CN105933068A - 一种双向随路遥泵结合的无中继光放大系统 - Google Patents

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Abstract

一种双向随路遥泵结合的无中继光放大系统，包括有前向远程增益单元、无中继光放大单元和后向远程增益单元，其中，所述的无中继光放大单元通过第一传输光纤连接前向远程增益单元，用于对前向远程增益单元输出的来自发送端传输的业务信号光进行拉曼放大，同时为前向远程增益单元提供泵浦光，所述的无中继光放大单元通过第二传输光纤连接后向远程增益单元，用于将拉曼放大后的业务信号光输出给后向远程增益单元，同时为后向远程增益单元提供泵浦光。本发明在不改变传输编码方式、传输链路的入纤光功率等影响系统参数下，在线路中提供线路无中继单元和两个无源增益单元，就可以实现长距离无电中继光放大，大大降低了建设成本。

Description

一种双向随路遥泵结合的无中继光放大系统
技术领域
本发明涉及一种无中继光放大系统。特别是涉及一种双向随路遥泵结合的无中继光放大系统。
背景技术
在无中继超长距离传输的光通信领域，目前已运行和即将建设的项目中，光缆线路的无中继传输距离已达数百公里。近年来，随着中继站～中继站的传输距离越来越长，线路传输距离逐渐增长，动辄在上千公里以上，需在沿线设置多个光纤通信中继站以保障光信号的传输质量。
如图3示所示，传统的超长距无中继光传输系统，首先发射机11输出业务信号光，然后经过发送端的功率放大器12对业务信号光进行放大，经过第三传输光纤13的光纤线路传输后，进入中继光放大器14，通过放大器对信号光的放大后，业务信号光继续经第四传输光纤15进行业务信号光的传输，达到系统接收端后采用前置放大器16对接收的信号光进行放大，放大后的信号光最后进入系统接收机17。
目前通常采用中继站的方式对传输信号光进行放大，以改善信号光功率受限问题。对于一些交通不便、自然条件恶劣的地方，设置光通信中继站十分困难，建设投资较大。因此，迫切要求从技术上减少中继站的建设，提高无中继传输的线路长度，同时提高光通信中继站的安全性和可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种可用于超长距离光通信系统的双向随路遥泵结合的无中继光放大系统。
本发明所采用的技术方案是：一种双向随路遥泵结合的无中继光放大系统，包括有前向远程增益单元、无中继光放大单元和后向远程增益单元，其中，所述的无中继光放大单元通过第一传输光纤连接前向远程增益单元，用于对前向远程增益单元输出的来自发送端传输的业务信号光进行拉曼放大，同时为前向远程增益单元提供泵浦光，所述的无中继光放大单元通过第二传输光纤连接后向远程增益单元，用于将拉曼放大后的业务信号光输出给后向远程增益单元，同时为后向远程增益单元提供泵浦光。
所述的无中继光放大单元包括有通过光纤依次连接的用于业务信号光的分波和泵浦光的合波的前向波分复用器、用于对业务信号光进行放大的线路放大器以及用于业务信号光和泵浦光的合波的后向波分复用器，所述的前向波分复用器还通过第一传输光纤连接所述的前向远程增益单元，所述的后向波分复用器还通过第二传输光纤连接所述的后向远程增益单元，所述的前向波分复用器的泵浦光输入端还通过光纤连接用于输出泵浦光的前向远程泵浦单元，所述的后向波分复用器的泵浦光输入端还通过光纤连接用于输出泵浦光的后向远程泵浦单元。
所述的前向波分复用器包括有：与所述的第一传输光纤相连用于接收前向远程增益单元输出的业务信号光和用于向前向远程增益单元输出泵浦光的前向公共端，与所述的线路放大器的输入端相连用于输出业务信号光的前向透射端，以及与所述的前向远程泵浦单元相连用于接收泵浦光的前向反射端；所述的后向波分复用器包括有与所述的线路放大器的输出端相连用于接收放大后的收业务信号光的后向透射端，与所述的后向远程泵浦单元相连用于接收泵浦光的后向反射端，以及与所述的第二传输光纤相连用于向后向远程增益单元输出业务信号光和泵浦光的后向公共端。
所述的前向远程泵浦单元和后向远程泵浦单元的波长范围为1450nm～1500nm。
所述的第一传输光纤和第二传输光纤的载波波长范围为1520nm～1580nm。
所述的前向波分复用器的前向公共端与前向透射端之间的插入损耗低于0.5dB；所述的后向波分复用器的后向公共端与后向透射端之间的插入损耗低于0.5dB。
所述的前向波分复用器的前向公共端与前向反射端之间的插入损耗低于0.5dB；所述的后向波分复用器的后向公共端与后向反射端之间的插入损耗低于0.5dB。
所述的前向波分复用器的前向反射端与前向透射端之间的隔离度大于30dB；所述的后向波分复用器的后向反射端与后向透射端之间的隔离度大于30dB。
所述的前向远程泵浦单元和后向远程泵浦单元的泵浦光功率大于30dBm；
当业务信号光损耗系数为ā dB/km，则前向远程增益单元和后向远程增益单元距离无中继光放大单元的光纤线路长度为20/(ā+0.03)km。
本发明的一种双向随路遥泵结合的无中继光放大系统，最大优点是在不改变传输编码方式、传输链路的入纤光功率等影响系统参数下，在线路中提供线路无中继单元和两个无源增益单元，就可以实现长距离无电中继光放大；业务信号光和监控光均可通过本发明中的无源远程增益单元，大大降低了建设成本；本发明的装置适用于海底和陆地上的超长跨距无中继光传输系统。
附图说明
图1是本发明双向随路遥泵结合的无中继光放大系统的整体结构示意图；
图2是本发明中无中继光放大单元的整体结构示意图；
图3是传统的超长距无中继光传输系统结构图；
图4是具有双向随路遥泵结合的无中继光放大系统的超长距无中继光传输系统结构图。
图中
1：前向远程增益单元 2：第一传输光纤
3：无中继光放大单元 4：第二传输光纤
5：后向远程增益单元 6：前向波分复用器
61：前向公共端 62：前向透射端
63：前向反射端 7：线路放大器
71：输入端 72：输出端
8：后向波分复用器 81：后向公共端
82：后向透射端 83：后向反射端
9：前向远程泵浦单元 10：后向远程泵浦单元
11：发射机 12：功率放大器
13：第三传输光纤 14：中继光放大器
15：第四传输光纤 16：前置放大器
17：接收机
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的一种双向随路遥泵结合的无中继光放大系统做出详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的一种双向随路遥泵结合的无中继光放大系统，包括前向远程增益单元、无中继光放大单元、后向远程增益单元。无中继光放大单元包含光放大器、前向远程泵浦单元、后向远程泵浦单元、前向波分复用器和后向波分复用器。前向远程泵浦单元通过前向波分复用器向系统发送端方向传输泵浦光，在光纤中对信号光进行拉曼放大的同时，线路中残余的泵浦光进入前向远程增益单元，对信号光进行线路放大；后向远程泵浦单元通过后向波分复用器向系统接收端方向传输泵浦光，在光纤中对信号光进行拉曼放大的同时，线路中残余的泵浦光进入后向远程增益单元，同时对信号光进行线路放大。
本发明的一种双向随路遥泵结合的无中继光放大系统具体如下：
如图1所示，本发明的一种双向随路遥泵结合的无中继光放大系统，包括有前向远程增益单元1、无中继光放大单元3和后向远程增益单元5，其中，所述的无中继光放大单元3通过第一传输光纤2连接前向远程增益单元1，用于对前向远程增益单元1输出的来自发送端传输的业务信号光进行拉曼放大，同时为前向远程增益单元1提供泵浦光，所述的无中继光放大单元3通过第二传输光纤4连接后向远程增益单元5，用于将拉曼放大后的业务信号光输出给后向远程增益单元5，同时为后向远程增益单元5提供泵浦光。
所述的无中继光放大单元3包括有通过光纤依次连接的用于业务信号光的分波和泵浦光的合波的前向波分复用器6、用于对业务信号光进行放大的线路放大器7以及用于业务信号光和泵浦光的合波的后向波分复用器8，所述的前向波分复用器6还通过第一传输光纤2连接所述的前向远程增益单元1，所述的后向波分复用器8还通过第二传输光纤4连接所述的后向远程增益单元5，所述的前向波分复用器6的泵浦光输入端还通过光纤连接用于输出泵浦光的前向远程泵浦单元9，所述的后向波分复用器8的泵浦光输入端还通过光纤连接用于输出泵浦光的后向远程泵浦单元10。
如图2所示，所述的前向波分复用器6包括有：与所述的第一传输光纤2相连用于接收前向远程增益单元1输出的业务信号光和用于向前向远程增益单元1输出泵浦光的前向公共端61，与所述的线路放大器7的输入端71相连用于输出业务信号光的前向透射端62，以及与所述的前向远程泵浦单元9相连用于接收泵浦光的前向反射端63；透射端62只允许信号光通过，泵浦光会被阻止通过，反射端63只允许泵浦光通过，信号光会被阻止通过。业务信号光流向为经第一传输光纤2的业务信号光首先经过前向波分复用器6的合波端61，然后从前向波分复用器6的透射端62输出，再到达线路放大器7的输入端71；泵浦光流向为从前向远程泵浦单元9输出的泵浦光首先经过前向波分复用器6的反射端63，然后从前向波分复用器6的公共端61输出，经过第一传输光纤2的传输后到达前向远程增益单元1。其中，在第一传输光纤2中信号光和泵浦光的流向为相反方向。
线路放大器7对业务信号光进行放大，只输入输出业务信号光，泵浦光不进入线路放大器7。业务信号光的流向是经前向波分复用器6的透射端62输出的业务信号光进入线路放大器7的输入端71，经过线路放大器7的放大后，业务信号光由线路放大器7的输出端72输出，然后进入后向波分复用器8的透射端82。
所述的后向波分复用器8包括有与所述的线路放大器7的输出端72相连用于接收放大后的收业务信号光的后向透射端82，与所述的后向远程泵浦单元10相连用于接收泵浦光的后向反射端83，以及与所述的第二传输光纤4相连用于向后向远程增益单元5输出业务信号光和泵浦光的后向公共端81。透射端82只允许业务信号光通过，泵浦光会被阻止通过；反射端83只允许泵浦光通过，业务信号光会被阻止通过。其中，业务信号光流向为经线路放大器7的输出端72输出的业务信号光首先经过后向波分复用器8的透射端82，然后从后向波分复用器8的公共端81输出，再进入第二传输光纤4；泵浦光流向为从后向远程泵浦单元10输出的泵浦光首先经过后向波分复用器8的反射端83，然后从后向波分复用器8的公共端81输出，经过第二传输光纤4的传输后到达后向远程增益单元5。其中在第二传输光纤4中信号光和泵浦光的流向为相同方向。
前向远程增益单元1接收来自发送端传输的业务信号光，同时接收无中继光放大单元3中的前向远程泵浦单元9输出的经第一传输光纤2后的残余泵浦光。后向远程增益单元5接收来自无中继光放大单元3中后向波分复用器8输出的业务信号光，同时接收无中继光放大单元3中的后向远程泵浦单元10输出的经第二传输光纤4后的残余泵浦光。
本发明的一种双向随路遥泵结合的无中继光放大系统中：
所述的前向远程泵浦单元9和后向远程泵浦单元10的波长范围为1450nm～1500nm。
所述的第一传输光纤2和第二传输光纤4的载波波长范围为1520nm～1580nm。
所述的前向波分复用器6的前向公共端61与前向透射端62之间的插入损耗低于0.5dB；所述的后向波分复用器8的后向公共端81与后向透射端82之间的插入损耗低于0.5dB。
所述的前向波分复用器6的前向公共端61与前向反射端63之间的插入损耗低于0.5dB；所述的后向波分复用器8的后向公共端81与后向反射端83之间的插入损耗低于0.5dB。
所述的前向波分复用器6的前向反射端63与前向透射端62之间的隔离度大于30dB；所述的后向波分复用器8的后向反射端83与后向透射端82之间的隔离度大于30dB。
所述的前向远程泵浦单元9和后向远程泵浦单元10的泵浦光功率大于30dBm；
当业务信号光损耗系数为ādB/km，则前向远程增益单元1和后向远程增益单元5距离无中继光放大单元3的光纤线路长度为20/ā+0.03km。
图4示出了采用本发明的一种双向随路遥泵结合的无中继光放大系统的超长距无中继光传输系统结构图。首先发射机11输出业务信号光，然后经过发送端的功率放大器12对信号光进行放大，经过第三传输光纤13的光纤线路传输后，进入前向远程增益单元1，前向远程增益单元1对信号光进行放大，放大后的信号光经过第一传输光纤2，然后进入无中继光放大单元3，无中继光放大单元3能对衰减的业务信号光进行放大，从无中继光放大单元3输出的业务信号光进入第二传输光纤4，经过光纤线路传输后进入后向远程增益单元5，后向远程增益单元5对信号光进行放大，放大后的信号光经过第四传输光纤15；经过光纤线路传输后到达系统接收端，在系统接收端采用前置放大器16对接收的信号光进行放大，放大后的信号光最后进入系统接收机17。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双向随路遥泵结合的无中继光放大系统，其特征在于，包括有前向远程增益单元(1)、无中继光放大单元(3)和后向远程增益单元(5)，其中，所述的无中继光放大单元(3)通过第一传输光纤(2)连接前向远程增益单元(1)，用于对前向远程增益单元(1)输出的来自发送端传输的业务信号光进行拉曼放大，同时为前向远程增益单元(1)提供泵浦光，所述的无中继光放大单元(3)通过第二传输光纤(4)连接后向远程增益单元(5)，用于将拉曼放大后的业务信号光输出给后向远程增益单元(5)，同时为后向远程增益单元(5)提供泵浦光。
2.根据权利要求1所述的双向随路遥泵结合的无中继光放大系统，其特征在于，所述的无中继光放大单元(3)包括有通过光纤依次连接的用于业务信号光的分波和泵浦光的合波的前向波分复用器(6)、用于对业务信号光进行放大的线路放大器(7)以及用于业务信号光和泵浦光的合波的后向波分复用器(8)，所述的前向波分复用器(6)还通过第一传输光纤(2)连接所述的前向远程增益单元(1)，所述的后向波分复用器(8)还通过第二传输光纤(4)连接所述的后向远程增益单元(5)，所述的前向波分复用器(6)的泵浦光输入端还通过光纤连接用于输出泵浦光的前向远程泵浦单元(9)，所述的后向波分复用器(8)的泵浦光输入端还通过光纤连接用于输出泵浦光的后向远程泵浦单元(10)。
3.根据权利要求2所述的双向随路遥泵结合的无中继光放大系统，其特征在于，所述的前向波分复用器(6)包括有：与所述的第一传输光纤(2)相连用于接收前向远程增益单元(1)输出的业务信号光和用于向前向远程增益单元(1)输出泵浦光的前向公共端(61)，与所述的线路放大器(7)的输入端(71)相连用于输出业务信号光的前向透射端(62)，以及与所述的前向远程泵浦单元(9)相连用于接收泵浦光的前向反射端(63)；所述的后向波分复用器(8)包括有与所述的线路放大器(7)的输出端(72)相连用于接收放大后的收业务信号光的后向透射端(82)，与所述的后向远程泵浦单元(10)相连用于接收泵浦光的后向反射端(83)，以及与所述的第二传输光纤(4)相连用于向后向远程增益单元(5)输出业务信号光和泵浦光的后向公共端(81)。
4.根据权利要求2所述的双向随路遥泵结合的无中继光放大系统，其特征在于，所述的前向远程泵浦单元(9)和后向远程泵浦单元(10)的波长范围为1450nm～1500nm。
5.根据权利要求1所述的双向随路遥泵结合的无中继光放大系统，其特征在于，所述的第一传输光纤(2)和第二传输光纤(4)的载波波长范围为1520nm～1580nm。
6.根据权利要求2所述的双向随路遥泵结合的无中继光放大系统，其特征在于，所述的前向波分复用器(6)的前向公共端(61)与前向透射端(62)之间的插入损耗低于0.5dB；所述的后向波分复用器(8)的后向公共端(81)与后向透射端(82)之间的插入损耗低于0.5dB。
7.根据权利要求2所述的双向随路遥泵结合的无中继光放大系统，其特征在于，所述的前向波分复用器(6)的前向公共端(61)与前向反射端(63)之间的插入损耗低于0.5dB；所述的后向波分复用器(8)的后向公共端(81)与后向反射端(83)之间的插入损耗低于 0.5dB。
8.根据权利要求2所述的双向随路遥泵结合的无中继光放大系统，其特征在于，所述的前向波分复用器(6)的前向反射端(63)与前向透射端(62)之间的隔离度大于30dB；所述的后向波分复用器(8)的后向反射端(83)与后向透射端(82)之间的隔离度大于30dB。
9.根据权利要求2所述的双向随路遥泵结合的无中继光放大系统，其特征在于，所述的前向远程泵浦单元(9)和后向远程泵浦单元(10)的泵浦光功率大于30dBm。
10.根据权利要求1所述的双向随路遥泵结合的无中继光放大系统，其特征在于，当业务信号光损耗系数为ādB/km，则前向远程增益单元(1)和后向远程增益单元(5)距离无中继光放大单元(3)的光纤线路长度为20/(ā+0.03)km。
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