一种光信号的放大输出方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种光信号的放大输出方法以及系统，放大输出方法包括以下步骤：所需输出光信号相匹配的激光器驱动电流与激光器阈值电流成第一关系时，发出直流信号驱动激光器，激光器以第一输出功率发出pump光并耦合到增益光纤中，增益光纤放大输出光信号；以及，所需输出光信号相匹配的激光器驱动电流与激光器阈值电流成第二关系时，设定PWM信号的高电流和低电流的占空比，发出PWM信号驱动激光器，激光器以第二输出功率发出pump光并耦合到增益光纤中，增益光纤放大输出光信号。无论激光器所需目标功率是大还是小，均能够保持光信号稳定，保证增益效果。

A Method and System of Optical Signal Amplification and Output

The invention relates to an amplification and output method of optical signal and a system. The amplification and output method includes the following steps: when the laser driving current matching the required output optical signal is first related to the threshold current of the laser, a direct current signal is emitted to drive the laser, and the pump light is emitted by the first output power of the laser and coupled to the gain fiber, and the gain fiber amplifies the output optical signal; When the driving current of the laser matched with the required output optical signal is second related to the threshold current of the laser, the duty cycle of high current and low current of the PWM signal is set, and the PWM signal is emitted to drive the laser. The pump light is emitted by the second output power of the laser and coupled to the gain optical fiber, and the output optical signal is amplified by the gain optical fiber. Whether the target power of the laser is large or small, it can keep the optical signal stable and ensure the gain effect.

【技术实现步骤摘要】
一种光信号的放大输出方法及系统
本专利技术涉及光放大领域，具体涉及一种光信号的放大输出方法以及系统。
技术介绍
掺铒光纤放大器(EDFA)作为光纤通信链路上不可或缺的放大单元，在设计和应用中，需要综合考虑输入、输出功率大小，功率稳定性、增益范围、噪声要求等多种光学指标，以适应不同的应用环境。较为典型的应用场景是，在较低的输入功率下，需求适中的光信号增益，此时放大器最后的输出功率也不会很大。EDFA是利用pump光在摻铒光纤中发生受激辐射，将能量转移到信号光上，从而达到放大特定信号光的目的，通过增大或减小pump光功率，就可以相应的增大或减小掺铒光纤所提供的光增益。在低输出功率的应用场景下，往往只需要pump激光器提供一定的pump光功率，所提供的能量就可以在掺铒光纤中达到增益要求。而现在商用的EDFA中使用的pump激光器都是LD(激光二极管，LaserDiode)，它有一个参数叫阈值电流，只有当驱动电流超过阈值电流时，LD才会随着电流的增大较为线性的输出光功率。在阈值电流附近，增加一点小的驱动电流，所输出的pump功率可能就可以使掺铒光纤中增益超过目标增益。而此时降低驱动电流的话，又会使驱动电流小于阈值电流，pump激光器完全不出光，掺铒光纤又失去增益能力。因为上述原因，在目标输出光功率较低的应用场景下，EDFA的输出光功率非常不稳定。如果这个问题放任不管，轻则影响EDFA增益控制逻辑的实际效果，重则输出光的极度不稳定会导致EDFA在完全无法在低输出功率的工作状态下使用。若想保证EDFA完全胜任目标输出光功率较低的应用场景，EDFA在设计和应用时需要考虑合适到响应的增益范围和输出光功率范围，以及考虑噪声、平坦度、增益光谱范围等因素的限制，进行针对性的设计，才能够完全实现。目前，EDFA还有另外一种方式，采用的pump激光器使用FBG构成外谐振腔结构进行稳频，具体来说，在激光器后的耦合输出光纤上，加入FBG(光纤布拉格光栅，FiberBraggGrating)反射一部分pump光，一般为3％到5％，增强激光器谐振腔的反馈强度，从而达到稳定LD输出光的波长和功率的目的。使用FBG的方法优点是简单易得，直接在输出耦合光纤上刻蚀光栅即可。但是，在小pump光下，稳定pump光波长和功率的效果依然很差；且可能不同的激光器需求不同的反射功率，刻蚀的光栅反射率无法达到最佳匹配。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种光信号的放大输出方法及系统，解决激光器的目标输出功率较小时无法实现光信号放大的问题。为解决该技术问题，本专利技术提供一种光信号的放大输出方法，所述放大输出方法包括以下步骤：所需输出光信号相匹配的激光器驱动电流与激光器阈值电流成第一关系时，发出直流信号驱动激光器，激光器以第一输出功率发出pump光并耦合到增益光纤中，增益光纤放大输出光信号；以及，所需输出光信号相匹配的激光器驱动电流与激光器阈值电流成第二关系时，设定PWM信号的高电流和低电流的占空比，发出PWM信号驱动激光器，激光器以第二输出功率发出pump光并耦合到增益光纤中，增益光纤放大输出光信号。其中，较佳方案是，所述高电流的公式为：Ihigh＝Ith+I0，所述低电流的公式为：Ilow＝Ith-I0，其中，Ihigh为高电流，Ilow为低电流，Ith为激光器的阈值电流，I0为设定电流。其中，较佳方案是，所述设定电流在10至40mA范围内。其中，较佳方案是，所述放大输出方法还包括以下步骤：在激光器输出光纤的纤芯刻蚀光纤布拉格光栅，激光器发出的pump光经过光纤布拉格光栅反馈之后输出。其中，较佳方案是，所述增益光纤为摻铒光纤。其中，较佳方案是，所述激光器为激光二极管。本专利技术还提供一种光信号的放大输出系统，所述放大输出系统用于实现如上所述的放大输出方法，所述放大输出系统包括第一驱动模块、第二驱动模块、激光器和增益光纤，其中，所需输出光信号相匹配的激光器驱动电流与激光器阈值电流成第一关系时，所述第一驱动模块发出直流信号驱动激光器，所述激光器以第一输出功率发出pump光并耦合到增益光纤中，所述增益光纤放大输出光信号；以及，所需输出光信号相匹配的激光器驱动电流与激光器阈值电流成第二关系时，所述第二驱动模块设定PWM信号的高电流和低电流的占空比，并发出PWM信号驱动激光器，所述激光器以第二输出功率发出pump光并耦合到增益光纤中，所述增益光纤放大输出光信号。其中，较佳方案是，所述第一驱动模块为pump激光器，所述第二驱动模块为晶体振荡器。其中，较佳方案是，所述放大输出系统还包括加法器，所述加法器分别与pump激光器和晶体振荡器连接；所需输出光信号相匹配的激光器驱动电流与激光器阈值电流成第一关系时，所述加法器汇聚直流信号和PWM信号驱动激光器，所述激光器以第三输出功率发出pump光，其中，所述第三输出功率等于第一输出功率与第二输出功率相加之和；所需输出光信号相匹配的激光器驱动电流与激光器阈值电流成第二关系时，所述pump激光器关闭，所述加法器以PWM信号驱动激光器，所述激光器以第二输出功率发出pump光。其中，较佳方案是，所述高电流的公式为：Ihigh＝Ith+I0，所述低电流的公式为：Ilow＝Ith-I0，其中，Ihigh为高电流，Ilow为低电流，Ith为激光器的阈值电流，I0为设定电流。本专利技术的有益效果在于，与现有技术相比，本专利技术通过设计一种光信号的放大输出方法及系统，在驱动电流远大于阈值电流时，采用直流驱动激光器的方式，以第一输出功率输出pump光到增益光纤中，再进行光放大，而在驱动电流临近于阈值电流时，采用PWM驱动激光器的方式，以第二输出功率输出pump光到增益光纤中，再进行光放大，如此一来，无论激光器所需目标功率是大还是小，均能够保持光信号稳定，保证增益效果。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术直流驱动激光器的流程框图；图2是本专利技术PWM驱动激光器的流程框图；图3是本专利技术PWM信号的示意图；图4是本专利技术第一驱动模块驱动激光器的结构框图；图5是本专利技术第二驱动模块驱动激光器的结构框图；图6是本专利技术第二驱动模块的示意图。具体实施方式现结合附图，对本专利技术的较佳实施例作详细说明。如图1至图3所示，本专利技术提供一种光信号的放大输出方法的优选实施例。具体地，一种光信号的放大输出方法，所述放大输出方法针对以下两种不同情况采取不同的方式进行光信号的放大输出。情况一、参考图1，当所需输出光信号相匹配的激光器驱动电流与激光器阈值电流成第一关系时，所述放大输出方法包括以下步骤：步骤11、发出直流信号驱动激光器，激光器以第一输出功率发出pump光并耦合到增益光纤中；步骤12、增益光纤放大输出光信号。其中，最终放大输出的光信号需要增益光纤提供某一数值的增益，该增益与激光器的某一数值的驱动电流相匹配，以该数值的驱动电流对激光器进行驱动的话，激光器才能以相匹配的输出功率发出pump光并耦合到增益光纤中，增益光纤再通过增益放大输出光信号，并且输出的光信号是所需光信号。但是，激光器设有阈值电流，当驱动电流较大于阈值电流时，激光器才能随着驱动电流的增大或减小输出较为线性的输出功率，并且输出功率较大，此时，定义驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光信号的放大输出方法，其特征在于，所述放大输出方法包括以下步骤：所需输出光信号相匹配的激光器驱动电流与激光器阈值电流成第一关系时，发出直流信号驱动激光器，激光器以第一输出功率发出pump光并耦合到增益光纤中，增益光纤放大输出光信号；以及，所需输出光信号相匹配的激光器驱动电流与激光器阈值电流成第二关系时，设定PWM信号的高电流和低电流的占空比，发出PWM信号驱动激光器，激光器以第二输出功率发出pump光并耦合到增益光纤中，增益光纤放大输出光信号。

【技术特征摘要】
1.一种光信号的放大输出方法，其特征在于，所述放大输出方法包括以下步骤：所需输出光信号相匹配的激光器驱动电流与激光器阈值电流成第一关系时，发出直流信号驱动激光器，激光器以第一输出功率发出pump光并耦合到增益光纤中，增益光纤放大输出光信号；以及，所需输出光信号相匹配的激光器驱动电流与激光器阈值电流成第二关系时，设定PWM信号的高电流和低电流的占空比，发出PWM信号驱动激光器，激光器以第二输出功率发出pump光并耦合到增益光纤中，增益光纤放大输出光信号。2.根据权利要求1所述的放大输出方法，其特征在于，所述高电流的公式为：Ihigh＝Ith+I0，所述低电流的公式为：Ilow＝Ith-I0，其中，Ihigh为高电流，Ilow为低电流，Ith为激光器的阈值电流，I0为设定电流。3.根据权利要求2所述的放大输出方法，其特征在于，所述设定电流在10至40mA范围内。4.根据权利要求1至3任一所述的放大输出方法，其特征在于，所述放大输出方法还包括以下步骤：在激光器输出光纤的纤芯刻蚀光纤布拉格光栅，激光器发出的pump光经过光纤布拉格光栅反馈之后输出。5.根据权利要求4所述的放大输出方法，其特征在于，所述增益光纤为摻铒光纤。6.根据权利要求5所述的放大输出方法，其特征在于，所述激光器为激光二极管。7.一种光信号的放大输出系统，其特征在于，所述放大输出系统用于实现如权利要求1至6任一所述的放大输出方法，所述放大输出系统包括第一驱动模块、第二驱动模块、激光器和增益光纤，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊奇，
申请(专利权)人：昂纳信息技术深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44