双向波分复用光放大装置制造方法及图纸

一种用于光纤时间频率传递的双向波分复用光放大装置，沿前向依次包括第一分/合波器、合波器、单向光放大器、分波器和第二分/合波器。本发明专利技术使用分/合波器从光纤波长通道中分离出时间/频率传输通道，使时间/频率传输通道上前向和后向传输通道与其它单向业务传输通道一起进入含有光隔离器的单向光放大器，实现双向波分复用时间频率传递链路中携带时间/频率的光信号的同纤不同波的双向放大，有效避免瑞利散射等噪声的多次放大对光纤时间频率传递性能的影响。同时，不影响光纤中其它单向业务传输通道的放大，实现与光纤通信网中单向光放大的兼容。

Bidirectional Wavelength Division Multiplexing Optical Amplifier

A bidirectional wavelength division multiplexing (WDM) optical amplifier for time and frequency transfer in optical fibers is presented. The device consists of a first division/combiner, a combiner, a unidirectional optical amplifier, a divider and a second division/combiner in turn in the forward direction. The invention uses a divider/combiner to separate the time/frequency transmission channel from the optical fiber wavelength channel, so that the forward and backward transmission channels on the time/frequency transmission channel enter the unidirectional optical amplifier with an optical isolator together with other unidirectional service transmission channels, and realize the bidirectional amplification of optical signals with different time/frequency in the bidirectional wavelength division multiplexing time/frequency transmission link. It can effectively avoid the influence of multiple amplification of Rayleigh scattering noise on the time-frequency transmission performance of optical fibers. At the same time, it does not affect the amplification of other one-way traffic transmission channels in optical fiber, and achieves compatibility with one-way optical amplification in optical fiber communication network.

【技术实现步骤摘要】
双向波分复用光放大装置
本专利技术涉及光纤时间频率传递，特别是一种用于光纤时间频率传递的双向波分复用光放大装置。
技术介绍
高精度的时间频率基准在卫星导航、精密测量、地质测绘、远程医疗和深空探测等领域有着重要的支撑保障作用。目前基于卫星的时间频率传递技术，如GPS共视法(CV)、卫星双向时间频率比对法(TWSTFT)，由于受环境因素对自由空间传输链路的干扰，时间传递的精度只可以达到ns量级，频率传递的稳定度只能达到10-15/day。随着新技术的不断发展，光钟等更高稳定度和不确定度钟源已经被专利技术和投入使用，这些基于无线信道的时间频率传递技术已经无法满足未来时间频率基准比对的需求。光纤传输具有低损耗、大容量、高可靠性等优势，在通信领域已经得到了广泛的应用。利用现有广泛分布的光通信网络进行光纤时间频率传递是一种突破现有技术限制，实现高精度长距离时间频率传递的有效途径。基于光纤进行时间频率传递面临着光纤链路传输时延受温度、应力和传输波长等外界环境因素变化而不断波动的问题。同时链路中也会引入额外的相位噪声，从而影响接收端信号的频率稳定度。对于高精度的光纤时间频率传递，为了保持双向链路传输对称性，同时抑制环境因素变化带来的影响，目前普遍采用同纤双向的传输方案。当光纤的传输距离达到上百公里，由于光纤传输损耗的存在，需要进行光信号的放大再生。与现有光纤通信网络中采用的单纤单向传输和光放大技术不同，长距离光纤时间频率传递必须采取单纤双向光放大，单纤双向放大成为在光纤通信网络中实现高精度双向时间频率传递的关键技术之一。中国的解放军理工大学提出了一种基于环形器的双向光放大器方案用于光纤时间传递[1、Q.Cheng,B.Zhang,L.Lu,J.Jing,andC.Wu,"ComparativeStudyofTwoMethodsofExtendOpticalFiberTimeTransferDistance,"in2012SymposiumonPhotonicsandOptoelectronics,(2012),1.]，该方案可以有效的抑制瑞利散射等噪声，但是由于使用了两个单向光放大器，将带来更高的成本和链路不对称性。波兰AGH理工大学提出了一种单纤双向光放大器用于光纤时间频率传递[2、S.P.Krehlik,B.andM.Lipinski,"FrequencyTransferinElectronicallyStabilizedFiberOpticLinkExploitingBidirectionalOpticalAmplifiers,"IEEETransactionsonInstrumentationandMeasurement61,2573(2012).]，通过将单向EDFA两端的隔离器换作滤波器实现单纤双向放大，保证了链路上双向传输时延的对称性，但瑞利散射等噪声由于放大器的双向传输特性将被多次光放大，进而严重恶化接收信噪比[3、S.andJ.Kolodziej,"BidirectionalOpticalAmplificationinLong-DistanceTwo-WayFiber-OpticTimeandFrequencyTransferSystems,"IEEETransactionsonInstrumentationandMeasurement62,253(2013).]，限制时间频率传递性能。日本国家计量院NMIJ提出了一种面向波分复用(WDM)光纤时间频率传递方案的双向光放大方案[4、M.Amemiya,M.Imae,Y.Fujii,T.Suzuyama,F.L.Hong,andM.Takamoto,"PreciseFrequencyComparisonSystemUsingBidirectionalOpticalAmplifiers,"IEEETransactionsonInstrumentationandMeasurement59,631(2010).]。利用WDM将两个方向的波长分开，分别插入一个隔离器，再进行合波的方法来抑制瑞利散射等噪声的多次放大。该方案需要为每一个波长通道插入隔离器，增加了系统的成本，且放大器需要定制，不能与现有通信网络中的单向光放大器兼容。捷克教育科研网络CESNET等采用分布式的拉曼放大器[5、V.SmotlachaandJ.Vojtěch,"Timeandfrequencytransferusingamplifiedopticallinks,"inEuropeanFrequencyandTimeForum,(2015),325.]对双向传输的时间频率信号进行光放大，尽管单纤可以保证链路传输时延的双向对称性，但瑞利散射等噪声也会得到多次光放大，同时还存在泵浦功率高、效率低且对偏振敏感等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种用于光纤时间频率传递的双向波分复用光放大装置。该装置可实现同纤不同波双向波分复用的光纤时间频率传递，且具有低噪声以及与现有通信网络中的单向光放大器相兼容的特点。本专利技术通过分/合波器，使前向传输通道和后向传输通道一起进入含有隔离器的单向光放大器，实现双向波分复用时间频率传递链路中携带时间频率信号的光信号的同纤不同波双向放大。为了说明本专利技术，在描叙本专利技术技术方案前特作如下定义：前向指的是从所述单向光放大器的输入端指向输出端的方向，后向指的是从所述单向光放大器的输出端指向输入端的方向；A端光纤链路指的是位于单向光放大器输入侧对应的外部光纤链路，B端光纤链路指的是位于单向光放大器输出侧对应的外部光纤链路；i＝0时表示仅包括前向传输通道和后向传输通道，不含有单向业务传输通道。本专利技术的技术解决方案如下：一种用于光纤时间频率传递的双向波分复用光放大装置，其特点在于该装置构成沿前向依次包括：第一分/合波器、合波器、单向光放大器、分波器和第二分/合波器；所述的第一分/合波器的合波端与A端光纤链路相连，所述的第二分/合波器的合波端与B端光纤链路相连，所述的合波器的合波端与所述的单向光放大器的输入端相连，该单向光放大器的输出端与所述分波器的合波端相连；所述的第一分/合波器、合波器、分波器)和第二分/合波器的分波端各有两个分波端口，即第1分波端口和第3分波端口；所述的第一分/合波器的第1分波端口用于前向传输通道，与所述的合波器对应波长的第1分波端口相连，第3分波端口用于后向传输通道，与所述的分波器对应波长的第3分波端相连；所述的第二分/合波器的合波端与B端光纤链路相连，该第二分/合波器的分波端的第1分波端口用于前向传输通道，与所述的分波器对应波长的第1分波端口相连，第3分波端口用于后向传输通道，与所述的合波器对应波长的第3分波端相连。所述的第一分/合波器、合波器、分波器和第二分/合波器的分波端还有两个分波端口，即第2分波端口、第4分波端口；所述的第一分/合波器的第2分波端口用于前向传输通道，与所述的合波器对应波长的第2分波端口相连，第4分波端口用于后向传输通道，与所述的分波器对应波长的第4分波端口相连；所述的第二分/合波器的第2分波端用于前向传输通道，与所述的分波器对应波长的第2分波端口相连，第4分波端口用于后向传输通道，与所述的合波器对应波长本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于光纤时间频率传递的双向波分复用光放大装置，其特征在于该装置构成沿前向依次包括：第一分/合波器(1)、合波器(2)、单向光放大器(5)、分波器(3)和第二分/合波器(4)；所述的第一分/合波器(1)的合波端(1‑COM)与A端光纤链路相连，所述的第二分/合波器(4)的合波端(4‑COM)与B端光纤链路相连，所述的合波器(2)的合波端(2‑COM)与所述的单向光放大器(5)的输入端相连，该单向光放大器(5)的输出端与所述分波器(3)的合波端(3‑COM)相连；所述的第一分/合波器(1)、合波器(2)、分波器(3)和第二分/合波器(4)的分波端各有两个分波端口，即第1分波端口和第3分波端口；所述的第一分/合波器(1)的第1分波端口(1‑1)用于前向传输通道，与所述的合波器(2)对应波长的第1分波端口(2‑1)相连，第3分波端口(1‑3)用于后向传输通道，与所述的分波器(3)对应波长的第3分波端(3‑3)相连；所述的第二分/合波器(4)的合波端(4‑COM)与B端光纤链路相连，该第二分/合波器(4)的分波端的第1分波端口(4‑1)用于前向传输通道，与所述的分波器(3)对应波长的第1分波端口(3‑1)相连，第3分波端口(4‑3)用于后向传输通道，与所述的合波器(2)对应波长的第3分波端(2‑3)相连。...

【技术特征摘要】
1.一种用于光纤时间频率传递的双向波分复用光放大装置，其特征在于该装置构成沿前向依次包括：第一分/合波器(1)、合波器(2)、单向光放大器(5)、分波器(3)和第二分/合波器(4)；所述的第一分/合波器(1)的合波端(1-COM)与A端光纤链路相连，所述的第二分/合波器(4)的合波端(4-COM)与B端光纤链路相连，所述的合波器(2)的合波端(2-COM)与所述的单向光放大器(5)的输入端相连，该单向光放大器(5)的输出端与所述分波器(3)的合波端(3-COM)相连；所述的第一分/合波器(1)、合波器(2)、分波器(3)和第二分/合波器(4)的分波端各有两个分波端口，即第1分波端口和第3分波端口；所述的第一分/合波器(1)的第1分波端口(1-1)用于前向传输通道，与所述的合波器(2)对应波长的第1分波端口(2-1)相连，第3分波端口(1-3)用于后向传输通道，与所述的分波器(3)对应波长的第3分波端(3-3)相连；所述的第二分/合波器(4)的合波端(4-COM)与B端光纤链路相连，该第二分/合波器(4)的分波端的第1分波端口(4-1)用于前向传输通道，与所述的分波器(3)对应波长的第1分波端口(3-1)相连，第3分波端口(4-3)用于后向传输通道，与所述的合波器(2)对应波长的第3分波端(2-3)相连。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴龟灵，丁旋，刘莹，左发兴，陈建平，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31