CN104269723A - 一种分区型分布式光纤信号放大方法 - Google Patents

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Abstract

该发明公开了一种分区型分布式光纤信号放大方法，涉及光纤传输技术领域，特别涉及一种新型的分区型分布式光纤放大技术。信号光与二阶拉曼泵浦光一起从光纤前端输入，布里渊泵浦光与一阶拉曼泵浦光一起从光纤尾端输入，整段光纤即作为传输介质，又作为放大介质；第一段光纤和第三段光纤中的信号脉冲光主要由拉曼泵浦放大，第三段光纤不会发生受激布里渊作用，其中的布里渊泵浦光会被后向拉曼泵浦放大，布里渊泵浦能量被推送至第二段光纤，第二段光纤内的信号光主要被增益系数大得多的布里渊泵浦光放大。因此，全程光纤中的信号光均受到分布式放大，具有延长光纤传输距离，提高光纤传输信号强度的效果。

Description

一种分区型分布式光纤信号放大方法
技术领域
本发明涉及光纤传输技术领域，特别涉及一种新型的分区型分布式光纤放大技术。
背景技术
在光纤技术领域，常用的放大方式有掺铒光纤放大技术(EDFA)、拉曼放大技术(FRA)及布里渊放大技术(FBA)等。EDFA是基于掺铒光纤实现的一种集总放大技术，其放大波长区域恰好与单模光纤的最小损耗窗口一致，且对掺铒光纤进行激励的泵浦功率低，仅需几十毫瓦，而拉曼放大则需要0.5-1W的泵浦源进行激励，但是EDFA的输出功率不能过大，容易导致非线性效应的产生，从而影响信号的传输质量；拉曼放大作为一种基于受激拉曼散射的分布式放大技术，其放大介质就是传输光纤本身，可放大光纤中各个部位的信号光，降低了对信号光功率的要求，能有效避免一些非线性效应的产生，此外，拉曼放大有较宽的增益带宽，信号光可在很宽的范围内获得拉曼增益，但其拉曼增益系数较低，所需的拉曼泵浦功率较高，对光无源器件要求较高；布里渊放大作为基于受激布里渊散射(SBS)的分布式放大方式，其优点在于具有较高的布里渊增益系数(高于拉曼增益系数三个数量级)，所需的泵浦功率较低，噪声小，但其布里渊作用的效果受外界环境的影响，不易控制，同时具有增益带宽较窄的特点。本分区型分布式光纤信号放大方法是在基于背向布里渊放大的光时域反射计型光纤传感系统的基础上提出的，结合前向、反向拉曼放大技术，使得整个光纤中的信号光均得到分布式放大，显著地延伸了光信号的有效传输距离。
发明内容
本发明的目的针对背景技术的不足之处改进设计一种分区型分布式光纤信号放大方法，将传输光纤分为三段，分别对每一段光纤中传输的光信号进行放大，从而达到延长光纤传输距离，提高光纤传输信号强度的目的。
本发明的技术方案是：一种分区型分布式光纤信号放大方法，该方法将传输光纤分为三段，第一段光纤中采用从光纤前端输入的二阶拉曼泵浦光对信号光进行放大，第二段光纤中采用从光纤后端输入的布里渊泵浦光对信号光进行放大，第三段光纤中采用从光纤后端输入的一阶拉曼泵浦光对信号光进行放大，从而实现发明目的。因而本发明方法首先将传输光纤分为三段，第二段光纤的布里渊频移与第一、三段光纤相差较大，光信号与二阶拉曼泵浦光从光纤前端同时输入第一段光纤，将布里渊泵浦光与一阶拉曼泵浦光从光纤后端输入第三段光纤，确保受激布里渊放大效应只会发生在第二段光纤中。
所述一种分区型分布式光纤信号放大方法，将信号光源产生的光信号与二阶拉曼泵浦源产生的二阶拉曼泵浦光经过波分复用器从光纤前端输入第一段光纤中；将布里渊泵浦源产生的布里渊泵浦光经过环形器隔离后与一阶拉曼泵浦源产生的一阶拉曼泵浦光一起经过波分复用器一起从光纤尾端输入第三段光纤中。
本发明信号光与二阶拉曼泵浦光一起从光纤前端输入，布里渊泵浦光与一阶拉曼泵浦光一起从光纤尾端输入，整段光纤即作为传输介质，又作为放大介质；第一段光纤和第三段光纤中的信号脉冲光主要由拉曼泵浦放大，第三段光纤不会发生受激布里渊作用，其中的布里渊泵浦光会被后向拉曼泵浦放大，布里渊泵浦能量被推送至第二段光纤，第二段光纤内的信号光主要被增益系数大得多的布里渊泵浦光放大。因此，全程光纤中的信号光均受到分布式放大，具有延长光纤传输距离，提高光纤传输信号强度的效果。
附图说明
图1为本发明一种分区型分布式光纤信号放大方法的实现结构示意图；
图2为具体实施例中175km传感光纤中引入不同泵浦时获得的Φ-OTDR原始散射曲线对比图；
图3为本发明一种分区型分布式光纤信号放大方法探测175km传感光纤不同位置处扰动的效果图。
图1中：1.光源，2.第一波分复用器，3.二阶拉曼泵浦源，4.第一段光纤，5.第二段光纤，6.第三段光纤，7.第二波分复用器，8.一阶拉曼泵浦源，9.环形器，10，布里渊泵浦源；图2(a)为所有泵浦都开启与关闭后向布里渊泵浦(BP)分别获得放大效果对比图。图2(b)为所有泵浦都开启与关闭后向一阶拉曼泵浦分别获得得放大效果对比图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种分区型分布式光纤信号放大方法，其特征在于，包括：光源(1)、第一波分复用器(2)、二阶拉曼泵浦源(3)、第一段光纤(4)、第二段光纤(5)、第三段光纤(6)、第二波分复用器(7)、一阶拉曼泵浦源(8)、环形器(9)、布里渊泵浦源(10)。光源(1)产生的信号光与基于随机激光的二阶拉曼泵浦源(3)产生的拉曼泵浦光一起经由第一波分复用器(2)打入第一光纤(4)中，另一方面，由布里渊泵浦源(10)产生的布里渊泵浦光经过环形器(9)后与一阶拉曼泵浦源(8)产生的拉曼泵浦光一起经由第二波分复用器(7)打入第三光纤(6)中，布里渊泵浦光与信号光之间的频率差为第二光纤(5)的布里渊频移值，典型值为11GHz)。第一光纤(4)、第二光纤(5)、第三光纤(6)依次相连。
图2、图3是我们把发明所述放大技术具体应用于Φ-OTDR中。实验所用传感光纤由六卷标准单模光纤组成，总长为175km。为了更清楚地说明问题，我们把整个传感光纤划分成三段。第一段(即第一光纤)包含三卷光纤，长度分别为13km，25km及50km，布里渊频移分别为11.075GHz，11.045GHz及11.029GHz；第二段(即第二光纤)包含一卷光纤，长度为50km，布里渊频移为11.034GHz；第三段(即第三光纤)包含两卷光纤，长度分别为25km，12km，布里渊频移分别为11.034GHz，10.928GHz。信号光是脉宽为250ns、重复频率为500Hz、峰值功率为12.2dBm脉冲光，波长为1549.860nm，二阶拉曼泵浦功率为31.5dBm，波长为1365nm，一阶拉曼泵浦功率为26.1dBm，波长为1455nm，布里渊泵浦功率为0.75dBm，布里渊泵浦光与信号光之间的频率差为被设置为第二光纤的布里渊频移即11.034GHz。图2为在175km传感光纤中引入不同泵浦时获得的Φ-OTDR原始散射曲线对比图,图2(a)为所有泵浦(前向二阶拉曼泵浦、后向一阶拉曼泵浦、后向布里渊泵浦)均开启与关闭后向布里渊泵浦获得的散射曲线对比图，由图可知，关闭布里渊泵浦将会导致第二光纤中的信号光无法得到有效及时的放大，并使得后向拉曼泵浦无法有效地发挥作用。图2(b)为所有泵浦均开启与关闭后向一阶拉曼泵浦获得的散射曲线对比图，由图可知，没有后向拉曼对布里渊泵浦进行推送时，布里渊泵浦无法深入到第二光纤中将脉冲信号光能量及时地拉升，以致布里渊泵浦同样无法独立发生作用。
图3(a)为在传感光纤尾端(174.7km)进行侵扰时得到扰动效果图，图3(b)为在传感光纤的87.3km，136.6km处同时同时进行侵扰时得到的效果图。

Claims (2)

1.一种分区型分布式光纤信号放大方法，该方法首先将传输光纤分为三段，第二段光纤的布里渊频移与第一、三段光纤相差较大，光信号与二阶拉曼泵浦光从光纤前端同时输入第一段光纤，将布里渊泵浦光与一阶拉曼泵浦光从光纤后端输入第三段光纤，确保受激布里渊放大效应只会发生在第二段光纤中。
2.如权利要求1所述的一种分区型分布式光纤信号放大方法，其特征在于将信号光源产生的光信号与二阶拉曼泵浦源产生的二阶拉曼泵浦光经过波分复用器从光纤前端输入第一段光纤中；将布里渊泵浦源产生的布里渊泵浦光经过环形器隔离后与一阶拉曼泵浦源产生的一阶拉曼泵浦光一起经过波分复用器一起从光纤尾端输入第三段光纤中。
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