CN204131527U - 一种基于As-S和As-Se光纤级联的拉曼放大器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于As-S和As-Se光纤级联的拉曼放大器，包括第一连续泵浦激光器、第一合波器、光隔离器、带阻滤波器、第二连续泵浦激光器、第二合波器和分波器，光发射机和光接收机均设置为多个，多个光发射机通过第一光纤均与第一合波器连接，第一连续泵浦激光器通过第一段第二光纤与第一合波器连接，第一合波器的输出端通过第三光纤与光隔离器连接，光隔离器通过第四光纤与带阻滤波器连接，带阻滤波器通过第五光纤与第二合波器连接，第二连续泵浦激光器通过第二段第二光纤与第二合波器相接，第二合波器的输出端通过第六光纤连接分波器，分波器通过第七光纤与多个光接收机相连接。本实用新型结构简单，能够实现增益平坦，实用性强，使用效果好。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤通信技术领域，特别是一种基于As-S和As-Se光纤级联的拉曼放大器。
背景技术
在现代全光网络中，大容量密集波分复用(DWDM:Dense Wavelength DivisionMultiplexing)系统具有容量大、低成本的特点，然而由于传输光纤自身损耗和系统中各处的链接损耗限制了信号的传输距离。为了实现大容量光通信系统中全部光信号的长距离传输的目的，则需要在光信号传输某一段距离后放置全光波长放大器，来对光信号进行放大再生以及补偿。
早期的进行光放大是采用光-电-光中继的方法，其原理是先将光信号转换成电信号，继而对电信号放大及处理，最后再将电信号转换成光信号传输到光纤中，从而完成了对光信号的放大及处理，但其具有结构复杂，费用昂贵和可靠性差等缺点。继而，掺铒光纤放大器(EDFA:Erbium Doped Fiber Amplifier)的出现解决了信号长距离传输的问题，并且相对光-电-光中继的方法具有较好的耦合性、高增益、低噪声、成本低等优点。
但随着信息容量的日益增加，由于EDFA的放大带宽只有约35nm(1530～1565nm)，不能满足全光网络通信的要求。而As-S和As-Se级联的光纤拉曼放大器具有响应时间快、饱和输出功率大、易于耦合、高增益、低增益平坦度、热稳定好及可实现任意波段放大等优点，从而在现代大容量的全光网络通信中As-S和As-Se级联的光纤拉曼放大器能够实现长距离、大容量传输和降低成本的需求。
实用新型内容
本实用新型的目的是要提供一种基于As-S和As-Se光纤级联的拉曼放大器，其结构简单，设计合理，实现方便且成本低，输出增益高、增益平坦度好、响应时间快、饱和输出功率大、噪声指数低且易于耦合，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
为达到上述目的，本实用新型是按照以下技术方案实施的：
一种基于As-S和As-Se光纤级联的拉曼放大器，连接于光发射机和光接收机之间，包括第一连续泵浦激光器、第一合波器、光隔离器、带阻滤波器、第二连续泵浦激光器、第二合波器和分波器，所述光发射机和光接收机均设置为多个，多个光发射机的输出端对应地通过第一光纤与第一合波器的输入端连接，所述第一连续泵浦激光器的输出端通过第一段第二光纤与第一合波器的输入端连接，所述第一合波器的输出端通过第三光纤连接光隔离器的输入端，所述光隔离器的输出端通过第四光纤连接带阻滤波器的输入端，所述带阻滤波器的输出端通过第五光纤连接第二合波器的输入端，所述第二连续泵浦激光器的输出端通过第二段第二光纤与所述第二合波器的输入端连接，所述第二合波器的输出端通过第六光纤连接分波器的输入端，所述分波器的输出端对应通过多根第七光纤与多个光接收机的输入端相连。
作为本实用新型的进一步优选方案，所述多个光发射机的中心波长各不相同且多个所述光发射机中任意一个的中心波长i均大于所述第一连续泵浦激光器的中心波长1p和所述第二连续泵浦激光器的中心波长2p，且的取值范围为280cm1～340cm1，的取值范围为224cm1～284cm1，其中，i为信道数且i的取值为1～N，N为信号光总数且为整数。
作为本实用新型的进一步优选方案，所述多个光发射机中任意一个的中心波长i与所述第一连续泵浦激光器的中心波长1p满足频移计算公式v＝(1/1p)—(1/i)，其中，v为频移量且v的取值范围为280cm1～340cm1。
作为本实用新型的进一步优选方案，所述多个光发射机中任意一个的中心波长i与所述第二连续泵浦激光器的中心波长2p满足频移计算公式v＝(1/2p)—(1/i)，其中，v为频移量且v的取值范围为224cm1～284cm1。
作为本实用新型的进一步优选方案，所述第一段第三光纤为As-S光纤，所述第六光纤为As-Se光纤，所述As-S光纤的拉曼增益谱在280cm1～340cm1的频移范围内归一化拉曼增益系数范围为1×10-12m/W～1×10-11m/W，所述As-Se光纤的拉曼增益谱在224cm1～284cm1的频移范围内归一化拉曼增益系数范围为1×10-12m/W～1×10-11m/W。
作为本实用新型的进一步优选方案，所述带阻滤波器中心波长与第一连续泵浦激光器中心波长相同。
与现有技术相比，本实用新型结构简单，设计合理，实现方便且成本低，输出增益高、增益平坦度好、响应时间快、饱和输出功率大、噪声指数低且易于耦合，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图；
图中：1—第一连续泵浦激光器；2—光发射机；3—第一合波器；4—光隔离器；5—带阻滤波器；6—第二连续泵浦激光器；7—第二合波器；8—分波器；9—光接收机；10—第一段第二光纤；11—第一光纤；12—第三光纤；13—第四光纤；14—第五光纤；15—第二段第二光纤；16—第六光纤；17—第七光纤；
图2是本实用新型的第三光纤As-S光纤和第六光纤As-Se光纤的归一化拉曼增益谱图；
图3是本实用新型的信号光功率随光纤长度的变化规律图；
图4是本实用新型的光纤拉曼放大器最终输出增益图。
具体实施方式
下面结合附图及其具体实施例对本实用新型作进一步描述，在此实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
如图1所示的本实用新型的As-S和As-Se光纤级联的拉曼放大器，连接于光发射机2和光接收机9之间，包括第一连续泵浦激光器1、第一合波器3、光隔离器4、带阻滤波器5、第二连续泵浦激光器6、第二合波器7和分波器8，光发射机2和光接收机9设置为多个，多个光发射机2的输出端通过第一光纤11与第一合波器3的输入端连接，第一连续泵浦激光器1的输出端通过第一段第二光纤10与所述第一合波器3的输入端连接，第一合波器3的输出端通过用于通过受激拉曼散射放大过程来进行对信号光放大的第三光纤12连接于用于隔离反向传输光的光隔离器4，光隔离器4的输出端通过第四光纤13连接用于滤除掉第一连续泵浦激光器产生的连续激光的带阻滤波器5，带阻滤波器5的输出端通过第五光纤14连接于用于对第二连续泵浦激光器6产生的连续激光与经过放大后的信号光进行耦合的第二合波器7，第二连续泵浦激光器6的输出端通过第二段第二光纤15与所述第二合波器7的输入端连接，第二合波器7的输出端通过用于对第二合波器7输出的功率各不相等的信号进行增益补偿的第六光纤16连接用于输出功率相等信号的分波器8，分波器8输出端通过多根第七光纤17与多个光接收机9相连。
其中多个光发射机2的中心波长各不相同且多个光发射机9中任意一个的中心波长i均大于第一连续泵浦激光器1的中心波长1p和第二连续泵浦激光器6的中心波长2p，且的取值范围为280cm1～340cm1，的取值范围为224cm1～284cm1，其中，i为信道数且i的取值为1～N，N为信号光总数且为整数。
本实施例中多个光发射机2中任意一个的中心波长i与第一连续泵浦激光器1的中心波长1p满足频移计算公式v＝(1/1p)—(1/i)，其中，v为频移量且v的取值范围为280cm1～340cm1。
本实施例中多个光发射机2中任意一个的中心波长i与第二连续泵浦激光器6的中心波长2p满足频移计算公式v＝(1/2p)—(1/i)，其中，v为频移量且v的取值范围为224cm1～284cm1。
本实施例中的第三光纤12为As-S光纤，第六光纤16为As-Se光纤，As-S光纤的拉曼增益谱在280cm1～340cm1的频移范围内归一化拉曼增益系数范围为1×10-12m/W～1×10-11m/W，As-Se光纤的拉曼增益谱在224cm1～284cm1的频移范围内归一化拉曼增益系数范围为1×10-12m/W～1×10-11m/W。
本实施例中的带阻滤波器5中心波长与第一泵浦激光器1中心波长相同。
采用本实用新型进行光信号放大的具体步骤如下：
步骤一、选择中心波长为1p的第一连续泵浦激光器1，第一连续泵浦激光器1输出第一连续泵浦光并经过第一段第二光纤10传输到第一合波器3；本实施例中，选择中心波长为1p＝1480nm、功率为1W的第一连续泵浦激光器1；
步骤二、根据频移计算公式v＝(1/1p)—(1/i)选择多个中心波长各不相同的光发射机2，其中i为多个光发射机2中任意一个的中心波长，并将多个光发射机2输出多个中心波长各不相同的信号光经多根第一光纤11传输给第一合波器3；如图2，其中，v为频移量且As-S光纤的v的取值范围为280cm1～340cm1，这个取值范围在拉曼增益谱内归一化拉曼增益系数随频移增大而增大；本实施例中，选取各光发射机2发送信号光的波长范围为1544nm～1558.4nm且各波长间隔为0.4nm，光功率均为0.01mW；
步骤三、通过第一合波器3将第一段第二光纤10传输的第一连续泵浦光和多根第一光纤11分别传输的多个信号光耦合输入到第三光纤12中；
步骤四、经第一合波器3输入的第一连续泵浦光和多个信号光在第三光纤12中经过受激拉曼散射效应对多个信号光进行放大后输入到光隔离器4，然后经第四光纤13传输输入到带阻滤波器5中，第一连续泵浦光经带阻滤波器5被滤除掉；
步骤五、根据频移计算公式v＝(1/2p)—(1/i)选择第二连续泵浦激光器6中心波长，其中i为多个所述光发射机2中任意一个的中心波长，第二连续泵浦激光器6输出第二连续泵浦光并经过第二段第二光纤15传给第二合波器7，与经带阻滤波器5输出的波长经第二合波器7输入到第六光纤16；如图2，其中，v为频移量且As-Se光纤的v取值范围为224cm1～284cm1，这个取值范围在拉曼增益谱内归一化拉曼增益系数逐渐减小；本实施例中，第二连续泵浦激光器13中心波长为1492.4nm；
步骤六、经第二合波器7耦合输入到第六光纤16中的第二连续泵浦光和多个信号光在第六光纤16中经过受激拉曼散射效应对多个信号光进行增益补偿；
步骤七、多个信号光在和第一连续泵浦激光器1产生的第一连续泵浦光经过第三光纤12进行不同程度的放大，多个信号光在和第二连续泵浦激光器6产生的第二连续泵浦再经过第六光纤16进行增益补偿，使得多个信号光的光功率等到了等值的放大并传输给第二合波器7；本实施例中，第三光纤12的长度为0.016km，第六光纤16的长度为0.0133km；由于第六光纤16中加入了中心波长与第一连续泵浦光波长不同的第二连续泵浦光，第二连续泵浦激光器6波长的改变使得频移范围得到了改变，使得第六光纤16中对信号的归一化拉曼增益系数与第三光纤12中对信号的归一化拉曼增益系数互补，第三光纤12中第一连续泵浦光对信号的拉曼增益系数随频移的增大逐渐增大，第六光纤16中第二连续泵浦光对信号的拉曼增益系数随频移的增大逐渐减小，使得在第三光纤12中运用280cm1～340cm1频移范围进行拉曼放大，在第六光纤16中运用224cm1～284cm1频移范围进行放大功率的补偿作用，最终达到相等效果；多个信号光光功率随As-S光纤和As-Se光纤长度的变化规律如图3所示，信号光光功率明显的收敛到3.981×10-3W到4.112×10-3W之间，横坐标表示光纤长度，单位为km；纵坐标表示光功率P，单位为W；
步骤八、分波器8对混合在一起的多个光功率相等的信号光进行分离，输出增益补偿后的多个光功率相等的信号光。进行增益补偿后个信号光获得最终增益如图4所示，横坐标表示信号光波长，单位为nm；纵坐标均表示增益，单位为dB；从图4可以看出，经过增益补偿后各信号光获得的最终增益趋于相等，信号光得到的最大增益为26.082dB，增益平坦度达到0.173dB。
本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于As-S和As-Se光纤级联的拉曼放大器，连接于光发射机(2)和光接收机(9)之间，其特征在于，包括第一连续泵浦激光器(1)、第一合波器(3)、光隔离器(4)、带阻滤波器(5)、第二连续泵浦激光器(6)、第二合波器(7)和分波器(8)，所述光发射机(2)和光接收机(9)均设置为多个，多个光发射机(2)的输出端对应地通过第一光纤(11)与第一合波器(3)的输入端连接，所述第一连续泵浦激光器(1)的输出端通过第一段第二光纤(10)与第一合波器(3)的输入端连接，第一合波器(3)的输出端通过第三光纤(12)连接光隔离器(4)的输入端，光隔离器(4)的输出端通过第四光纤(13)连接带阻滤波器(5)的输入端，所述带阻滤波器(5)的输出端通过第五光纤(14)连接第二合波器(7)的输入端，所述第二连续泵浦激光器(6)的输出端通过第二段第二光纤(15)与所述第二合波器(7)的输入端连接，所述第二合波器(7)的输出端通过第六光纤(16)连接分波器(8)的输入端，所述分波器(8)的输出端对应通过多根第七光纤(17)与多个光接收机(9)的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的基于As-S和As-Se光纤级联的拉曼放大器，其特征在于：所述多个光发射机(2)的中心波长各不相同且多个所述光发射机(2)中任意一个的中心波长i均大于所述第一连续泵浦激光器(1)的中心波长1p和所述第二连续泵浦激光器(6)的中心波长2p，且的取值范围为280cm1～340cm1，的取值范围为224cm1～284cm1，其中，i为信道数且i的取值为1～N，N为信号光总数且为整数。
3.根据权利要求1或2所述的基于As-S和As-Se光纤级联的拉曼放大器，其特征在于：所述多个光发射机(2)中任意一个的中心波长i与所述第一连续泵浦激光器(1)的中心波长1p满足频移计算公式v＝(1/1p)—(1/i)，其中，v为频移量且v的取值范围为280cm1～340cm1。
4.根据权利要求1或2所述的基于As-S和As-Se光纤级联的拉曼放大器，其特征在于：所述多个光发射机(2)中任意一个的中心波长i与所述第二连续泵浦激光器(6)的中心波长2p满足频移计算公式v＝(1/2p)—(1/i)，其中，v为频移量且v的取值范围为224cm1～284cm1。
5.根据权利要求1所述的基于As-S和As-Se光纤级联的拉曼放大器，其特征在于：所述第三光纤(12)为As-S光纤，所述第六光纤(16)为As-Se光纤，所述As-S光纤的拉曼增益谱在280cm1～340cm1的频移范围内归一化拉曼增益系数范围为1×10-12m/W～1×10-11m/W，所述As-Se光纤的拉曼增益谱在224cm1～284cm1的频移范围内归一化拉曼增益系数范围为1×10-12m/W～1×10-11m/W。
6.根据权利要求1所述的基于As-S和As-Se光纤级联的拉曼放大器，其特征在于：所述带阻滤波器(5)的中心波长与第一连续泵浦激光器(1)中心波长相同。
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| CN109830887A (zh) * | 2019-01-08 | 2019-05-31 | 淮阴工学院 | 半导体激光器平均功率控制环路和消光比控制环路 |
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| CN108352853B (zh) * | 2015-11-04 | 2020-07-31 | 株式会社村田制作所 | 分波装置及其设计方法 |
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