CN107124224B - 一种自适应波段放大方法及放大器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光放大方法及放大器，属于光通信技术领域，尤其是涉及一种自适应波段放大方法及放大器。本发明由主放大单元和从放大单元两个部分组成，可自主检测光传输线路的业务信号波段范围，并根据检测结果，两个放大单元无须从网管层面调度和配置，而是从底层直接交互和动作，实时自适应启动、关闭和调整。一方面，降低功耗、节约能源；另一方面，优化性能，获得最佳光放大指标。

Description

一种自适应波段放大方法及放大器
技术领域
本发明涉及一种光放大方法及放大器，属于光通信技术领域，尤其是涉及一种自适应波段放大方法及放大器。
背景技术
随着光通信行业对传输带宽和光信噪比要求越来越高，传统的C波段掺铒光纤放大器噪声指数以及放大波段带宽逐渐显得捉襟见肘。
C+L波段的Raman或者Hybrid放大器集低噪声指数以及宽波段放大两大优良特性于一身，受到广泛追捧。但是，当前人们所采用的基本是传统的C波段Raman/Hybrid光放大器，无法平滑替换升级成C+L波段Raman光放大器，替换升级成本高代价大，或者少数已配置有C+L波段Raman/Hybrid光放大器，却无自适应、可扩展特性，需要人为从网管层面上判断信号波段是C/L/C+L，再去人为配置各Raman泵浦单元的开启与关闭，控制方式原始粗放，且配置效率太低。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的上述的技术问题，提供了一种自适应波段放大方法及放大器。该放大方法及放大器将传统的C band Raman/Hybrid改造、扩展和升级为C/C+L band Raman/Hybrid，并可智能化自适应启动、关闭和调整Raman/Hybrid放大波段。且本发明所提出的自适应和可扩展，乃是从功能单元底层直接探测、交互和动作，因此响应速度快，且资源开销低。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种自适应波段放大方法，包括：
分光步骤，用于检测带内信号中的C波段探测光和L波段探测光；
调度模块，用于在检测出L波段探测光后，启用从拉曼放大单元参与放大。
优选的，上述的一种自适应波段放大方法，所述调度模块在检测出C波段探测光和/或L波段探测光后启用主拉曼放大单元。
优选的，上述的一种自适应波段放大方法，还包括合波步骤，所述合波步骤用于当从拉曼单元注入主拉曼单元后通过两个光波分复用器进行合分波，其中，合波方式为：
主拉曼放大单元的泵浦光进行一次合分波后注入传输光纤，从拉曼单元的泵浦光进行两次合分波后再注入传输光纤；
或者，从拉曼单元的泵浦光进行一次合分波就注入传输光纤，而主拉曼单元的泵浦光进行两次合分波后再注入传输光纤；
或者，主从拉曼单元的泵浦光一次合波后，再与信号光进行第二次合分波。
优选的，上述的一种自适应波段放大方法，拉曼放大单元的工作流程包括以下步骤：
步骤4.1，判断是否满足开泵条件，并在判断为满足开泵条件时执行步骤4.1；
步骤4.2，以预设的小光功率开启拉曼单元泵浦；并在判断为不满足开泵条件时返回执行步骤4.1,在判断反射系数未超出门限时执行步骤4.3；
步骤4.3，根据信号光功率中各波段与门限的比较情况配置泵浦功率，并在判断为不满足开泵条件时返回执行步骤4.1,在判断反射系数超出门限时执行步骤4.2。
优选的，上述的一种自适应波段放大方法，所述步骤4.3中，
所述主拉拉曼单元泵浦根据所述比较情况选择执行不同的工作模式；
所述从拉拉曼单元泵浦根据所述比较情况选将泵浦光功率提升至目标值。
一种自适应波段放大器，包括：
分光模块，用于检测带内信号中的C波段探测光和L波段探测光；
调度模块，用于在检测出L波段探测光后，启用从拉曼放大单元参与放大。
优选的，上述的一种自适应波段放大器，所述分光模块包括：用于从带内信号分光的第一信号光分光器，与所述第一信号光分光器相连的第一光波分复用器；所述第一信号光分光器的输出端分别连接主拉曼放大单元的第一光电探测器以及第二信号光分光器；所述第二信号光分光器连接从拉曼放大单元的第一光电探测器。
优选的，上述的一种自适应波段放大器，从拉曼放大单元泵浦射出的泵浦光注入主拉曼放大单元后，经过第一泵浦光分光器后在第二光波分复用器处与带内信号光进行合分波，再经第一光波分复用器与经过第二泵浦光分光器分光处理的由主拉曼放大单元泵浦射出的泵浦光进行合分波处理。
优选的，上述的一种自适应波段放大器，主拉曼放大单元泵浦射出的泵浦光经第二泵浦光分光器后在第一光波分复用器处与带内信号光进行合分波处理，再经第二光波分复用器与由从拉曼放大单元注入的经过第一泵浦光分光器处理后的泵浦光进行合分波处理。
优选的，上述的一种自适应波段放大器，主拉曼放大单元泵浦、从拉曼放大单元泵浦射出的泵浦光分别经过第二泵浦光分光器、第一泵浦光分光器分光后通过光波分复用器进行分光波处理，然后再经光波分复用器与带内信号光进行合分波处理。
因此，本发明具有如下优点：(1)由主放大单元和从放大单元两个部分组成，可自主检测光传输线路的业务信号波段范围；(2)两个放大单元无须从网管层面调度和配置，而是从底层直接交互和动作，实时自适应启动、关闭和调整；(3)不仅能够降低功耗、节约能源；还能优化性能，获得最佳光放大指标。
附图说明
图1是C+L拉曼光放大器的架构形式1。
图2是C+L拉曼光放大器的架构形式2。
图3是C+L拉曼光放大器的架构形式3。
图4是主拉曼单元工作流程图。
图5是从拉曼单元工作流程图。
图1、图2、图3种，粗箭头的表示拉曼泵浦光传播方向，细箭头表示信号光作为信号探测光传播方向。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
主拉曼放大单元通过C/L WDM，将信号光分开为C和L两个波段分别作检测，并将L波段引入到从拉曼放大单元。在仅有C波段信号光时，只有主拉曼放大单元主动参与放大，而一旦L波段光加入时，必将被主拉曼放大单元和从拉曼放大单元捕获，并触发两者相应动作。主拉曼放大单元将调节自身工作状态，同时，从拉曼放大单元将启动并参与放大。而一旦丢失L波段信号，那么从拉曼放大单元将自动关闭。而另外一方面，当C波段和L波段业务信号均丢失时，主拉曼单元将自动关闭，而只要有业务信号恢复时，主拉曼单元则自动打开并启用。对于主拉曼单元，在C波段信号和L波段信号都存在、仅有C波段信号或者仅有L波段信号，主拉曼单元均开启，只是分为三种配置方式。在仅有L波段信号以及C波段信号和L波段信号都存在时，从拉曼单元启用。
从拉曼单元注入主拉曼单元后，将通过两个光波分复用器进行合分波，有三种合分波形式。
第一种方式是主拉曼单元的泵浦光只进行一次合分波就注入传输光纤，而从拉曼单元的泵浦光需要进行两次合分波后再注入传输光纤，如图1所示；图1中，从拉曼放大单元泵浦3-2射出的泵浦光注入主拉曼放大单元，经过第一泵浦光分光器4-1，分下少量光进入第一光电探测器5-1，而主路的光则经第二光波分复用器2-2，与带内信号光进行合分波。然后，从拉曼放大单元泵浦3-2与主拉曼放大单元泵浦3-1合波，通过第一波分复用器2-1作合波，共同注入传输光纤1中。主拉曼放大单元泵浦3-1经由第四泵浦光分光器4-4分少量光进入从拉曼放大单元中的第五光电探测器5-5，而主要的泵浦光则进入第一光波分复用器2-1。
带内信号光经由第二信号光分光器4-2分出少量光进入第三光波分复用器2-3，然后分成C和L两个波段分别作探测，C带监控光进入第二光电探测器5-2，而L带监控光则再进入第三信号光分光器4-3分成两束光，一路进入第三光电探测器5-3，而另一路则进入从拉曼放大单元中的第四光电探测器5-4。
第二种方式是从拉曼单元的泵浦光只进行一次合分波就注入传输光纤，而主拉曼单元的泵浦光需要进行两次合分波后，再注入传输光纤，如图2所示；图2和图1的区别在于，图2是主拉曼放大单元泵浦3-1经过第一波分复用器2-1和第二波分复用器2-2两次合分波、而从拉曼放大单元泵浦3-2则仅经过第二波分复用器2-2一次合波，最后到达传输光纤1。
第三种方式是主从拉曼单元的泵浦光一次合波后，再与信号光进行第二次合分波，如图3所示。图3和图1的区别在于，图3是主拉曼单元泵浦3-1和从拉曼单元泵浦3-2经第二波分复用器2-2合波后，再经第一波分复用器2-1与信号光合分波后，最后到达传输光纤1。
以上三种实现方式中，即图1中，放大C波段信号的主拉曼泵浦只经过一次合分波就进入传输光纤，而放大L波段的从拉曼泵浦则经过两次合分波才进入传输光纤，即在第一种方式中，主拉曼泵浦经历衰耗相对较低，而从拉曼泵浦则经历衰耗相对较大，也就是说第一种方式更利于C波段信号放大。第二种方式即图2中，放大C波段信号的主拉曼泵浦经过两次合分波就进入传输光纤，而放大L波段的从拉曼泵浦则只经过一次合分波就进入传输光纤，即在第二种方式中，主拉曼泵浦经历衰耗相对较大，而从拉曼泵浦则经历衰耗相对较小，也就是说第二种方式更利于L波段信号放大。第三种方式中，无论是主拉曼泵浦还是从拉曼泵浦，均是经历两次合分波方才进入传输光纤，衰减相对都较大，但是信号光从传输光纤到输出拉曼光放大器，则只经过一次合分波，即信号光相对衰耗较小。
总结来说，如果着重于C波段信号光放大，则可采用第一种方式，而如果着重于L波段信号光放大，则可采用第二种方式，而如果C波段和L波段处于同种地位，则可采用第三种方式。
此外，主从拉曼单元之间，通过探测C/L信号带内光功率，并探测彼此泵浦光功率，从而互相监控泵浦工作状态。工作流程可见图4和图5。
泵浦光传播方向信号光传输方向既可以同向，也可以为反向。
图4是主拉曼单元的工作流程图。
上电后，主拉曼单元判断是否满足开泵条件，开泵条件包括是否有输入信号光超过门限、是否有限制开泵的告警要素存在。如果不满足开泵条件，那么则停留在该步骤循环往复作判断。一旦满足条件，则进入下一步。这个步骤的主旨在于避免在不合适的时候开泵。事实上，关泵优先级始终是最高的，判断是否关泵，将贯穿于全工作流程始终，一旦有条件触发关泵，则立即下关泵指令并关掉泵浦。
在满足开泵条件后，主拉曼单元将泵浦光功率开到某特定小光功率，比如50mW，并判断反射系数是否超出门限，如果超出门限，则维持在小功率模式，否则则继续下一步。该步骤的主旨在于避免在反射系数不合格的状况下强行提升泵浦功率而导致反射光功率过大。同时，如上文所言，在本步骤也始终判断是否满足开/关泵条件。一旦需要关泵，则立即下指令关泵，并从而回到流程之初。
如上文，在反射系数不超限和满足开泵条件下，进行到下一步骤，在该步骤判断信号光功率中，C波段信号超门限、L波段信号超门限，还是C和L波段信号均超门限？该步骤的目的在于决定下一步主拉曼泵浦单元是以何种工作参数工作。同时，在该步骤中，也始终判断是否满足开/关泵条件以及反射系数是否超门限？如果满足开泵条件而反射系数不正常，则回到小功率模式；如果不满足开泵条件，则直接关泵并回到流程之初。如果反射系数正常且满足开泵条件，则进行到下一步工作。
在C波段信号超门限而L波段在门限以下时，以方式A配置泵浦功率；在C波段信号和L波段信号均超门限时，则主拉曼单元以方式B配置泵浦光功率；在C波段信号在门限以下而L波段信号在门限以上时，则以方式C配置泵浦光功率。
其中，方式A是在仅有C波段信号存在时，通过配置使得C波段信号增益达到目标增益(增益模式)、或者C波段拉曼泵浦光达到目标值(功率模式)。
方式B是在C波段和L波段均有信号存在时，通过配置使得C+L波段信号增益达到目标增益(增益模式)、或者C波段拉曼泵浦光达到目标值(功率模式)
方式C是在仅有L波段信号存在时，通过配置使得L波段信号增益达到目标增益(增益模式)、或者C波段拉曼泵浦光达到目标值(功率模式)。
图5是从拉曼单元的工作流程图。
与主拉曼单元工作流程的不同之处主要在于，从拉曼单元仅仅探测L带信号光功率即可，而不考虑C带信号光功率是否超门限。
上电后，从拉曼单元判断是否满足开泵条件，开泵条件包括L带输入信号光是否超过门限、是否有限制开泵的告警要素存在。如果不满足开泵条件，那么则停留在该步骤循环往复作判断。一旦满足条件，则进入下一步。这个步骤的主旨在于避免在不合适的时候开泵。事实上，关泵优先级始终是最高的，判断是否关泵，将贯穿于全工作流程始终，一旦有条件触发关泵，则立即下关泵指令并关掉泵浦。
在满足开泵条件后，从拉曼单元将泵光功率开到某特定小光功率，比如50mW，并判断反射系数是否超出门限，如果超出门限，则维持在小功率模式，否则则继续下一步。该步骤的主旨在于避免在反射系数不合格的状况下强行提升泵浦功率而导致反射光功率过大。同时，如上文所言，在本步骤也始终判断是否满足开/关泵条件。一旦需要关泵，则立即下指令关泵，并从而回到流程之初。
如上文，在反射系数不超限和满足开泵条件下，进行到下一步骤，从拉曼泵浦光功率提升至目标值，并持续判断：如果满足开泵条件而反射系数不正常，则回到小功率模式；如果不满足开泵条件，则直接关泵并回到流程之初。
该目标值或是L波段拉曼泵浦输出光功率设置值(功率模式)，或是信号增益设置值(增益模式)。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种自适应波段放大方法，其特征在于，包括：
分光步骤，用于检测带内信号中的C波段探测光和L波段探测光；
调度步骤，用于在检测出L波段探测光后，启用从拉曼放大单元参与放大；其中，所述调度步骤在检测出C波段探测光和/或L波段探测光后启用主拉曼放大单元。
2.根据权利要求1所述的一种自适应波段放大方法，其特征在于，还包括合波步骤，所述合波步骤用于当从拉曼单元注入主拉曼单元后通过两个光波分复用器进行合分波，其中，合波方式为：
主拉曼放大单元的泵浦光进行一次合分波后注入传输光纤，从拉曼单元的泵浦光进行两次合分波后再注入传输光纤；
或者，从拉曼单元的泵浦光进行一次合分波就注入传输光纤，而主拉曼单元的泵浦光进行两次合分波后再注入传输光纤；
或者，主从拉曼单元的泵浦光一次合波后，再与信号光进行第二次合分波。
3.根据权利要求1所述的一种自适应波段放大方法，其特征在于，主拉曼放大单元的工作流程包括以下步骤：
步骤4.1，判断是否满足开泵条件，并在判断为满足开泵条件时执行步骤4.1；
步骤4.2，以预设的小光功率开启拉曼单元泵浦；并在判断为不满足开泵条件时返回执行步骤4.1,在判断反射系数未超出门限时执行步骤4.3；
步骤4.3，根据信号光功率中各波段与门限的比较情况配置泵浦功率，并在判断为不满足开泵条件时返回执行步骤4.1,在判断反射系数超出门限时执行步骤4.2。
4.根据权利要求3所述的一种自适应波段放大方法，其特征在于，所述步骤4.3中，
所述主拉曼单元泵浦根据所述比较情况选择执行不同的工作模式；
所述从拉曼单元泵浦根据所述比较情况选将泵浦光功率提升至目标值。
5.一种自适应波段放大器，其特征在于，包括：
分光模块，用于检测带内信号中的C波段探测光和L波段探测光；
调度模块，用于在检测出L波段探测光后，启用从拉曼放大单元参与放大， 其中，所述调度模块在检测出C波段探测光和/或L波段探测光后启用主拉曼放大单元。
6.根据权利要求5所述的一种自适应波段放大器，其特征在于，所述分光模块包括：用于从带内信号分光的第一信号光分光器，与所述第一信号光分光器相连的第一光波分复用器；所述第一信号光分光器的输出端分别连接主拉曼放大单元的第一光电探测器以及第二信号光分光器；所述第二信号光分光器连接从拉曼放大单元的第一光电探测器。
7.根据权利要求5所述的一种自适应波段放大器，其特征在于，
从拉曼放大单元泵浦(3-2)射出的泵浦光注入主拉曼放大单元后，经过第一泵浦光分光器(4-1)后在第二光波分复用器(2-2)处与带内信号光进行合分波，再经第一光波分复用器(2-1)与经过第二泵浦光分光器(4-4)分光处理的由主拉曼放大单元泵浦(3-1)射出的泵浦光进行合分波处理。
8.根据权利要求5所述的一种自适应波段放大器，其特征在于，主拉曼放大单元泵浦(3-1)射出的泵浦光经第二泵浦光分光器(4-4)后在第一光波分复用器(2-1)处与带内信号光进行合分波处理，再经第二光波分复用器(2-2)与由从拉曼放大单元注入的经过第一泵浦光分光器(4-1)处理后的泵浦光进行合分波处理。
9.根据权利要求5所述的一种自适应波段放大器，其特征在于，主拉曼放大单元泵浦(3-1)、从拉曼放大单元泵浦(3-2)射出的泵浦光分别经过第二泵浦光分光器(4-4)、第一泵浦光分光器(4-1)分光后通过光波分复用器进行分光波处理，然后再经光波分复用器与带内信号光进行合分波处理。
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