CN102749783A - 拉曼光纤放大器及其传输光纤接头损耗的探测方法 - Google Patents

Abstract

一种拉曼光纤放大器及其传输光纤接头损耗的探测方法，放大器有泵浦信号合波器的透射端连接带外自发辐射放大光滤波器的公共端，带外自发辐射放大光滤波器的带外ASE输出端连接光电探测器，光电探测器的输出端连接控制单元的输入端，控制单元的输出端连接泵浦激光器组的输入端，泵浦激光器组与泵浦信号合波器的泵浦端端相连，泵浦信号合波器的公共端通过传输光纤与掺铒光纤放大器的输入端相连。方法：输出一组功率确定的泵浦光；确定带外自发辐射放大光功率和泵浦光功率之间的数学关系，及确定接头损耗与带外自发辐射放大光功率之间的数学关系；确定接头损耗值。本发明可以精确控制增益大小及增益斜率，实时知道传输光纤线路的相对插损，能提高产品的性能。

Description

拉曼光纤放大器及其传输光纤接头损耗的探测方法

技术领域

本发明涉及一种拉曼光纤放大器。特别是涉及一种包含大增益控制范围的拉曼光纤放大器及其传输光纤接头损耗的探测方法。

背景技术

通信系统对拉曼光纤放大器控制要求越来越高，不仅要求拉曼光纤放大器增益的大小可以大范围调节，而且要求拉曼光纤放大器对多波系统增益斜率也可以较大范围调节。目前拉曼光纤放大器主要是通过定标增益与信号工作带宽外的某段波长内的自发辐射放大光（ASE）功率的数学关系来控制增益。然而在同类型的光纤中，因为制作工艺或批次等原因，各光纤不能有完全一样的衰减，另外随着长时间应用引起的老化，环境温度变化的影响，及传输光纤与拉曼光纤放大器连接之间的插损等，这些因素都会影响拉曼光纤放大器的增益与带外ASE功率之间的关系，而且这些因素还不是固定不变的。我们将这种因素称为接头损耗。为了精确控制拉曼光纤放大器的增益，必须将这些因素考虑进拉曼光纤放大器的增益与带外ASE功率之间的数学关系中。在双泵或多泵的拉曼光纤放大器中，其主要通过确定泵的比例与增益斜率的关系来控制放大器的增益斜率。且此关系同样受到上述接头损耗的影响。为了准确的控制拉曼光纤放大器的增益大小及增益斜率，这种接头损耗的探测是必须的。

在拉曼光纤放大器的工程应用中，因为环境洁净度不够，放大器的输出端面很容易污染，从而导致放大器与传输光纤的连接插损变大，影响拉曼光纤放大器的应用。我们需要及时了解这种插损进而采取必要的解决措施。

综上所述，精确探测光纤的接头损耗是系统所必须的。经实验验证，当泵的功率在较小范围内时，我们可以选定特定带宽内的带外ASE功率，其功率值与泵的大小成线性关系，且这种关系不受信号光功率大小的影响。如果预先在放大器控制系统中存储一组一定范围内泵浦光功率与特定带宽带外ASE功率的关系，假设此时的接头损耗为0，并拟合出带外ASE功率与接头损耗的数学关系。工程应用时，在放大器工作之前，控制放大器泵输出一定功率的光，通过探测此时特定带宽带外ASE的功率，由数学关系计算出传输光纤的接头损耗值。很显然，精确探测拉曼光纤放大器中传输光纤接头损耗在技术上是可行的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种可以精确控制增益大小及增益斜率的拉曼光纤放大器及其传输光纤接头损耗的探测方法。

本发明所采用的技术方案是：一种拉曼光纤放大器及其传输光纤接头损耗的探测方法，拉曼光纤放大器，包括有泵浦信号合波器、泵浦激光器组、带外自发辐射放大光滤波器、光电探测器和控制单元，其中，所述的泵浦信号合波器的透射端连接所述的带外自发辐射放大光滤波器的公共端，带外自发辐射放大光滤波器的带外ASE输出端连接光电探测器，所述的光电探测器的输出端连接控制单元的输入端，所述控制单元的输出端连接泵浦激光器组的输入端，所述泵浦激光器组还与泵浦信号合波器的泵浦端相连，所述的泵浦信号合波器的公共端通过传输光纤与掺铒光纤放大器的输出端相连。

所述的带外自发辐射放大光滤波器采用带通滤波器。

所述的带外自发辐射放大光滤波器的工作带宽采用滤除掺铒光纤放大器信号光的工作波段。

当用于有监控光的系统时，所述的带外自发辐射放大光滤波器的工作带宽采用滤除掺铒光纤放大器信号光和系统监控光的工作波段。

一种用于拉曼光纤放大器的传输光纤接头损耗的探测方法，包括如下步骤：

步骤1：控制泵浦激光器组输出一组功率确定的泵浦光；

步骤2：通过带外自发辐射放大光滤波器提取不同泵浦光下对应的带外自发辐射放大光功率；

步骤3：确定带外自发辐射放大光功率和泵浦光功率之间的数学关系，及确定接头损耗与带外自发辐射放大光功率之间的数学关系；

步骤4：控制泵浦激光器组输出标准泵浦光功率；

步骤5：提取步骤4中泵浦光功率输出时的带外自发辐射放大光功率；

步骤6：通过步骤5提取的带外自发辐射放大光功率，及步骤3确定的接头损耗与带外自发辐射放大光功率之间的数学关系，确定接头损耗值。

所述的带外自发辐射放大光功率和泵浦光功率之间的数学关系是通过建立列表得到一一对应关系，然后拟合出数学关系的方法存储在控制单元内，列表的具体实现是通过定标方式确定带外自发辐射放大光功率与泵功率的一一对应关系，然后通过最小二乘法线性拟合或差值或其他方式拟合，建立带外自发辐射放大光功率与泵功率之间的数学关系。

所述的带外自发辐射放大光功率和泵浦光功率之间的数学关系式为：

ASE=k×P+b

其中ASE表示带外自发辐射放大光功率，单位为dBm，P表示泵功率，单位为dBm，k为系数，b为系数。

所述的接头损耗与带外自发辐射放大光功率之间的数学关系为：

ASE-PL=k×P+PL+b

其中ASE表示带外自发辐射放大光功率，单位为dBm，P表示泵功率，单位为dBm，k为系数，b为系数，PL表示接头损耗。

本发明的拉曼光纤放大器及其传输光纤接头损耗的探测方法，具有如下的优点：

1、采用本发明的拉曼光纤放大器可以精确控制增益大小及增益斜率，不受环境的影响；

2、采用本发明的拉曼光纤放大器可以实时知道传输光纤线路的相对插损。必要时可以采取措施纠正，优化系统应用；

3、本发明直接在拉曼光纤放大器本身光路结构基础上实现，能提高产品的性能。

附图说明

图1是本发明的拉曼光纤放大器中传输光纤接头损耗探测部分应用图；

图2是本发明的拉曼光纤放大器中传输光纤接头损耗探测部分结构示意图；

图3是各波段光谱图；

图4是泵浦光功率与带外自发辐射放大光功率的实测及拟合对应关系图；

图5是接头损耗与带外自发辐射放大光功率的实测及拟合对应关系图。

其中：

1：DWDM信号组        2：掺铒光纤放大器EDFA

3：传输光纤          4：泵浦信号合波器

5：泵浦激光器组      6：带外ASE滤波器

7：光电探测器        8：控制单元

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的拉曼光纤放大器及其传输光纤接头损耗的探测方法做出详细说明。

如图1、图2所示，本发明的拉曼光纤放大器，包括泵浦信号合波器4、泵浦激光器组5、带外自发辐射放大光滤波器6、光电探测器7和控制单元8，其中，所述的带外自发辐射放大光滤波器6采用带通滤波器。所述的带外自发辐射放大光滤波器6的工作带宽采用滤除掺铒光纤放大器2信号光的工作波段，对于用在有监控光的系统，所述的带外自发辐射放大光滤波器6的工作带宽采用滤除除掺铒光纤放大器2信号光和系统监控光的工作波段。所述的泵浦信号合波器4的透射端连接所述的带外自发辐射放大光滤波器6的公共端，带外自发辐射放大光滤波器6的带外自发辐射放大光（ASE）输出端连接光电探测器7，所述的光电探测器7的输出端连接控制单元8的输入端，所述控制单元8的输出端连接泵浦激光器组5的输入端，所述泵浦激光器组5还与泵浦信号合波器4的泵浦端相连，所述的泵浦信号合波器4的公共端通过传输光纤3与掺铒光纤放大器（EDFA）2的输出端相连。

所述的控制单元8是由微处理器构成，所述的微处理器可以选用FPGA或单片机或DSP。所述控制单元8中设置有泵浦激光器组5的输出控制单元、带外ASE的探测单元、泵浦光功率与带外自发辐射放大光功率值数学关系的存储及换算单元以及接头损耗与带外自发辐射放大光功率值数学关系存储及换算单元。

本发明的拉曼光纤放大器，DWDM信号组的输出光经掺铒光纤放大器2放大后，再经过传输光纤3，传输光纤3与泵浦信号合波器4的公共端相连，泵浦激光器组5的输出端与泵浦信号合波器4的泵浦端相连，泵浦信号合波器4的透射端与带外自发辐射放大光滤波器6的公共端相连，带外自发辐射放大光滤波器6将输入光分为带外光信号和复合光信号，带外光信号即用于传输光纤接头损耗计算的带外ASE光，复合光信号即带内的信号光、带内的ASE光及部分非用于拉曼放大器增益运算的带外ASE光。本发明中的带内信号和带外光信号是根据通信系统中信号的波长划分，带外ASE光谱是图3中10或11中的某一段。

带外自发辐射放大光滤波器6的带外ASE输出端与光探测器7相连。我们可以使用带外自发辐射放大光滤波器6的反射端作为带外ASE输出端，该反射端与光探测器7相连，此时带外自发辐射放大光滤波器6的反射端为用于传输光纤接头损耗计算的带外ASE输出端，带外自发辐射放大光滤波器6的透射端为复合光信号输出端。控制单元8通过光电探测器7的探测值来计算接头损耗。

本发明的用于拉曼光纤放大器的传输光纤接头损耗的探测方法，包括如下步骤：

步骤1：控制泵浦激光器组输出一组功率确定的泵浦光；

步骤2：通过带外自发辐射放大光（ASE）滤波器提取不同泵浦光下对应的带外自发辐射放大光（ASE）功率；

步骤3：确定带外ASE功率和泵浦光功率之间的数学关系，及确定接头损耗与带外ASE功率之间的数学关系；所述的带外ASE功率和泵浦光功率之间的数学关系是通过建立列表得到一一对应关系，然后拟合出数学关系的方法存储在控制单元内，列表的具体实现是通过定标方式确定带外ASE功率与泵浦光功率的一一对应关系，然后通过最小二乘法线性拟合或差值或其他方式拟合，建立带外ASE功率与泵浦光功率之间的数学关系。如图4所示，

所述的带外ASE功率和泵浦光功率之间的数学关系式为：ASE=k×P+b

其中ASE表示带外ASE功率，单位为dBm，P表示泵浦光功率，单位为dBm，k为系数，b为系数。

步骤4：控制泵浦激光器组输出标准泵浦光功率；

步骤5：提取步骤4中泵浦光功率输出时的带外ASE功率；

步骤6：通过步骤5提取的带外ASE功率，及步骤3确定的接头损耗与带外ASE功率之间的数学关系，确定接头损耗值。

所述的接头损耗与带外ASE功率之间的数学关系为：ASE-PL=k×P+PL+b如图5所示，

其中ASE表示带外ASE功率，单位为dBm，P表示泵浦光功率，单位为dBm，k为系数，b为系数，PL表示接头损耗。

将数学关系存储在控制单元中，控制单元通过使泵输出一固定功率，然后提取并探测此时的ASE功率，通过上述的数学关系即可以计算出传输光纤的接头损耗值。

虽然本发明已经详细地示出并描述了一个相关的特定的实施例参考，但本领域的技术人员能够应该理解，在不背离本发明的精神和范围内可以在形式上和细节上作出各种改变。这些改变都将落入本发明的权利要求所要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种拉曼光纤放大器，其特征在于，包括有泵浦信号合波器（4）、泵浦激光器组（5）、带外自发辐射放大光滤波器（6）、光电探测器（7）和控制单元（8），其中，所述的泵浦信号合波器（4）的透射端连接所述的带外自发辐射放大光滤波器（6）的公共端，带外自发辐射放大光滤波器（6）的带外ASE输出端连接光电探测器（7），所述的光电探测器（7）的输出端连接控制单元（8）的输入端，所述控制单元（8）的输出端连接泵浦激光器组（5）的输入端，所述泵浦激光器组（5）还与泵浦信号合波器（4）的泵浦端端相连，所述的泵浦信号合波器（4）的公共端通过传输光纤（3）与掺铒光纤放大器（2）的输入端相连。

2.根据权利要求1所述的拉曼光纤放大器，其特征在于，所述的带外自发辐射放大光滤波器（6）采用带通滤波器。

3.根据权利要求1所述的拉曼光纤放大器，其特征在于，所述的带外自发辐射放大光滤波器（6）的工作带宽采用滤除掺铒光纤放大器（2）信号光的工作波段。

4.根据权利要求1所述的拉曼光纤放大器，其特征在于，当用于有监控光的系统时，所述的带外自发辐射放大光滤波器（6）的工作带宽采用滤除掺铒光纤放大器（2）信号光和系统监控光的工作波段。

5.一种用于权利要求1所述的拉曼光纤放大器的传输光纤接头损耗的探测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：控制泵浦激光器组输出一组功率确定的泵浦光；

步骤2：通过带外自发辐射放大光滤波器提取不同泵浦光下对应的带外自发辐射放大光功率；

步骤3：确定带外自发辐射放大光功率和泵浦光功率之间的数学关系，及确定接头损耗与带外自发辐射放大光功率之间的数学关系；

步骤4：控制泵浦激光器组输出标准泵浦光功率；

步骤5：提取步骤4中泵浦光功率输出时的带外自发辐射放大光功率；

步骤6：通过步骤5提取的带外自发辐射放大光功率，及步骤3确定的接头损耗与带外自发辐射放大光功率之间的数学关系，确定接头损耗值。

6.根据权利要求5所述的用于拉曼光纤放大器的传输光纤接头损耗的探测方法，其特征在于，所述的带外自发辐射放大光功率和泵浦光功率之间的数学关系是通过建立列表得到一一对应关系，然后拟合出数学关系的方法存储在控制单元内，列表的具体实现是通过定标方式确定带外自发辐射放大光功率与泵功率的一一对应关系，然后通过最小二乘法线性拟合或差值或其他方式拟合，建立带外自发辐射放大光功率与泵功率之间的数学关系。

7.根据权利要求6所述的用于拉曼光纤放大器的传输光纤接头损耗的探测方法，其特征在于，所述的带外自发辐射放大光功率和泵浦光功率之间的数学关系式为：

ASE=k×P+b

其中ASE表示带外自发辐射放大光功率，单位为dBm，P表示泵功率，单位为dBm，k为系数，b为系数。

8.根据权利要求6所述的用于拉曼光纤放大器的传输光纤接头损耗的探测方法，其特征在于，所述的接头损耗与带外自发辐射放大光功率之间的数学关系为：

ASE-PL=k×P+PL+b

其中ASE表示带外自发辐射放大光功率，单位为dBm，P表示泵功率，单位为dBm，k为系数，b为系数，PL表示接头损耗。

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