CN105762625A - 一种可现场配置及升级的放大器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可现场配置及升级的放大器装置，包括主配置板和扩展板，所述主配置板和扩展板通过法兰连接器和光纤跳线连接，主配置板包括四个波长组合器和控制电路，扩展板包括四个扩展单板和预留扩展单板，所述扩展单板主要提供不同波段的泵浦光源，根据系统需求，与主配置板配置成不同类型的放大器；本发明的放大器装置可以根据传输实际情况灵活配置成不同放大器，大大节省了系统建设的经费预算，同时，本发明可以在不更换任何设备的前提下实现系统扩容，使系统平滑升级，进一步节约了系统重建的费用。

Description

一种可现场配置及升级的放大器装置
技术领域
本发明涉及一种放大器装置，尤其是一种可现场配置及升级的放大器装置。
背景技术
光纤通信技术自问世以来，一直沿着两个目标不断向前发展。一是延长中继距离，二是提高传输速率。在掺铒光纤放大器（EDFA）出现以后，新的传输距离纪录不断突破，无中继传输距离不断增加。拉曼放大器的出现，进一步增大无电再生中继距离。拉曼放大器以传输光纤为增益介质，可以实行边传输边放大，相对EDFA集总式放大，可以进一步提高系统的信噪比。随着电力传输，海底传输等无中继传输系统的应用越来越广泛，拉曼放大器变得越来越重要。随着增益要求的逐渐增大，由于光纤中单次和双次瑞利散射引起的噪声问题在很大程度上限制了系统性能的提高。所以普通的一阶拉曼对系统传输性能的改善还是有限的。
拉曼放大器FRA是利用光纤中的拉曼散射效应将短波长泵浦光的能量转化为长波长信号光的能量。泵浦光与信号光峰值之间有13.2THz（1550nm通讯窗口大约100nm）的频移。高阶拉曼效应也称多次拉曼散射，即位于高频的大功率光子的能量能够经过数次斯托克斯频移，逐级泵浦低频光子。它的原理是在传统泵浦光P1波长的斯托克斯频移之上再引入高阶泵浦源P2，由P1作为信号光的直接泵浦源。这样Pl在光纤中的损耗可以由P2产生的增益来补偿，减少了泵浦损耗对拉曼增益的影响，P1在光纤中的功率分布更趋近于恒定值，从而进一步达到分布放大的效果。拉曼激射的顺序依次是3阶泵浦光将能量转移给2阶泵浦光，2阶泵浦光将能量转移给1阶泵浦光，1阶泵浦光将能量转移给信号光，按照3阶->2阶->1阶->信号光的顺序依次进行功率转移。
遥泵放大器(ROPA)将一段掺饵光纤(EDF)插入传输光纤中，通过专门的泵浦输送光纤或者传输光纤本身,从远端注泵浦光入EDF，将集总增益引入到传输跨段中，遥泵光源通常采用瓦级的1480nm激光器，以克服长距离光纤传输的损耗问题。高阶遥泵效应也是基于上述高阶拉曼散射的原理实现的。
目前拉曼放大器和遥泵放大器的使用已经成为超长跨距无中继光纤通信系统不可或缺的关键技术。目前国外已经有3阶拉曼放大器实现600km传输的实验室结果。从国内超长距离的发展状况来讲，400km的传输需求已经出现，随着技术的发展500km以上传输需求也会出现。那么对放大器技术的需求也会逐渐提高。
在工程设计的时候一般会根据传输距离或传输损耗来配置光学放大器。例如，当跨距在250km以内的时候，配置拉曼放大器；距离进一步加长到350km，需要配置遥泵放大器；距离继续加长超过400km，就需要配置拉曼放大器加遥泵放大器或者高阶阶拉曼放大器或高阶遥泵放大器。但是我们在实际的无中继传输研究和应用过程中发现，有一些无中继传输系统只有传输距离并不能做出很好的预算，低估/高估传输需求的情况都时有发生，这就导致开工前订制的放大器在实际使用过程中可能并不匹配，有时候是设计余量不足，有时又可能是设计浪费。此外施工现场由于地形，环境等因素，机房收发端状况不同等，放大器配置方案往往需要现场重新规划和订制，这样就造成了经费和资源的浪费。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种可现场配置及升级的放大器装置，在系统实际搭建的时候，这种装置可根据具体需求灵活配置成各种放大器，同时，该装置可以在不更换任何设备的前提下，现场实现系统扩容，使系统平滑升级，避免了系统重建的费用。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：一种可现场配置及升级的放大器装置，包括主配置板和扩展板，其特征在于：所述主配置板上设有第一波长组合器、第二波长组合器、第三波长组合器、第四波长组合器和控制电路，所述扩展板包括第一扩展单板、第二扩展单板、第三扩展单板、第四扩展单板和预留扩展单板，所述波长组合器设有三个端口，分别为直通端口、反射端口和公共端口，所述第一扩展单板和第二扩展单板分别与第一波长组合器的直通端口和反射端口连接，第三扩展单板和第四扩展单板分别和第二波长组合器的直通端口和反射端口连接，所述第一波长组合器的公共端口与第三波长组合器的直通端口连接，所述第二波长组合器的公共端口与第三波长组合器的反射端口连接，所述第三波长组合器的公共端口与第四波长组合器的直通端口连接，所述第四波长组合器的反射端口作为放大后的信号输出端连接于信号输出设备，所述第四波长组合器的公共端口连接于泵浦输出端口，进而连接待放大的传输光纤。
进一步地，所述主配置板上还设有四个扩展口和预留扩展口，所述四个扩展口的一端分别与第一波长组合器的直通端口/反射端口、第二波长组合器的直通端口/反射端口连接，所述扩展口另一端通过法兰连接器和光纤跳线连接到相应的扩展单板，所述预留扩展口可根据实际需要与预留扩展单板配置。
进一步地，所述扩展单板包括四个拉曼泵浦激光器、两个隔离偏振泵浦合波器、波长组合器和泵浦驱动制冷控制电路，所述隔离偏振泵浦合波器包括两个输入端和输出端，所述两个输入端均与泵浦激光器连接，所述两个隔离偏振泵浦合波器的输出端分别连接于波长组合器的直通端口和反射端口，所述波长组合器的公共端口为扩展单板的输出端；所述第一扩展单板、第二扩展单板、第三扩展单板和第四扩展单板对应的波长组合器分别为第五波长组合器、第六波长组合器、第七波长组合器和第八波长组合器。
作为优选，所述扩展板中扩展单板的数量没有限定，可根据实际需要与主配置板配置，也可以重复配置或不完全配齐。
作为优选，所述扩展单板中的泵浦激光器的数量没有限制，根据实际成本或考虑单板散热，数量在四个或四个以下。
进一步地，所述扩展口通过法兰连接器和光钎跳线连接到相应的扩展单板是指，扩展口一连接到第一扩展单板的输出端，扩展口二连接到第二扩展单板的输出端，扩展口三连接到第三扩展单板的输出端，扩展口四连接到第四扩展单板的输出端，所述连接均通过法兰连接器和光钎跳线连接。
作为优选，所述扩展口与扩展单板可以不完全连接，可根据实际需求去连接配置成不同组合方式的放大器。
作为优选，所述第一波长组合器用来合成波段为1405~1460nm和1465~1500nm的泵浦光，所述第二波长组合器用来合成波段为1200~1300nm和1305~1400nm的泵浦光，所述第三波长组合器用来合成波段为1405~1500nm和1200~1400nm的泵浦光，所述第四波长组合器用来合成波段为1200~1500nm的泵浦光和1505~1610nm的信号光，所述第五波长组合器用来合成波段为1405~1435nm和1440~1460nm的泵浦光，所述第六波长组合器用来合成波段为1465~1478nm和1483~1500nm的泵浦光，所述第七波长组合器用来合成波段为1305~1360nm和1365~1400nm的泵浦光，所述第八波长组合器用来合成波段为1200~1260nm和1265~1300nm的泵浦光。
作为优选，所述波长组合器合成的波段划分不是绝对的。
从以上描述可以看出，本发明针对现有技术存在的缺陷，提出了一种可现场配置及升级的放大器装置，这种放大器装置可以根据传输实际情况配置成拉曼放大器，遥泵放大器，2阶拉曼放大器，2阶遥泵放大器，3阶拉曼放大器，3阶遥泵放大器等，大大节省了系统建设初期的经费预算，同时，本发明可以在不更换任何设备的前提下现场将C波段拉曼放大器扩展成C+L波段拉曼放大器，这样就可以实现系统扩容需求，使系统平滑升级，避免了系统重建的费用。
附图说明
图1为本发明总体外观结构框架图。
图2为本发明总体内部结构示意图。
图3为本发明扩展单板的结构示意图。
附图说明：1-主配置板、2-扩展板、3-第一波长组合器、4-第二波长组合器、5-第三波长组合器、6-第四波长组合器、7-第一扩展单板、8-第二扩展单板、9-第三扩展单板、10-第四扩展单板、11-第五波长组合器、12-第六波长组合器、13-第七波长组合器、14-第八波长组合器。
具体实施方式
下面结合附图，详细描述本发明的具体实施方案。
根据附图1所示，主配置版1上的1、2、3和4分别为扩展口一、扩展口二、扩展口三和扩展口四，预留为预留扩展口，输出1与泵浦输出/信号输入端连接，输出2与信号输出/信号监测端连接，所述扩展口一、扩展口二、扩展口三、扩展口四、预留扩展口分别与第一扩展单板7、第二扩展单板8、第三扩展单板9、第四扩展单板10、预留扩展单板的输出端连接。
根据附图2所示，一种可现场配置及升级的放大器装置，包括主配置板1和扩展板2，其特征在于：所述主配置板1上设有第一波长组合器3、第二波长组合器4、第三波长组合器5、第四波长组合器6和控制电路，所述扩展板2包括第一扩展单板7、第二扩展单板8、第三扩展单板9、第四扩展单板10和预留扩展单板，所述波长组合器设有三个端口，分别为直通端口、反射端口和公共端口，所述第一扩展单板7和第二扩展单板8分别与第一波长组合器3的直通端口和反射端口连接，第三扩展单板9和第四扩展单板10分别和第二波长组合器4的直通端口和反射端口连接，所述第一波长组合器3的公共端口与第三波长组合器5的直通端口连接，所述第二波长组合器4的公共端口与第三波长组合器5的反射端口连接，所述第三波长组合器5的公共端口与第四波长组合器6的直通端口连接，所述第四波长组合器6的反射端口作为放大后的信号输出端连接于信号输出设备，所述第四波长组合器6的公共端口连接于泵浦输出端口，进而连接待放大的传输光纤。
进一步地，所述主配置板1上还设有4个扩展口和预留扩展口，所述四个扩展口的一端分别与第一波长组合器3的直通端口/反射端口、第二波长组合器4的直通端口/反射端口连接，所述扩展口另一端通过法兰连接器和光纤跳线连接到相应的扩展单板，所述预留扩展口可根据实际需要与预留扩展单板配置。所述扩展口通过法兰连接器和光纤跳线连接到相应的扩展单板是指，扩展口一连接到第一扩展单板7的输出端，扩展口二连接到第二扩展单板8的输出端，扩展口三连接到第三扩展单板9的输出端，扩展口四连接到第四扩展单板10的输出端，所述连接均通过法兰连接器和光纤跳线连接。
根据附图3所示，所述扩展单板包括四个泵浦激光器、两个隔离偏振泵浦合波器、波长组合器和泵浦驱动制冷控制电路，所述隔离偏振泵浦合波器包括两个输入端和输出端，所述两个输入端均与泵浦激光器连接，所述两个隔离偏振泵浦合波器的输出端分别连接于波长组合器的直通端口和反射端口，所述波长组合器的公共端口为扩展单板的输出端；所述第一扩展单板7、第二扩展单板8、第三扩展单板9和第四扩展单板10对应的波长组合器分别为第五波长组合器11、第六波长组合器12、第七波长组合器13和第八波长组合器14。所述泵浦激光器可提供不同波长的泵浦光，所述扩展单板根据不同波长的泵浦激光器组合可提供不同波段的泵浦光源，进而配置成不同类型的放大器。所述第一扩展单板7主要提供C波段的泵浦光源，所述第二扩展单板8主要提供L波段的泵浦光源，所述第三扩展单板9主要提供二阶拉曼/二阶遥泵泵浦光源，所述第四扩展单板10主要提供三阶拉曼/三阶遥泵泵浦光源。
作为优选，所述扩展板2中扩展单板的数量没有限定，可根据实际需要与主配置板1配置，也可以重复配置或不完全配齐。
作为优选，所述扩展单板中的泵浦激光器的数量没有限制，根据实际成本或考虑单板散热，数量在四个或四个以下。
作为优选，所述扩展口与扩展单板可以不完全连接，可根据实际需求去连接配置成不同组合方式的放大器。
作为优选，所述第一波长组合器3用来合成波段为1405~1460nm和1465~1500nm的泵浦光，所述第二波长组合器4用来合成波段为1200~1300nm和1305~1400nm的泵浦光，所述第三波长组合器5用来合成波段为1405~1500nm和1200~1400nm的泵浦光，所述第四波长组合器6用来合成波段为1200~1500nm的泵浦光和1505~1610nm的信号光，所述第五波长组合器11用来合成波段为1405~1435nm和1440~1460nm的泵浦光，所述第六波长组合器12用来合成波段为1465~1478nm和1483~1500nm的泵浦光，所述第七波长组合器13用来合成波段为1305~1360nm和1365~1400nm的泵浦光，所述第八波长组合器14用来合成波段为1200~1260nm和1265~1300nm的泵浦光。所述波长组合器合成的波段划分不是绝对的。
本发明的可现场配置及升级的放大器装置可以配置得到如下放大器：
1）.主配置板1上的扩展口一与第一扩展单板7的输出端连接，可以得到C波段拉曼放大器。其作用可以实现对整个C-band1527~1565nm之间的波长信号进行放大。通过选用多波长泵浦，可以在整个C-band获得非常平坦的增益。
2）.主配置板1上的扩展口二与第二扩展单板8的输出端连接，可以得到L波段拉曼放大器或者遥泵泵浦源(RPU)。对应可以放大整个L-band1568~1610nm之间的波长信号。若是作为遥泵泵浦源使用需要同时在距离泵浦源70~100km位置配置掺铒光纤模块（RGU）。RPU与RGU需要联合运用。根据系统需要，泵浦还可以采用同纤随路泵浦和异纤旁路泵浦的泵浦方式。
3）.主配置板1上的扩展口一与第一扩展单板7的输出端连接+主配置板1上的扩展口二与第二扩展单板8的输出端连接，可以得到C+L波段拉曼放大器。可以放大1525~1610nm整个C+L波段的信号。
4).主配置板1上的扩展口一与第一扩展单板7的输出端连接+主配置板1上的扩展口三与第三扩展单板9的输出端连接，可以得到二阶C波段拉曼放大器。如果扩展口3配置的LD波长为1300~1365nm之间的泵浦光，就可以构成C波段二阶拉曼放大器。这里扩展口三的泵浦光光作为扩展口一的泵浦光的二阶泵浦源，首先将14xxnm的一阶泵浦光进行泵浦，得到的增大的一阶泵浦光再对信号光进行泵浦，结果可以得到噪声更低的二阶拉曼放大器。因为二阶泵浦光和一阶泵浦光是同时注入光纤所以可以边传输边放大。信号功率起伏很小，噪声特性更好。
5).主配置板1上的扩展口二与第二扩展单板8的输出端连接+主配置板1上的扩展口三与第三扩展单板9的输出端连接，可以得到二阶L波段拉曼放大器或者二阶遥泵放大器。若是作为遥泵泵浦源使用需要同时在距离泵浦源70~100km位置配置掺铒光纤模块（RGU）。RPU与RGU需要联合运用。根据系统需要，泵浦还可以采用同纤随路泵浦和异纤旁路泵浦的泵浦方式。
6）.主配置板1上的扩展口一与第一扩展单板7的输出端连接+主配置板1上的扩展口三与第三扩展单板9的输出端连接+主配置板1上的扩展口四与第四扩展单板10的输出端连接，可以得到三阶C波段拉曼放大器。
7）.主配置板1上的扩展口二与第二扩展单板8的输出端连接+主配置板1上的扩展口三与第三扩展单板9的输出端连接+主配置板1上的扩展口四与第四扩展单板10的输出端连接，可以得到三阶L波段拉曼放大器或者三阶遥泵放大器。若是作为遥泵泵浦源使用需要同时在距离泵浦源70~100km位置配置掺铒光纤模块（RGU）。RPU与RGU需要联合运用。根据系统需要，泵浦还可以采用同纤随路泵浦和异纤旁路泵浦的泵浦方式
8）.主配置板1上的扩展口一与第一扩展单板7的输出端连接+主配置板1上的扩展口二与第二扩展单板8的输出端连接+主配置板1上的扩展口三与第三扩展单板9的输出端连接，可以构成二阶C+L波段放大器。
9）.主配置板1上的扩展口一与第一扩展单板7的输出端连接+主配置板1上的扩展口二与第二扩展单板8的输出端连接+主配置板1上的扩展口三与第三扩展单板9的输出端连接+主配置板1上的扩展口四与第四扩展单板10的输出端连接，可以构成三阶C+L波段拉曼放大器。
以上对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述描述，可以进行很多变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。

Claims (9)

1.一种可现场配置及升级的放大器装置，包括主配置板（1）和扩展板（2），其特征在于：所述主配置板（1）上设有第一波长组合器（3）、第二波长组合器（4）、第三波长组合器（5）、第四波长组合器（6）和控制电路，所述扩展板（2）包括第一扩展单板（7）、第二扩展单板（8）、第三扩展单板（9）、第四扩展单板（10）和预留扩展单板，所述波长组合器设有三个端口，分别为直通端口、反射端口和公共端口，所述第一扩展单板（7）和第二扩展单板（8）分别与第一波长组合器（3）的直通端口和反射端口连接，第三扩展单板（9）和第四扩展单板（10）分别和第二波长组合器（4）的直通端口和反射端口连接，所述第一波长组合器（3）的公共端口与第三波长组合器（5）的直通端口连接，所述第二波长组合器（4）的公共端口与第三波长组合器（5）的反射端口连接，所述第三波长组合器（5）的公共端口与第四波长组合器（6）的直通端口连接，所述第四波长组合器（6）的反射端口作为放大后的信号输出端连接于信号输出设备，所述第四波长组合器（6）的公共端口连接于泵浦输出端口，进而连接待放大的传输光纤。
2.根据权利要求1所述的一种可现场配置及升级的放大器装置，其特征在于：所述主配置板（1）上还设有四个扩展口和预留扩展口，所述四个扩展口的一端分别与第一波长组合器（3）的直通端口/反射端口、第二波长组合器（4）的直通端口/反射端口连接，所述扩展口另一端通过法兰连接器和光纤跳线连接到相应的扩展单板，所述预留扩展口可根据实际需要与预留扩展单板配置。
3.根据权利要求1所述的一种可现场配置及升级的放大器装置，其特征在于：所述扩展单板包括四个泵浦激光器、两个隔离偏振泵浦合波器、波长组合器和泵浦驱动制冷控制电路，所述隔离偏振泵浦合波器包括两个输入端和输出端，所述两个输入端均与泵浦激光器连接，所述两个隔离偏振泵浦合波器的输出端分别连接于波长组合器的直通端口和反射端口，所述波长组合器的公共端口为扩展单板的输出端；所述第一扩展单板（7）、第二扩展单板（8）、第三扩展单板（9）和第四扩展单板（10）对应的波长组合器分别为第五波长组合器（11）、第六波长组合器（12）、第七波长组合器（13）和第八波长组合器（14）。
4.根据权利要求1所述的一种可现场配置及升级的放大器装置，其特征在于：所述扩展板（2）中扩展单板的数量没有限定，可根据实际需要与主配置板（1）配置，也可以重复配置或不完全配齐。
5.根据权利要求1所述的一种可现场配置及升级的放大器装置，其特征在于：所述扩展单板中的泵浦激光器的数量没有限制，根据实际成本或考虑单板散热，数量在四个或四个以下。
6.根据权利要求3所述的一种可现场配置及升级的放大器装置，其特征在于：所述扩展口通过法兰连接器和光纤跳线连接到相应的扩展单板是指，扩展口一连接到第一扩展单板（7）的输出端、扩展口二连接到第二扩展单板（8）的输出端、扩展口三连接到第三扩展单板（9）输出端、扩展口四连接到第四扩展单板（10）的输出端，所述连接均通过法兰连接器和光钎跳线连接。
7.根据权利要求6所述的一种可现场配置及升级的放大器装置，其特征在于：所述扩展口与扩展单板可以不完全连接，可根据实际需求去连接配置成不同组合方式的放大器。
8.根据权利要求1所述的一种可现场配置及升级的放大器装置，其特征在于：所述第一波长组合器（3）用来合成波段为1405~1460nm和1465~1500nm的泵浦光，所述第二波长组合器（4）用来合成波段为1200~1300nm和1305~1400nm的泵浦光，所述第三波长组合器（5）用来合成波段为1405~1500nm和1200~1400nm的泵浦光，所述第四波长组合器（6）用来合成波段为1200~1500nm的泵浦光和1505~1610nm的信号光，所述第五波长组合器（11）用来合成波段为1405~1435nm和1440~1460nm的泵浦光，所述第六波长组合器（12）用来合成波段为1465~1478nm和1483~1500nm的泵浦光，所述第七波长组合器（13）用来合成波段为1305~1360nm和1365~1400nm的泵浦光，所述第八波长组合器（14）用来合成波段为1200~1260nm和1265~1300nm的泵浦光。
9.根据权利要求8所述的一种可现场配置及升级的放大器装置，其特征在于：所述波长组合器合成的波段划分不是绝对的。
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