本发明专利技术涉及一种基于拉曼放大效应的偏振相关损耗补偿系统。其通过一定探测手段，得到现有信号的偏振相关损耗。该探测可以基于数字信号处理算法，也可以基于光学参数的测量。将得到的偏振相关损耗转换为斯托克斯向量。在传输光纤的输入端加入一个偏振的拉曼泵浦，该泵浦的偏振方向(斯托克斯向量)通过偏振控制器控制，和偏振相关损耗的偏振方向(斯托克斯向量)一致。调节泵浦的功率使得产生的偏振相关增益恰好补偿偏振相关损耗。该方法具有以下几个特点：装置简单、损耗低、成本低、可以直接在传输过程中补偿。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种偏振损耗装置，尤其是涉及一种基于拉曼放大效应的偏振相关损耗补偿系统。
技术介绍
在光纤和光器件(如耦合器、隔离器和掺铒光纤放大器等器件)中，由于光纤和器件本身的物理特性，会导致对不同偏振态的输入信号产生不同损耗。这种现象被称为偏振相关损耗(Polarization Dependent Loss,PDL)，其数值一般取最大和最小损耗的差，PDL＝10log10(Tmax/Tmin)Tmax和Tmin分别表示通过器件后接收到的最大和最小功率。在正交偏振复用系统中，偏振相关损耗的存在会影响系统的传输容量。较大的偏振相关损耗会使得目前的分离偏振复用的数字信号处理算法如恒模算法失效，极大地影响系统的性能。这点在远距离传输系统中尤为突出。由于光信号要通过大量的光器件和非常长的光纤，这些无源光器件都会存在一定的偏振相关损耗。叠加后会累积较大的偏振相关损耗。这样，PDL成为光系统继续发展的重要障碍之一，必须予以补偿。可以通过一定探测手段，得到光信号的偏振相关损耗。对偏振相关损耗的探测可以基于数字信号处理算法，也可以基于光学参数的测量。比如偏振态随机扫描法，其典型结构是通过一个功率稳定的激光光源，再由一个自动扫描的偏振控制器用来确定性地或者伪随机生成不同的偏振状态，最后由功率计测量接收端的功率。这些测量值中，最大和最小功率之差就是PDL。在文献N.J.Muga and A.N.Pinto,\Digital PDL Compensation in 3D Stokes Space,2013”中指出：通过PDM-QPSK系统传输后，接收信号在斯托克斯空间中的星座图中心将偏离坐标轴原点。我们可以通过其星座图中心偏离坐标轴原点的距离与发射信号的强度之比计算PDL。还可以通过在密集波分复用系
统中，设置探测信号，通过测量得到电信号的统计特性进而计算PDL。而对于PDL的补偿，已经提出了很多方法。比如有文献设计了一种可以在0dB到20dB范围内调节PDL的长周期光纤光栅，且该长周期光纤光栅可以通过改变光栅周期使其对不同偏振方向的损耗不同。可以通过这种器件控制不同偏振方向的光信号使其损耗相同，得到PDL补偿的效果。在文献N.J.Muga and A.N.Pinto,\Digital PDL Compensation in 3D Stokes Space,2013”中采用的是数字信号处理的方法：将PDM-QPSK系统后的信号通过矩阵变换，使信号在斯托克斯空间中星座图的中心平移回坐标轴原点，且使星座图所在平面位于“s2-s3”平面，从而达到补偿PDL的效果。这些PDL的补偿方法进一步损耗了信号，降低了恢复信号的效果。以上PDL的补偿方法或多或少存在不足。长周期光栅法需要动态调整光栅的周期来调节所要偏振相关损耗，这在实际应用中只能补偿固定的偏振相关损耗。数字信号处理法则需要在接收端拥有强大的数字信号处理芯片，且这种补偿位于接收端，无法补偿偏振相关损耗对于系统容量造成的影响。在光纤中存在拉曼放大效应，当泵浦和信号为同偏振方向时，增益最大，而泵浦和信号为正交偏振方向时，增益为0。因此具有偏振泵浦拉曼放大器会产生偏振相关增益。我们提出在传输光纤的输入端加入一个偏振的拉曼泵浦，该泵浦的偏振方向(斯托克斯向量)通过偏振控制器控制，和偏振相关损耗的偏振方向(斯托克斯向量)一致。调节泵浦的功率使得产生的偏振相关增益恰好等于偏振相关损耗，这样就可以实现偏振相关损耗补偿。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于拉曼放大效应的偏振相关损耗补偿装置，该装置简单、成本低、损耗低并且可以直接在传输过程中补偿，可以补偿偏振相关损耗对于系统容量造成的影响。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：作为第一种方案，一种基于拉曼放大效应的偏振相关损耗补偿系统，与传输装置连接，所述的传输装置传输光信号，所述的补偿系统包括拉曼放大装置和偏振相关损耗监测装置，所述的传输装置的输入端和输出端连接至偏振相关损耗监测装置的输入端，偏振相关损耗监测装置的输出端信号和传输装置的输出端光信号分别连接至拉曼放大装置，拉曼放大装置通过拉曼放大效应产生偏振相关增益，以补偿传
输装置产生的偏振相关损耗，并输出光信号。所述的偏振相关损耗监测装置监测传输装置产生的偏振相关损耗并转换为斯托克斯向量。作为第二种方案，一种基于拉曼放大效应的偏振相关损耗补偿系统，与传输装置连接，所述的传输装置传输光信号，所述的补偿系统包括拉曼放大装置和偏振相关损耗监测装置，所述的传输装置的输入端和拉曼放大装置的输出端连接至偏振相关损耗监测装置的输入端，偏振相关损耗监测装置的输出端信号和传输装置的输出端光信号分别连接至拉曼放大装置，拉曼放大装置通过拉曼放大效应产生偏振相关增益，以补偿传输装置产生的偏振相关损耗，并输出光信号反馈至偏振相关损耗监测装置，形成闭环补偿。上述两种方案中，所述的偏振相关损耗监测装置监测补偿系统产生的偏振相关损耗并转换为斯托克斯向量。所述的拉曼放大装置包括：第一光隔离器，其输入端与传输装置输出端连接，只允许光单向传输，防止光信号逆向传输对光系统的影响；偏振控制器，所述的偏振控制器的输入端与偏振相关损耗监测装置的输出端连接，用于根据偏振相关损耗监测装置的输出信号控制泵浦激光器的偏振方向；泵浦激光器，其输入端与偏振控制器的输出端连接；波分复用器，其输入端与第一光隔离器的输出端和泵浦激光器输出的光信号同时连接；传输光纤，其首端与波分复用器的输出端连接，用于产生拉曼放大效应，进而产生偏振相关增益；第二光隔离器，与传输光纤的末端连接，输出光信号，只允许光单向传输，防止光信号逆向传输对拉曼放大产生影响。拉曼放大装置使损耗较大的偏振方向得到增益，进而使不同偏振方向的偏振损耗相同，偏振相关增益增加了光信号的能量。所述的偏振控制器为波片型偏振控制器。所述的偏振控制器包括依次设置的四分之一波片、二分之一波片和四分之一波片，其中各波片的延迟量固定，相对角度可变，控制原理是：第一个四分之一波片把任意的输入偏振光转变为线偏振光，二分之一波片把此线偏振光转到任一期望得
到的偏振方向，最终第二个四分之一波片再将该偏振光变成任何希望得到的输出偏振态。所述的传输装置包括多段光纤，每段光纤之间设有光纤放大器。所述的偏振相关损耗监测装置根据数字信号处理算法或光学参数进行偏振相关损耗监测，数字信号处理方法为：在光学系统传输后接收的信号，其在斯托克斯空间中的星座图中心将偏离坐标轴原点，通过其星座图中心偏离坐标轴原点的距离与发射信号的强度之比计算偏振相关损耗(PDL)。本专利技术通过一定探测手段，得到现有信号的偏振相关损耗。该探测可以基于数字信号处理算法，也可以基于光学参数的测量。将得到的偏振相关损耗转换为斯托克斯向量。在传输光纤的输入端加入一个偏振的拉曼泵浦，该泵浦的偏振方向(斯托克斯向量)通过偏振控制器控制，和偏振相关损耗的偏振方向(斯托克斯向量)一致。调节泵浦的功率使得产生的偏振相关增益恰好补偿偏振相关损耗。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)通过偏振相关损耗监测装置监测偏振相关损耗，并采用拉曼放大效应补偿偏振相关损耗使损耗较大的偏振方向得到增益，进而本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于拉曼放大效应的偏振相关损耗补偿系统，与传输装置(1)连接，所述的传输装置(1)传输光信号，其特征在于，所述的补偿系统包括拉曼放大装置(2)和偏振相关损耗监测装置(3)，所述的传输装置(1)的输入端和输出端连接至偏振相关损耗监测装置(3)的输入端，偏振相关损耗监测装置(3)的输出端信号和传输装置(1)的输出端光信号分别连接至拉曼放大装置(2)，拉曼放大装置(2)通过拉曼放大效应产生偏振相关增益，以补偿传输装置(1)产生的偏振相关损耗，并输出光信号。
【技术特征摘要】
1.一种基于拉曼放大效应的偏振相关损耗补偿系统，与传输装置(1)连接，所述的传输装置(1)传输光信号，其特征在于，所述的补偿系统包括拉曼放大装置(2)和偏振相关损耗监测装置(3)，所述的传输装置(1)的输入端和输出端连接至偏振相关损耗监测装置(3)的输入端，偏振相关损耗监测装置(3)的输出端信号和传输装置(1)的输出端光信号分别连接至拉曼放大装置(2)，拉曼放大装置(2)通过拉曼放大效应产生偏振相关增益，以补偿传输装置(1)产生的偏振相关损耗，并输出光信号。2.根据权利要求1所述的一种基于拉曼放大效应的偏振相关损耗补偿系统，其特征在于，所述的偏振相关损耗监测装置(3)监测传输装置(1)产生的偏振相关损耗并转换为斯托克斯向量。3.一种基于拉曼放大效应的偏振相关损耗补偿系统，与传输装置(1)连接，所述的传输装置(1)传输光信号，其特征在于，所述的补偿系统包括拉曼放大装置(2)和偏振相关损耗监测装置(3)，所述的传输装置(1)的输入端和拉曼放大装置(2)的输出端连接至偏振相关损耗监测装置(3)的输入端，偏振相关损耗监测装置(3)的输出端信号和传输装置(1)的输出端光信号分别连接至拉曼放大装置(2)，拉曼放大装置(2)通过拉曼放大效应产生偏振相关增益，以补偿传输装置(1)产生的偏振相关损耗，并输出光信号反馈至偏振相关损耗监测装置(3)，形成闭环补偿。4.根据权利要求3所述的一种基于拉曼放大效应的偏振相关损耗补偿系统，其特征在于，所述的偏振相关损耗监测装置(3)监测补偿系统产生的...
【专利技术属性】
技术研发人员：周俊鹤，郑国增，张允旺，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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