CN108169857A - 一种应用于超长距离高精度时间传递的双向光放大器 - Google Patents

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CN108169857A CN201711453231.8A CN201711453231A CN108169857A CN 108169857 A CN108169857 A CN 108169857A CN 201711453231 A CN201711453231 A CN 201711453231A CN 108169857 A CN108169857 A CN 108169857A
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黄庆超
穆春元
刘建国
祝宁华
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Institute of Semiconductors of CAS
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
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Abstract

本公开提出了一种双向光放大器，应用于超长距离高精度时间传递系统，包括：起偏器一、起偏器二、单向法拉第旋转器一、单向法拉第旋转器二、双折射分束器件、单向光放大器；其中，起偏器一、单向法拉第旋转器一、双折射分束器件的1端口、2端口、单向光放大器、双折射分束器件的3端口、4端口、单向法拉第旋转器二、起偏器二构成第一放大光路；起偏器二、单向法拉第旋转器二、双折射分束器件的4端口、2端口、单向光放大器、双折射分束器件的3端口、1端口、单向法拉第旋转器一、起偏器一构成第二放大光路。

Description

一种应用于超长距离高精度时间传递的双向光放大器
技术领域
本公开涉及时间传递和同步领域，尤其涉及一种应用于超长距离高精度时间传递的双向光放大器。
背景技术
精准的时间传递和同步是国家/国际时间频率体系、全球导航定位、大地测量与观测、精密计量、深空探测等前沿科学研究和重大基础设施中的共性基础问题和关键技术之一。随着新的时间频率基准的发展，基于卫星链路的微波传递等方式由于其传输精度的局限，已经不能满足如此高精度频率的远距离传输。因此亟需研究发展新的超长距离高精度时间传递方法与技术。目前，利用光纤进行传递的精度最高，传递稳定度可达到10-20量级，并且光纤在1550nm的传输窗口有很低的损耗，在“光钟”信号的传递领域有巨大的技术优势。然而，在光纤中随着传输距离的增加，功率的损耗则会不断累积导致传输稳定度的恶化，因而需要用放大器对信号的功率的损耗进行补偿。而在光纤光频传递系统中，由于要将部分的传输光返回源端用于探测链路的相位噪声并进行相位噪声抑制。为了保证往返的信号光引入的噪声相同，需要信号光在同一根光纤中来回传输，传统的单向EDFA并不能满足高精度时频传输需求。因此设计新型双向光放大器是光频传递链路的重要放大器件和组成部分。
发明内容
(一)要解决的技术问题
针对超长距离高精度时间传递系统对双向光放大器的需求，本公开提出了一种双向光放大器，该双向光放大器利用光的偏振，法拉第效应和光的双折射效应，巧妙的实现了对同一光纤中传输的双向光信号进行放大处理。
(二)技术方案
本公开提出了一种双向光放大器，应用于超长距离高精度时间传递系统，包括：起偏器一、起偏器二、单向法拉第旋转器一、单向法拉第旋转器二、双折射分束器件、单向光放大器；其中，起偏器一、单向法拉第旋转器一、双折射分束器件的1端口、2端口、单向光放大器、双折射分束器件的3端口、4端口、单向法拉第旋转器二、起偏器二构成第一放大光路；起偏器二、单向法拉第旋转器二、双折射分束器件的4端口、2端口、单向光放大器、双折射分束器件的3端口、1端口、单向法拉第旋转器一、起偏器一构成第二放大光路。
在本公开的一些实施例中，所述起偏器一用于将入射的信号光起偏为偏振方向平行于水平面的第一线偏振光。
在本公开的一些实施例中，所述单向法拉第旋转器一用于将第一线偏振光旋转九十度，获得偏振方向垂直于水平面的第二线偏振光。
在本公开的一些实施例中，所述第二线偏振光入射至双折射分束器件的1端口，由双折射分束器件的2端口出射。
在本公开的一些实施例中，从双折射分束器件2端口出射的第二线偏振光进入单向光放大器中进行光放大处理，放大后的第二线偏振光从双折射分束器件的3端口入射，4端口出射，并经单向法拉第旋转器二直接输出。
在本公开的一些实施例中，所述起偏器二将入射的信号光起偏为偏振方向垂直于水平面的第三线偏振光。
在本公开的一些实施例中，单向法拉第旋转器二将第三线偏振光旋转九十度，获得偏振方向平行于水平面的第四线偏振光。
在本公开的一些实施例中，第四线偏振光入射至单向法拉第旋转器二的4端口，并从单向法拉第旋转器二的2端口出射。
在本公开的一些实施例中，从双折射分束器件2端口出射的第四线偏振光进入单向光放大器中进行光放大处理，而后从双折射分束器件的3端口入射，从1端口出射，并经单向法拉第旋转器一直接输出。
在本公开的一些实施例中，双折射分束器件的晶体材料为碳酸钙晶体。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开具有以下有益效果：
采用的单向光放大器为EDFA，可直接放大光信号，克服了光-电-光转换的传输瓶颈，并且具有高增益、宽带宽、对偏振不敏感等特性。
附图说明
图1为本公开实施例双向光放大器的原理框图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所熟知的方式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。
本公开实施例提出的双向光放大器主要应用于超长距离高精度时间传递系统包括：起偏器一、起偏器二、单向法拉第旋转器一、单向法拉第旋转器二、双折射分束器件、单向光放大器。其中，
起偏器一将入射的信号光起偏为偏振方向平行于水平面的第一线偏振光。
单向法拉第旋转器一将从左侧入射的第一线偏振光旋转九十度，从而获得偏振方向垂直于水平面的第二线偏振光。而单向法拉第旋转器一对于从其右侧入射的光不进行任何处理，从右侧入射的光直接从单向法拉第旋转器一的左侧输出。
双折射分束器件具有四个端口：1端口、2端口、3端口和4端口，其双折射晶体的光轴平行于水平面，其采用的晶体材料为碳酸钙晶体。当第二线偏振光入射至1端口，根据光的双折射效应，其传播方向不会改变，第二线偏振光从2端口出射。
从双折射分束器件2端口出射的第二线偏振光进入单向光放大器(EDFA)中进行光放大处理。放大后的第二线偏振光从双折射分束器件的3端口入射，从双折射分束器件的4端口出射，并经单向法拉第旋转器二直接输出。
本公开提出的双向光放大器中，起偏器二将入射的信号光起偏为偏振方向垂直于水平面的第三线偏振光。
单向法拉第旋转器二将从左侧入射的第三线偏振光旋转九十度，从而获得偏振方向平行于水平面的第四线偏振光。而单向法拉第旋转器二对于从其右侧入射的光不进行任何处理，从右侧入射的光直接从单向法拉第旋转器二的左侧输出。
当第四线偏振光入射至单向法拉第旋转器二的4端口，根据光的双折射效应，其传播方向会发生折射，并从单向法拉第旋转器二的2端口出射。
从双折射分束器件2端口出射的第四线偏振光进入EDFA中进行光放大处理，而后从双折射分束器件2的3端口入射，从1端口出射，并经单向法拉第旋转器一直接输出。由此实现了对光纤中传输的双向光信号进行的放大处理。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双向光放大器，应用于超长距离高精度时间传递系统，包括：起偏器一、起偏器二、单向法拉第旋转器一、单向法拉第旋转器二、双折射分束器件、单向光放大器；其中，
起偏器一、单向法拉第旋转器一、双折射分束器件的1端口、2端口、单向光放大器、双折射分束器件的3端口、4端口、单向法拉第旋转器二、起偏器二构成第一放大光路；
起偏器二、单向法拉第旋转器二、双折射分束器件的4端口、2端口、单向光放大器、双折射分束器件的3端口、1端口、单向法拉第旋转器一、起偏器一构成第二放大光路。
2.如权利要求1所述的双向光放大器，所述起偏器一用于将入射的信号光起偏为偏振方向平行于水平面的第一线偏振光。
3.如权利要求2所述的双向光放大器，所述单向法拉第旋转器一用于将第一线偏振光旋转九十度，获得偏振方向垂直于水平面的第二线偏振光。
4.如权利要求3所述的双向光放大器，所述第二线偏振光入射至双折射分束器件的1端口，由双折射分束器件的2端口出射。
5.如权利要求3所述的双向光放大器，从双折射分束器件2端口出射的第二线偏振光进入单向光放大器中进行光放大处理，放大后的第二线偏振光从双折射分束器件的3端口入射，4端口出射，并经单向法拉第旋转器二直接输出。
6.如权利要求1所述的双向光放大器，所述起偏器二将入射的信号光起偏为偏振方向垂直于水平面的第三线偏振光。
7.如权利要求6所述的双向光放大器，单向法拉第旋转器二将第三线偏振光旋转九十度，获得偏振方向平行于水平面的第四线偏振光。
8.如权利要求7所述的双向光放大器，第四线偏振光入射至单向法拉第旋转器二的4端口，并从单向法拉第旋转器二的2端口出射。
9.如权利要求8所述的双向光放大器，从双折射分束器件2端口出射的第四线偏振光进入单向光放大器中进行光放大处理，而后从双折射分束器件的3端口入射，从1端口出射，并经单向法拉第旋转器一直接输出。
10.如权利要求1所述的双向光放大器，双折射分束器件的晶体材料为碳酸钙晶体。
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