatore 16. Onde semplificare la parte descrittiva che seguir?, d?ora in avanti ci si limiter? a descrivere che nel DUT 30 viene trasmesso o accoppiato il segnale ottico filtrato o4, fermo restando che in presenza dell?eventuale depolarizzatore 16, detto segnale ottico dovr? intendersi come il segnale ottico depolarizzato o5. [0035] In order to couple the filtered optical signal o4 or the depolarized optical signal o5 to the optical device under test 30, the apparatus 2 comprises for example a directional optical coupler 17 connected to the output of the first bandpass filter 15 or to the output of the possible depolarizer 16. In order to simplify the descriptive part that will follow, from now on we will limit ourselves to describing that in the DUT 30 the filtered optical signal o4 is transmitted or coupled, it being understood that in the presence of the possible depolarizer 16, said optical signal must be understood as the depolarized optical signal o5.

[0036] La propagazione della sequenza di impulsi ottici del segnale ottico filtrato o4 nel DUT 30 genera radiazioni elettromagnetiche che vengono retro-diffuse dal DUT 30 a mano a mano che la sequenza di impulsi si propaga lungo l?estensione del DUT 30. Tali radiazioni elettromagnetiche retrodiffuse costituiscono un segnale retrodiffuso o6 che viene estratto in modo di per s? noto dall?accoppiatore ottico direzionale 17. [0036] The propagation of the optical pulse sequence of the filtered optical signal o4 in the DUT 30 generates electromagnetic radiation which is backscattered by the DUT 30 as the pulse sequence propagates along the length of the DUT 30. Such backscattered electromagnetic radiation constitutes a backscattered signal o6 which is extracted in a known manner by the directional optical coupler 17.

[0037] L?apparato di misura 2 comprende inoltre un modulo di ricezione 18, 19, 20 configurato per essere collegato al dispositivo ottico sotto test 30 per ricevere il segnale ottico retrodiffuso o6 prodotto dalla propagazione nel DUT 30 del segnale ottico filtrato o4. Preferibilmente, il modulo di ricezione 18, 19 ,20 comprende sequenzialmente almeno un secondo filtro ottico passabanda 18 selettivo in lunghezza d?onda, almeno un convertitore elettro-ottico 19 ed almeno un convertitore analogico-digitale 20. [0037] The measuring apparatus 2 further comprises a receiving module 18, 19, 20 configured to be connected to the optical device under test 30 to receive the backscattered optical signal o6 produced by the propagation in the DUT 30 of the filtered optical signal o4. Preferably, the receiving module 18, 19, 20 sequentially comprises at least one second wavelength-selective bandpass optical filter 18, at least one electro-optical converter 19 and at least one analog-to-digital converter 20.

[0038] In accordo ad una forma di realizzazione vantaggiosa, il modulo di ricezione 18, 19, 20 ? realizzato in accordo agli insegnamenti della domanda di brevetto internazionale WO 2016/008662 A1 che, anche specificamente in merito alle caratteristiche strutturali e/o funzionali del modulo di ricezione 18, 19, 20, ? qui incorporata per riferimento. [0038] In accordance with an advantageous embodiment, the receiving module 18, 19, 20 is made in accordance with the teachings of international patent application WO 2016/008662 A1 which, also specifically with regard to the structural and/or functional characteristics of the receiving module 18, 19, 20, is incorporated herein by reference.

[0039] Inoltre, l?apparato di misura 2 comprende un modulo di controllo ed elaborazione 10 operativamente connesso alla prima sorgente ottica 11, per controllare la prima sorgente ottica 11, ed operativamente connesso al modulo di ricezione 18, 19, 20, per misurare detto parametro fisico distribuito in base al segnale ottico retrodiffuso o6 elaborando segnali e7?, e8?, e9? forniti in uscita dal modulo di ricezione 18, 19, 20. Come gi? spiegato, il controllo della prima sorgente ottica 11 ? effettuato tramite il primo segnale elettrico di controllo e1. Il modulo di controllo ed elaborazione 10 ? una entit? hardware e software e dal punto di vista hardware comprende ad esempio una FPGA o un DSP o in genere almeno un processore. [0039] Furthermore, the measuring apparatus 2 comprises a control and processing module 10 operatively connected to the first optical source 11, to control the first optical source 11, and operatively connected to the receiving module 18, 19, 20, to measure said distributed physical parameter based on the backscattered optical signal o6 by processing signals e7?, e8?, e9? provided as output by the receiving module 18, 19, 20. As already explained, the control of the first optical source 11 is carried out via the first electrical control signal e1. The control and processing module 10 is a hardware and software entity and from the hardware point of view comprises for example an FPGA or a DSP or generally at least one processor.

[0040] In accordo ad una forma di realizzazione vantaggiosa, il modulo di controllo ed elaborazione 10 ? operativamente connesso alla seconda sorgente ottica 12 per controllare la seconda sorgente ottica 12. [0040] According to an advantageous embodiment, the control and processing module 10 is operatively connected to the second optical source 12 to control the second optical source 12.

[0041] In accordo ad una forma di realizzazione vantaggiosa il secondo segnale ottico o2 ? impostato o controllato al fine di controllare il guadagno dell?amplificatore ottico 14 in funzione del primo segnale ottico o1. In particolare, ? possibile impostare o controllare il secondo segnale ottico o2, ad esempio la sua potenza ottica continua, in base ad almeno una caratteristica temporale della sequenza codificata di impulsi ottici del primo segnale ottico o1 e/o in base alla lunghezza temporale della sequenza codificata di impulsi. Ad esempio, per una data prima sequenza codificata di impulsi del primo segnale ottico o1 si imposta o si controlla la potenza del secondo segnale ottico o2 in modo che questa abbia un primo valore costante P1_o2, per una data seconda sequenza codificata di impulsi ottici del primo segnale ottico o1 si imposta o si controlla la potenza del secondo segnale ottico o2 in modo che questa abbia un secondo valore costante P2_o2, ecc. [0041] According to an advantageous embodiment, the second optical signal o2 is set or controlled in order to control the gain of the optical amplifier 14 as a function of the first optical signal o1. In particular, it is possible to set or control the second optical signal o2, for example its continuous optical power, based on at least one temporal characteristic of the coded optical pulse sequence of the first optical signal o1 and/or based on the temporal length of the coded pulse sequence. For example, for a given first coded pulse sequence of the first optical signal o1, the power of the second optical signal o2 is set or controlled so that it has a first constant value P1_o2, for a given second coded optical pulse sequence of the first optical signal o1, the power of the second optical signal o2 is set or controlled so that it has a second constant value P2_o2, etc.

[0042] Una prima possibile caratteristica temporale della sequenza codificata di impulsi ? ad esempio rappresentata dalla massima distanza temporale fra due impulsi ottici consecutivi di livello alto, cio? di livello logico 1, della sequenza codificata di impulsi. Una seconda possibile caratteristica temporale ? ad esempio rappresentata dalla distanza temporale media fra impulsi consecutivi di livello alto della sequenza codificata di impulsi. Queste caratteristiche temporali sono note a priori una volta selezionata la specifica codifica utilizzata per generare il primo segnale ottico o1. Per questo motivo, il controllo della sorgente ottica 12 ? relativamente semplice da implementare. La funzione di questo controllo ? quella di stabilizzare il guadagno dell?amplificatore ottico 14 evitando che pause o buchi temporali fra impulsi soprattutto di durata relativamente lunga determinino un regime di funzionamento per l?amplificatore ottico 14 caratterizzato da valori di guadagno variabili nel tempo. Pi? in particolare, queste pause o buchi temporali destabilizzano la costanza del guadagno dell?amplificatore ottico 14 nell?amplificare gli impulsi ottici di una stessa sequenza codificata perch? determinano tassi di decadimento degli elettroni del materiale drogante disponibili nello stato eccitato, variabili nel tempo. [0042] A first possible temporal characteristic of the coded pulse sequence is, for example, represented by the maximum temporal distance between two consecutive optical pulses of high level, i.e. of logic level 1, of the coded pulse sequence. A second possible temporal characteristic is, for example, represented by the average temporal distance between consecutive pulses of high level of the coded pulse sequence. These temporal characteristics are known a priori once the specific coding used to generate the first optical signal o1 has been selected. For this reason, the control of the optical source 12 is relatively simple to implement. The function of this control is to stabilize the gain of the optical amplifier 14, preventing pauses or temporal gaps between pulses, especially of relatively long duration, from determining an operating regime for the optical amplifier 14 characterized by gain values that vary over time. More specifically, these pauses or temporal gaps destabilize the constancy of the gain of the optical amplifier 14 in amplifying the optical pulses of the same coded sequence because determine decay rates of the electrons of the dopant material available in the excited state, which vary over time.

[0043] Ad esempio, il modulo di controllo ed elaborazione 10 ? configurato per controllare la seconda sorgente ottica 12 tramite il secondo segnale elettrico di controllo e2 al fine di controllare, in particolare stabilizzare, il guadagno dell?amplificatore ottico 14 in base ad almeno una caratteristica temporale della sequenza codificata di impulsi del primo segnale ottico o1 e/o in base alla lunghezza temporale della sequenza codificata di impulsi. Tuttavia, si osservi che non ? necessario o essenziale che sia il modulo di controllo ed elaborazione 10 a controllare la seconda sorgente ottica 12, dal momento che se nell?apparato di misura 2 viene utilizzata sempre una stessa sequenza codificata di impulsi per il primo segnale ottico o1 allora ? possibile impostare a priori, ad esempio da un operatore o in fabbrica o in fase di progettazione, la potenza del secondo segnale ottico o2. Inoltre, anche nel caso in cui nell?apparato di misura 2 sia possibile utilizzate pi? sequenze codificate di impulsi fra loro differenti, la possibilit? di regolazione o impostazione della potenza ottica del secondo segnale ottico o2 potrebbe essere svolta manualmente da un operatore, ad esempio tramite un trimmer o uno o pi? tasti di selezione. [0043] For example, the control and processing module 10 is configured to control the second optical source 12 via the second electrical control signal e2 in order to control, in particular to stabilize, the gain of the optical amplifier 14 based on at least one temporal characteristic of the coded pulse sequence of the first optical signal o1 and/or based on the temporal length of the coded pulse sequence. However, it should be noted that it is not necessary or essential for the control and processing module 10 to control the second optical source 12, since if the same coded pulse sequence is always used in the measuring apparatus 2 for the first optical signal o1 then it is possible to set the power of the second optical signal o2 a priori, for example by an operator or in the factory or during the design phase. Furthermore, even if it is possible to use several different coded pulse sequences in the measuring apparatus 2, the possibility Adjusting or setting the optical power of the second optical signal o2 could be done manually by an operator, for example by means of a trimmer or one or more selection buttons.

[0044] Oltre a controllare la prima sorgente ottica 11, elaborare i segnali e7?, e8?, e9? forniti in uscita dal modulo di ricezione 18, 19, 20, ed eventualmente controllare anche la seconda sorgente ottica 12, il modulo di controllo ed elaborazione 10 ? configurato per comunicare con uno o pi? componenti dell?apparato di misura 2 per verificare o controllare lo stato di funzionamento di detti componenti, come schematicamente rappresentato in figura 2 dalle connessioni tratteggiate relative ai segnali elettrici di comunicazione c1-c6. [0044] In addition to controlling the first optical source 11, processing the signals e7?, e8?, e9? provided as output by the receiving module 18, 19, 20, and possibly also controlling the second optical source 12, the control and processing module 10 is configured to communicate with one or more components of the measuring apparatus 2 to verify or control the operating status of said components, as schematically represented in figure 2 by the dotted connections relating to the electrical communication signals c1-c6.

[0045] Come noto, per la misura di caratteristiche fisiche o di uno o pi? parametri fisici distribuiti del dispositivo ottico sotto test 30 risultano di particolare interesse le radiazioni ottiche retrodiffuse risultanti dallo scattering anelastico Raman alle lunghezze d?onda ?AS e ?S delle componenti anti-Stokes e Stokes rispettivamente. Ciascuna di tali radiazioni ottiche ? estratta dal secondo filtro ottico passabanda 18 come un rispettivo segnale ottico retrodiffuso e filtrato o7, o8. In particolare, tali rispettive radiazioni ottiche derivanti dallo scattering anelastico Raman anti-Stokes e Stokes sono quelle che nell?apparato di misura 2 sono estratte attraverso l?accoppiatore ottico direzionale 17 e successivamente separate da altre radiazioni retrodiffuse attraverso il secondo filtro ottico passabanda 18 selettivo in lunghezza d?onda che fornisce in uscita i segnali ottici retrodiffusi e filtrati o7, o8. Detti segnali retrodiffusi e filtrati o7, o8 sono convertiti in rispettivi segnali elettrici analogici e7, e8 dal convertitore elettro-ottico 19. Il convertitore elettro-ottico 19 comprende ad esempio fotodiodi ed amplificatori a transimpedenza e di tensione. [0045] As is known, for the measurement of physical characteristics or of one or more distributed physical parameters of the optical device under test 30, the backscattered optical radiations resulting from the inelastic Raman scattering at the wavelengths ?AS and ?S of the anti-Stokes and Stokes components respectively are of particular interest. Each of these optical radiations is extracted by the second optical bandpass filter 18 as a respective backscattered and filtered optical signal o7, o8. In particular, these respective optical radiations resulting from the inelastic anti-Stokes and Stokes Raman scattering are those that in the measurement apparatus 2 are extracted through the directional optical coupler 17 and subsequently separated from other backscattered radiations through the second wavelength-selective optical bandpass filter 18 which outputs the backscattered and filtered optical signals o7, o8. The backscattered and filtered signals o7, o8 are converted into respective analog electrical signals e7, e8 by the electro-optical converter 19. The electro-optical converter 19 comprises for example photodiodes and transimpedance and voltage amplifiers.

[0046] I segnali elettrici analogici e7, e8 sono convertiti in rispettivi segnali elettrici digitali e7?, e8? dal convertitore analogico digitale 20 che esegue operazioni di campionamento e conversione analogo-digitale ad elevata risoluzione temporale. [0046] The analog electrical signals e7, e8 are converted into respective digital electrical signals e7?, e8? by the analog-to-digital converter 20 which performs sampling and analog-to-digital conversion operations with high temporal resolution.

[0047] I segnali elettrici digitali e7?, e8? sono trasmessi al modulo di controllo ed elaborazione 10 che preferibilmente implementa i procedimenti di decodifica descritti nella domanda di brevetto internazionale WO 2016/008662 A1 al fine di ottenere la misura di alcune caratteristiche fisiche o parametri fisici di interesse del dispositivo ottico sotto test 30. Ad esempio, ? noto che l?intensit? della radiazione Anti-Stokes retrodiffusa dipende dalla temperatura, che pertanto pu? essere misurata tramite tale intensit?. Risulta inoltre il fatto che, per distinguere in modo efficace variazioni di temperatura da variazioni di perdita lungo il DUT 30, viene generalmente monitorato il rapporto fra le intensit? delle radiazioni ottiche retrodiffuse Anti-Stokes e Stokes. [0047] The digital electrical signals e7?, e8? are transmitted to the control and processing module 10 which preferably implements the decoding methods described in the international patent application WO 2016/008662 A1 in order to obtain the measurement of some physical characteristics or physical parameters of interest of the optical device under test 30. For example, it is known that the intensity of the backscattered Anti-Stokes radiation depends on the temperature, which can therefore be measured via such intensity. It is also known that, in order to effectively distinguish temperature variations from loss variations along the DUT 30, the ratio between the intensities of the backscattered Anti-Stokes and Stokes optical radiations is generally monitored.

[0048] In accordo ad una forma di realizzazione, come gi? descritto nella domanda di brevetto internazionale WO 2016/008662 A1 in aggiunta o in alternativa alla selezione ed acquisizione delle due retro-diffusioni Raman Stokes ed anti-Stokes (tramite i segnali ottici retrodiffusi e filtrati o7, o8) l?apparato di misura 2 consente l?acquisizione della retrodiffusione di Rayleigh, tramite un ulteriore segnale ottico retrodiffuso e filtrato o9, a suo volta convertito in un ulteriore segnale elettrico analogico e9 ed in un segnale elettrico digitale e9? ed inviato al modulo di controllo ed elaborazione 10. [0048] According to an embodiment, as already described in the international patent application WO 2016/008662 A1 in addition or as an alternative to the selection and acquisition of the two Raman backscatterings, Stokes and anti-Stokes (via the backscattered and filtered optical signals o7, o8) the measuring apparatus 2 allows the acquisition of the Rayleigh backscattering, via a further backscattered and filtered optical signal o9, in turn converted into a further analogue electrical signal e9 and into a digital electrical signal e9? and sent to the control and processing module 10.

[0049] La retrodiffusione di Rayleigh deriva dallo scattering elastico generato dalla propagazione segnale ottico filtrato o4 nel dispositivo ottico sotto test 30. In particolare, la radiazione di retrodiffusione Rayleigh ? caratterizzata da uno spettro di emissione centrato alla stessa lunghezza d?onda ?T del segnale ottico filtrato o4 mentre la sua intensit? ? fortemente dipendente da sollecitazioni meccaniche con evoluzione temporale statica e dinamica indotte sul DUT 30. Analizzando contemporaneamente gli andamenti temporali delle potenze dei segnali di retrodiffusione Raman e Rayleigh, ? possibile estrarre, in modo distribuito, informazioni su caratteristiche fisiche aggiuntive rispetto alla temperatura, quali ad esempio sollecitazioni meccaniche con componenti frequenziali appartenenti allo spettro di emissione acustico. Inoltre, per distinguere in modo efficace variazioni di temperatura da variazioni di perdita lungo il DUT 30, viene generalmente monitorato il rapporto fra le intensit? delle radiazioni ottiche retrodiffuse Anti-Stokes e Rayleigh. [0049] Rayleigh backscatter arises from elastic scattering generated by the propagation of the filtered optical signal o4 in the optical device under test 30. In particular, the Rayleigh backscatter radiation is characterized by an emission spectrum centered at the same wavelength ?T as the filtered optical signal o4 while its intensity is strongly dependent on mechanical stresses with static and dynamic time evolution induced on the DUT 30. By simultaneously analyzing the temporal trends of the Raman and Rayleigh backscatter signal powers, it is possible to extract, in a distributed manner, information on physical characteristics additional to temperature, such as mechanical stresses with frequency components belonging to the acoustic emission spectrum. Furthermore, to effectively distinguish temperature variations from loss variations along the DUT 30, the ratio between the intensities of the Anti-Stokes and Rayleigh backscattered optical radiations is generally monitored.

[0050] L?amplificatore ottico 14 consente di superare le limitazioni delle prestazioni dei sistemi OTDR noti dovute al fatto che le sorgenti ottiche disponibili sul mercato ed in grado di generare il segnale ottico da inviare al dispositivo ottico di test 30 non sono sufficientemente potenti per potere fornire potenze di picco sufficientemente elevate da potere massimizzare il segnale ottico retro-diffuso dal DUT 30 e sul quale ? basata la misura distribuita di parametri fisici. Si noti che la potenza ottica di picco degli impulsi inviati nel DUT 30 deve tuttavia essere non superiore a un valore di soglia al di sopra del quale vengono indotti fenomeni non lineari che distorcono la suddetta tecnica di misura di parametri fisici. [0050] The optical amplifier 14 allows to overcome the limitations of the performance of known OTDR systems due to the fact that the optical sources available on the market and capable of generating the optical signal to be sent to the optical test device 30 are not powerful enough to be able to provide peak powers high enough to be able to maximize the optical signal backscattered by the DUT 30 and on which the distributed measurement of physical parameters is based. It should be noted that the peak optical power of the pulses sent into the DUT 30 must however not be higher than a threshold value above which non-linear phenomena are induced that distort the aforementioned measurement technique of physical parameters.

[0051] Deve osservarsi che l?impiego di amplificatori ottici, per esempio di tipo EDFA non controllati in guadagno o non opportunamente controllati in guadagno, disponibili sul mercato a basso costo e con potenze di uscita compatibili con le massime potenze accoppiabili nel DUT 30 utilizzando codifiche bidimensionali spazio-tempo, consente di aumentare la potenza di picco primo segnale ottico o1, cio? del segnale ottico di test o1. Tuttavia, ci? induce sia notevoli distorsioni nelle sequenze di impulsi ottici amplificate, soprattutto ma non esclusivamente se tali sequenze sono sequenze ottenute in accordo alla suindicata codifica bidimensionale spaziotempo, sia il superamento delle soglie di non-linearit? relative a scattering stimolato, che nel caso di sistemi distribuiti di temperatura basati su effetto Raman ? dell?ordine di circa 1 Watt. Al fine di potere utilizzare efficacemente l?amplificazione ottica ? quindi particolarmente vantaggioso controllare il guadagno dell?amplificatore ottico 14 tramite il secondo segnale ottico o2. [0051] It should be noted that the use of optical amplifiers, for example of the EDFA type, not gain-controlled or not appropriately gain-controlled, available on the market at low cost and with output powers compatible with the maximum powers that can be coupled in the DUT 30 using two-dimensional space-time encoding, allows for an increase in the peak power of the first optical signal o1, i.e. of the optical test signal o1. However, this induces both significant distortions in the amplified optical pulse sequences, especially but not exclusively if such sequences are sequences obtained according to the aforementioned two-dimensional space-time encoding, and the exceeding of the non-linearity thresholds relating to stimulated scattering, which in the case of distributed temperature systems based on the Raman effect is of the order of approximately 1 Watt. In order to be able to use the optical amplification effectively, it is therefore particularly advantageous to control the gain of the optical amplifier 14 via the second optical signal o2.

[0052] Per ottenere elevate potenze di picco utilizzando amplificatori ottici 14, ad esempio EDFA, in sistemi di sensori in fibra ottica distribuiti basati su tecniche di codifica, occorre prestare attenzione sia alle possibili distorsioni di ampiezza delle parole di codice dovute ai tipici tempi di risposta dell?amplificatore ottico 14 che ad evitare il superamento delle soglie di non linearit?. Entrambi tali fenomeni influiscono molto negativamente sulle prestazioni di tali sensori distribuiti, rendendo infatti non efficaci le tecniche di decodifica e inducendo effetti non-lineari, principalmente dovuti a Raman stimolato in caso di misura distribuita di temperatura, che impediscono l?effettiva misura di temperatura. [0052] In order to achieve high peak powers using optical amplifiers 14, e.g. EDFAs, in distributed fiber optic sensor systems based on coding techniques, attention must be paid both to the possible distortions of the codeword amplitude due to the typical response times of the optical amplifier 14 and to avoiding exceeding the non-linearity thresholds. Both these phenomena have a very negative impact on the performance of such distributed sensors, making the decoding techniques ineffective and inducing non-linear effects, mainly due to stimulated Raman in case of distributed temperature measurement, which prevent the effective temperature measurement.

[0053] A titolo di esempio, al fine di evidenziare tali caratteristiche, ? stato simulato un sistema di misura 1 basato su codifica spazio-tempo operante su un DUT 30 costituito da 40 km di fibra standard singolo modo per telecomunicazioni, accoppiando nel DUT 30 sequenze codificate di impulsi generate combinando un codice ciclico di tipo Simplex a 63 bit con un codice Simplex a 31 bit. Le Figure 3 e 4, riportano una particolare parola di tale codice spazio-tempo rispettivamente all?ingresso e all?uscita dell?amplificatore ottico 14 nel caso in cui non venga utilizzato il segnale ottico di controllo o2 in continua generato dalla seconda sorgente ottica 12. [0053] As an example, in order to highlight these characteristics, a measurement system 1 based on space-time coding operating on a DUT 30 consisting of 40 km of standard single-mode telecommunications fiber was simulated, coupling in the DUT 30 coded sequences of pulses generated by combining a 63-bit Simplex cyclic code with a 31-bit Simplex code. Figures 3 and 4 show a particular word of this space-time code at the input and output of the optical amplifier 14 respectively in the case in which the continuous optical control signal o2 generated by the second optical source 12 is not used.

[0054] Nella simulazione, l?amplificatore ottico 14 ? un EDFA di tipo COTS (Components Off The Shelft) ed ha 12 m di fibra drogata con ioni Erbio, ? pompato bidirezionalmente mediante due laser di pompa a 980 nm per una potenza totale di 250 mW, fornendo una potenza ottica media in uscita di circa 22 dBm. Si noti che tali potenze ottiche medie in uscita sono difficilmente ottenibili utilizzando amplificatori a semiconduttore (SOA). Nell?esempio riportato, la durata degli impulsi ottici ? di 20 ns, corrispondenti a una risoluzione spaziale di 2 metri e la potenza ottica di picco in ingresso ? pari a 10 dBm. [0054] In the simulation, the optical amplifier 14 is a COTS (Components Off The Shelf) EDFA and has 12 m of erbium-doped fiber, is bidirectionally pumped by two 980 nm pump lasers for a total power of 250 mW, providing an average optical output power of about 22 dBm. Note that such average optical output powers are difficult to achieve using semiconductor amplifiers (SOAs). In the example shown, the optical pulse duration is 20 ns, corresponding to a spatial resolution of 2 m and the peak optical input power is 10 dBm.

[0055] Per la simulazione ? stato utilizzato un modello dinamico, implementato numericamente e validato sperimentalmente per lo studio dei transitori EDFA in condizioni dinamiche indotte dalla codifica degli impulsi nei sensori a fibra ottica distribuita. Il codice si basa sul modello dinamico di EDFA denominato ?reservoir? e presentato nell?articolo scientifico ?Doped-fiber amplifier dynamics: a system perspective?, [0055] A dynamic model, numerically implemented and experimentally validated for the study of EDFA transients in dynamic conditions induced by pulse coding in distributed fiber optic sensors, has been used for the simulation. The code is based on the dynamic model of EDFA called ?reservoir? and presented in the scientific paper ?Doped-fiber amplifier dynamics: a system perspective?,

IEEE-OSA Journal of Lightwave Technology, Vol. 16, No. 5, May 1998, pp. 945-956; tale modello descrive anche l'emissione spontanea amplificata (ASE) generata dall'amplificatore ottico 14. IEEE-OSA Journal of Lightwave Technology, Vol. 16, No. 5, May 1998, pp. 945-956; this model also describes the amplified spontaneous emission (ASE) generated by optical amplifier 14.

[0056] Come input per la simulazione sono richiesti alcuni parametri della fibra drogata con erbio facilmente misurabili da un esperto del settore, come l'assorbimento spettrale e i coefficienti di guadagno il parametro di saturazione e il tempo di vita del livello metastabile dell'erbio [0056] As input for the simulation, some parameters of the erbium-doped fiber are required that can be easily measured by an expert in the field, such as the spectral absorption and gain coefficients, the saturation parameter and the lifetime of the metastable erbium level.

[0057] Confrontando le figure 3 e 4, ? chiaramente rilevabile una forte distorsione dovuta al comportamento dinamico dell'amplificatore ottico 14. Infatti, si possono osservare livelli di picco dell'impulso ottico ben al di sopra della soglia di scattering Raman stimolato e significative distorsioni delle parole di codice. Si noti che gli inset nelle Figure 3 e 4 sono stati introdotti per evidenziare le caratteristiche della seconda parola di codice C2 della codifica bidimensionale spazio-tempo che non sarebbero visibili nelle finestre temporali dei grafici (T= 400 ?s ? il tempo di transito della fibra ottica). [0057] Comparing Figures 3 and 4, a strong distortion due to the dynamic behavior of the optical amplifier 14 is clearly detectable. Indeed, peak levels of the optical pulse well above the stimulated Raman scattering threshold and significant distortions of the codewords can be observed. Note that the insets in Figures 3 and 4 have been introduced to highlight the features of the second codeword C2 of the two-dimensional space-time encoding that would not be visible in the time windows of the plots (T= 400 ?s is the transit time of the optical fiber).

[0058] La massima variazione di picco di potenza all'interno della completa parola di codice spazio-tempo ?P ? superiore a 8 dB, con una potenza di picco massima di circa 23 W, caratteristiche assolutamente non accettabili per eseguire la decodifica senza distorsione e per evitare che lo scattering Raman stimolato e altri effetti non lineari inducano distorsioni. La massima potenza di picco dell'impulso ottico e la variazione di potenza all'interno di ciascuna parola di codice dipendono dalla specifica parola di codice considerata. Nell'esempio riportato in figura 4, la condizione peggiore pu? essere osservata all'interno del 14-esimo slot della sequenza SCC (in figura 4, ?Bit n. 14?), con rispettivamente 23 W di potenza di picco e 4,8 dB di variazione di potenza all'interno del corrispondente time slot D1. [0058] The maximum peak power variation within the complete space-time codeword ?P? is more than 8 dB, with a maximum peak power of about 23 W, characteristics that are absolutely unacceptable to perform distortion-free decoding and to avoid that stimulated Raman scattering and other nonlinear effects induce distortions. The maximum peak power of the optical pulse and the power variation within each codeword depend on the specific codeword considered. In the example reported in figure 4, the worst condition can be observed within the 14th slot of the SCC sequence (in figure 4, ?Bit no. 14?), with 23 W of peak power and 4.8 dB of power variation within the corresponding time slot D1, respectively.

[0059] Diverse tecniche sono state proposte in letteratura per ridurre la distorsione della parola in codice indotta dalla dinamica di un amplificatore ottico quando si utilizza la codifica a impulsi. [0059] Several techniques have been proposed in the literature to reduce the codeword distortion induced by the dynamics of an optical amplifier when using pulse coding.

[0060] Nell?articolo scientifico "Physical Limits of Raman Distributed Temperature Sensing - Are We There Yet ?", OSA Technical Digest (Optica Publishing Group, 2018), paper WF30, ? stata proposta una predistorsione della potenza della parola di codice all?ingresso dell?amplificatore, che tuttavia risulta poco efficace a causa della dipendenza dal bit-pattern delle specifiche parole in codice. [0060] In the scientific article "Physical Limits of Raman Distributed Temperature Sensing - Are We There Yet ?", OSA Technical Digest (Optica Publishing Group, 2018), paper WF30, a predistortion of the codeword power at the amplifier input has been proposed, but it is not very effective due to the dependence on the bit-pattern of the specific codewords.

[0061] Nell?articolo scientifico "Raman DTS Based on OTDR Improved by Using Gain-Controlled EDFA and Pre-Shaped Simplex Code", IEEE Sensors Journal, vol. 17, no. 11, pp. 3346-3353, 1 June1, 2017, sono state proposte anche tecniche automatiche di controllo di guadagno dell?EDFA, combinate con tecniche di predistorsione delle parole di codice, tuttavia pi? complesse di quanto proposto nella presente invenzione che prevede invece l?impiego di un segnale ottico di controllo in continua o2 all?ingresso dell?amplificatore ottico 14. [0061] In the scientific article "Raman DTS Based on OTDR Improved by Using Gain-Controlled EDFA and Pre-Shaped Simplex Code", IEEE Sensors Journal, vol. 17, no. 11, pp. 3346-3353, 1 June1, 2017, automatic gain control techniques of the EDFA, combined with pre-distortion techniques of the code words, have also been proposed, however more complex than what is proposed in the present invention which instead foresees the use of a continuous optical control signal o2 at the input of the optical amplifier 14.

[0062] La presente invenzione propone infatti uno schema alternativo molto efficace ed al contempo semplice da implementare. Come gi? spiegato un segnale ottico di controllo in continua o2 (o secondo segnale ottico o2) generato dalla seconda sorgente ottica 12, ad esempio a 1532 nm, viene combinato all'ingresso dell?amplificatore ottico 14 con il segnale ottico di test (o ?primo segnale ottico o1?) ad esempio utilizzando l?accoppiatore ottico 13, al fine di stabilizzare il guadagno dell'amplificatore ottico 14. Cio? consente di sopprimere efficacemente effetti indesiderati dovuti alle variazioni di potenza nel tempo della parola di codice del segnale ottico di test o1, che ? ad esempio un segnale ottico a 1550 nm. Come gi? spiegato ? inoltre previsto un primo filtro passa-banda 15 all'uscita dell'amplificatore ottico 14 per rimuovere il segnale ottico di controllo in continua o2 e ridurre la potenza dell'emissione spontanea amplificata (ASE) prima di inviare il segnale ottico amplificato o3 nel DUT 30. [0062] The present invention proposes an alternative scheme that is very effective and at the same time simple to implement. As already explained, a continuous optical control signal o2 (or second optical signal o2) generated by the second optical source 12, for example at 1532 nm, is combined at the input of the optical amplifier 14 with the optical test signal (or "first optical signal o1") for example using the optical coupler 13, in order to stabilize the gain of the optical amplifier 14. This allows to effectively suppress unwanted effects due to the power variations over time of the code word of the optical test signal o1, which is for example an optical signal at 1550 nm. As already explained, a first band-pass filter 15 is also provided at the output of the optical amplifier 14 to remove the continuous optical control signal o2 and reduce the power of the amplified spontaneous emission (ASE) before sending the amplified optical signal o3 into the DUT 30.

[0063] La Figura 5 mostra la parola del codice spaziotempo all'uscita dell'amplificatore ottico 14 con una potenza di ingresso del segnale ottico di controllo o2 pari a 13 dBm (la potenza di picco in ingresso del codice spaziotempo ? pari a 10 dBm). Si pu? chiaramente notare una variazione di potenza di picco Ppk molto limitata ?P di circa 0,3 dB sull'intero tempo di transito T. [0063] Figure 5 shows the spacetime code word at the output of the optical amplifier 14 with an input power of the optical control signal o2 equal to 13 dBm (the peak input power of the spacetime code is equal to 10 dBm). A very limited variation of the peak power Ppk ?P of about 0.3 dB over the entire transit time T can be clearly seen.

[0064] Inoltre, la presenza del segnale ottico di controllo o2 in continua all'ingresso dell?amplificatore ottico 14, non solo sopprime efficacemente la distorsione della parola di codice, ma consente anche di mantenere la massima potenza di picco dell'impulso nel DUT 30 sempre al di sotto della soglia non lineare dello scattering Raman stimolato. [0064] Furthermore, the presence of the optical control signal o2 in DC at the input of the optical amplifier 14, not only effectively suppresses the distortion of the code word, but also allows to keep the maximum peak power of the pulse in the DUT 30 always below the nonlinear threshold of stimulated Raman scattering.

[0065] Le suddette considerazioni, portano anche osservare che l?impostazione o il controllo del secondo segnale ottico o2 continuo, in particolare il suo livello di potenza, possono essere effettuati per ciascuna sequenza codificata di impulsi ottici che si intende utilizzare per il primo segnale ottico o1, misurando o simulando empiricamente le variazioni di potenza rilevabili fra impulsi ottici del segnale ottico amplificato o3 al fine di selezionare il livello di potenza del secondo segnale ottico 02 in modo che dette variazioni di potenza siano minimizzate o comunque contenute in un intervallo ritenuto accettabile ai fini della misura che si intende effettuare con l?apparato di misura 2. Analogamente, l?impostazione o il controllo del secondo segnale ottico o2 continuo possono essere effettuati per ciascuna sequenza codificata di impulsi ottici che si intende utilizzare per il primo segnale ottico o1, misurando o simulando la potenza di picco del segnale ottico amplificato o3 al fine di selezionare il livello di potenza del secondo segnale ottico o2 in modo che detto livello sia inferiore ad un livello di soglia o comunque contenuto in un intervallo ritenuto accettabile ai fini della misura che si intende effettuare con l?apparato di misura 2. [0065] The above considerations also lead to the observation that the setting or control of the second continuous optical signal o2, in particular its power level, can be carried out for each coded sequence of optical pulses that one intends to use for the first optical signal o1, by measuring or empirically simulating the power variations detectable between optical pulses of the amplified optical signal o3 in order to select the power level of the second optical signal o2 so that said power variations are minimised or in any case contained within a range considered acceptable for the purposes of the measurement that one intends to carry out with the measuring apparatus 2. Similarly, the setting or control of the second continuous optical signal o2 can be carried out for each coded sequence of optical pulses that one intends to use for the first optical signal o1, by measuring or simulating the peak power of the amplified optical signal o3 in order to select the power level of the second optical signal o2 so that said level is lower than a threshold level or in any case contained within a range considered acceptable for the purposes of the measurement that one intends to carry out with the measuring apparatus 2. of measure 2.

[0066] Il modello dinamico che ? stato utilizzato per analizzare la risposta dell?amplificatore ottico 14 calcola anche l'emissione spontanea amplificata dipendente dalla lunghezza d'onda, che cambia nel tempo in base al pattern specifico delle parole di codice utilizzate, saturando il guadagno quando l'amplificatore ottico 14 non ? controllato. La Figura 6 mostra la variazione di potenza ASE totale PASE in funzione del tempo t, con potenza di picco degli impulsi di ingresso della codifica spazio-tempo pari a 10 dBm e senza controllo di guadagno dell?amplificatore ottico 14. [0066] The dynamic model that was used to analyze the response of the optical amplifier 14 also calculates the wavelength-dependent amplified spontaneous emission, which changes over time based on the specific pattern of the code words used, saturating the gain when the optical amplifier 14 is not controlled. Figure 6 shows the variation of total PASE ASE power as a function of time t, with peak power of the space-time encoding input pulses equal to 10 dBm and with no gain control of the optical amplifier 14.

[0067] Ovviamente la presenza del segnale di controllo in continua o2 all?ingresso dell?amplificatore ottico 14 riduce anche il guadagno disponibile, che risulta tuttavia essere pari a circa 16 dB a 1550 nm con una potenza di ingresso del segnale ottico di controllo in continua o2 a 1532 nm di 13 dBm. Deve quindi essere individuato un compromesso adeguato tra la soppressione della distorsione della parola di codice e il guadagno disponibile, come mostrato nella Figura 7, che riporta la variazione della potenza di picco ?P (linea 30 e scala ordinate a destra) e il guadagno medio GA(linea 31 e scala ordinate a sinistra) dell?amplificatore ottico 14 a 1550 nm rispetto alla potenza di ingresso P_o2 del segnale ottico di controllo in continua o2 a 1532 nm. Per aumentare ulteriormente la potenza di picco di uscita delle parole di codice, sopprimendone al tempo stesso la distorsione dovuta alla risposta dinamica dell'amplificatore ottico 14, possono essere convenientemente utilizzati amplificatori ottici 14 di maggiore potenza di uscita. Cosa analoga sarebbe difficilmente implementabile utilizzando amplificatori a semiconduttore (SOA) che, sebbene caratterizzati da tempi di risposta inferiori a quelli tipici degli amplificatori ottici 14, e quindi potenzialmente meno affetti da distorsioni delle parole di codice, non sono adatti a fornire potenze elevate in uscita. [0067] Obviously, the presence of the DC control signal o2 at the input of the optical amplifier 14 also reduces the available gain, which however is approximately 16 dB at 1550 nm with an input power of the optical DC control signal o2 at 1532 nm of 13 dBm. An appropriate compromise must therefore be found between suppression of codeword distortion and the available gain, as shown in Figure 7, which reports the variation of the peak power ?P (line 30 and right-hand ordinate scale) and the average gain GA (line 31 and left-hand ordinate scale) of the optical amplifier 14 at 1550 nm with respect to the input power P_o2 of the optical DC control signal o2 at 1532 nm. To further increase the peak output power of the code words, while suppressing the distortion due to the dynamic response of the optical amplifier 14, optical amplifiers 14 with higher output power can be conveniently used. A similar thing would be difficult to implement using semiconductor amplifiers (SOA) which, although characterized by response times lower than those typical of optical amplifiers 14, and therefore potentially less affected by distortions of the code words, are not suitable for providing high output powers.

[0068] Con riferimento alla figura 8, si osservi che la descrizione sopra fatta per l?apparato di misura 2 corrisponde anche alla descrizione di un metodo 100 per misurare un parametro fisico distribuito in un dispositivo ottico sotto test 30, anche denominato metodo di misura 100. [0068] Referring to Figure 8, note that the above description of the measuring apparatus 2 also corresponds to the description of a method 100 for measuring a physical parameter distributed in an optical device under test 30, also referred to as measuring method 100.

[0069] Il metodo di misura 100 comprende le fasi di: [0069] The measurement method 100 comprises the steps of:

- emettere 101 un primo segnale ottico o1 avente una prima lunghezza d?onda ?T e comprendente una sequenza codificata di impulsi ottici; - emitting 101 a first optical signal o1 having a first wavelength ?T and comprising a coded sequence of optical pulses;

- emettere 102 un secondo segnale ottico in continua o2 ed avente una seconda lunghezza d?onda ?C differente dalla prima lunghezza d?onda ?T. - emit 102 a second optical signal in continuous wavelength o2 and having a second wavelength ?C different from the first wavelength ?T.

[0070] Il metodo di misura 100 comprende inoltre una fase di amplificare 103 contemporaneamente il primo segnale ottico o1 ed il secondo segnale ottico o2 con uno stesso amplificatore ottico 14 e fornire in uscita un segnale ottico amplificato o3. [0070] The measurement method 100 further comprises a step of simultaneously amplifying 103 the first optical signal o1 and the second optical signal o2 with the same optical amplifier 14 and providing an amplified optical signal o3 at the output.

[0071] Il metodo di misura 100 comprende inoltre una fase di effettuare 104 un filtraggio ottico passabanda 104 del segnale ottico amplificato o3 per fornire in uscita un segnale ottico filtrato o4, in cui detto filtraggio ottico ha una banda passante centrata attorno alla prima lunghezza d?onda ?T ed una larghezza di banda idonea a tagliare la seconda lunghezza d?onda ?C. [0071] The measurement method 100 further comprises a step of performing 104 a bandpass optical filtering 104 of the amplified optical signal o3 to provide at the output a filtered optical signal o4, wherein said optical filtering has a passband centered around the first wavelength ?T and a bandwidth suitable for cutting the second wavelength ?C.

[0072] Il metodo di misura 100 comprende inoltre le fasi di: [0072] The measurement method 100 further comprises the steps of:

- trasmettere 106 nel dispositivo ottico sotto test 30 il segnale ottico filtrato o4; - transmit 106 into the optical device under test 30 the filtered optical signal o4;

- ricevere 107 un segnale ottico retrodiffuso o6 prodotto dalla propagazione nel dispositivo ottico sotto test 30 del segnale ottico filtrato o4; - receiving 107 a backscattered optical signal o6 produced by the propagation in the optical device under test 30 of the filtered optical signal o4;

- elaborare 108 il segnale ottico retrodiffuso o6 per misurare detto parametro fisico distribuito. - process 108 the backscattered optical signal o6 to measure said distributed physical parameter.

[0073] In accordo ad una forma di realizzazione particolarmente vantaggiosa, il metodo di misura 100 comprende una fase 105 di depolarizzare il segnale ottico filtrato o4 prima della fase di trasmettere 106 il segnale ottico filtrato o4 nel dispositivo ottico sotto test 30. [0073] According to a particularly advantageous embodiment, the measurement method 100 comprises a step 105 of depolarizing the filtered optical signal o4 prior to the step 106 of transmitting the filtered optical signal o4 into the optical device under test 30.

[0074] Ulteriori caratteristiche del metodo di misura 100 risultano in modo evidente dalla descrizione sopra fratta per l?apparato di misura 1 e non saranno qui ripetute per motivi di economia di esposizione. [0074] Further features of the measuring method 100 are clearly apparent from the description given above for the measuring apparatus 1 and will not be repeated here for reasons of economy of exposition.

[0075] In base a quanto sopra descritto, ? possibile dunque comprendere come l?apparato di misura ed il metodo di misura proposti consentano di conseguire pienamente gli scopi prefissi con riferimento allo stato della tecnica nota. [0075] Based on the above, it is therefore possible to understand how the proposed measuring apparatus and measuring method allow the intended purposes to be fully achieved with reference to the state of the art.

[0076] Fermo restando il principio della presente invenzione, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto ? stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall?ambito di tutela come definito nelle annesse rivendicazioni. [0076] Without prejudice to the principle of the present invention, the embodiments and details of construction may be varied widely with respect to what has been described and illustrated purely by way of non-limiting example, without thereby departing from the scope of protection as defined in the attached claims.

Claims

1. Apparatus (2) for measuring a physical parameter distributed in an optical device under test (30), comprising:

- a first optical source (11), controllable to emit a first optical signal (o1) having a first wavelength ?T and comprising a coded sequence of optical pulses;

- a second optical source (12), controllable to emit a second optical signal in continuous current (o2) and having a second wavelength ?C different from the first wavelength ?T;

- an optical amplifier (14) operatively connected to the first optical source (11) and to the second optical source (12) to receive and amplify the first optical signal (o1) and the second optical signal (o2) and provide an amplified optical signal (o3) as output;

- a first optical bandpass filter (15) operatively connected to the optical amplifier (14) for receiving the amplified optical signal (o3) and outputting a filtered optical signal (o4), wherein the optical bandpass filter (15) has a passband centered around the first wavelength ?T and a bandwidth suitable for cutting the second wavelength ?C, wherein the first optical bandpass filter (15) is configured to be connected to the optical device under test (30) for transmitting the filtered optical signal (o4) into the optical device under test (30);

- a receiving module (18, 19, 20) configured to be connected to the optical device (30) to receive a backscattered optical signal (o6) produced by the propagation in the optical device (30) of the filtered optical signal (o4);

- a control and processing module (10) operatively connected to the first optical source (11), to control the first optical source (11), and operatively connected to the receiving module (18, 19, 20), to measure said distributed physical parameter based on the backscattered optical signal (o6).

2. Apparatus (2) according to claim 1, wherein the second optical signal (o2) is set or controlled in order to control the gain of the optical amplifier (14) as a function of the first optical signal (o1).

3. Apparatus (2) according to claims 1 or 2, wherein the second optical signal (o2) is set or controlled based on at least one temporal characteristic of the coded sequence of optical pulses of the first optical signal (o1) and/or based on the temporal length of the coded sequence of pulses.

4. Apparatus (2) according to claim 3, wherein said at least one temporal characteristic of the coded pulse sequence is the maximum temporal distance between two consecutive high level optical pulses of the coded pulse sequence.

5. Apparatus (2) according to claims 3 or 4, wherein said at least one temporal characteristic of the coded pulse sequence is the average temporal distance between consecutive high level pulses of the coded pulse sequence.

6. Apparatus (2) according to any of the preceding claims, wherein the control and processing module (10) is operatively connected to the second optical source (12) to control the second optical source (12).

7. Apparatus (2) according to claims 2 and 3, wherein the control and processing module (10) is configured to control the second optical source (12) so as to control, in particular stabilize, the gain of the optical amplifier (14).

8. Apparatus (2) according to any of the preceding claims, further comprising a depolarizer (16) operatively interposed between the optical amplifier (14) and the optical device under test (30) and which is preferably arranged downstream of the first bandpass filter (15).

9. Apparatus (2) according to any of the preceding claims, further comprising an optical coupler (13) comprising a first optical input connected to the first optical source (11), a second optical input connected to the second optical source (12) and an optical output connected to an optical input of the optical amplifier (14).

10. Apparatus (2) according to any of the preceding claims, wherein the coded sequence of optical pulses of the first optical signal (o1) is a sequence obtained:

- generating a first time sequence SC1 of first pulses corresponding to a word of a first code C1, the first time sequence SC1 having a duration not less than a flight time T and being formed by a number of time windows N1 equal to the number of bits of the word of the first code C1, each time window corresponding to a respective first pulse of the first time sequence SC1;

- generating a second time sequence SC2 of second pulses corresponding to a word of a second code C2, said second time sequence SC2 being periodic with a period substantially equal to the duration of at least one of said time windows;

- amplitude modulating the second time sequence SC2 with the first time sequence SC1.

11. Method (100) for measuring a distributed physical parameter in an optical device under test (30) comprising the steps of:

- emitting (101) a first optical signal (o1) having a first wavelength ?T and comprising a coded sequence of optical pulses;

- emit (102) a second optical signal in continuous current (o2) and having a second wavelength ?C different from the first wavelength ?T ;

- amplify (103) simultaneously the first optical signal (o1) and the second optical signal (o2) with the same optical amplifier (14) and provide an amplified optical signal (o3) at the output;

- carrying out (104) a band-pass optical filtering (104) of the amplified optical signal (o3) to provide an output filtered optical signal (o4), wherein said optical filtering has a passband centered around the first wavelength ?T and a bandwidth suitable for cutting the second wavelength ?C;

- transmit (106) the filtered optical signal (o4) into the optical device under test (30);

- receiving (107) a backscattered optical signal (o6) produced by the propagation in the optical device under test (30) of the filtered optical signal (o4);

- process (108) the backscattered optical signal (o6) to measure said distributed physical parameter.

12. The method (100) of claim 11, further comprising a step (105) of depolarizing the filtered optical signal (o4) prior to the step of transmitting (106) the filtered optical signal (o4) into the optical device under test (30).

13. Method (100) according to claims 11 or 12, wherein the coded sequence of optical pulses of the first optical signal (o1) is obtained by performing the following operations:

- generate a first time sequence SC1 of first pulses corresponding to a word of a first code C1, the first time sequence SC1 having a duration not less than a flight time T and being formed by a number of time windows N1 equal to the number of bits of the word of the first code C1, each time window corresponding to a respective first pulse of the first time sequence SC1;

- generate a second time sequence SC2 of second pulses corresponding to a word of a second code C2, said second time sequence SC2 being periodic with a period substantially equal to the duration of at least one of said time windows;

- amplitude modulate the second time sequence SC2 with the first time sequence SC1.