CN203859384U - 高效拉曼光纤放大器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种高效拉曼光纤放大器，所述高效拉曼光纤放大器包括光纤环形器、第一分光耦合器、泵浦激光器组、第一光电探测器、增益平坦分光器、带通滤波器、波分复用器、第二光电探测器、第三光电探测器、第二分光耦合器、第四光电探测器及控制器。本实用新型的高效拉曼光纤放大器采用泵浦激光器的输出光作为光时域反射探测技术的光源，集成了光时域反射探测技术，减少了额外使用光时域反射探测技术光源的成本，节约设备成本，且使用方便。本实用新型的高效拉曼光纤放大器中使用了光纤环形器来代替以往的泵浦信号合波器，减少了泵浦功率输出的损耗，减少了光路的主光路插损，显著增加拉曼光纤放大器的效率。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及光通信领域，尤其涉及一种高效拉曼光纤放大器。
【背景技术】
在光通信领域中，光通信器件产业具有技术密集、劳动密集的特点。压缩成本、提高效率是光通信产业提高竞争力的必然趋势。
在光通信系统中，网络内部的各节点之间用光纤连接。光纤连接头和光纤线路本身经常会出现损伤，准确的判断出损伤的原因及损伤的位置，对线路的施工及维护非常重要。光时域反射仪通过对测量曲线的分析，了解光纤的均匀性、缺陷、断裂、接头耦合等若干性能的仪器，是光缆施工、维护及监测中必不可少的工具。目前市面上的光时域反射仪价格昂贵，若将光时域反射探测集成到光纤拉曼放大器中，则可降低成本且使用方便。
【实用新型内容】
有鉴于此，实有必要提供一种高效拉曼光纤放大器，其在有效集成光时域反射探测功能的同时也降低光路的光损耗。
一种高效拉曼光纤放大器，包括光纤环形器、第一分光耦合器、泵浦激光器组、第一光电探测器、增益平坦分光器、带通滤波器、波分复用器、第二光电探测器、第三光电探测器、第二分光耦合器、第四光电探测器及控制器。所述光纤环形器为三端口环形光纤器，所述光纤环形器的三个端口依次连接所述泵浦激光器组、传输光纤、所述第一分光耦合器；所述第一分光耦合器的大分光比输出端与所述增益平坦分光器的输入端相连，所述第一分光耦合器的小分光比输出端与所述第一光电探测器相连；所述增益平坦分光器的输出端连接所述第二分光耦合器，所述增益平坦分光器的反射端与所述带通滤波器的输入端相连；所述带通滤波器的输出端与所述第二光电探测器相连，所述带通滤波器的反射端与所述波分复用器的输入端相连；所述波分复用器的输出端与所述第三光电探测器相连；所述第二分光耦合器的大分光比输出端作为所述高效拉曼光纤放大器的信号输出端，所述第二分光耦合器的小分光比输出端与所述第四光电探测器相连；所述第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器、第四光电探测器的输出端均与所述控制单元相连。
在其中至少一个实施例中，所述增益平坦分光器包括第一准直器、滤光片、第二准直器及第三准直器，信号光从所述增益平坦分光器的输入端输入进入所述第一准直器，经过所述滤波片后，平坦的信号光经过所述第二准直器从透射端输出，剩余的信号光经过上述第三准直器从反射端输出。
在其中至少一个实施例中，所述带通滤波器的带通波长根据控制拉曼增益的带外自发辐射放大光来选择。
在其中至少一个实施例中，所述控制单元对所述泵浦激光器组进行反馈控制。
在其中至少一个实施例中，所述控制单元由微处理器构成。
在其中至少一个实施例中，所述微处理器为FPGA、单片机、DSP、ARM或以上多个的组合而成的数字处理芯片。
在其中至少一个实施例中，所述控制单元中设有泵浦激光器组控制模块、拉曼增益控制模块及光时域反射探测分析模块。
本实用新型的高效拉曼光纤放大器采用泵浦激光器的输出光作为光时域反射探测技术的光源，集成了光时域反射探测技术，减少了额外使用光时域反射探测技术光源的成本，节约设备成本，且使用方便。本实用新型的高效拉曼光纤放大器中使用了光纤环形器来代替以往的泵浦信号合波器，减少了泵浦功率输出的损耗，减少了光路的主光路插损，显著增加拉曼光纤放大器的效率。
【附图说明】
图1为采用本实用新型的较佳实施例高效拉曼光纤放大器的结构示意图。
图2为图1中的光纤环形器的连接结构示意图。
图3为图1中的增益平坦分光器的详细结构示意图。
图4为图3中的增益平坦分光器的原理示意图。
【具体实施方式】
为更好地理解本实用新型，以下将结合附图和具体实例对实用新型进行详细的说明。
如前文所述，为了降低成本以及增加拉曼光纤放大器的效率，本实用新型提供一种高效拉曼光纤放大器，集成光时域反射探测技术，能够分析光纤线路本身损耗特性和结构缺陷引起的光纤损耗的原因、位置的高效率的拉曼光纤放大器（即集成光时域反射探测技术的高效拉曼光纤放大器）。
请结合参阅图1和图2，本实用新型的优选实施例的高效拉曼光纤放大器包括光纤环形器2、第一分光耦合器3、泵浦激光器组4、第一光电探测器5、增益平坦分光器6、带通滤波器7、波分复用器8、第二光电探测器9、第三光电探测器10、第二分光耦合器11、第四光电探测器12及控制器13。
光纤环形器2为三端口环形光纤器，其三个端口①、②、③依次连接泵浦激光器组4、传输光纤1、第一分光耦合器3。具体而言，泵浦激光器组4输出端与光纤环形器2的端口①相连。光纤环形器的端口②与线路的传输光纤1相连，光纤环形器2的端口③与第一分光耦合器3的输入端相连。
第一分光耦合器3的大分光比输出端与增益平坦分光器6的输入端相连，第一分光耦合器3的小分光比输出端与第一光电探测器5相连。
增益平坦分光器6的输出端连接第二分光耦合器11，增益平坦分光器6的反射端与带通滤波器7的输入端相连。
带通滤波器7的输出端与第二光电探测器9相连，带通滤波器7的反射端与波分复用器8的输入端相连。
波分复用器8的输出端与第三光电探测器10相连。
第二分光耦合器11的大分光比输出端作为信号输出端，第二分光耦合器11的小分光比输出端与第四光电探测器12相连。
第一光电探测器5、第二光电探测器9、第三光电探测器10、第四光电探测器12的输出端都与控制单元13相连。控制单元13对泵浦激光器组4做出反馈控制。
请结合参阅图3和图4，增益平坦分光器6包括第一准直器61、滤光片62、第二准直器63及第三准直器64。信号光从输入端输入进入第一准直器61，经过过滤波片62滤波后，平坦的信号光经过第二准直器63后从透射端输出（即图4中的被平坦的B部分），剩余的信号光经过第三准直器64后从反射端输出（即图4中的A、C部分和B中剩余的一部分）。
上述高效拉曼光纤放大器采用泵浦激光器组4作为拉曼光纤放大器的核心器件，其输出功率的大小直接影响拉曼光纤放大器的增益的大小，降低泵浦输出的损耗、减少拉曼光纤放大器的输出损耗是提高拉曼光纤放大器增益效率的有效方法。上述高效拉曼光纤放大器以泵浦光同时作为光时域反射探测的信号光与拉曼增益放大的泵浦光，在拉曼光纤放大器中引入了光纤环形器3与增益平坦分光器4等器件，优化了拉曼光纤放大器的光路结构，有效的集成了光时域反射探测功能及降低了泵浦和光路信号光损耗，显著提高了拉曼光纤放大器的增益效率。
本发明实现光时域反射探测的过程如下：通过控制单元13控制泵浦激光器组4发射一个固定功率的泵浦波长输出光，输出光经过光纤环形器2输出至第一分光耦合器3。第一分光耦合器3的大分光比输出至增益平坦分光器6，第一分光耦合器3的小分光比输出至第一光电探测器5。增益平坦分光器6的输出端连接第二分光耦合器11，增益平坦分光器6的反射端与带通滤波器7的输入端相连。带通滤波器7的输出端与第二光电探测器9相连，带通滤波器7的反射端与波分复用器8的输入端相连。波分复用器8的输出端与第三光电探测器10相连。第二分光耦合器11的大分光比输出端作为信号输出端，第二分光耦合器11的小分光比输出端与第四光电探测器12相连。通过第三光电探测器10探测返回的泵浦波长反射光功率，第三光电探测器10将探测到的反射光功率传递给控制单元13，经控制单元13据此分析线路中出现结构损伤的原因及位置。
在上述高效拉曼光纤放大器中，带通滤波器7的带通波长根据控制拉曼增益的带外自发辐射放大光的具体选择。
在上述高效拉曼光纤放大器中，波分复用器8将用于光时域反射探测技术的波长与其它波长的光分开，还可以选择用于光时域反射探测技术的波长的带通滤波器。
在上述高效拉曼光纤放大器中，控制单元13是由微处理器构成，输出的微处理器可以选用数字处理芯片，如FPGA、单片机、DSP、ARM等或以上多个的组合。控制单元13中设置有泵浦激光器组控制模块、拉曼增益控制模块及光时域反射探测分析模块。
本实用新型的高效拉曼光纤放大器能够实现对瑞利散射和菲涅尔反射光的准确探测，在线路中出现因结构缺陷引起的光纤损耗时，能够根据对反射光进行分析并准确判断出现损耗的原因及位置的高效率的宽谱拉曼光纤放大器。
与现有的拉曼光纤放大器相比，本实用新型的高效拉曼光纤放大器具有以下优点：
（1）本实用新型的高效拉曼光纤放大器用泵浦激光器的输出光作为光时域反射探测技术的光源，集成了光时域反射探测技术，减少了额外使用光时域反射探测技术光源的成本，节约设备成本，且使用方便；
（2）本实用新型的高效拉曼光纤放大器中使用了光纤环形器来代替以往的泵浦信号合波器，减少了泵浦功率输出的损耗，减少了光路的主光路插损，显著增加拉曼光纤放大器的效率；
（3）本实用新型的高效拉曼光纤放大器中使用了增益平坦分光器，将分离控制拉曼增益的带外自发辐射放大光的带通滤波器放在光路的支路上，减少了主光路的信号光插损，即同等条件下能提高拉曼放大器的增益。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种高效拉曼光纤放大器，其特征在于：所述高效拉曼光纤放大器包括光纤环形器、第一分光耦合器、泵浦激光器组、第一光电探测器、增益平坦分光器、带通滤波器、波分复用器、第二光电探测器、第三光电探测器、第二分光耦合器、第四光电探测器及控制器；
所述光纤环形器为三端口环形光纤器，所述光纤环形器的三个端口依次连接所述泵浦激光器组、传输光纤、所述第一分光耦合器；
所述第一分光耦合器的大分光比输出端与所述增益平坦分光器的输入端相连，所述第一分光耦合器的小分光比输出端与所述第一光电探测器相连；
所述增益平坦分光器的输出端连接所述第二分光耦合器，所述增益平坦分光器的反射端与所述带通滤波器的输入端相连；
所述带通滤波器的输出端与所述第二光电探测器相连，所述带通滤波器的反射端与所述波分复用器的输入端相连；
所述波分复用器的输出端与所述第三光电探测器相连；
所述第二分光耦合器的大分光比输出端作为所述高效拉曼光纤放大器的信号输出端，所述第二分光耦合器的小分光比输出端与所述第四光电探测器相连；
所述第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器、第四光电探测器的输出端均与所述控制单元相连。
2.根据权利要求1所述的高效拉曼光纤放大器，其特征在于：所述增益平坦分光器包括第一准直器、滤光片、第二准直器及第三准直器，信号光从所述增益平坦分光器的输入端输入进入所述第一准直器，经过所述滤波片后，平坦的信号光经过所述第二准直器从透射端输出，剩余的信号光经过上述第三准直器从反射端输出。
3.根据权利要求2所述的高效拉曼光纤放大器，其特征在于：所述带通滤波器的带通波长根据控制拉曼增益的带外自发辐射放大光来选择。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的高效拉曼光纤放大器，其特征在于：所述控制单元对所述泵浦激光器组进行反馈控制。
5.根据权利要求4所述的高效拉曼光纤放大器，其特征在于：所述控制单元由微处理器构成。
6.根据权利要求5所述的高效拉曼光纤放大器，其特征在于：所述微处理器为FPGA、单片机、DSP、ARM或以上多个的组合而成的数字处理芯片。
7.根据权利要4所述的高效拉曼光纤放大器，其特征在于：所述控制单元中设有泵浦激光器组控制模块、拉曼增益控制模块及光时域反射探测分析模块。
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