CN100514886C - 一种测量光纤拉曼增益系数的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的测量光纤拉曼增益系数的装置包括光纤激光器，泵浦-信号光纤波分复用器和光纤光谱仪，泵浦-信号光纤波分复用器的输入端接有用于与被测单模光纤连接的第一光纤接头，泵浦-信号光纤波分复用器的输出端经第二光纤接头与光纤光谱仪相连，泵浦-信号光纤波分复用器的泵浦端经第三光纤接头与光纤激光器相连。本发明的装置中不用信号源，采用光纤激光器作为泵浦源，耦合方式简单，耦合效率高，无偏振依赖性，测量信噪比高，与现有小信号增益测量法相比，具有测量精度高、范围宽、稳定性好和速度快的特点。该测量装置可广泛用于各种通信光纤、宽带平坦光纤拉曼放大器的设计和制作中。

Description

一种测量光纤拉曼增益系数的装置

技术领域

本发明涉及测量光纤拉曼增益系数的装置，属于光通信器件领域。

背景技术

在光通信领域S，C，L波段密集波分复用(DWDM)光纤传输系统中，传输损耗可以通过光纤拉曼放大器得到补偿，不必事先将光信号转变成电信号的情况下，直接对光信号进行放大。在设计光纤拉曼放大器时要考虑光纤、泵浦光波长及功率、信号光的综合作用来获得一定增益、带宽和增益平坦度，首先要知道光纤的拉曼增益系数g_R(λ)，因此g_R(λ)的测量就显得相当重要。关于g_R(λ)的测量，常用小信号增益法来进行测量，即采用小信号输入时，通过测量在不用光纤激光器和用光纤激光器泵浦下测得的光纤输出的信号相除获得增益，从而计算被测光纤的拉曼增益系数g_R(λ)，但存在如下缺陷：(1)需要在整个波段内逐点测量，整个测试过程较繁。(2)逐点测量存在一定的误差，影响g_R(λ)的精度。(3)测量范围有限。

发明内容

本发明的目的是为光通信领域光纤拉曼放大器设计制作中，提供一种测量光纤拉曼增益系数g_R(λ)的装置。

为达上述目的，本发明的技术解决方案是：测量光纤拉曼增益系数的装置包括光纤激光器，泵浦-信号光纤波分复用器和光纤光谱仪，泵浦-信号光纤波分复用器的输入端接有用于与被测单模光纤连接的第一光纤接头，泵浦-信号光纤波分复用器的输出端经第二光纤接头与光纤光谱仪相连，泵浦-信号光纤波分复用器的泵浦端经第三光纤接头与光纤激光器相连。

上述的光纤激光器可以采用工作在1000—1600nm波段的光纤拉曼激光器。

本发明装置的工作原理如下：

将泵浦-信号光纤波分复用器输入端的第一光纤接头与被测单模光纤相连，先用很小功率的泵浦激光送入被测单模光纤，由于大大小于受激拉曼的阈值功率，被测单模光纤输出的信号为自发拉曼信号，由光纤光谱仪测得谱图，并将该图存于光纤光谱仪中。再用较大功率的泵浦激光送入被测单模光纤，由于超过受激拉曼的阈值功率，被测单模光纤输出的信号为受激拉曼信号，光纤光谱仪再次测得谱图。

将较大功率泵浦下的受激拉曼增益谱图与无受激拉曼增益情况下的谱图相除，得到光纤拉曼增益谱图。增益谱图中存在一个背底增益，实际计算增益谱时要扣除这个背底值。再由增益G(λ)与增益系数g_R(λ)的关系，如式(1)，计算得到光纤的拉曼增益系数谱图g_R(λ)，式中K是光纤的偏振系数，P₀是光纤中的泵浦功率，A_eff、L_eff分别是光纤的有效面积和有限长度。

$g_R\left(\mathrm{\λ}\right)=\frac{G\left(\mathrm{\λ}\right)\·K\·A_{\mathrm{eff}}}{4.34L_{\mathrm{eff}}\·P_0}---\left(1\right)$

本发明的测量光纤拉曼增益系数的装置中不用信号源，采用光纤激光器作为泵浦源，耦合方式简单，耦合效率高，无偏振依赖性，测量信噪比高，与现有小信号增益测量法相比，具有测量精度高、范围宽、稳定性好和速度快的特点。通过选用工作在1000—1600nm波段内不同的光纤拉曼激光器，可获得光通信中不同波段的光纤拉曼增益系数谱图。该测量装置可广泛用于各种通信光纤、宽带平坦光纤拉曼放大器的设计和制作中。

附图说明

图1是本发明测量光纤拉曼增益系数的装置的示意图；

图210mW光纤激光泵浦下的光谱图；

图3200mW光纤激光泵浦下的光谱图；

图4DCF光纤的拉曼增益系数光谱图g_R(λ)。

具体实施方式

参照图1，本发明的测量光纤拉曼增益系数的装置包括光纤激光器1，泵浦-信号光纤波分复用器2和光纤光谱仪3，泵浦-信号光纤波分复用器2的输入端A接有用于与被测单模光纤7连接的第一光纤接头4，泵浦-信号光纤波分复用器2的输出端C经第二光纤接头5与光纤光谱仪3相连，泵浦-信号光纤波分复用器2的泵浦端B经第三光纤接头6与光纤激光器1相连。

实例中，与第一光纤接头4相连的被测单模光纤7为5km DCF光纤，泵浦-信号光纤波分复用器2采用1X2耦合器，光纤光谱仪3为Adventest8384 OSA，1X2耦合器到光纤光谱仪的连接损耗为3dB，光纤激光器到泵浦-信号光纤波分复用器2的连接损耗为3dB，光纤激光器波长为1427nm。先用10mW的泵浦激光功率送入被测单模光纤7，OSA测得的光谱图如图2所示。再用200mW的泵浦激光功率输入被测单模光纤7，OSA测得的光谱图如图3所示。

200mW泵浦下的受激拉曼增益光谱与10mW泵浦下的自发拉曼信号的光谱图相除，得到DCF光纤的拉曼增益谱图。按增益与增益系数的关系，计算得到DCF光纤的拉曼增益系数光谱图，如图4所示。最大增益位于1523nm，g_max＝15.7×10^-14m/W。

Claims (2)

1.一种测量光纤拉曼增益系数的装置，其特征在于包括光纤激光器(1)，泵浦-信号光纤波分复用器(2)和光纤光谱仪(3)，泵浦-信号光纤波分复用器(2)的输入端(A)接有用于与被测单模光纤连接的第一光纤接头(4)，泵浦-信号光纤波分复用器(2)的输出端(C)经第二光纤接头(5)与光纤光谱仪(3)相连，泵浦-信号光纤波分复用器(2)的泵浦端(B)经第三光纤接头(6)与光纤激光器(1)相连，在进行测量时，先用很小功率的泵浦激光送入被测单模光纤，测得的自发拉曼信号的谱图存于光纤光谱仪中，再用较大功率的泵浦激光送入被测单模光纤，得到受激拉曼信号的谱图，将较大功率泵浦下的受激拉曼增益谱图与无受激拉曼增益情况下的谱图相除得到光纤拉曼增益谱图，扣除增益谱图中存在的背底增益，再根据公开的公式就可以计算得到增益系数谱图g_R(λ)， $g_R\left(\mathrm{\λ}\right)=\frac{G\left(\mathrm{\λ}\right)\·K\·A_{\mathrm{eff}}}{4.34L_{\mathrm{eff}}\·P_0},$ 式中K是光纤的偏振系数，P₀是光纤中的泵浦功率，A_eff、L_eff分别是光纤的有效面积和有限长度。

2.根据权利要求1所述的测量光纤拉曼增益系数的装置，其特征在于光纤激光器(1)是工作在1000—1600nm波段的光纤拉曼激光器。

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