CN104319611A - 低噪声远程泵浦edfa光放大器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及低噪声远程泵浦EDFA光放大器，包括无源增益单元、光缆部分和泵浦单元部分，无源增益单元由第一光隔离器ISO1、第一波分复用器WDM1、第一级掺铒光纤EDF1、第二波分复用器WDM2、第二光隔离器ISO2、增益平坦滤波器、第三波分复用器WDM3、第二级掺铒光纤EDF2、二色镜和光隔离器ISO3依次连接构成；泵浦源采用EDFA泵浦源和拉曼泵浦源组合而成，用拉曼泵浦源放大EDFA泵浦源，达到在EDFA泵浦源功率相对较小的情况下，而注入无源增益单元的泵浦功率不变甚至更大的目的，提高了无中继光传输距离，使得长距光通信光缆铺设不需要铺设电缆，降低线路铺设成本和维护成本，降低了光缆中的峰值功率，大大降低了光缆的安全性和维护成本。

Description

低噪声远程泵浦EDFA光放大器

技术领域

本发明涉及光通信领域，特别涉及一种低噪声远程泵浦EDFA光放大器，主要应用于长距离无中继光通信领域。

背景技术

目前，为了解决长距离光纤通信的光功率损耗问题，主要的解决办法有EDFA放大器及拉曼放大器两种方式。

采用EDFA放大器的解决办法是在传输光缆的不同节点放置EDFA光放大器，达到补偿光链路损耗的目的。其主要缺点是EDFA为有源集中式光放大器，因此，铺设光缆的同时，必须考虑铺设传输电缆为各个节点的EDFA提供电源，这样不仅增加了线路铺设成本，而且大大增加线路维护成本，尤其是在不适合建立中继站的跨洋通信和大漠通信中，表现更为突出。

    采用拉曼放大器的方式是在光链路两端或单端注入大功率拉曼光源，采用拉曼效应实现光功率的放大。该放大方式为分布式放大，噪声性能优越，等效噪声系数可以达到负值，但其主要缺点是增益较小，一般在10dB左右，难以在长距离光通信中发挥作用。

   鉴于以上两种放大技术的缺点，当前市场上出现了将无源增益单元放在前端，而泵浦源放在后端的远程泵浦EDFA光放大器，但此种产品存在两个严重问题。第一，大功率泵浦源很难设计，目前的工艺技术一般只能达到700mW，经过长距离传输后，到无源增益单元的功率已经难以满足泵浦功率的要求，因此，传输距离非常有限，一般在50km左右。

    为了解决当前远程泵浦EDFA光放大器传输距离短的问题，该发明提出了采用拉曼放大EDFA泵浦源的方式，提高前端无源增益单元的泵浦功率，从而将传输距离提高到200km以上。

发明内容

鉴于长距离光纤通信中现有技术存在的不足，本发明的目的是提高远程泵浦光放大器的泵浦光传输距离，提高无中继传输距离，使得长距光通信光缆铺设不需要再考虑铺设电缆， 降低长距光通信的线路铺设成本和维护成本、提高了放大系统的噪声性能。

   为实现上述目的，本发明是通过这样的技术方案实现的：低噪声远程泵浦EDFA光放大器，包括无源增益单元、光缆部分和泵浦单元部分，其特征在于，采用拉曼泵浦源放大EDFA泵浦源，将无源增益单元和泵浦单元分开，无源增益单元放在传输光缆中间，而泵浦单元则放在接收端部分，实现整个传输线路的无源目的；

     所述无源增益单元由第一光隔离器ISO1、第一波分复用器WDM1、第一级掺铒光纤EDF1、第二波分复用器WDM2、第二光隔离器ISO2、增益平坦滤波器、第三波分复用器WDM3、第二级掺铒光纤EDF2、二色镜和光隔离器ISO3依次连接构成；

    无源增益单元的信号输入端接入待放大光信号；

    无源增益单元的泵浦源输入端通过泵浦光纤与泵浦单元连接，接收泵浦功率；

    无源增益单元的光信号输出端与信号传输光纤连接，通过信号光纤传输后输出放大的光信号；

    信号光经过第一光隔离器ISO1后和泵浦光纤传来的泵浦光经第一波分复用器WDM1耦合，再输入到第一级掺铒光纤EDF1，完成第一级放大，第一级掺铒光纤EDF1的放大输出信号连接至第二波分复用器WDM2，第二波分复用器WDM2将剩余泵浦光和信号光分离，分离后的信号光经过第二光隔离器ISO2、增益平坦滤波器处理后，再和剩余泵浦光通过第三波分复用器WDM3合波，而后输入到第二级掺铒光纤EDF2，完成第二级放大，第二级掺铒光纤EDF2的放大输出信号连接至二色镜端，经过二色镜的滤波和第三光隔离器ISO3后输出放大后的光信号。

    泵浦源采用EDFA泵浦源（掺铒光纤放大器）和拉曼泵浦源组合而成，用拉曼泵浦源放大EDFA泵浦源，达到在EDFA泵浦源功率相对较小的情况下，而注入无源增益单元的泵浦功率不变甚至更大的目的，采用拉曼泵浦源放大EDFA泵浦源，EDFA泵浦源随着光缆传输而得到放大。

     本发明的有益效果是：           

（1）      提高了无中继光传输距离，使得长距光通信光缆铺设不需要再考虑铺设电缆和中继设备供电的问题。

（2）      降低了长距光通信的线路铺设成本和维护成本。光缆在功率很大的情况下，接口的任何污染都会导致光缆接口的损坏。本发明降低了光缆中的峰值功率，大大降低了光缆的安全性和维护成本。

（3）      发明采用双级放大结构，提高了放大系统的噪声性能。

为了实现较大增益，注入无源增益单元的EDFA泵浦功率就必须足够大，最直接的办法就是增加接收端EDFA泵浦源，但泵浦源传输链路损耗往往达到20dB左右（EDFA泵浦源采用损耗较低的1480nm泵浦源），这样做的缺点是大功率1480nm实现难度很大，另外入纤功率很大，产生大量噪声，且安全性不好，特别容易损害光缆。本发明采用拉曼放大EDFA泵浦源，EDFA泵浦源随着光缆传输而得到放大，完全解决了以上问题。

附图说明

图1为远程泵浦EDFA光放大器原理框图；

图2为无源增益单元结构图。

具体实施方式

    为了更清楚的理解本发明，结合附图和实施例详细描述本发明：

本采取的技术方案如图1所示。低噪声远程泵浦EDFA光放大器，将无源增益单元和泵浦单元分开，无源增益单元放在传输光缆中间，而泵浦单元则放在接收端，实现整个传输线路的无源目的。

泵浦源采用EDFA泵浦源和拉曼组合泵浦源，用拉曼泵浦源放大EDFA泵浦源，达到在EDFA泵浦源功率相对较小的情况下，而注入无源增益单元的泵浦功率不变甚至更大的目的。为了实现较大增益，注入无源增益单元的EDFA泵浦功率就必须足够大，最直接的办法就是增加接收端EDFA泵浦源，但泵浦源传输链路损耗往往达到20dB左右（EDFA泵浦源采用损耗较低的1480nm泵浦源），这样做的缺点是大功率1480nm实现难度很大，另外入纤功率很大，产生大量噪声，且安全性不好，特别容易损害光缆。本发明采用拉曼放大EDFA泵浦源，EDFA泵浦源随着光缆传输而得到放大，完全解决了以上问题。

无源增益单元如图2所示。其主要增益介质为掺铒光纤，首先用波分复用器WDM1将泵浦光和信号光耦合后，输入到第一级掺铒光纤，实现第一级放大。第一级放大完毕后，再将剩余的泵浦光和放大后的信号光通过波分复用器WDM2分离，送入第二段铒纤放大，两级放大之间用光隔离器分开。此结构大大提高了泵浦光的利用效率，提高了系统增益，降低了噪声系数。

如图1所示，将无源增益单元和泵浦源分开。无源增益单元熔接在光缆线路的中间某一位置，泵浦源（包括拉曼泵浦源和EDFA泵浦源）放在接收端，通过单独的泵浦光纤反向传输到无源增益单元。

无源增益单元如图2所示，所述无源增益单元包括第一光隔离器ISO1、第一波分复用器WDM1、第一级掺铒光纤EDF1、第二波分复用器WDM2、第二光隔离器ISO2、增益平坦滤波器、第三波分复用器WDM3、第二级掺铒光纤EDF2、二色镜和光隔离器ISO3；

    无源增益单元的信号输入端接入待放大光信号；

    无源增益单元的泵浦源输入端通过泵浦光纤与泵浦单元接收端连接，接收泵浦光；

    无源增益单元的光信号输出端与信号传输光纤连接，通过信号光纤传输后输出放大的光信号。

泵浦源采用EDFA泵浦源（掺铒光纤放大器）和拉曼泵浦源组合而成，用拉曼泵浦源放大EDFA泵浦源，达到在EDFA泵浦源功率相对较小的情况下，而注入无源增益单元的泵浦功率不变甚至更大的目的，采用拉曼泵浦源放大EDFA泵浦源，EDFA泵浦源随着光缆传输而得到放大；

  泵浦单元部分包括拉曼泵浦源、EDFA泵浦源和波分复用器WDM，拉曼泵浦源输出端接波分复用器WDM的输入端、EDFA泵浦源接波分复用器WDM的另一输入端，波分复用器WDM输出端为泵浦源输出端。

信号光经过第一光隔离器ISO1后和接收端传来的泵浦光经、第一波分复用器WDM1耦合，输入到第一级掺铒光纤EDF1，完成第一级放大，第一级掺铒光纤EDF1的放大输出信号连接至第二波分复用器WDM2，第二波分复用器WDM2将剩余泵浦光和信号光分离，分离后的信号光经过第二光隔离器ISO2、增益平坦滤波器处理后，和剩余泵浦光通过第三波分复用器WDM3合波，而后输入到第二级掺铒光纤EDF2，完成第二级放大，第二级掺铒光纤EDF2的放大输出信号连接至二色镜端，经过二色镜的滤波和第三光隔离器ISO3后输出信号放大光；

    泵浦单元部分包括拉曼泵浦源、EDFA泵浦源和波分复用器WDM，拉曼泵浦源输出端接波分复用器WDM的输入端、EDFA泵浦源接波分复用器WDM的另一输入端，波分复用器WDM输出端为泵浦源输出端。

根据上述说明，结合本领域技术可实现本发明的方案。

Claims (2)

1.低噪声远程泵浦EDFA光放大器，包括无源增益单元、光缆和泵浦单元部分，其特征在于，采用拉曼泵浦源放大EDFA泵浦源，将无源增益单元和泵浦单元分开，无源增益单元放在传输光缆前端，而泵浦单元则放在传输光缆输出端，实现整个传输线路无源的目的；

    所述无源增益单元由第一光隔离器ISO1、第一波分复用器WDM1、第一级掺铒光纤EDF1、第二波分复用器WDM2、第二光隔离器ISO2、增益平坦滤波器、第三波分复用器WDM3、第二级掺铒光纤EDF2、二色镜和光隔离器ISO3依次连接构成；

    无源增益单元的信号输入端接入待放大光信号；

    无源增益单元的泵浦源输入端通过泵浦光纤与泵浦单元连接，接收泵浦功率；

    无源增益单元的光信号输出端与信号传输光纤连接，通过信号光纤传输后输出放大的光信号；

    信号光经过第一光隔离器ISO1后和泵浦光纤传来的泵浦光经第一波分复用器WDM1耦合，再输入到第一级掺铒光纤EDF1，完成第一级放大，第一级掺铒光纤EDF1的放大输出信号连接至第二波分复用器WDM2，第二波分复用器WDM2将剩余泵浦光和信号光分离，分离后的信号光经过第二光隔离器ISO2、增益平坦滤波器处理后，再和剩余泵浦光通过第三波分复用器WDM3合波，而后输入到第二级掺铒光纤EDF2，完成第二级放大，第二级掺铒光纤EDF2的放大输出信号连接至二色镜端，经过二色镜的滤波和第三光隔离器ISO3后输出放大后的光信号；

    泵浦源采用EDFA泵浦源和拉曼泵浦源组合而成，用拉曼泵浦源放大EDFA泵浦源，达到在EDFA泵浦源功率相对较小的情况下，而注入无源增益单元的泵浦功率不变甚至更大的目的，采用拉曼泵浦源放大EDFA泵浦源，EDFA泵浦源随着光缆传输而得到放大。

2.如权利要求1所述拉曼放大泵浦源式远程泵浦光放大器，其特征在于，泵浦单元部分包括拉曼泵浦源、EDFA泵浦源和波分复用器WDM，拉曼泵浦源输出端接波分复用器WDM的输入端、EDFA泵浦源接波分复用器WDM的另一输入端，波分复用器WDM输出端为泵浦源输出端。