具有优化噪声系数的混合光放大器制造技术

用于优化可变增益混合放大器（HA）的噪声系数的方法，所述可变增益混合放大器（HA）包括可变增益拉曼放大器和可变增益集中放大器，所述可变增益拉曼放大器具有可调节平均增益GR和增益斜率TR，所述可变增益集中放大器具有可调节平均增益GL和增益斜率TL。在各种实施例中，所述方法包括：作为输入接收所需的混合放大器平均增益GH值和所需的增益斜率TH值；获得一组GR、TR、GL和TL值，所述组GR、TR，GL、TL值产生最佳优化混合放大器NF和满足GR+GL=GH的条件，并且TR+TL在特定混合放大器的操作斜率范围之内。在一些实施例中，所述获得的TR值和TL值满足条件TR+TL=TH。

【技术实现步骤摘要】
具有优化噪声系数的混合光放大器
本文所公开的实施例总体上涉及用于光纤通信系统的光纤放大器，更具体地，涉及混合集中拉曼放大器。
技术介绍
当波分复用（WDM）信号通道传输通过该系统（现代光通信系统）时，现代光通信系统利用光放大器放大该波分复用（WDM）信号通道。这些放大器可置于该系统的接收端和传输端，也可置于包括该系统的各个传输光纤段之间。与其它放大器相比，光放大器的特征在于其增益和噪声系数（NF），噪声系数（NF）对放大器引入系统的噪声进行了量化。对于WDM系统，当该WDM信号通道占据一个信号波长带时，光放大器的特征还在于该波长带中的增益和NF的光谱依赖性。以下三个主要参量是关键所在：（1）平均增益：定义为整个波长带的平均增益；（2）增益斜率：通过对整个波长带上的光谱增益曲线进行线性拟合，并计算波长带的长波长（称为“红”）端的线性拟合和短波长（称为“蓝”）端的线性拟合之间的增益差而定义；（3）最大NF：定义为整个波长带上的最大NF值。除非另有特别说明，否则本文所使用的术语“NF”意指最大NF。除非另有特别说明，所有增益值、增益斜率值、衰减值和NF值都以分贝（dB）为单位。在许多情况下，光放大器具有可变增益功能是有益的。这意味着，放大器的平均增益可动态地设为规定范围值内的任何值，同时对于任何平均增益的设置，可将增益斜率保持在所需规范内。这种可变增益功能使得同类放大器可用于不同系统中，并可用于同一系统中需要不同层次的平均增益的不同位置。在某些情况下，人们还希望在独立于平均增益的情况下，将增益斜率动态地设置在一定值范围内。一类光放大器为集中放大器（lumpedamplifier），这种集中放大器是完全自成体系的单元，具有定义明确的输入口和输出口，在该放大器中，整个放大过程都发生在该单元内。最常使用的集中光放大器示例是掺铒光纤放大器（EDFA，Erbiumdopedfiberamplifier），该放大器包括至少一段掺铒光纤（EDF）和至少一个泵浦激光二极管。EDF作为增益介质，当其通过放大器时，其将能量从泵浦激光二极管传递至光信号通道，从而实现信号放大。一种集中放大器可包括可变光衰减器（VOA），该可变光衰减器通过允许平均增益通过控制该VOA可调节来实现可变增益功能。通常，VOA衰减的增加导致平均增益减少。在大多数实际情况中，为了提高放大器的效率，将VOA置于该放大器的两个增益级（stage）之间，而非放在放大器的出口处。导致的一种结果是，由于信号通道的额外损耗，因此VOA衰减的增加也导致了放大器NF的增加。因此，放大器NF随着平均增益的减少而增加。在许多情况下，也可通过同时控制VOA衰减和用于泵浦放大器的泵浦功率来独立调节增益斜率和平均增益。例如，在用于C-带的可变增益EDFA中，增加VOA衰减同时调节泵浦功率以保持恒定平均增益，将使增益斜率降低（使其值更负）。相反，减少VOA衰减同时调节泵浦功率以保持恒定平均增益，将使增益斜率增加（使其值更正）。近年来，一种新型放大器，即分布式拉曼放大器（本文也简称为“拉曼放大器”或其缩写“RA”）已被引入光通信系统中。集中放大器和拉曼放大器之间的显著差异在于，对于拉曼放大器，传输光纤自身用作增益介质，这就意味着当信号通道通过传输光纤时，信号通道被放大。因此，拉曼放大器自身仅仅提供拉曼泵浦功率和控制功能，而实际的放大过程以分布式方式沿着传输光纤发生。当与采用等效的集中放大器（比如EDFA）的情况相比时，分布式放大的性质提高了系统的光信号噪声比（OSNR）。这可通过以下事实反映出来：与等效的集中放大器相比，拉曼放大器通常具有较低的NF。照例，拉曼放大器提供的平均增益越高，其NF越低。拉曼放大器的平均增益可通过控制注入到传输光纤中的拉曼泵浦功率的量来调节。而且，如果拉曼放大器包括至少两个具有不同波长且旨在独立控制各个泵浦所发射的功率，那么，也可在一定程度上对增益的光谱形状（spectralshape）进行控制。因此，可实现可变增益功能，增益斜率可独立于平均增益而调整。包括平均增益控制和增益斜率控制的拉曼放大器是已知的。尽管与等效的集中放大器相比，拉曼放大器通常具有较低的NF，但主要是由于高增益需要高层次的拉曼泵浦功率来注入到传输光纤中的事实，拉曼放大器通常受限于其提供的增益量。这既增加了系统的成本，也增加了与在传输光纤中传播超高水平的泵浦功率有关的潜在安全隐患和损坏。而且，超高拉曼增益值同样也与高层次的双重瑞利散射（Rayleighbackscattering）相关，高层次的双重瑞利散射对系统性能不利。为了克服该问题，拉曼放大器通常与集中放大器比如EDFA一起使用，因此形成了所谓的混合集中式拉曼放大器（本文也简称为“混合放大器”并简称“HA”）。在该结构中，拉曼放大器用作前置放大器，而集中放大器用作升压放大器。因为放大器的总NF通常由前置放大器的NF支配，所以HA受益于拉曼放大器的低NF。另一方面，集中放大器升压器能够提供拉曼放大器不能提供的额外增益，从而使混合放大器的总增益能够达到所需的高增益。如上所述，HA的可变增益功能在某些程度上可通过控制拉曼放大器的增益来实现。然而，由于HA中的拉曼放大器部分的总增益通常是有限的，又由于在超低增益下通常很难控制拉曼放大器的操作，所以用这种方法可实现的总动态增益范围是有限的。因此，使混合放大器中的集中放大器部分也提供可变增益功能是有益的，从而提高了HA整体的增益功能。在这种情况下，关键问题是如何在拉曼放大器和集中放大器之间划分HA的总增益，而同时减小HA的总NF。实现该目的的一种已知的方法是将HANF的数据库存储为针对不同HA总增益值的拉曼放大器增益的函数。因此，对于给定的所需HA总增益，可相应建立并设置提供最小NF的拉曼放大器增益。接着，集中放大器的平均增益设为提供需要达到所需HA总增益的剩余增益。然而，该方法没有考虑WDM系统中增益的光谱依赖性，因此也就没有考虑增加的自由度，该自由度是通过控制拉曼放大器和集中放大器的增益斜率（不仅仅是平均增益）而获得的。另一种已知的解决方案是优化拉曼放大器增益的光谱形状，以优化HANF。这种方案通过在光谱区提供较高的拉曼增益来实现，集中放大器在该光谱区具有最高的NF，因此该方法减小了该光谱区中HA的总NF。然而，如果假定HANF的总增益是固定的，那么，在可变增益HA的情况下，根本不会考虑到NF的优化。因此，人们需要，且也应该是有利的来具有，一种可变增益混合放大器和用于优化可变增益混合放大器中的NF的方法，其中，可独立控制拉曼放大器和集中放大器的平均增益和增益斜率。
技术实现思路
在以下说明中，平均增益标记为“G”，增益斜率标记为“T”，标记形式为GR和TR、GL和TL，以及GH和TH，下标“R”、“L”和“H”分别指“拉曼”、“集中”和“混合”。这些标记用于表示“参数”。当所述参数收到数值时，相同的标记后面跟有“值”，即：“TR值”、“TR值”、“GL值”、“TL值”、“GH值”和“TH值”。在一些实施例中，提供了用于优化可变增益混合放大器的噪声系数的方法，所述可变增益混合放大器包括可变增益拉曼放大器部（或“单元”）和可变增益集中放大器部，所述可变增益拉曼放大器具有可调节的平均增益GR和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于操作可变增益混合放大器以优化噪声系数的方法，所述混合放大器具有可调节的平均增益GH，并且包括可变增益拉曼放大器和可变增益集中放大器，所述可变增益拉曼放大器具有可调节的平均增益GR和增益斜率TR，所述可变增益集中放大器具有可调节的平均增益GL和增益斜率TL，所述方法包括下列步骤：a）作为输入接收所需的混合放大器平均增益GH值；b）获得一组GR、TR、GL和TL值以便优化所述混合放大器的噪声系数，其中，所述获得的GR和GL值满足条件GR+GL=GH。

【技术特征摘要】
2012.07.19 US 13/552,8641.一种用于操作可变增益混合放大器以优化噪声系数的方法，所述混合放大器具有可调节的平均增益GH，并且包括可变增益拉曼放大器和可变增益集中放大器，其特征在于，所述可变增益拉曼放大器具有可调节的平均增益GR和增益斜率TR，所述可变增益集中放大器具有可调节的平均增益GL和增益斜率TL，所述方法包括下列步骤：a)作为输入接收所需的混合放大器平均增益GH值；b)获得一组GR、TR、GL和TL值以便优化所述混合放大器的噪声系数，其中，所述获得的GR和GL值满足条件GR+GL＝GH，其中，所述获得的TR和TL值满足条件：TR+TL在规定的混合放大器操作增益斜率范围内。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合放大器进一步具有可调节的增益斜率TH，所述作为输入的接收步骤进一步包括接收所需的TH值，其中，所述获得的TR和TL值满足条件TR+TL＝TH。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括下列步骤：c)将拉曼放大器的GR和TR分别设为所述获得的GR和TR值，将GL和TL分别设为所述获得的GL和TL值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得的步骤包括从查询表中检索所述组GR、TR、GL和TL值。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得的步骤包括从公式中检索所述组GR、TR、GL和TL值。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述集中放大器增益斜率具有标称值TL0，其中对于至少某些GH值，所述获得的TL值与所述TL0值不同。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述集中放大器为掺铒光纤放大器，其中，所述获得的TL值比所述TL0值要大。8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述集中放大器被规定在最大平均增益GL0值下操作，其中，所述集中放大器包括具有衰减V的可变光衰减器(VOA)，其中，设置GR、TR、GL和TL值的结果是：对于至少某些GH值，...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤莫尔·埃利亚胡，埃亚尔·萨里德，尤瑞·盖拉，大卫·梅纳什，
申请(专利权)人：菲尼萨公司，
类型：发明
国别省市：