拉曼光纤放大器及其增益控制方法技术

本发明专利技术的第一方面提出一种拉曼光纤放大器，包括泵浦信号合波器、泵浦激光器(组)、第一滤波器、第二滤波器、分光器、第一监测器、第二监测器；本发明专利技术的第二方面提出一种拉曼光纤放大器的增益控制方法，包括以下步骤：先通过带内ASE功率ASE

Raman fiber amplifier and its gain control method

【技术实现步骤摘要】
拉曼光纤放大器及其增益控制方法
本专利技术涉及拉曼光纤放大器(RFA:RamanFiberAmplifier)，尤其是一种反向分布式的拉曼光纤放大器及其增益控制。
技术介绍
RFA是基于受激拉曼散射机制设计的，由于噪声指数低，与掺铒光纤放大器配合使用时，可显著提高光信噪比，减小误码率，增大传输距离，目前RFA广泛应用于超长距离传输系统中。对于某一泵浦波长及信号波长，RFA的小信号开关增益可由公式(1)表示：其中，g(v)R为光纤拉曼增益系数；Aeff为光纤有效面积；Pp为入纤泵浦功率；K为偏振因子；Leff为光纤有效长度，定义为Leff＝1-exp(-αpL)/αp；αp为泵浦光在光纤中的衰减系数；L为光纤长度。在传输系统中，RFA期望为恒增益控制方式。通过公式(1)可知，当RFA工作在小信号线性放大区时，只要保持入纤泵浦功率Pp恒定即可认为增益恒定。但传输光纤的长度、种类、衰减系数、拉曼增益系数等都有较大差别，恒泵浦功率方式的RFA，实际拉曼增益与出厂测试结果会有较大偏差，在施工过程中需要重新调试，操作不方便。同时光纤的老化、温度环境的变化、传输光纤的长度变化、节点损耗等都会影响到拉曼增益，导致增益控制不准确。改进型的RFA恒增益控制，一般基于RFA本身产生的ASE(AmplifiedSpontaneousEmission：放大自发辐射功率)，ASE功率和增益G之间有着一定的数学关系式，通过控制ASE功率的大小间接控制增益G。根据信号带内及带外定义，RFA本身产生的ASE功率可分为带内ASE(ASEIB)、带外ASE(ASEOB)。ASEIB由于和信号波长范围相同，提取的可操作性差、信号串扰严重，仅存在理论意义，实际系统中无法使用；比如专利US6373621、02279586.3、02139185.8等。ASEOB位于信号波长范围之外，提取方式简单、而且信号串扰较小，比如专利201110174019.4。因此改进型的RFA恒增益控制主要基于ASEOB。专利201110174019.4描述的是通过提取ASEOB进行拉曼增益锁定的方法。该专利中提到了信号光串扰、监控信号串扰的处理方法，通过合理调整滤波器的中心波长、尽量的减小滤波器的带宽，减少系统本底ASE功率的影响及其它信号的串扰。专利中基于ASEOB出厂的校准数据进行增益控制。在实际传输系统中，由于ASEOB的带宽很窄(一般小于1.6nm)，ASEOB易受光纤种类、光纤长度、连接损耗、增益谱形状、信号波长、信号数量等因素影响而变化；且虽然在提取ASEOB时已考虑提取远离信号波长的ASE功率，但无法从根本上消除传输系统本底ASE功率的影响，当ASEOB功率较小时，传输系统本底ASE功率直接叠加到ASEOB中导致控制异常。因此仅基于出厂校准的ASEOB进行增益控制，由于影响因素较多，很难满足增益精度要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种拉曼光纤放大器及其增益控制方法，控制步骤及方案简单，能够保证增益控制的正确性及精度。本专利技术采用的技术方案是：本专利技术的第一方面提出一种拉曼光纤放大器，包括泵浦信号合波器、泵浦激光器(组)、第一滤波器、第二滤波器、分光器、第一监测器、第二监测器；传输光纤的末端接泵浦信号合波器的公共端；泵浦信号合波器的反射端接泵浦激光器(组)，泵浦信号合波器的输出端接第一滤波器的公共端，第一滤波器的反射端接分光器的公共端，第一滤波器的透射端接第二滤波器的公共端；第二滤波器的透射端接第一监测器；第二滤波器的反射端进行光功率泄露；分光器的主输出端作为FRA的输出端，分光器的次输出端接第二监测器。本专利技术的第二方面提出一种拉曼光纤放大器的增益控制方法，包括以下步骤：步骤1：增益G0锁定；泵浦激光器(组)为关闭状态时，第二监测器探测得到Pin；当满足开泵条件时，泵浦激光器(组)会开启，并根据所要求的增益G0调整泵浦激光器(组)的功率，当第二监测器探测的输出功率Pout0满足公式(2)时，G0锁定完成；步骤2：ASEOB(A0)计算；G0锁定后，把ASEOB(D0)、Pout0、i代入公式(3)，求解ASEOB(A0)；步骤3：Offset计算；定义Offset为G0条件下，ASEOB(A0)和ASEOB(T0)的偏差，如公式(4)所示：Offset＝ASEOB(A0)-ASEOB(T0)(4)Offset可扩展到其它增益G下的ASEOB(A)和ASEOB(T)，即：即ASEOB(T)和ASEOB(A)存在偏差，如果直接用出厂校准值ASEOB(T)控制增益，会导致增益精度较差，甚至控制混乱；步骤4：利用ASEOB(A)进行增益G控制；以ASEOB(A)作为新的基准，用于增益G控制；当第一监测器的探测值ASEOB(D)满足公式(5)时，增益G控制完成；各参数的定义及单位定义如下：G：表示增益，单位dB；G0：表示增益，泵浦激光器(组)从关闭到开启后的增益锁定值，单位dB；Pin：表示输入功率，泵浦激光器(组)关闭时，第二监测器的探测值，单位dBm；Pout：表示输出功率，泵浦激光器(组)开启后，第二监测器的探测值，单位dBm；Pout0：表示输出功率，G0锁定时，第二监测器的探测值，单位dBm；ASEIB(T)：表示带内ASE功率，增益G时，RFA本身所产生的带内ASE功率，出厂校准值，单位dBm；ASEIB(T0)：表示带内ASE功率，增益G0时，RFA本身所产生的带内ASE功率，出厂校准值，单位dBm；ASEOB(D)：表示带外ASE功率，增益G时，第一监测器的探测值，单位dBm；ASEOB(D0)：表示带外ASE功率，增益G0时，第一监测器的探测值，单位dBm；ASEOB(T)：表示带外ASE功率，增益G时，RFA本身所产生的带外ASE功率，出厂校准值，单位dBm；ASEOB(T0)：表示带外ASE功率，增益G0时，RFA本身所产生的带外ASE功率，出厂校准值，单位dBm；ASEOB(A)：表示带外ASE功率，增益G时，RFA本身所产生的带外ASE功率，计算值，单位dBm；ASEOB(A0)：表示带外ASE功率，增益G0时，RFA本身所产生的带外ASE功率，计算值，单位dBm；i：表示输出功率Pout对ASEOB的串扰隔离度，单位dB。通过滤波器串联的方式，可提高i值，一般来说，单个滤波器的隔离可以满足30dB以上；两个滤波器串联，总隔离度达到60dB以上，此时输出功率对带外ASE的串扰基本可以忽略。公式(3)、公式(5)可分别简化为：ASEOB(A0)＝ASEOB(D0)(3-1)ASEOB(D)＝ASEOB(A)＝ASEOB(T)+Offset(5-1)本专利技术的优点在于：1)控制步骤及方案简单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种拉曼光纤放大器，其特征在于，包括泵浦信号合波器、泵浦激光器(组)、第一滤波器、第二滤波器、分光器、第一监测器、第二监测器；/n传输光纤的末端接泵浦信号合波器的公共端；泵浦信号合波器的反射端接泵浦激光器(组)，泵浦信号合波器的输出端接第一滤波器的公共端，第一滤波器的反射端接分光器的公共端，第一滤波器的透射端接第二滤波器的公共端；第二滤波器的透射端接第一监测器；第二滤波器的反射端进行光功率泄露；分光器的主输出端作为FRA的输出端，分光器的次输出端接第二监测器。/n

【技术特征摘要】
1.一种拉曼光纤放大器，其特征在于，包括泵浦信号合波器、泵浦激光器(组)、第一滤波器、第二滤波器、分光器、第一监测器、第二监测器；
传输光纤的末端接泵浦信号合波器的公共端；泵浦信号合波器的反射端接泵浦激光器(组)，泵浦信号合波器的输出端接第一滤波器的公共端，第一滤波器的反射端接分光器的公共端，第一滤波器的透射端接第二滤波器的公共端；第二滤波器的透射端接第一监测器；第二滤波器的反射端进行光功率泄露；分光器的主输出端作为FRA的输出端，分光器的次输出端接第二监测器。


2.如权利要求1所述的拉曼光纤放大器，其特征在于，
该拉曼光纤放大器通过以下增益控制方法进行增益控制；
步骤1：增益G0锁定；
泵浦激光器(组)为关闭状态时，第二监测器探测得到Pin；当满足开泵条件时，泵浦激光器(组)会开启，并根据所要求的增益G0调整泵浦激光器(组)的功率，当第二监测器探测的输出功率Pout0满足公式(2)时，G0锁定完成；



步骤2：ASEOB(A0)计算；
G0锁定后，把ASEOB(D0)、Pout0、i代入公式(3)，求解ASEOB(A0)；



步骤3：Offset计算；
定义Offset为G0条件下，ASEOB(A0)和ASEOB(T0)的偏差，如公式(4)所示：
Offset＝ASEOB(A0)-ASEOB(T0)(4)
Offset可扩展到其它增益G下的ASEOB(A)和ASEOB(T)，即：



即ASEOB(T)和ASEOB(A)存在偏差；
步骤4：利用ASEOB(A)进行增益G控制；
以ASEOB(A)作为新的基准，用于增益G控制；当第一监测器的探测值ASEOB(D)满足公式(5)时，增益G控制完成；



各参数的定义及单位定义如下：
G：表示增益，单位dB；
G0：表示增益，泵浦激光器(组)从关闭到开启后的增益锁定值，单位dB；
Pin：表示输入功率，泵浦激光器(组)关闭时，第二监测器的探测值，单位dBm；
Pout：表示输出功率，泵浦激光器(组)开启后，第二监测器的探测值，单位dBm；
Pout0：表示输出功率，G0锁定时，第二监测器的探测值，单位dBm；
ASEIB(T)：表示带内ASE功率，增益G时，RFA本身所产生的带内ASE功率，出厂校准值，单位dBm；
ASEIB(T0)：表示带内ASE功率，增益G0时，RFA本身所产生的带内ASE功率，出厂校准值，单位dBm；
ASEOB(D)：表示带外ASE功率，增益G时，第一监测器的探测值，单位dBm；
ASEOB(D0)：表示带外ASE功率，增益G0时，第一监测器的探测值，单位dBm；
ASEOB(T)：表示带外ASE功率，增益G时，RFA本身所产生的带外ASE功率，出厂校准值，单位dBm；
ASEOB(T0)：表示带外ASE功率，增益G0时，RFA本身所产生的带外ASE功率，出厂校准值，单位dBm；
ASEOB(A)：表示带外ASE功率，增益G时，RFA本身所产生的带外ASE功率，计算值，单位dBm；
ASEOB(A0)：表示带外ASE功率，增益G0时，RFA本身所产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雷，
申请(专利权)人：无锡市德科立光电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32