CN116014547A - 一种消除osc信号对增益影响的超宽带拉曼放大器及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光通信技术领域，提供了一种消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器及控制方法。OSC检测光信号在与所述n个泵浦激光器的泵浦光信号耦合之前，还与第一分光器耦合，并通过所述第一分光器的输出口侧的第一探测器将探测到的OSC检测光信号强度传递给控制单元，以便所述控制单元根据所述OSC检测光信号强度，调整其管控的所述n个泵浦激光器的中与所述OSC检测光信号频段一致或者相近的一个或者多个泵浦激光器的光功率。本发明可以消除监控信道OSC的功率对增益控制精度造成的影响，减小最长波长泵浦激光器本身的功率，降低功耗，提升了整体系统的增益控制精度。

Description

一种消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器及控制方法

【技术领域】

本发明涉及光通信技术领域，特别是涉及一种消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器及控制方法。

【背景技术】

随着5G、视频点播、虚拟现实VR、移动物联网、DCI数据通信等新型电信业务的快速演进，骨干传输网对带宽的建设需求越来越高。与传统的C-band(1528～1568nm，共40nm)传输带宽相比，C++、L++超宽带拉曼光纤放大器覆盖1524～1627nm共103nm的超大带宽。在传输系统中，为了监控系统中的设备运行状况，需要通过一个光监控信道(OpticalSupervising Channel，简写为：OSC)来监测设备的运行状态。根据ITU-T等国际标准，OSC的波长在1510±10nm范围，各设备厂家为了降低成本，该OSC的发射模块也不采用TEC控制，只要波长不超出1500nm及1520nm就可以了。但是，拉曼光纤放大器为了覆盖整个C++L++超宽带通信系统，最长泵浦波长已经大于1510nm，最短泵浦波长在1420nm附近。对于C++L++超宽带通信系统，如果OSC仍然采用传统的不带TEC的1510nm的激光器的话，由于激光器芯片没有TEC控制，受到温度影响，OSC的波长会在1510nm附近随温度变化而变化，当泵浦波长与OSC波长重合时，OSC信号将无法解复用并进行误码探测，因此OSC的激光器芯片必须通过TEC控制，使波长在±1nm变化，为了减小泵浦波长与OSC波长的隔离度，OSC波长要偏离泵浦波长在2～4nm以上。拉曼泵浦激光器的最短波长与最长波长相隔将大于90nm，因此泵浦之间的相互作用将非常强烈，为了实现全波段的增益平坦，每个波长之间的功率配比将十分复杂。由于最长泵浦波长在最短波长放大的峰值附近(13.2THz)，因此最长泵浦波长及附近波长的功率微小变化都将对增益产生比较明显的影响。由于OSC波长不在拉曼泵浦模块内部，但在实际工程应用中，OSC波长又会与泵浦波长及信号波长共同在光纤中传输，在拉曼增益比较大时，OSC波长的功率会极大影响已经定标的拉曼增益。

鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是由于OSC波长不在拉曼泵浦模块内部，但在实际工程应用中，OSC波长又会与泵浦波长及信号波长共同在光纤中传输，在拉曼增益比较大时，OSC波长的功率会极大影响已经定标的拉曼增益。

本发明采用如下技术方案：

一种消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器及控制方法

第一方面，本发明提供了一种消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器，包括：

顺次通过多个合波器连接的n个泵浦激光器，构成超宽带泵浦光信号源；其中，每一个泵浦激光器发射其所覆盖的波段的泵浦激光；

OSC信号接收端口通过第一合波器将自身获取的OSC检测光信号与所述n个泵浦激光器的泵浦光信号耦合，耦合后的泵浦光信号再经由第二合波器耦合到传输光路上，完成对数据光信号的泵浦放大，以及OSC检测光信号对传输光路的信道监控；

所述OSC检测光信号在与所述n个泵浦激光器的泵浦光信号耦合之前，还与第一分光器耦合，并通过所述第一分光器的输出口侧的第一探测器将探测到的OSC检测光信号强度传递给控制单元，以便所述控制单元根据所述OSC检测光信号强度，调整其管控的所述n个泵浦激光器的中与所述OSC检测光信号频段一致或者相近的一个或者多个泵浦激光器的光功率。

优选的，顺次通过多个合波器连接的n个泵浦激光器，构成超宽带泵浦光源，具体包括：

泵浦激光器各自拥有一条泵浦分支光路，以及共有的一条泵浦主光路；

相应的各泵浦分支光路通过一个总的合波器将各自的泵浦光信号耦合到泵浦主光路上，以便通过所述泵浦主光路所连接的第二合波器，将整合到一起的泵浦光信号传递到传输光路上；或者，相应的各泵浦分支光路通过各自拥有的一个合波器，以串行耦合方式或者并行耦合方式将各自的泵浦光耦合到所述泵浦主光路上。

优选的，OSC信号接收端口通过第一合波器将自身获取的检测光信号与所述n个泵浦激光器的泵浦光信号耦合，具体包括：

获取相应的OSC信号的中心波长，并依据所述OSC信号的中心波长确定所拥有的述n个泵浦激光器中相应泵浦光信号与所述OSC信号的中心波长最相近的一个或者两个目标泵浦激光器；

在所述一个或者两个目标泵浦激光器的泵浦光路上设置第一合波器，并将所述OSC信号接收端口与所述第一合波器的输入端口之一耦合；其中，所述第一合波器的另一输入端口与相应目标泵浦激光器的泵浦光路耦合。

第二方面，本发明提供了一种消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器的控制方法，使用如第一方面所述的消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器，方法包括：

控制单元根据传输光路所要达到的放大后的数据光信号的光强度，调整所述所述n个泵浦激光器的工作功率；

在所述n个泵浦激光器的工作功率调整好之后，输入所述OSC检测光信号；

所述控制单元在根据第一探测器获取到所述OSC检测光信号功率时，触发调整其管控的所述n个泵浦激光器的中与所述OSC检测光信号频段一致或者相近的一个或者多个泵浦激光器的光功率，使得相应的对数据光信号的放大的强度保持一致。

优选的，其特征在于，调整其管控的所述n个泵浦激光器的中与所述OSC检测光信号频段一致或者相近的一个或者多个泵浦激光器的光功率时，确认被定标进行调整的泵浦激光器为n个泵浦激光器中最长波长的泵浦激光器，方法具体包括：

最长波长的泵浦激光器本身功率记为P_pump-final，波长记为λ_pump-final，OSC检测光信号的功率记为P_osc-1、P_osc-2……P_osc-n，OSC检测光信号的波长记为λ_osc，包括：λ_osc-1、λ_osc-2……λ_osc-n，n≥1；设定OSC检测光信号功率等效为最长波长泵浦功率的比例系数记为K_effective，OSC检测光信号的波长与最长波长泵浦激光器的波长间隔Δλ＝λ_pump-final-λ_osc；

可将等效系数与波长间隔进行线性拟合，表达为：K_effective＝k×Δλ+b；

在实际拉曼放大器的增益控制中，最长波长所需要的泵浦功率记为P_{pump-final-contolling}，则P_{pump-final-contolling}＝K_effective-1×P_osc-1+K_effective-2×P_osc-2+……+K_effective-n×P_osc-n；其中，在实时状况中若相应的OSC检测光信号中λ_osc-i波长不存在，则相应的公式中的参数P_osc-i取值为0，所述i为1～n之间的参数值。

优选的，所述控制单元根据传输光路所要达到的放大后的数据光信号的光强度，具体包括：

通过建立带外ASE与增益的关系，关系为:

Out-of-band ASE＝K×Gain+b+pointloss；通过控制带外ASE的功率实现对增益的控制；其中，K为两者线性关系常数，b为影响参数，pointloss为泵浦激光器与光纤直接的连接损耗。

第三方面，本发明还提供了一种消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器的控制方法，方法包括

顺次通过多个合波器连接的n个泵浦激光器，构成超宽带泵浦光信号源；其中，每一个泵浦激光器发射其所覆盖的波段的泵浦激光；

OSC信号接收端口通过第一合波器将自身获取的OSC检测光信号与所述n个泵浦激光器的泵浦光信号耦合，耦合后的泵浦光信号再经由第二合波器耦合到传输光路上，完成对数据光信号的泵浦放大，以及OSC检测光信号对传输光路的信道监控；

控制单元通过控制相应n个泵浦激光器处于停止工作状态，从而复用通过位于泵浦主光路上的泵浦总功率检测光电探测器，完成对OSC检测光信号强度的检测；

所述控制单元根据所述OSC检测光信号强度，调整其管控的所述n个泵浦激光器的中与所述OSC检测光信号频段一致或者相近的一个或者多个泵浦激光器的光功率。

优选的，所述控制单元通过控制相应n个泵浦激光器处于停止工作状态，具体包括：

在准备启动所述n泵浦激光器进入工作状态之前，控制单元实时采集所述泵浦总功率检测光电探测器的输出，若获取到有效检测结果，则记录为所述OSC检测光信号的功率强度；

若未获取到有效检测结果，则向OSC检测光信号发射端发送请求信号，以便在启动所动n泵浦激光器进入工作状态之前，完成对所述OSC检测光信号的光功率检测。

优选的，调整其管控的所述n个泵浦激光器的中与所述OSC检测光信号频段一致或者相近的一个或者多个泵浦激光器的光功率时，确认被定标进行调整的泵浦激光器为n个泵浦激光器中最长波长的泵浦激光器，方法具体包括：

最长波长的泵浦激光器本身功率记为P_pump-final，波长记为λ_pump-final，OSC检测光信号的功率记为P_osc-1、P_osc-2……P_osc-n，OSC检测光信号的波长记为λ_osc，包括：λ_osc-1、λ_osc-2……λ_osc-n，n≥1；设定OSC检测光信号功率等效为最长波长泵浦功率的比例系数记为K_effective，OSC检测光信号的波长与最长波长泵浦激光器的波长间隔Δλ＝λ_pump-final-λ_osc；

可将等效系数与波长间隔进行线性拟合，表达为：K_effective＝k×Δλ+b；

在实际拉曼放大器的增益控制中，最长波长所需要的泵浦功率记为P_{pump-final-contolling}，则P_{pump-final-contolling}＝K_effective-1×P_osc-1+K_effective-2×P_osc-2+……+K_effective-n×P_osc-n；其中，在实时状况中若相应的OSC检测光信号中λ_osc-i波长不存在，则相应的公式中的参数P_osc-i取值为0，所述i为1～n之间的参数值。

优选的，所述控制单元根据传输光路所要达到的放大后的数据光信号的光强度，具体包括：

通过建立带外ASE与增益的关系，关系为:

Out-of-band ASE＝K×Gain+b+pointloss；通过控制带外ASE的功率实现对增益的控制；其中，K为两者线性关系常数，b为影响参数，pointloss为泵浦激光器与光纤直接的连接损耗。

第四方面，本发明还提供了一种控制单元装置，用于实现第二方面或第三方面所述的消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器控制方法，所述装置包括：

至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，用于执行第一方面所述的消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器控制方法。

第五方面，本发明还提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，用于完成第二方面或第三方面所述的消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器控制方法。

本发明通过将传输系统中与拉曼泵浦激光器共同传输的监控信道的功率等效为最长波长泵浦功率的方式，可以消除监控信道OSC的功率对增益控制精度造成的影响，减小最长波长泵浦激光器本身的功率，降低功耗，提升了整体系统的增益控制精度。

本发明通过特殊的光路设计，在超宽带拉曼放大器应用场景中，依然保留了1510nm附近的OSC监控波长，同时OSC监控波长也得到了较大的拉曼增益，OSC的传输跨距将大大提升，传输性能更加优良。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种现有常规数据传输信道中引入OSC信道的光路结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种消除OSC信道功率影响的超宽带C++L++拉曼光纤放大器光路结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种借鉴现有常规数据传输信道中引入OSC信道的方式适用于超宽带拉曼放大中的光路结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种泵浦激光器之间串行连接方式；

图5是本发明实施例提供的一种泵浦激光器之间并行连接方式；

图6是本发明实施例提供的一种消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器的控制方法流程示意图；

图7是本发明实施例提供的另一种消除OSC信道功率影响的超宽带C++L++拉曼光纤放大器光路结构示意图；

图8是本发明实施例提供的另一种消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器的控制方法流程示意图；

图9是本发明实施例提供的另一种消除OSC信道功率影响的超宽带C++L++拉曼光纤放大器光路结构示意图；

图10是本发明实施例提供的WDM三个端口命名方式；

图11是本发明实施例提供的带通型三端口WDM波长特性示意图；

图12是本发明实施例提供的高低通三端口器件波长特性示意图；

图13是本发明实施例提供的OSC信道功率对超宽带拉曼放大器的增益影响结果示意图；

图14是本发明实施例提供的将OSC信道功率等效为最长波长泵浦功率后的增益控制效果示意图；

图15是本发明实施例提供的一种控制单元装置的结构示意图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

对于光通信系统中的OSC信道，OSC检测光信号一般采用1510±6.5nm的非制冷激光器，输出功率一般≤5mW，即7dBm，对于增益小于14dB的拉曼放大器，这个功率水平对拉曼增益基本不会有影响，但是对于本发明中所涉足的大增益超宽带拉曼光纤放大器(如带宽超过46nm，甚至达到100nm的范围)，这个功率水平会对拉曼增益带来比较大的影响。

本发明通过在超宽带拉曼泵浦模块内部集成一个OSC分波器，并将原本直接导入数据传输光路的OSC信道(如图1所示，为现有的OSC检测原理架构图)调整到泵浦主光路这一侧(在本发明实施例中实现实具体表现还可能是调整到泵浦分支光路，这也是可行的实现方式之一)，并监控与泵浦同方向的OSC检测光信号的功率大小，在正常工作时将该OSC波长的功率按照一定的比例等效成最接近的拉曼泵浦波长的功率的方法，消除OSC带来的拉曼增益的影响。在当前超宽带C++L++(1524～1627nm)通信系统中，拉曼泵浦波长的最短波长(例如1420nm)与1510nm的OSC信道的频率间隔将大于12THz，基本达到拉曼增益最大频移13.2THz，而且OSC极有可能已经处于泵浦波长范围内，因此本发明优选方案中，OSC信道波长需要TEC精确控制，波长变化范围不超过±1nm，由于OSC检测光信号要进行误码检测，泵浦波长与OSC波长至少间隔±1nm。

在本发明具体实现中，拉曼放大器的增益控制采用前馈+反馈的方式实现拉曼增益控制，前馈方法就是通过预先定标的方法，先确定某一种光纤中不同增益对应的每个泵浦波长的功率，然后将增益与泵浦功率对应的数值预先制作一个表格，并存入EEPROM中，等正式工作时，根据设置增益，查找所对应的功率；或者不通过查表，而是将各个泵浦功率与增益进行线性或多项式拟合(不超过三次项)。

接下来，将通过具体实施例的方式，将上述本发明阐述分析的核心要点，通过技术方案的形式进行整合和展示。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1:

本发明实施例1提供了一种消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器，参考图2所示，包括：

顺次通过多个合波器连接的n个泵浦激光器，构成超宽带泵浦光信号源；其中，每一个泵浦激光器发射其所覆盖的波段的泵浦激光。

例如图2所述多个合波器表现为WDM1、WDM2还有图中泵浦激光器4至泵浦激光器n-1之间省略号未示出的有关合波器。在图2中，也表现出了类似泵浦激光器1和泵浦激光器2输出直接合并到连接WDM1的光路，这里实际是考虑真实场景中，泵浦激光器1和泵浦激光器2可能会被制作到一个光模块内部的情况，而两者直接连接到一起，也可以理解为在光模块内部的光路耦合。

OSC信号接收端口通过第一合波器(图2中示例性的表现为WDM3)将自身获取的OSC检测光信号与所述n个泵浦激光器的泵浦光信号耦合，耦合后的泵浦光信号再经由第二合波器耦合到数据传输光路上，完成对数据光信号的泵浦放大，以及OSC检测光信号对传输光路的信道监控。为了更清楚的采用本发明技术方案实现后的图2结构，以及不引入本发明光路结构的现有结构差异，在本发明实施例中，还给予了借鉴现有图1基础上，通常会呈现的现有技术情况下可能的超宽带拉曼放大器光路图，如图3所示，此处并非说图3是现有技术，而是申请人以图2作为现有技术借鉴，给予本领域技术人员惯有的思维逻辑所展现的光路图。

所述OSC检测光信号在与所述n个泵浦激光器的泵浦光信号耦合之前，还与第一分光器耦合(例如图2所示118)，并通过所述第一分光器的输出口侧的第一探测器(例如图2所示115-5)将探测到的OSC检测光信号强度传递给控制单元(例如图2所示101)，以便所述控制单元根据所述OSC检测光信号强度，调整其管控的所述n个泵浦激光器的中与所述OSC检测光信号频段一致或者相近的一个或者多个泵浦激光器的光功率。

本发明实施例通过将传输系统中与拉曼泵浦激光器共同传输的监控信道的功率等效为最长波长泵浦功率的方式，可以消除监控信道OSC的功率对增益控制精度造成的影响，减小最长波长泵浦激光器本身的功率，降低功耗，提升了整体系统的增益控制精度。

本发明实施例通过特殊的光路设计，在超宽带拉曼放大器应用场景中，依然保留了1510nm附近的OSC监控波长(即上述的OSC检测光信号)，同时OSC监控波长也得到了较大的拉曼增益，OSC的传输跨距将大大提升，传输性能更加优良。

在本发明实施例中，上述泵浦放大器中涉及的顺次通过多个合波器连接的n个泵浦激光器，构成超宽带泵浦光源，也提供了具体实现方式，包括：

泵浦激光器各自拥有一条泵浦分支光路(例如图2中WDM1到泵浦激光器1和泵浦激光器2之间，WDM2与泵浦激光器n-1和泵浦激光器n之间可以理解为泵浦分支光路)，以及共有的一条泵浦主光路(例如图2中WDM1与WDM4之间可以理解为泵浦主光路)。

相应的各泵浦分支光路通过一个总的合波器将各自的泵浦光信号耦合到泵浦主光路上(即使用阵列波导光栅(Arrayed Waveguide Grating，缩写为：AWG)技术)，以便通过所述泵浦主光路所连接的第二合波器，将整合到一起的泵浦光信号传递到传输光路上(与图2不同，图2中示意出的是各自泵浦激光器拥有独立的合波器)；或者，相应的各泵浦分支光路通过各自拥有的一个合波器，如图4所示，以串行耦合方式(相较而言，图2所采用的即为此方式)或者如图5所示，并行耦合方式将各自的泵浦光耦合到所述泵浦主光路上。其中，上述几种方式从成本，性能上更有优劣，具体采用哪一种则根据具体产品规划需求采用。

在本发明实施例中OSC信号接收端口通过第一合波器将自身获取的检测光信号与所述n个泵浦激光器的泵浦光信号耦合，具体包括：

获取相应的OSC信号的中心波长，并依据所述OSC信号的中心波长确定所拥有的述n个泵浦激光器中相应泵浦光信号与所述OSC信号的中心波长最相近的一个或者两个目标泵浦激光器；

在所述一个或者两个目标泵浦激光器的泵浦光路上设置第一合波器，并将所述OSC信号接收端口与所述第一合波器的输入端口之一耦合；其中，所述第一合波器的另一输入端口与相应目标泵浦激光器的泵浦光路耦合。

本发明实施例中，所述OSC信道的OSC检测光信号功率探测，如果预先知道具体的OSC波长，光电探测器前就不加窄带滤波器，只需要一个分光器和光电探测器就可以。为了适应不同客户的OSC波长，OSC分光后可再进行多路分光，每一路在进入光电探测器进行功率探测时，先加一个或者多个不同波长的窄带滤波器，在实际工作中，根据具体某一路探测波长与最长波长泵浦激光器的波长间隔确定等效功率时的比例系数。

实施例2:

本发明提供了一种消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器的控制方法，使用如实施例1所述的消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器，如图6所示，方法包括：

在步骤201中，控制单元根据传输光路所要达到的放大后的数据光信号的光强度，调整所述所述n个泵浦激光器的工作功率。

在步骤202中，在所述n个泵浦激光器的工作功率调整好之后，输入所述OSC检测光信号。

在步骤203中，所述控制单元在根据第一探测器获取到所述OSC检测光信号功率时，触发调整其管控的所述n个泵浦激光器的中与所述OSC检测光信号频段一致或者相近的一个或者多个泵浦激光器的光功率，使得相应的对数据光信号的放大的强度保持一致。

本发明实施例通过将传输系统中与拉曼泵浦激光器共同传输的监控信道的功率等效为最长波长泵浦功率的方式，可以消除监控信道OSC的功率对增益控制精度造成的影响，减小最长波长泵浦激光器本身的功率，降低功耗，提升了整体系统的增益控制精度。

本发明实施例通过特殊的光路设计，在超宽带拉曼放大器应用场景中，依然保留了1510nm附近的OSC监控波长(即上述的OSC检测光信号)，同时OSC监控波长也得到了较大的拉曼增益，OSC的传输跨距将大大提升，传输性能更加优良。

在本发明实施例中，还对调整其管控的所述n个泵浦激光器的中与所述OSC检测光信号频段一致或者相近的一个或者多个泵浦激光器的光功率时，确认被定标进行调整的泵浦激光器为n个泵浦激光器中最长波长的泵浦激光器，方法具体包括：

最长波长的泵浦激光器本身功率记为P_pump-final，波长记为λ_pump-final，OSC检测光信号的功率记为P_osc-1、P_osc-2……P_osc-n，OSC检测光信号的波长记为λ_osc，包括：λ_osc-1、λ_osc-2……λ_osc-n，n≥1；设定OSC检测光信号功率等效为最长波长泵浦功率的比例系数记为K_effective，OSC检测光信号的波长与最长波长泵浦激光器的波长间隔Δλ＝λ_pump-final-λ_osc；

可将等效系数与波长间隔进行线性拟合，表达为：K_effective＝k×Δλ+b；

在实际拉曼放大器的增益控制中，最长波长所需要的泵浦功率记为P_{pump-final-contolling}，则P_{pump-final-contolling}＝K_effective-1×P_osc-1+K_effective-2×P_osc-2+……+K_effective-n×P_osc-n；其中，在实时状况中若相应的OSC检测光信号中λ_osc-i波长不存在，则相应的公式中的参数P_osc-i取值为0，所述i为1～n之间的参数值。

另一方面，所述控制单元根据传输光路所要达到的放大后的数据光信号的光强度，具体包括：

通过建立带外ASE与增益的关系，关系为:

Out-of-band ASE＝K×Gain+b+pointloss；通过控制带外ASE的功率实现对增益的控制；其中，K为两者线性关系常数，b为影响参数，pointloss为泵浦激光器与光纤直接的连接损耗。

本发明实施例通过将传输系统中与拉曼泵浦激光器共同传输的监控信道的功率等效为最长波长泵浦功率的方式，可以消除监控信道OSC的功率对增益控制精度造成的影响，减小最长波长泵浦激光器本身的功率，降低功耗，提升了整体系统的增益控制精度。通过特殊的光路设计，依然保留了1510nm附近的OSC监控波长，同时OSC监控波长也得到了较大的拉曼增益，OSC的传输跨距将大大提升，传输性能更加优良。

实施例3：

本发明实施例还提供了一种消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器的控制方法，有别于实施例1的放大器结构，以及实施例2中配套的控制方法，本发明实施例中提出了一种通过控制方法改进避免了实施例1中所使用的第一分光器和第一探测器，即在部分增加控制复杂度的情况下，进一步压缩了方案实现的成本。实现之前先类似实施例1完成相应结构实现，如图7所示，顺次通过多个合波器连接的n个泵浦激光器，构成超宽带泵浦光信号源；其中，每一个泵浦激光器发射其所覆盖的波段的泵浦激光；OSC信号接收端口通过第一合波器将自身获取的OSC检测光信号与所述n个泵浦激光器的泵浦光信号耦合，耦合后的泵浦光信号再经由第二合波器耦合到传输光路上，完成对数据光信号的泵浦放大，以及OSC检测光信号对传输光路的信道监控；如图8所示，方法包括：

在步骤301中，控制单元通过控制相应n个泵浦激光器处于停止工作状态，从而复用通过位于泵浦主光路上的泵浦总功率检测光电探测器，完成对OSC检测光信号强度的检测。

在步骤302中，所述控制单元根据所述OSC检测光信号强度，调整其管控的所述n个泵浦激光器的中与所述OSC检测光信号频段一致或者相近的一个或者多个泵浦激光器的光功率。

本发明实施例通过将传输系统中与拉曼泵浦激光器共同传输的监控信道的功率等效为最长波长泵浦功率的方式，可以消除监控信道OSC的功率对增益控制精度造成的影响，减小最长波长泵浦激光器本身的功率，降低功耗，提升了整体系统的增益控制精度。

本发明实施例通过特殊的光路设计，在超宽带拉曼放大器应用场景中，依然保留了1510nm附近的OSC监控波长(即上述的OSC检测光信号)，同时OSC监控波长也得到了较大的拉曼增益，OSC的传输跨距将大大提升，传输性能更加优良。

针对上述的所述控制单元通过控制相应n个泵浦激光器处于停止工作状态，存在一种相对完整的实现方案，具体包括：

在准备启动所述n泵浦激光器进入工作状态之前，控制单元实时采集所述泵浦总功率检测光电探测器的输出，若获取到有效检测结果，则记录为所述OSC检测光信号的功率强度；

若未获取到有效检测结果，则向OSC检测光信号发射端发送请求信号，以便在启动所动n泵浦激光器进入工作状态之前，完成对所述OSC检测光信号的光功率检测。

在本发明实施例中，如实施例1中描述的一般，调整其管控的所述n个泵浦激光器的中与所述OSC检测光信号频段一致或者相近的一个或者多个泵浦激光器的光功率时，确认被定标进行调整的泵浦激光器为n个泵浦激光器中最长波长的泵浦激光器，方法具体包括：

最长波长的泵浦激光器本身功率记为P_pump-final，波长记为λ_pump-final，OSC检测光信号的功率记为P_osc-1、P_osc-2……P_osc-n，OSC检测光信号的波长记为λ_osc，包括：λ_osc-1、λ_osc-2……λ_osc-n，n≥1；设定OSC检测光信号功率等效为最长波长泵浦功率的比例系数记为K_effective，OSC检测光信号的波长与最长波长泵浦激光器的波长间隔Δλ＝λ_pump-final-λ_osc；

可将等效系数与波长间隔进行线性拟合，表达为：K_effective＝k×Δλ+b；

在实际拉曼放大器的增益控制中，最长波长所需要的泵浦功率记为P_{pump-final-contolling}，则P_{pump-final-contolling}＝K_effective-1×P_osc-1+K_effective-2×P_osc-2+……+K_effective-n×P_osc-n；其中，在实时状况中若相应的OSC检测光信号中λ_osc-i波长不存在，则相应的公式中的参数P_osc-i取值为0，所述i为1～n之间的参数值。

另一方面，所述控制单元根据传输光路所要达到的放大后的数据光信号的光强度，具体包括：

通过建立带外ASE与增益的关系，关系为:

Out-of-band ASE＝K×Gain+b+pointloss；通过控制带外ASE的功率实现对增益的控制；其中，K为两者线性关系常数，b为影响参数，pointloss为泵浦激光器与光纤直接的连接损耗。

实施例4:

本发明实施例则是侧重对实施例1中所引述的结构图2进行内部结构件的连接关系和特性的阐述，即对实施例1方案所使用的图2技术场景从结构特性做较为完整的描述，此处不应该理解为实施例1技术方案仅适用于图2的结构场景。

图2示出了消除OSC光功率对超宽带拉曼增益影响的超宽带拉曼光纤放大器的光路结构，图2在泵浦波段增加了固定OSC检测光信号的超宽带拉曼放大器的光路结构，其中包括顺次连接泵浦激光器1(102)、泵浦激光器2(103)、泵浦激光器3(104)、泵浦激光器4(105)……泵浦激光器n-1(106)、泵浦激光器n(107)、带隔离器的泵浦退偏合波其108-1、108-2……108-n、泵浦/泵浦合波器WDM1(109)、泵浦/泵浦合波器WDM2(110)、泵浦/OSC信道合波器WDM3(111)、双向耦合器(112)、泵浦反射光电探测器(115-1)、泵浦总功率检测光电探测器(115-2)泵浦/泵浦合波器WDM4(113)、带外ASE滤波器WDM5(114)、带外ASE滤波器WDM5透射端为带外光频率成分，直接连接光电探测器(115-4)、带外ASE滤波器WDM5反射端为信号光频率成分，通过耦合器(116)分光后，小端进入光电探测器(115-3)，大端作为信号输出，OSC端口接收外来的固定波长OSC信道的光，接收到的OSC信号先经过耦合器(118)分光后，小端进入光电探测器(115-5)，大端进入泵浦/OSC信道合波器WDM3(111)的透射端。图2中的117为隔离器，而相应的119为正常数字光信号的位于本发明所提出泵浦放大器上游的传输光纤。

图9为在图2基础上延伸出的OSC信道具体为多个波长的示例，OSC信道功率同时监控光路结构，泵浦合波与信号功率与图2基本相同，不同的地方在于OSC端口接收外来的固定波长OSC信道的光，接收到的OSC信号先经过耦合器(118)分光后，小端再进入耦合器(120)分为多路光，分出的多路光在进入PD之前都加入了不同波长窄带滤波器，如窄带滤波器(121)、窄带滤波器(122)、窄带滤波器(123)……，然后再进入光电探测器(115-5)、光电探测器(115-6)…光电探测器(115-n)。

图10-图12示出了图2和图9中的三端口WDM器件各端口的命名方式，对于三端口WDM201，其公共端口为201-1、反射端口为201-2、透射端口为201-3；对于带通型三端口WDM，如果波长范围在波长2与波长3中间，则该波长为透射端口，波长1与波长2中间或波成3与波长中间为禁止范围，小于波长2或大于波长3均为反射端口；对于高低通的三端口WDM，小于波长5为反射端或透射端，波长5与波长6中间为禁止范围，大于波长6则为透射端或反射端，因此图2和图9中的各WDM均可以选择带通型三端口器件或高低通器件，根据具体波长自行设计。

本例中，小增益超宽带C++L++拉曼放大器的增益为14dB，大增益超宽带C++L++拉曼放大器的增益为25dB。该方法主要是通过将外来的OSC信道功率按照一定比例等效为最长波长泵浦激光器功率实现超宽带拉曼放大器精确的增益控制。图13为通过该方法控制的小增益放大器的增益谱，表现了5mW外来OSC光功率对14dB超宽带拉曼放大器增益的影响；图14为通过该方法控制的大增益拉曼放大器的增益谱，表现了5mW外来OSC光功率对25dB超宽带拉曼放大器增益的影响；通过图示可以发现，通过功率等效方法同时实现的增益控制的效果比较理想，都能实现最佳的增益平坦效果。

实施例5:

如图15所示，是本发明实施例的消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器控制装置的架构示意图。本实施例的消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器控制装置包括一个或多个处理器21以及存储器22。其中，图15中以一个处理器21为例。

处理器21和存储器22可以通过总线或者其他方式连接，图15中以通过总线连接为例。

存储器22作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序和非易失性计算机可执行程序，如实施例1中的消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器控制方法。处理器21通过运行存储在存储器22中的非易失性软件程序和指令，从而执行消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器控制方法。

存储器22可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器22可选包括相对于处理器21远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器21。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述程序指令/模块存储在所述存储器22中，当被所述一个或者多个处理器21执行时，执行上述实施例1中的消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器控制方法，例如，执行以上描述的图6和图8所示的各个步骤。

值得说明的是，上述装置和系统内的模块、单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明的处理方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁盘或光盘等。

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)

1.一种消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器，其特征在于，包括：

顺次通过多个合波器连接的n个泵浦激光器，构成超宽带泵浦光信号源；其中，每一个泵浦激光器发射其所覆盖的波段的泵浦激光；

OSC信号接收端口通过第一合波器将自身获取的OSC检测光信号与所述n个泵浦激光器的泵浦光信号耦合，耦合后的泵浦光信号再经由第二合波器耦合到数据传输光路上，完成对数据光信号的泵浦放大，以及OSC检测光信号对传输光路的信道监控；

所述OSC检测光信号在与所述n个泵浦激光器的泵浦光信号耦合之前，还与第一分光器耦合，并通过所述第一分光器的输出口侧的第一探测器将探测到的OSC检测光信号强度传递给控制单元，以便所述控制单元根据所述OSC检测光信号强度，调整其管控的所述n个泵浦激光器的中与所述OSC检测光信号频段一致或者相近的一个或者多个泵浦激光器的光功率。

2.根据权利要求1所述的消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器，其特征在于，顺次通过多个合波器连接的n个泵浦激光器，构成超宽带泵浦光源，具体包括：

泵浦激光器各自拥有一条泵浦分支光路，以及共有的一条泵浦主光路；

相应的各泵浦分支光路通过一个总的合波器将各自的泵浦光信号耦合到泵浦主光路上，以便通过所述泵浦主光路所连接的第二合波器，将整合到一起的泵浦光信号传递到传输光路上；或者，相应的各泵浦分支光路通过各自拥有的一个合波器，以串行耦合方式或者并行耦合方式将各自的泵浦光耦合到所述泵浦主光路上。

3.根据权利要求1所述的消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器，其特征在于，OSC信号接收端口通过第一合波器将自身获取的检测光信号与所述n个泵浦激光器的泵浦光信号耦合，具体包括：

获取相应的OSC信号的中心波长，并依据所述OSC信号的中心波长确定所拥有的述n个泵浦激光器中相应泵浦光信号与所述OSC信号的中心波长最相近的一个或者两个目标泵浦激光器；

在所述一个或者两个目标泵浦激光器的泵浦光路上设置第一合波器，并将所述OSC信号接收端口与所述第一合波器的输入端口之一耦合；其中，所述第一合波器的另一输入端口与相应目标泵浦激光器的泵浦光路耦合。

4.一种消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器的控制方法，其特征在于，使用如权利要求1-3任一所述的消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器，方法包括：

控制单元根据传输光路所要达到的放大后的数据光信号的光强度，调整所述所述n个泵浦激光器的工作功率；

在所述n个泵浦激光器的工作功率调整好之后，输入所述OSC检测光信号；

所述控制单元在根据第一探测器获取到所述OSC检测光信号功率时，触发调整其管控的所述n个泵浦激光器的中与所述OSC检测光信号频段一致或者相近的一个或者多个泵浦激光器的光功率，使得相应的对数据光信号的放大的强度保持一致。

5.根据权利要求4所述的消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器的控制方法，其特征在于，调整其管控的所述n个泵浦激光器的中与所述OSC检测光信号频段一致或者相近的一个或者多个泵浦激光器的光功率时，确认被定标进行调整的泵浦激光器为n个泵浦激光器中最长波长的泵浦激光器，方法具体包括：

最长波长的泵浦激光器本身功率记为P_pump-final，波长记为λ_pump-final，OSC检测光信号的功率记为P_osc-1、P_osc-2……P_osc-n，OSC检测光信号的波长记为λ_osc，包括：λ_osc-1、λ_osc-2……λ_osc-n，n≥1；设定OSC检测光信号功率等效为最长波长泵浦功率的比例系数记为K_effective，OSC检测光信号的波长与最长波长泵浦激光器的波长间隔Δλ＝λ_pump-final-λ_osc；

可将等效系数与波长间隔进行线性拟合，表达为：K_effective＝k×Δλ+b；

在实际拉曼放大器的增益控制中，最长波长所需要的泵浦功率记为P_{pump-final-contolling}，则P_{pump-final-contolling}＝K_effective-1×P_osc-1+K_effective-2×P_osc-2+……+K_effective-n×P_osc-n；其中，在实时状况中若相应的OSC检测光信号中λ_osc-i波长不存在，则相应的公式中的参数P_osc-i取值为0，所述i为1～n之间的参数值。

6.根据权利要求4所述的消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器的控制方法，其特征在于，所述控制单元根据传输光路所要达到的放大后的数据光信号的光强度，具体包括：

通过建立带外ASE与增益的关系，关系为:

Out-of-band ASE＝K×Gain+b+pointloss；通过控制带外ASE的功率实现对增益的控制；其中，K为两者线性关系常数，b为影响参数，pointloss为泵浦激光器与光纤直接的连接损耗。

7.一种消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器的控制方法，其特征在于，方法包括

顺次通过多个合波器连接的n个泵浦激光器，构成超宽带泵浦光信号源；其中，每一个泵浦激光器发射其所覆盖的波段的泵浦激光；

OSC信号接收端口通过第一合波器将自身获取的OSC检测光信号与所述n个泵浦激光器的泵浦光信号耦合，耦合后的泵浦光信号再经由第二合波器耦合到传输光路上，完成对数据光信号的泵浦放大，以及OSC检测光信号对传输光路的信道监控；

控制单元通过控制相应n个泵浦激光器处于停止工作状态，从而复用通过位于泵浦主光路上的泵浦总功率检测光电探测器，完成对OSC检测光信号强度的检测；

所述控制单元根据所述OSC检测光信号强度，调整其管控的所述n个泵浦激光器的中与所述OSC检测光信号频段一致或者相近的一个或者多个泵浦激光器的光功率。

8.根据权利要求7所述的消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器的控制方法，其特征在于，所述控制单元通过控制相应n个泵浦激光器处于停止工作状态，具体包括：

在准备启动所述n泵浦激光器进入工作状态之前，控制单元实时采集所述泵浦总功率检测光电探测器的输出，若获取到有效检测结果，则记录为所述OSC检测光信号的功率强度；

若未获取到有效检测结果，则向OSC检测光信号发射端发送请求信号，以便在启动所动n泵浦激光器进入工作状态之前，完成对所述OSC检测光信号的光功率检测。

9.根据权利要求7所述的消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器的控制方法，其特征在于，调整其管控的所述n个泵浦激光器的中与所述OSC检测光信号频段一致或者相近的一个或者多个泵浦激光器的光功率时，确认被定标进行调整的泵浦激光器为n个泵浦激光器中最长波长的泵浦激光器，方法具体包括：

最长波长的泵浦激光器本身功率记为P_pump-final，波长记为λ_pump-final，OSC检测光信号的功率记为P_osc-1、P_osc-2……P_osc-n，OSC检测光信号的波长记为λ_osc，包括：λ_osc-1、λ_osc-2……λ_osc-n，n≥1；设定OSC检测光信号功率等效为最长波长泵浦功率的比例系数记为K_effective，OSC检测光信号的波长与最长波长泵浦激光器的波长间隔Δλ＝λ_pump-final-λ_osc；

可将等效系数与波长间隔进行线性拟合，表达为：K_effective＝k×Δλ+b；

在实际拉曼放大器的增益控制中，最长波长所需要的泵浦功率记为P_{pump-final-contolling}，则P_{pump-final-contolling}＝K_effective-1×P_osc-1+K_effective-2×P_osc-2+……+K_effective-n×P_osc-n；其中，在实时状况中若相应的OSC检测光信号中λ_osc-i波长不存在，则相应的公式中的参数P_osc-i取值为0，所述i为1～n之间的参数值。

10.根据权利要求7所述的消除OSC信号对增益影响的超宽带拉曼放大器的控制方法，其特征在于，所述控制单元根据传输光路所要达到的放大后的数据光信号的光强度，具体包括：

通过建立带外ASE与增益的关系，关系为:

Out-of-band ASE＝K×Gain+b+pointloss；通过控制带外ASE的功率实现对增益的控制；其中，K为两者线性关系常数，b为影响参数，pointloss为泵浦激光器与光纤直接的连接损耗。

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