CN110138453A - 包含远程双向混合放大器的wdm-pon系统 - Google Patents

包含远程双向混合放大器的wdm-pon系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种包含远程双向混合放大器的WDM‑PON系统，包括：OLT、传输光纤、双向双波段掺铒光纤放大器、ONU；所述OLT包括OLT端信号发射端、OLT端分合波器、第一光纤环形器、OLT端信号接收端、远程泵浦源、信号泵浦合波器；双向双波段掺铒光纤放大器包括第二光纤环形器、第一掺铒光纤、第三光纤环形器、第二掺铒光纤、第一光反射器和第二光反射器；ONU中包括ONU端分合波器和一个或多个ONU单元；ONU单元包括第四光纤环形器、ONU端信号接收端、ONU端信号发射端；本发明仅采用一个泵浦源（2个泵浦激光器）即实现上下行不同波段信号光放大，充分利用了剩余泵浦光，延长了WDM‑PON系统的传输距离。

Description

包含远程双向混合放大器的WDM-PON系统
技术领域
本发明涉及一种光放大器，尤其是一种包含远程双向混合放大器的WDM-PON系统。
背景技术
PON（passive optical network)无源光接入网因为在线路中没有有源光器件，节省了器件成本和人工安装成本。但是随着传输距离和用户数的增加，光纤损耗和器件的插入损耗给系统带来功率损伤（Power Penalty)，为此需要在系统中增加放大器。
近年来，拉曼放大器和远程遥泵放大器在超长距无中继传输系统中被应用来提高系统的功率预算。远程遥泵放大器置于线路中间对微弱信号进行放大，能够提高接收端的光信噪比，进而提高接收机灵敏度。远程放大器的增益光纤与泵浦光分离，泵浦光需要通过一段传输光纤送至增益光纤。泵浦光和远程增益光纤之间的距离一般为80～100公里。泵浦光功率大于1W。
在 WDN-PON系统中，OLT( Optical Line Terminal光线路终端) 与ONU（OpticalNetwork Unit光网络单元）之间由于距离拉远，需要使用放大器，上下行传输波长不同要采用放大不同波段的放大器。因为PON的特殊性，在RN(Remote Node)线路中没有供电设备，所以放大器和供电设备通常置于OLT端。对于WDM-PON系统，OLT到ODN的传输距离一般只有20～40km，如果使用拉曼放大，拉曼泵浦光可以位于OLT机房，但是因为传输距离短，泵浦光经过传输光纤后，仍然有大量残余泵浦光需要从信号中分离出来，否则会成为噪声对信号光传输造成影响。
发明内容
本发明的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供一种包含远程双向混合放大器的WDM-PON系统，该WDM-PON系统中同时对上行和下行信号光进行放大，不仅提供了上下行拉曼放大，并充分利用了拉曼放大器的剩余泵浦光，使其对上下行远程掺铒光纤放大器进行放大。本发明延长了WDM-PON系统的传输距离或者说增加ONU端的用户数，可以节省成本。本发明采用的技术方案是：
一种包含远程双向混合放大器的WDM-PON系统，包括：OLT、传输光纤、双向双波段掺铒光纤放大器、ONU；
所述OLT包括OLT端信号发射端、OLT端分合波器、第一光纤环形器、OLT端信号接收端、远程泵浦源、信号泵浦合波器；
OLT端信号发射端用于产生C波段信号光，OLT端信号发射端连接OLT端分合波器的分端口，OLT端分合波器的合端口连接第一光纤环形器的第一端，第一光纤环形器的第二端连接信号泵浦合波器的信号端，第一光纤环形器的第三端接OLT端信号接收端；信号泵浦合波器的反射端接远程泵浦源，信号泵浦合波器的公共端接传输光纤一端；OLT端信号接收端用于输出L波段信号光；
远程泵浦源包括两个泵浦激光器，分别用于产生与C波段信号光对应波长的第一泵浦光，以及与L波段信号光对应波长的第二泵浦光；
第一泵浦光是C波段信号光的直接拉曼泵浦光，C波段信号光位于其1级拉曼频移处；
第二泵浦光是L波段信号光的直接拉曼泵浦光，L波段信号光位于其1级拉曼频移处；
双向双波段掺铒光纤放大器包括第二光纤环形器、第一掺铒光纤、第三光纤环形器、第二掺铒光纤、第一光反射器和第二光反射器；
传输光纤另一端接第二光纤环形器的第二端，第二光纤环形器的第三端接第一掺铒光纤一端，第一掺铒光纤另一端接第三光纤环形器的第一端，第三光纤环形器的第三端接第二掺铒光纤的一端，第二掺铒光纤的另一端接第二光反射器的一端，第二光反射器的另一端接第二光纤环形器的第一端；第三光纤环形器的第二端接第一光反射器的一端；
ONU中包括ONU端分合波器和一个或多个ONU单元；ONU单元包括第四光纤环形器、ONU端信号接收端、ONU端信号发射端；
第一光反射器的另一端接ONU端分合波器的合端口，ONU端分合波器的一个分端口接一个ONU单元中第四光纤环形器的第二端，第四光纤环形器的第三端接ONU端信号接收端，第四光纤环形器的第一端接ONU端信号发射端；ONU端信号发射端用于产生L波段信号光，ONU端信号接收端用于输出C波段信号光；
各光纤环形器的传输方向为沿其第一端->第二端->第三端。
进一步地，第一光反射器和第二光反射器的反射中心波长均与第二泵浦光波长一致；
或者，第一光反射器和第二光反射器均有两个反射中心波长，分别与第二泵浦光波长、第一泵浦光波长一致；
进一步地，第一泵浦光波长1430nm；第二泵浦光波长1480nm。
进一步地，第一光反射器和第二光反射器均采用光纤光栅；3dB带宽为0.5～5nm，反射率大于95%。
进一步地，远程泵浦源的第一泵浦光和第二泵浦光波长都位于第一掺铒光纤和第二掺铒光纤吸收峰的位置。
进一步地，OLT端信号发射端1产生C波段信号光的波长范围1530nm～1560nm。
进一步地，ONU端信号发射端12产生L波段信号光的波长范围1570nm～1590nm。
本发明的优点在于：本发明仅采用一个泵浦源（2个泵浦激光器）即实现上下行不同波段信号光放大，上行为L波段拉曼放大器和L波段掺铒光纤放大器的混合放大器，下行为C波段拉曼放大器和C波段掺铒光纤放大器的混合放大器，混合放大充分利用了拉曼放大与EDFA放大的优势，上下行掺铒光纤放大器的泵浦光均来自于远程OLT端泵浦源的剩余泵浦光，充分利用剩余泵浦光实现了对上下行信号光的混合放大；本发明的结构简洁，节省成本，符合PON系统低成本的要求。
附图说明
图1为本发明的结构组成示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
包含远程双向混合放大器的WDM-PON系统，包括：OLT、传输光纤7、双向双波段掺铒光纤放大器8、ONU；
所述OLT包括OLT端信号发射端1、OLT端分合波器2、第一光纤环形器3、OLT端信号接收端4、远程泵浦源5、信号泵浦合波器6；
其中，OLT端信号发射端1包括一个或多个OLT信号发射单元Tx1……Txn；OLT端信号发射端1产生C波段信号光，波长范围1530nm～1560nm；
OLT端信号发射端1连接OLT端分合波器2的分端口，OLT端分合波器2的合端口连接第一光纤环形器3的第一端，第一光纤环形器3的第二端连接信号泵浦合波器6的信号端，第一光纤环形器3的第三端接OLT端信号接收端4；信号泵浦合波器6的反射端接远程泵浦源5，信号泵浦合波器6的公共端接传输光纤7一端；OLT端信号接收端4用于输出L波段信号光；
本发明中，各光纤环形器具有单向传输的特点，传输方向为沿其第一端->第二端->第三端；
远程泵浦源5包括两个泵浦激光器，分别用于产生与C波段信号光对应波长的第一泵浦光，以及与L波段信号光对应波长的第二泵浦光，第一泵浦光波长1430nm；第二泵浦光波长1480nm；
第一泵浦光是C波段信号光的直接拉曼泵浦光，C波段信号光位于其1级拉曼频移处；
第二泵浦光是L波段信号光的直接拉曼泵浦光，L波段信号光位于其1级拉曼频移处；
远程泵浦源的第一泵浦光和第二泵浦光波长都位于第一掺铒光纤802和第二掺铒光纤804吸收峰的位置，构成掺铒光纤C波段和L波段泵浦源；
第一泵浦光和第二泵浦光功率均大于300mW；
传输光纤7长度为20km～50km；
双向双波段掺铒光纤放大器8包括第二光纤环形器801、第一掺铒光纤802、第三光纤环形器803、第二掺铒光纤804、第一光反射器805和第二光反射器806；
传输光纤7另一端接第二光纤环形器801的第二端，第二光纤环形器801的第三端接第一掺铒光纤802一端，第一掺铒光纤802另一端接第三光纤环形器803的第一端，第三光纤环形器803的第三端接第二掺铒光纤804的一端，第二掺铒光纤804的另一端接第二光反射器806的一端，第二光反射器806的另一端接第二光纤环形器801的第一端；第三光纤环形器803的第二端接第一光反射器805的一端；
第一光反射器805和第二光反射器806均可采用光纤光栅；
第一光反射器805和第二光反射器806的反射中心波长均与第二泵浦光波长一致，即1480nm；
或者，第一光反射器805和第二光反射器806均有两个反射中心波长，分别与第二泵浦光波长1480nm、第一泵浦光波长1430nm一致；
第一光反射器805和第二光反射器806的3dB带宽为0.5～5nm；反射率大于95%；
第一掺铒光纤802长度为6m，作为C波段掺铒光纤，第二掺铒光纤804长度为7m，作为L波段掺铒光纤；
ONU中包括ONU端分合波器9和一个或多个ONU单元，如ONU1、ONU2……；图1在，ONU1的结构以显示，其余的ONU单元结构同ONU1；
ONU单元包括第四光纤环形器10、ONU端信号接收端11、ONU端信号发射端12；
第一光反射器805的另一端接ONU端分合波器9的合端口，ONU端分合波器9的一个分端口接一个ONU单元中第四光纤环形器10的第二端，第四光纤环形器10的第三端接ONU端信号接收端11，第四光纤环形器10的第一端接ONU端信号发射端12；ONU端信号发射端12用于产生L波段信号光，波长范围1570nm～1590nm；ONU端信号接收端11用于输出C波段信号光；
本发明中远程双向混合放大器包括下行的C波段信号光放大，波长范围1530nm～1560nm，以及上行的L波段信号光放大，波长范围1570nm～1590nm；
工作原理如下：
来自于远程泵浦源5的泵浦光（1430nm、1480nm）经过传输光纤7，进入第二光纤环形器801的第二端，从其第三端输出进入第一掺铒光纤802；
来自于OLT的C波段信号光进入传输光纤7后，遇到来自于远程泵浦源的泵浦光，在此被放大，此放大效应为拉曼放大效应；然后C波段信号光继续在第一掺铒光纤802中被来自于OLT端的泵浦光放大，放大后的信号光进入ONU端的分合波器9后，进入各个ONU单元，在ONU单元中，C波段信号光经过第四光纤环形器10的第三端输出，从ONU端信号接收端11下载出来；
L波段信号光的放大过程：
L波段信号光从ONU单元中第四光纤环形器10的第一端进入，从第二端输出进入ONU端分合波器9，然后穿过第一光反射器805，从第三光纤环形器803第二端进入，然后从第三光纤环形器803的第三端输出进入第二掺铒光纤804；
第一光反射器805和第二光反射器806的反射中心波长均与第二泵浦光波长1480nm一致，或者，第一光反射器805和第二光反射器806均有两个反射中心波长，分别与第二泵浦光波长1480nm、第一泵浦光波长1430nm一致；那么，第一光反射器805可以对第一掺铒光纤802中未完全吸收的剩余泵浦光高度反射，（至少会对1480nm泵浦光高度反射），反射后的泵浦光与来自于ONU端的L波段信号光通过第三光纤环形器803第二端、第三端进入第二掺铒光纤804，在第二掺铒光纤804中L波段信号光被放大，同时剩余泵浦光再次被第二光反射器806反射回到第二掺铒光纤804中，对于L波段信号光构成双向放大，效率提高；经过放大后的Ｌ波段信号光经过第二光纤环形器801的第一端、第二端输出；
从第二光纤环形器801第二端输出的L波段信号光进入传输光纤7，遇到来自于远程泵浦源的泵浦光，被再次放大，此放大效应为拉曼放大效应；然后放大后的L波段信号光经过第一光纤环形器3的第二端、第三端，从OLT信号接收端4下载下来；
由上可见，对于C波段信号传输方向，即下行方向，该方向的放大器等效于C波段拉曼放大器和C波段掺铒光纤放大器的混合放大器；
对于L波段信号传输方向，即上行方向，该方向的放大器等效于L波段掺铒光纤放大器和L波段拉曼放大器的混合放大器；
本发明提供巧妙设计光路，上下行信号均实现了拉曼加EDFA混合放大，混合放大充分利用了拉曼放大与EDFA放大的优势。上下行放大仅仅只有2个泵浦激光器，同时节省了线路成本，上下行掺铒光纤放大器的泵浦光均来自于远程OLT端剩余的泵浦光（实际上构成远程放大器)。通过本发明，可以实现上下行信号同时放大，延长WDM-PON系统的传输距离。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种包含远程双向混合放大器的WDM-PON系统，其特征在于，包括：OLT、传输光纤(7)、双向双波段掺铒光纤放大器(8)、ONU；
所述OLT包括OLT端信号发射端(1)、OLT端分合波器(2)、第一光纤环形器(3)、OLT端信号接收端(4)、远程泵浦源(5)、信号泵浦合波器(6)；
OLT端信号发射端(1)用于产生C波段信号光，OLT端信号发射端(1)连接OLT端分合波器(2)的分端口，OLT端分合波器(2)的合端口连接第一光纤环形器(3)的第一端，第一光纤环形器(3)的第二端连接信号泵浦合波器(6)的信号端，第一光纤环形器(3)的第三端接OLT端信号接收端(4)；信号泵浦合波器(6)的反射端接远程泵浦源(5)，信号泵浦合波器(6)的公共端接传输光纤(7)一端；OLT端信号接收端(4)用于输出L波段信号光；
远程泵浦源(5)包括两个泵浦激光器，分别用于产生与C波段信号光对应波长的第一泵浦光，以及与L波段信号光对应波长的第二泵浦光；
第一泵浦光是C波段信号光的直接拉曼泵浦光，C波段信号光位于其1级拉曼频移处；
第二泵浦光是L波段信号光的直接拉曼泵浦光，L波段信号光位于其1级拉曼频移处；
双向双波段掺铒光纤放大器(8)包括第二光纤环形器(801)、第一掺铒光纤(802)、第三光纤环形器(803)、第二掺铒光纤(804)、第一光反射器(805)和第二光反射器(806)；
传输光纤(7)另一端接第二光纤环形器(801)的第二端，第二光纤环形器(801)的第三端接第一掺铒光纤(802)一端，第一掺铒光纤(802)另一端接第三光纤环形器(803)的第一端，第三光纤环形器(803)的第三端接第二掺铒光纤(804)的一端，第二掺铒光纤(804)的另一端接第二光反射器(806)的一端，第二光反射器(806)的另一端接第二光纤环形器(801)的第一端；第三光纤环形器(803)的第二端接第一光反射器(805)的一端；
ONU中包括ONU端分合波器(9)和一个或多个ONU单元；ONU单元包括第四光纤环形器(10)、ONU端信号接收端(11)、ONU端信号发射端(12)；
第一光反射器(805)的另一端接ONU端分合波器(9)的合端口，ONU端分合波器(9)的一个分端口接一个ONU单元中第四光纤环形器(10)的第二端，第四光纤环形器(10)的第三端接ONU端信号接收端(11)，第四光纤环形器(10)的第一端接ONU端信号发射端(12)；ONU端信号发射端(12)用于产生L波段信号光，ONU端信号接收端(11)用于输出C波段信号光；
各光纤环形器的传输方向为沿其第一端->第二端->第三端。
2.如权利要求1所述的包含远程双向混合放大器的WDM-PON系统，其特征在于，
第一光反射器(805)和第二光反射器(806)的反射中心波长均与第二泵浦光波长一致；
或者，第一光反射器(805)和第二光反射器806均有两个反射中心波长，分别与第二泵浦光波长、第一泵浦光波长一致。
3.如权利要求1或2所述的包含远程双向混合放大器的WDM-PON系统，其特征在于，
第一泵浦光波长1430nm；第二泵浦光波长1480nm。
4.如权利要求1或2所述的包含远程双向混合放大器的WDM-PON系统，其特征在于，
第一光反射器(805)和第二光反射器(806)均采用光纤光栅；3dB带宽为0.5～5nm，反射率大于95%。
5.如权利要求1所述的包含远程双向混合放大器的WDM-PON系统，其特征在于，
远程泵浦源的第一泵浦光和第二泵浦光波长都位于第一掺铒光纤(802)和第二掺铒光纤(804)吸收峰的位置。
6.如权利要求1所述的包含远程双向混合放大器的WDM-PON系统，其特征在于，
OLT端信号发射端(1)产生C波段信号光的波长范围1530nm～1560nm。
7.如权利要求1所述的包含远程双向混合放大器的WDM-PON系统，其特征在于，
ONU端信号发射端(12)产生L波段信号光的波长范围1570nm～1590nm。
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