CN114744480B - 光分布式放大结构 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种光分布式放大结构，属于光放大技术领域。该光分布式放大结构包括放大光源模块、耦合与反射模块、前端反射模块和后端反射模块。本申请提供的结构，通过放大光源模块发射第一放大光和第二放大光的混合光，通过耦合与反射模块向第一光路发送第一混合光，向第二光路发送第二混合光，使第一混合光中的放大光与第一光路所传输的原始信号光相遇，第二混合光中的放大光与第二光路所传输的经一次放大处理后的信号光相遇，以进行光功率的转移，由于该结构利用了两种放大光对信号光同时放大，还对信号光进行了二次放大，因此，能够增强放大效果，且采用波长不同的两种放大光，能够避免在传输过程中产生布里渊效应，避免放大效果减弱。
Description
技术领域
本申请涉及光放大技术领域，特别涉及一种光分布式放大结构。
背景技术
随着国民经济的发展，光纤通信在生产生活中的作用日益重要，且随着人们对通信网络容量的需求不断增强，为了满足人们对通信网络容量的需求，通常会利用光放大器来增强光通信容量。
目前，光放大器通常采用拉曼放大器，拉曼放大器主要是基于光学中的非线性效应(拉曼效应)来进行光放大，具体地，拉曼放大器在对光纤中传输的待放大光进行光放大时，将单放大光以一定功率输入光纤，使单放大光和待放大光在光纤中相遇，进而该单放大光将光功率转移至待放大光，从而实现对待放大光的拉曼放大。
然而，利用单放大光源进行拉曼放大时，由于同一种波长的放大光以较高的功率在光纤中传输时，会产生新的非线性效应(布里渊效应)，导致拉曼效应所获得的能量减少，从而导致光放大效果减弱。
发明内容
本申请实施例提供了一种光分布式放大结构，能够避免在传输过程中产生布里渊效应，避免放大效果减弱。该技术方案如下：
一方面，提供了一种光分布式放大结构，所述光分布式放大结构包括放大光源模块、耦合与反射模块、前端反射模块和后端反射模块，其中，
所述放大光源模块、所述耦合与反射模块和所述前端反射模块依次位于同一光路，所述放大光源模块、所述耦合与反射模块和所述后端反射模块依次位于同一光路；
所述前端反射模块和所述耦合与反射模块之间为第一光路，所述后端反射模块和所述耦合与反射模块之间为第二光路，所述第一光路用于传输原始信号光，所述第二光路用于传输经一次放大处理后的信号光；
所述放大光源模块用于发射第一放大光和第二放大光的混合光，所述第一放大光的波长和所述第二放大光的波长不同，且基于所述原始信号光的波长确定；
所述耦合与反射模块用于对所述混合光进行分光处理，得到第一混合光和第二混合光，以及，将所述第一混合光传输至所述前端反射模块，将所述第二混合光传输至所述后端反射模块，其中，在所述第一光路中，所述第一混合光中的第一放大光发生拉曼效应产生第一斯托克斯光，所述第一混合光中的第二放大光发生拉曼效应产生第一反斯托克斯光，所述第一斯托克斯光和所述第一反斯托克斯光分别将光功率转移至所述原始信号光，得到所述经一次放大处理后的信号光，在所述第二光路中，所述第二混合光中的第一放大光发生拉曼效应产生第二斯托克斯光，所述第二混合光中的第二放大光发生拉曼效应产生第二反斯托克斯光，所述第二斯托克斯光和所述第二反斯托克斯光分别将光功率转移至所述经一次放大处理后的信号光，得到经二次放大处理后的信号光；
所述前端反射模块用于将接收到的所述第一混合光，反射回所述第一光路，所述后端反射模块用于将接收到的所述第二混合光，反射回所述第二光路。
在一种可能的实现方式中，所述第一放大光的波长为所述原始信号光的波长减少100nm后得到的波长，所述第二放大光的波长为所述原始信号光的波长增加100nm后得到的波长。
在一种可能的实现方式中，所述放大光源模块包括第一放大光源子模块、第二放大光源子模块和第一耦合器，所述第一放大光源子模块和所述第一耦合器依次位于同一光路，所述第二放大光源子模块和所述第一耦合器依次位于同一光路；
所述第一放大光源子模块用于发射所述第一放大光，所述第二放大光源子模块用于发射所述第二放大光；
所述第一耦合器用于将所述第一放大光和所述第二放大光合并为一路光，得到所述混合光。
在一种可能的实现方式中，所述放大光源模块还包括光隔离器，所述第一放大光源子模块、所述第一耦合器和所述光隔离器依次位于同一光路，所述第二放大光源子模块、所述第一耦合器和所述光隔离器依次位于同一光路，所述光隔离器用于将所述第一耦合器输出的混合光单向传输至所述耦合与反射模块。
在一种可能的实现方式中，所述耦合与反射模块包括第二耦合器、第一光波复用子模块和第二光波复用子模块，其中，
所述第二耦合器的输入端与所述放大光源模块的输出端光纤连接，所述第二耦合器用于对所述放大光源模块输出的混合光进行分光处理，得到所述第一混合光和所述第二混合光，以及，将所述第一混合光传输至所述第一光波复用子模块，将所述第二混合光传输至所述第二光波复用子模块；
所述第一光波复用子模块用于将所述第一混合光传输至所述前端反射模块，所述第二光波复用子模块用于将所述第二混合光传输至所述后端反射模块。
在一种可能的实现方式中，所述第一光波复用子模块与所述第二光波复用子模块之间连接有光纤，所述光纤用于传输所述经一次放大处理后的信号光。
在一种可能的实现方式中，所述耦合与反射模块还包括反射子模块，所述反射子模块用于将所述前端反射模块反射的第一混合光，再次反射回所述第一光路，以及，将所述后端反射模块反射的所述第一混合光，再次反射回所述第二光路。
在一种可能的实现方式中，所述反射子模块内设置有法拉第旋转镜或双光栅组件，其中，所述双光栅组件中的两个光栅的反射波长分别与所述第一放大光的波长、所述第二放大光的波长相同。
在一种可能的实现方式中，所述前端反射模块和所述后端反射模块均设置有双光栅组件，所述双光栅组件中的两个光栅的反射波长分别与所述第一放大光的波长、所述第二放大光的波长相同。
在一种可能的实现方式中，所述前端反射模块远离所述放大光源模块的一端用于连接光源模块，所述光源模块用于发射所述原始信号光。
本申请实施例提供的光分布式放大结构，通过放大光源模块发射第一放大光和第二放大光的混合光，进而通过耦合与反射模块向第一光路发送第一混合光，向第二光路发送第二混合光，使得第一混合光中的放大光与第一光路所传输的原始信号光相遇，以进行光功率的转移，第二混合光中的放大光与第二光路所传输的经一次放大处理后的信号光相遇，以进行光功率的转移，由于该结构利用了两种放大光来对信号光进行同时放大，还对信号光进行了二次放大，因此，能够增强对信号光的放大效果，且采用波长不同的两种放大光，能够避免在传输过程中产生布里渊效应的非线性效应，避免造成放大效果减弱的问题，因此，采用两种不同波长的放大光同时进行放大处理，不仅提升了光放大的功率，还减少了非线性效应的风险。另外，通过前端反射模块和后端反射模块，将放大光反射回待放大光路，能够充分利用放大光的光功率。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。在附图中：
图1是本申请实施例提供的一种光分布式放大结构的示意图；
图2是本申请实施例提供的一种放大光源模块的示意图；
图3是本申请实施例提供的一种耦合与反射模块的示意图；
图4是本申请实施例提供的一种前端反射模块的示意图。
图例说明
1：放大光源模块，101：第一放大光源子模块，102：第二放大光源子模块，103：第一耦合器，104：光隔离器，2：耦合与反射模块，201：第二耦合器，2011：第一接口，2012：第二接口，2013：第三接口，2014：第四接口，202：第一光波复用子模块，2021：第一公共端，2022：第一反射端，2023：第一通过端，203：第二光波复用子模块，2031：第二公共端，2032：第二反射端，2033：第二通过端，204：反射子模块，3：前端反射模块，301：第一光栅，302：第二光栅，4：后端反射模块，5：光源模块。
通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的例子。
本申请实施例提供了一种光分布式放大结构，参见图1，光分布式放大结构包括放大光源模块1、耦合与反射模块2、前端反射模块3和后端反射模块4，其中，放大光源模块1、耦合与反射模块2和前端反射模块3依次位于同一光路，放大光源模块1、耦合与反射模块2和后端反射模块4依次位于同一光路；前端反射模块3和耦合与反射模块2之间为第一光路，后端反射模块4和耦合与反射模块2之间为第二光路，第一光路用于传输原始信号光，第二光路用于传输经一次放大处理后的信号光；放大光源模块1用于发射第一放大光和第二放大光的混合光，第一放大光的波长和第二放大光的波长不同，且基于原始信号光的波长确定；耦合与反射模块2用于对混合光进行分光处理，得到第一混合光和第二混合光，以及，将第一混合光传输至前端反射模块3，将第二混合光传输至后端反射模块4，其中，在第一光路中，第一混合光中的第一放大光发生拉曼效应产生第一斯托克斯光，第一混合光中的第二放大光发生拉曼效应产生第一反斯托克斯光，第一斯托克斯光和第一反斯托克斯光分别将光功率转移至原始信号光，得到经一次放大处理后的信号光，在第二光路中，第二混合光中的第一放大光发生拉曼效应产生第二斯托克斯光，第二混合光中的第二放大光发生拉曼效应产生第二反斯托克斯光，第二斯托克斯光和第二反斯托克斯光分别将光功率转移至经一次放大处理后的信号光，得到经二次放大处理后的信号光；前端反射模块3用于将接收到的第一混合光，反射回第一光路，后端反射模块4用于将接收到的第二混合光，反射回第二光路。
需要说明的是，本申请实施例提供的光分布式放大结构，可以应用在光通信或光纤传感光路(后续简称为激光系统)中，通过在激光系统中待放大光纤的适当位置，放置该光分布式放大结构，能够实现对信号光的放大，进而延长有效通信或传感距离。
其中，放大光源模块1是指用于发射放大光的模块。具体地，放大光源模块1用于发射第一放大光和第二放大光的混合光。可选地，放大光源模块1内设置有激光器。在该结构中，采用激光器作为发光源，由于激光器所发射的光质量纯净、光谱稳定，能够提高光传输的稳定性和可靠性。
本申请实施例后续以放大光为拉曼放大光(如泵浦光)为例。在该结构中，基于第一放大光和第二放大光的两种放大光来对信号光进行同时放大，能够增强放大效果，且第一放大光的波长和第二放大光的波长不同，进而采用波长不同的两种放大光来进行光放大，能够避免在传输过程中产生布里渊效应的非线性效应，进而避免造成放大效果减弱的问题，另外，由于第一放大光的波长和第二放大光的波长，均基于原始信号光的波长确定，因此，能够确定出更加符合原始信号光的放大光，能够有效提高光放大效果。
关于上述提到的非线性效应，需要说明的是，非线性效应是指在强入射光(高功率或高能量的光)作用下，由于被照射介质的非线性极化而产生的效应。例如，光纤中的非线性效应包括拉曼效应和布里渊效应。其中，拉曼效应是指受激拉曼散射(Simulated RamanScattering，SRS)效应，布里渊效应是指受激布里渊散射(Stimulated BrillouinScattering，SBS)效应。具体地，拉曼效应是在强入射光作用下，入射光与原子中的电子激发、分子中的振动或晶体中的晶格相耦合产生的效应。布里渊效应主要是在强入射光作用下，由光纤内所产生的电磁伸缩效应激起超声波，使入射光受超声波散射而产生的效应。还需要说明的是，本申请实施例所提供的光分布式放大结构，是基于拉曼效应来实现信号光的分布式放大，但是，在信号光的分布式放大过程中，应致力于减小布里渊效应的发生，以避免拉曼效应所获得的能量减少，从而导致光放大效果被减弱的问题。
耦合与反射模块2与放大光源模块1位于同一光路，具体地，耦合与反射模块2设置在放大光源模块1的输出端一侧。在实施中，当放大光源模块1发射第一放大光和第二放大光的混合光时，耦合与反射模块2接收放大光源模块1所发射的混合光。前端反射模块3、耦合与反射模块2与后端反射模块4依次位于同一光路，具体地，耦合与反射模块2设置在前端反射模块3和后端反射模块4之间。在实施中，耦合与反射模块2接收放大光源模块1所发射的混合光后，对混合光进行分光处理，得到第一混合光和第二混合光，并将第一混合光和第二混合光分别向前、向后发送至前端反射模块3与后端反射模块4。
需要说明的是，耦合与反射模块2将第一混合光和第二混合光，分别发送至前端反射模块3、后端反射模块4的过程中，第一混合光经过第一光路，第二混合光经过第二光路，可理解地，该过程也即是耦合与反射模块2将第一混合光和第二混合光分别向前、向后耦合到第一光路和第二光路中的过程。其中，第一光路和第二光路均为待放大光路。具体地，第一光路为待放大原始信号光的光路，该原始信号光是指激光系统中主光源发射的信号光。第二光路为待放大经一次放大处理后的信号光的光路，该经一次放大处理后的信号光是指对原始信号光进行了一次光放大处理后得到的信号光。可理解地，第一光路为用于一次放大处理的光路，第二光路为用于二次放大处理的光路。在该结构中，通过耦合与反射模块2，将不同波长的第一放大光和第二放大光，分别向前和向后耦合到光路中，进而对信号光进行分布式放大，能够增强放大效果。
关于上述提到的拉曼效应，需要说明的是，拉曼效应的原理是：一束放大光(强光)和一束信号光(弱光)同时在光纤中传输时，放大光由于拉曼效应，会将其一部分光功率转移至较弱的信号光内，从而实现对信号光的放大。其中，放大光由于拉曼效应，会发生散射，产生频率变低的散射光和频率变高的散射光，该频率变低的散射光为斯托克斯光，该频率变高的散射光为反斯托克斯光。本申请实施例采用第一斯托克斯光来表示第一混合光内的第一放大光所产生的斯托克斯光，采用第一反斯托克斯光来表示第一混合光内的第二放大光所产生的斯托克斯光，采用第二斯托克斯光来表示第二混合光内的第一放大光所产生的斯托克斯光，采用第二反斯托克斯光来表示第二混合光内的第二放大光所产生的反斯托克斯光。
前端反射模块3和后端反射模块4是指对放大光进行反射的模块。在该结构中，以前端反射模块3为起始点，以后端反射模块4为终点，对第一光路和第二光路中的信号光进行双波长拉曼放大，起到光放大作用，并且，通过前端反射模块3和后端反射模块4，可以对多余的放大光进行反射，重复利用放大光源的光功率。
在一种可能的实现方式中，放大光源模块1、耦合与反射模块2、前端反射模块3和后端反射模块4之间，均为光纤连接。
在实施中，当放大光源模块1发射第一放大光和第二放大光的混合光时，耦合与反射模块2接收放大光源模块1所发射的混合光，对混合光进行分光处理，得到第一混合光和第二混合光，将第一混合光向前传输至前端反射模块3，将第二混合光向后传输至后端反射模块4。在该传输过程中，第一混合光经过第一光路，与第一光路所传输的原始信号光相遇，此时，第一混合光和原始信号光同时在第一光路中传输，第一混合光中的第一放大光和第二放大光均会发生拉曼效应，进而第一放大光所产生的第一斯托克斯光和第二放大光所产生的第一反斯托克斯光，分别将光功率转移至原始信号光，实现对原始信号光的放大，得到经一次放大处理后的信号光。该经一次放大处理后的信号光，从第一光路继续传输至第二光路，且由于第二混合光会经过第二光路，因此第二混合光和该经一次放大处理后的信号光相遇，此时，第二混合光和该经一次放大处理后的信号光同时在第一光路中传输，第二混合光中的第一放大光和第二放大光均会发生拉曼效应，进而第一放大光所产生的第二斯托克斯光和第二放大光所产生的第二反斯托克斯光，分别将光功率转移至该经一次放大处理后的信号光，实现对该经一次放大处理后的信号光的放大，得到二次放大处理后的信号光。
本申请实施例提供的光分布式放大结构，通过放大光源模块1发射第一放大光和第二放大光的混合光，进而通过耦合与反射模块2向第一光路发送第一混合光，向第二光路发送第二混合光，使得第一混合光中的放大光与第一光路所传输的原始信号光相遇，以进行光功率的转移，第二混合光中的放大光与第二光路所传输的经一次放大处理后的信号光相遇，以进行光功率的转移，由于该结构利用了两种放大光来对信号光进行同时放大，还对信号光进行了二次放大，因此，能够增强对信号光的放大效果，且采用波长不同的两种放大光，能够避免在传输过程中产生布里渊效应的非线性效应，避免造成放大效果减弱的问题，因此，采用两种不同波长的放大光同时进行放大处理，不仅提升了光放大的功率，还减少了非线性效应的风险。另外，通过前端反射模块3和后端反射模块4，将放大光反射回待放大光路，能够充分利用放大光的光功率。
在一种可能的实现方式中，第一放大光的波长为原始信号光的波长减少100nm后得到的波长，第二放大光的波长为原始信号光的波长增加100nm后得到的波长。
示例性地，以放大波长为1550nm的原始信号光为例，第一放大光需要选择波长为1450nm的光，第二放大光需要选择波长为1650nm的光。其中，1450nm的第一放大光发生拉曼效应所产生的第一斯托克斯光在1550nm附近，能够对1550nm的光放大。其中，1650nm的第二放大光发生拉曼效应所产生的第一反斯托克斯光在1550nm附近，也能够对1550nm的光放大。在该结构中，通过采用1450nm和1650nm的两种光来同时放大信号光，能够增强放大效果。并且，根据拉曼效应的特点，由于同一种波长的放大光以较高的功率，在光纤中传输时，会产生新的布里渊效应，导致拉曼效应所获得的能量减少，因此，采用两种不同波长的放大光同时进行拉曼放大，能够增大放大光的整体功率，还能够减少产生布里渊效应的风险。
在一种可能的实现方式中，参见图2，放大光源模块1包括第一放大光源子模块101、第二放大光源子模块102和第一耦合器103，第一放大光源子模块101和第一耦合器103依次位于同一光路，第二放大光源子模块102和第一耦合器103依次位于同一光路，第一放大光源子模块101用于发射第一放大光，第二放大光源子模块102用于发射第二放大光，第一耦合器103用于将第一放大光和第二放大光合并为一路光，得到混合光。
其中，第一放大光源子模块101和第二放大光源子模块102内均设置有激光器。可选地，第一耦合器103具有三个接口，第一耦合器103的输入端设置有两个接口，第一耦合器103的输出端设置有一个接口。第一耦合器103通过输入端所设置的两个接口，分别与第一放大光源子模块101和第二放大光源子模块102光纤连接。
在实施中，第一放大光源子模块101发射波长低于原始信号光的波长100nm的第一放大光，第二放大光源子模块102发射波长高于原始信号光的波长100nm的第二放大光，第一放大光和第二放大光通过第一耦合器103，汇集为一路混合光。
在一种可能的实现方式中，参见图2，放大光源模块1还包括光隔离器104，第一放大光源子模块101、第一耦合器103和光隔离器104依次位于同一光路，第二放大光源子模块102、第一耦合器103和光隔离器104依次位于同一光路，光隔离器104用于将第一耦合器103输出的混合光单向传输至耦合与反射模块2。
其中，第一耦合器103通过输出端所设置的接口与光隔离器104的输入端光纤连接。光隔离器104的输出端与耦合与反射模块2光纤连接。
在实施中，第一耦合器103输出的混合光进入光隔离器104，光隔离器104将该混合光单向传输至耦合与反射模块2。在该结构中，通过设置光隔离器104，能够确保混合光的单向传播，确保光传输的稳定性和可靠性。
在一种可能的实现方式中，参见图3，耦合与反射模块2包括第二耦合器201、第一光波复用子模块202和第二光波复用子模块203，其中，第二耦合器201的输入端与放大光源模块1的输出端光纤连接，第二耦合器201用于对放大光源模块1输出的混合光进行分光处理，得到第一混合光和第二混合光，以及，将第一混合光传输至第一光波复用子模块202，将第二混合光传输至第二光波复用子模块203，第一光波复用子模块202用于将第一混合光传输至前端反射模块3，第二光波复用子模块203用于将第二混合光传输至后端反射模块4。
其中，第二耦合器201为2×2耦合器，也即是2输入2输出的耦合器。具体地，第二耦合器201的输入端设置有两个接口，分别为第一接口2011和第二接口2012，第二耦合器201的输出端设置有两个接口，分别为第三接口2013和第四接口2014。具体地，第二耦合器201通过输入端所设置的第一接口2011，与放大光源模块1的输出端(也即是光隔离器104的输出端)光纤连接；第二耦合器201通过输出端所设置的第三接口2013，与第一光波复用子模块202光纤连接；第二耦合器201通过输出端所设置的第四接口2014，与第二光波复用子模块203光纤连接。上述结构所涉及的光波复用子模块是指密集型光波复用(DenseWavelength Division Multiplexing，DWDM)子模块，该光波复用子模块利用频分复用的方法，能够在一路光纤中同时传输若干个信号，便于对第一混合光和第二混合光的传输。
在一种可能的实现方式中，耦合与反射模块2还包括反射子模块204，反射子模块204用于将前端反射模块3反射的第一混合光，再次反射回第一光路，以及，将后端反射模块4反射的第一混合光，再次反射回第二光路。
其中，第二耦合器201通过输入端所设置的第二接口2012，与反射子模块204光纤连接。
可选地，反射子模块204内设置有法拉第旋转镜或双光栅组件，其中，双光栅组件中的两个光栅的反射波长分别与第一放大光的波长、第二放大光的波长相同。在该结构中，通过在耦合与反射模块2中设置反射子模块204，配合前端反射模块3和后端反射模块4，把反射回来的放大光，通过内置的光栅或者法拉第旋转镜再次反射至光路中，能够对放大光进行重复利用，充分利用放大光的光功率，提高了放大效率。
在一种可能的实现方式中，第一光波复用子模块202的第一公共端2021与前端反射模块3光纤连接，形成第一光路，第二光波复用子模块203的第二公共端2031与后端反射模块4光纤连接，形成第二光路。其中，第一光路还用于传输第一混合光。第二光路还用于传输第二混合光。
在一种可能的实现方式中，第一光波复用子模块202的第一反射端2022与第二耦合器201光纤连接，形成第一反射光路，第二光波复用子模块203的第二反射端2032与第二耦合器201光纤连接，形成第二反射光路。
其中，第一反射光路用于传输发送至第一光波复用子模块202的第一混合光，还用于传输前端反射模块3反射回的第一混合光以及反射至前端反射模块3的第一混合光。第二反射光路用于传输发送至第二光波复用子模块203的第二混合光，还用于传输后端反射模块4反射回的第二混合光以及反射至后端反射模块4的第二混合光。
可选地，第二耦合器201通过输出端所设置的第三接口2013，与第一光波复用子模块202的第一反射端2022光纤连接；第二耦合器201通过输出端所设置的第四接口2014，与第二光波复用子模块203的第二反射端2032光纤连接。
在一种可能的实现方式中，参见图3，第一光波复用子模块202与第二光波复用子模块203之间连接有光纤，该光纤用于传输经一次放大处理后的信号光。
具体地，第一光波复用子模块202的第一通过端2023与第二光波复用子模块203的第二通过端2033彼此相连接，形成第三光路。其中，第三光路用于传输经一次放大处理后的信号光。
在一种可能的实现方式中，前端反射模块3和后端反射模块4均设置有双光栅组件，双光栅组件中的两个光栅的反射波长分别与第一放大光的波长、第二放大光的波长相同。
示例性地，以前端反射模块3为例，参见图4，前端反射模块3中设置的双光栅组件包括第一光栅301和第二光栅302，第一光栅301的反射波长与第一放大光的波长相同，第二光栅302的反射波长与第二放大光的波长相同。
在实施中，当原始信号光传输至前端反射模块3时，依次通过第一光栅301和第二光栅302，继续传输至第一光路。当第一混合光传输至前端反射模块3时，第一混合光内的第一放大光在第一光栅301处发生反射，被反射回第一光路，继续与原始信号光进行光功率的转移，第一混合光内的第二放大光通过第一光栅301，在第二光栅302处发生反射，被反射回第一光路，继续与原始信号光进行光功率的转移。在该结构中，通过在前端反射模块3中，设置双光栅组件，使得原始信号光能够直接透过，而放大光在光栅处被反射回待放大光路，继续发挥作用。
在一种可能的实现方式中，前端反射模块3远离放大光源模块1的一端用于连接光源模块5，光源模块5用于发射原始信号光。其中，光源模块5是指激光系统中的主光源。其中，前端反射模块3与光源模块5光纤连接。
可选地，在激光系统中设置该光分布式放大结构的位置时，前端反射模块3的位置可以灵活设置，例如，对于激光系统中前端信号较强的位置，则无需设置前端反射模块3。应理解地，前端反射模块3之前的光路部分无法实现放大，但由于这部分光路通常距离光通信或光纤传感光路的主光源较近，因此无需放大。另外，后端反射模块4的位置也可以灵活设置，例如，若激光系统的后端有其他放大措施，如后端放大器件，则后端反射模块4的位置应为距离后端放大器件稍远的地方。应理解地，后端反射模块4之后的光路部分也无法实现放大，但由于后端反射模块4之后的光路部分距离末端放大设备较近，因此无需放大。若光通信或光纤传感光路的后端无其他放大措施，则后端反射模块4应设置为光通信或光纤传感光路的终点。
本申请实施例提供的光分布式放大结构，通过放大光源模块1发射第一放大光和第二放大光的混合光，进而通过耦合与反射模块2向第一光路发送第一混合光，向第二光路发送第二混合光，使得第一混合光中的放大光与第一光路所传输的原始信号光相遇，以进行光功率的转移，第二混合光中的放大光与第二光路所传输的经一次放大处理后的信号光相遇，以进行光功率的转移，由于该结构利用了两种放大光来对信号光进行同时放大，还对信号光进行了二次放大，因此，能够增强对信号光的放大效果，且采用波长不同的两种放大光，能够避免在传输过程中产生布里渊效应的非线性效应，避免造成放大效果减弱的问题，因此，采用两种不同波长的放大光同时进行放大处理，不仅提升了光放大的功率，还减少了非线性效应的风险。另外，通过前端反射模块3和后端反射模块4，将放大光反射回待放大光路，能够充分利用放大光的光功率。
下面对光分布式放大结构的工作原理进行详细说明：
(1)激光系统的光源模块5发射原始信号光，该原始信号光经光源模块5与前端反射模块3之间的光路，传输至前端反射模块3。当原始信号光传输至前端反射模块3时，依次通过第一光栅301和第二光栅302，继续传输至第一光路。
(2)放大光源模块1内的第一放大光源子模块101发射波长低于原始信号光的波长100nm的第一放大光，放大光源模块1内的第二放大光源子模块102发射波长高于原始信号光的波长100nm的第二放大光，第一放大光和第二放大光传输至第一耦合器103，由第一耦合器103将第一放大光和第二放大光合并为一路混合光。进而，该混合光传输至光隔离器104，由光隔离器104将该混合光单向传输至耦合与反射模块2。
(3)该混合光经光隔离器104传输至耦合与反射模块2，先输入耦合与反射模块2内的第二耦合器201，通过第二耦合器201，对该路混合光进行分光处理，得到第一混合光和第二混合光，并通过第一光波复用子模块202对应的第一反射光路，将第一混合光传输至第一光波复用子模块202，通过第二光波复用子模块203对应的第二反射光路，将第二混合光传输至第二光波复用子模块203，第一光波复用子模块202接收该第一混合光，并通过第一光路将该第一混合光传输至前端反射模块3，第二光波复用子模块203接收该第二混合光，并通过第二光路将第二混合光传输至后端反射模块4。
在步骤(3)的传输过程中，有如下光现象产生：
(301)第一混合光经过第一光路，与第一光路所传输的原始信号光相遇，此时，第一混合光和原始信号光同时在第一光路中传输，第一混合光中的第一放大光和第二放大光均会发生拉曼效应，进而第一放大光所产生的第一斯托克斯光和第二放大光所产生的第一反斯托克斯光，分别将光功率转移至原始信号光，实现对原始信号光的放大，得到经一次放大处理后的信号光。
(302)该经一次放大处理后的信号光，从第一光路传输至耦合与反射模块2，通过耦合与反射模块2内第一光波复用子模块202与第二光波复用子模块203之间形成的第三光路，继续传输至第二光路。
(303)第二混合光会经过第二光路，与该经一次放大处理后的信号光相遇，此时，第二混合光和该经一次放大处理后的信号光同时在第一光路中传输，第二混合光中的第一放大光和第二放大光均会发生拉曼效应，进而第一放大光所产生的第二斯托克斯光和第二放大光所产生的第二反斯托克斯光，分别将光功率转移至该经一次放大处理后的信号光，实现对该经一次放大处理后的信号光的放大，得到二次放大处理后的信号光。
(4)当第一混合光传输至前端反射模块3时，第一混合光内的第一放大光在第一光栅301处发生反射，被反射回第一光路，继续与原始信号光进行光功率的转移，第一混合光内的第二放大光通过第一光栅301，在第二光栅302处发生反射，被反射回第一光路，继续与原始信号光进行光功率的转移。
(5)当前端反射模块3反射回的第一混合光，传输至耦合与反射模块2时，通过耦合与反射模块2内的反射子模块204，将前端反射模块3反射的第一混合光，再次反射回第一光路，充分利用第一混合光的光功率。
(6)当第二混合光传输至后端反射模块4时，第二混合光内的第一放大光发生反射，被反射回第二光路，继续与经一次放大处理后的信号光进行光功率的转移，第二混合光内的第二放大光发生反射，被反射回第二光路，继续与经一次放大处理后的信号光进行光功率的转移。
(7)当后端反射模块4反射回的第二混合光，传输至耦合与反射模块2时，通过耦合与反射模块2内的反射子模块204，将后端反射模块4反射的第二混合光，再次反射回第二光路，充分利用第二混合光的光功率。
需要说明的是，上述步骤(3)至步骤(7)中无先后次序要求。
本申请实施例提供的光分布式放大结构，通过放大光源模块1发射第一放大光和第二放大光的混合光，进而通过耦合与反射模块2向第一光路发送第一混合光，向第二光路发送第二混合光，使得第一混合光中的放大光与第一光路所传输的原始信号光相遇，以进行光功率的转移，第二混合光中的放大光与第二光路所传输的经一次放大处理后的信号光相遇，以进行光功率的转移，由于该结构利用了两种放大光来对信号光进行同时放大，还对信号光进行了二次放大，因此，能够增强对信号光的放大效果，且采用波长不同的两种放大光，能够避免在传输过程中产生布里渊效应的非线性效应，避免造成放大效果减弱的问题，因此，采用两种不同波长的放大光同时进行放大处理，不仅提升了光放大的功率，还减少了非线性效应的风险。另外，通过前端反射模块3和后端反射模块4，将放大光反射回待放大光路，能够充分利用放大光的光功率。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本申请的可选实施例，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种光分布式放大结构，其特征在于，所述光分布式放大结构包括放大光源模块（1）、耦合与反射模块（2）、前端反射模块（3）和后端反射模块（4），其中，
所述放大光源模块（1）、所述耦合与反射模块（2）和所述前端反射模块（3）依次位于同一光路，所述放大光源模块（1）、所述耦合与反射模块（2）和所述后端反射模块（4）依次位于同一光路；
所述前端反射模块（3）和所述耦合与反射模块（2）之间为第一光路，所述后端反射模块（4）和所述耦合与反射模块（2）之间为第二光路，所述第一光路用于传输原始信号光，所述第二光路用于传输经一次放大处理后的信号光；
所述放大光源模块（1）用于发射第一放大光和第二放大光的混合光，所述第一放大光的波长和所述第二放大光的波长不同，且基于所述原始信号光的波长确定，所述第一放大光的波长为所述原始信号光的波长减少100nm后得到的波长，所述第二放大光的波长为所述原始信号光的波长增加100nm后得到的波长；所述放大光源模块（1）包括第一放大光源子模块（101）、第二放大光源子模块（102）和第一耦合器（103），所述第一放大光源子模块（101）和所述第一耦合器（103）依次位于同一光路，所述第二放大光源子模块（102）和所述第一耦合器（103）依次位于同一光路；所述第一放大光源子模块（101）用于发射所述第一放大光，所述第二放大光源子模块（102）用于发射所述第二放大光；所述第一耦合器（103）用于将所述第一放大光和所述第二放大光合并为一路光，得到所述混合光；所述放大光源模块（1）还包括光隔离器（104），所述第一放大光源子模块（101）、所述第一耦合器（103）和所述光隔离器（104）依次位于同一光路，所述第二放大光源子模块（102）、所述第一耦合器（103）和所述光隔离器（104）依次位于同一光路，所述光隔离器（104）用于将所述第一耦合器（103）输出的混合光单向传输至所述耦合与反射模块（2）；
所述耦合与反射模块（2）用于对所述混合光进行分光处理，得到第一混合光和第二混合光，以及，将所述第一混合光传输至所述前端反射模块（3），将所述第二混合光传输至所述后端反射模块（4），其中，在所述第一光路中，所述第一混合光中的第一放大光发生拉曼效应产生第一斯托克斯光，所述第一混合光中的第二放大光发生拉曼效应产生第一反斯托克斯光，所述第一斯托克斯光和所述第一反斯托克斯光分别将光功率转移至所述原始信号光，得到所述经一次放大处理后的信号光，在所述第二光路中，所述第二混合光中的第一放大光发生拉曼效应产生第二斯托克斯光，所述第二混合光中的第二放大光发生拉曼效应产生第二反斯托克斯光，所述第二斯托克斯光和所述第二反斯托克斯光分别将光功率转移至所述经一次放大处理后的信号光，得到经二次放大处理后的信号光；所述耦合与反射模块（2）包括第二耦合器（201）、第一光波复用子模块（202）和第二光波复用子模块（203），其中，所述第二耦合器（201）的输入端与所述放大光源模块（1）的输出端光纤连接，所述第二耦合器（201）用于对所述放大光源模块（1）输出的混合光进行分光处理，得到所述第一混合光和所述第二混合光，以及，将所述第一混合光传输至所述第一光波复用子模块（202），将所述第二混合光传输至所述第二光波复用子模块（203）；所述第一光波复用子模块（202）用于将所述第一混合光传输至所述前端反射模块（3），所述第二光波复用子模块（203）用于将所述第二混合光传输至所述后端反射模块（4）；所述耦合与反射模块（2）还包括反射子模块（204），所述反射子模块（204）用于将所述前端反射模块（3）反射的第一混合光，再次反射回所述第一光路，以及，将所述后端反射模块（4）反射的所述第一混合光，再次反射回所述第二光路；
所述前端反射模块（3）用于将接收到的所述第一混合光，反射回所述第一光路，所述后端反射模块（4）用于将接收到的所述第二混合光，反射回所述第二光路。
2.根据权利要求1所述的光分布式放大结构，其特征在于，所述第一光波复用子模块（202）与所述第二光波复用子模块（203）之间连接有光纤，所述光纤用于传输所述经一次放大处理后的信号光。
3.根据权利要求1所述的光分布式放大结构，其特征在于，所述反射子模块（204）内设置有法拉第旋转镜或双光栅组件，其中，所述双光栅组件中的两个光栅的反射波长分别与所述第一放大光的波长、所述第二放大光的波长相同。
4.根据权利要求1所述的光分布式放大结构，其特征在于，所述前端反射模块（3）和所述后端反射模块（4）均设置有双光栅组件，所述双光栅组件中的两个光栅的反射波长分别与所述第一放大光的波长、所述第二放大光的波长相同。
5.根据权利要求1所述的光分布式放大结构，其特征在于，所述前端反射模块（3）远离所述放大光源模块（1）的一端用于连接光源模块（5），所述光源模块（5）用于发射所述原始信号光。
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