CN210744443U - 模块化高功率掺铒光纤放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型旨在提供一种输出功率高，集成度高，占用空间小及成本低的模块化高功率光纤放大器。本实用新型包括CPU及显示、前级光纤功率放大模块、光功率控制器二、多模大功率泵浦激光器、光合束器、双包层铒镱共掺光纤、包层功率剥离器、高功率隔离器、光分路器、光探测器、面板控制装置、面板显示装置、RJ45接口、远程控制装置、RS232接口、状态告警装置，所述CPU及显示，还包括显示部分，所述前级光纤功率放大模块为一放大结构，与其它部分结合构成二级放大结构。本实用新型应用于光纤通信的技术领域。

Description

模块化高功率掺铒光纤放大器

技术领域

本实用新型应用于光纤通信的技术领域，特别涉及到模块化高功率掺铒光纤放大器。

背景技术

随着现代光纤通信网络技术的迅猛发展，光纤成本价格的迅速下降，光进铜退是全球固网运营商为逐步实现光纤接入（FTTx),为用户提供高速带宽接入信息传输网相当有利条件。在长距光纤传输网络中，掺铒光纤放大器是主要的核心设备，尤其重要。模块化高功率光纤放大器包括CPU控制中心，1550nm光输入连接隔离器输入端，隔离器输出端与波分复用器1550nm端连接，波分复用器980nm端与一个低噪声980nm泵浦激光器输出端连接，波分复用器输出与高吸收掺铒光纤连接。输入的光信号通过高吸收掺铒光纤，高吸收掺铒光纤中的铒离子吸收980nm泵浦激光器激发的光子信号，使基态电子到高能态，并把释放的能量加到信号光的光子上，从而实现信号光的放大，高吸收掺铒光纤另一端与前置光放大光隔离器输入端连接，其整体构成前级光纤放大模块，前置光放大光隔离器输出端与光合束器输入端连接，合束器另一输入端和多模大功能泵浦激光器输出端连接，合束器的输出端和双包层铒镱共掺光纤连接，输入的光信号通过双包层铒镱共掺光纤，双包层铒镱共掺光纤中的铒镱离子吸收多模大功率泵浦激光器激发的光子信号，使基态电子到高能态，并把释放的能量加到信号光的光子上，从而实现信号光再次的放大。传统的光纤放大器，只采用掺铒光纤和单个980nm泵浦激光器的单级放大方式，并且无法进行模块化处理。因而传统的掺铒光纤放大器具有输出功率低，集成度低，用户增加所需机房安装空间导致成本较高的问题。

综上所述，目前现有技术中的掺铒光纤放大器存在着输出功率低，集成度低，用户增加所需机房安装空间导致成本较高的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种输出功率高，集成度高，占用空间小及成本低的模块化高功率光纤放大器。

本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括CPU及显示、前级光纤功率放大模块、光功率控制器二、多模大功率泵浦激光器、光合束器、双包层铒镱共掺光纤、包层功率剥离器、高功率隔离器、光分路器、光探测器、面板控制装置、面板显示装置、RJ45接口、远程控制装置、RS232接口、状态告警装置，所述CPU及显示，还包括显示部分，所述CPU及显示与所述面板控制装置、所述面板显示装置、所述RJ45接口、所述远程控制装置、所述RS232接口、所述状态告警装置分别电连接，所述光功率控制器二与所述CPU及显示电连接，所述多模大功率泵浦激光器与所述光功率控制器二电连接，所述CPU及显示与所述前级光纤功率放大模块电连接，所述多模大功率泵浦激光器和所述前级光纤功率放大模块均与所述光合束器连接，所述光合束器、所述双包层铒镱共掺光纤、所述包层功率剥离器、所述高功率隔离器、所述光分路器、所述光探测器依次连接，所述光探测器连接所述CPU及显示。

进一步，所述光分路器为多路光分路器。

进一步，所述前级光纤功率放大模块包括电源监测器、温度控制器、电源控制器、光功率控制器一、光探测器一、980nm泵浦激光器、前置光隔离器、高吸收掺饵光纤、波分复用器、输入端光隔离器、光分路器一，所述电源监测器、所述温度控制器、所述电源控制器、所述光功率控制器一、所述光探测器一分别与所述CPU及显示电连接，所述温度控制器、所述电源控制器、所述光功率控制器一分别与所述980nm泵浦激光器连接，所述光探测器一连接所述光分路器一，所述光分路器、所述输入端光隔离器、所述波分复用器、所述高吸收掺饵光纤、所述前置光隔离器依次连接，所述980nm泵浦激光器连接所述波分复用器，所述前置光隔离器连接所述光合束器。

进一步，所述多路光分路器最高可达32路。

本实用新型的有益效果是：本实用新型包括CPU及显示、前级光纤功率放大模块、光功率控制器二、多模大功率泵浦激光器、光合束器、双包层铒镱共掺光纤、包层功率剥离器、高功率隔离器、光分路器、光探测器、面板控制装置、面板显示装置、RJ45接口、远程控制装置、RS232接口、状态告警装置，所述CPU及显示还包括显示部分，所述CPU及显示与所述面板控制装置、所述面板显示装置、所述RJ45接口、所述远程控制装置、所述RS232接口、所述状态告警装置分别电连接，所述光功率控制器二与所述CPU及显示电连接，所述多模大功率泵浦激光器与所述光功率控制器二电连接，所述CPU及显示与所述前级光纤功率放大模块电连接，所述多模大功率泵浦激光器和所述前级光纤功率放大模块均与所述光合束器连接，所述光合束器、所述双包层铒镱共掺光纤、所述包层功率剥离器、所述高功率隔离器、所述光分路器、所述光探测器依次连接，所述光探测器连接所述CPU及显示。与最接近的现有技术相比，本实用新型通过模块化的形式将前级的光纤功率放大组件高度集成化，通过光合束器将前级光纤功率放大模块和多模大功率泵浦激光器的光子信号加载到输入信号中，由双包层铒镱共掺光纤中的铒镱离子吸收多模大功率泵浦激光器激发的光子信号，使基态电子到高能态，并把释放的能量加到信号光的光子上，从而实现信号光再次的放大，因此输出功率高、集成度高、占用空间小、成本较低。

附图说明

图1是本实用新型的电路结构方框示意图。

具体实施方式

如图1所示，在本实施例中，本实用新型包括CPU及显示1、前级光纤功率放大模块200、光功率控制器二3、多模大功率泵浦激光器4、光合束器5、双包层铒镱共掺光纤6、包层功率剥离器7、高功率隔离器8、光分路器9、光探测器10、面板控制装置11、面板显示装置12、RJ45接口13、远程控制装置14、RS232接口15、状态告警装置16，所述CPU及显示1还包括显示部分，所述CPU及显示1与所述面板控制装置11、所述面板显示装置12、所述RJ45接口13、所述远程控制装置14、所述RS232接口15、所述状态告警装置16分别电连接，所述光功率控制器二3与所述CPU及显示1电连接，所述多模大功率泵浦激光器4与所述光功率控制器二3电连接，所述CPU及显示1与所述前级光纤功率放大模块200电连接，所述多模大功率泵浦激光器4和所述前级光纤功率放大模块200均与所述光合束器5连接，所述光合束器5、所述双包层铒镱共掺光纤6、所述包层功率剥离器7、所述高功率隔离器8、所述光分路器9、所述光探测器10依次连接，所述光探测器10连接所述CPU及显示1。1500nm信号光输入所述前级光纤功率放大模块200，经过所述前级光纤功率放大模块200进行第一次信号放大，所述前级光纤功率放大模块200的输出端与所述光合束器5的输入端连接，所述光合束器5的另一输入端和所述多模大功率泵浦激光器4的输出端连接，所述光合束器5的输出端和所述双包层铒镱共掺光纤6连接，输入的光信号通过所述双包层铒镱共掺光纤6，所述双包层铒镱共掺光纤6中的铒镱离子吸收所述多模大功率泵浦激光器4激发的光子信号，使基态电子到高能态，并把释放的能量加到信号光的光子上，从而实现信号光的再次放大，可实现光信号光功率放大到41dBm，输出功率高；由于采用了二次放大的形式，并且前级光纤功率放大模块200实现模块化，可减小空间占有率，集成度较高，成本较低。

在本实施例中，所述光分路器9为多路光分路器。所述双包层铒镱共掺光纤6中的铒镱离子吸收所述多模大功率泵浦激光器4激发的光子信号，使基态电子到高能态，并把释放的能量加到信号光的光子上，从而实现信号光的再次放大，可实现光信号光功率放大到41dBm，再由所述光分路器9进行分路。

在本实施例中，所述前级光纤功率放大模块200包括电源监测器201、温度控制器202、电源控制器203、光功率控制器一204、光探测器一205、980nm泵浦激光器206、前置光隔离器207、高吸收掺饵光纤208、波分复用器209、输入端光隔离器210、光分路器一211，所述电源监测器201、所述温度控制器202、所述电源控制器203、所述光功率控制器一204、所述光探测器一205分别与所述CPU及显示1电连接，所述温度控制器202、所述电源控制器203、所述光功率控制器一204分别与所述980nm泵浦激光器206连接，所述光探测器一205连接所述光分路器一211，所述光分路器、所述输入端光隔离器210、所述波分复用器209、所述高吸收掺饵光纤208、所述前置光隔离器207依次连接，所述980nm泵浦激光器206连接所述波分复用器209，所述前置光隔离器207连接所述光合束器5。1550nm光输入所述光分路器一211的输入端，经过所述输入端光隔离器210的输出端与所述波分复用器209的1550nm端连接，所述波分复用器209的980nm端与一个低噪声的所述980nm泵浦激光器206的输出端连接，所述波分复用器209的输出端与所述高吸收掺铒光纤209连接。输入的光信号通过所述高吸收掺铒光纤209，所述高吸收掺铒光纤209中的铒离子吸收所述980nm泵浦激光器206激发的光子信号，使基态电子到高能态，并把释放的能量加到信号光的光子上，从而实现信号光的放大，所述高吸收掺铒光纤209的另一端与所述前置光隔离器207输入端连接，其整体构成所述前级光纤放大模块200，然后通过所述前置光隔离器207连接所述光合束器5，从而实现光信号的连通。

在本实施例中，所述多路光分路器最高可达32路。所述光分路器9可分成32路，每个端口输出23dBm，相当于32台23dBm传统的掺铒光纤放大器，超高光功率和灵活光分路器组合输出，相同光功率平均单口输出成本不到传统掺铒光纤放大器五分之一，节约了设备安装空间，所以本实用新型是一种输出功率高，成本低及集成度高的铒镱共掺光纤放大器。

本实用新型有1550nm光输入连接所述输入端隔离器210的输入端，所述输入端隔离器210的输出端与所述波分复用器209的1550nm端连接，所述波分复用器209的980nm端与一个低噪声的所述980nm泵浦激光器206的输出端连接，所述波分复用器209的输出端与所述高吸收掺铒光纤209连接。输入的光信号通过所述高吸收掺铒光纤209，所述高吸收掺铒光纤209中的铒离子吸收所述980nm泵浦激光器激206激发的光子信号，使基态电子到高能态，并把释放的能量加到信号光的光子上，从而实现信号光的放大，所述高吸收掺铒光纤209另一端与所述前置光隔离器207的输入端连接，所述前置光隔离器207的输出端与所述光合束器5的输入端连接，所述光合束器5的另一输入端和所述多模大功能泵浦激光器4的输出端连接，所述光合束器5的输出端和所述双包层铒镱共掺光纤6连接，输入的光信号通过所述双包层铒镱共掺光纤6，所述双包层铒镱共掺光纤6中的铒镱离子吸收所述多模大功率泵浦激光器4激发的光子信号，使基态电子到高能态，并把释放的能量加到信号光的光子上，从而实现信号光再次的放大。高功率铒镱共掺光纤放大器（即二级放大结构）由MCU微处理器控制，其相应的工作参数并且可在状态监控显示屏单元上直观的清晰显示，并且可根据1550nm外调光发射机的SBS值设定，可通过前板按键或远程网管操作系统调整所述高功率铒镱共掺光纤放大器的输出光功率，使其达到入纤光功率所需的设计值。

所述的高功率铒镱共掺光纤放大器，所需的泵浦光功率较低，但泵浦效率却相当高；是一个多模大功率泵浦激光器的光功率通过双包层铒镱共掺光纤的高吸收特性来实现高效率转换的高功率铒镱共掺光纤放大器发明的主要核心技术；从而也降低了成本，提高了可靠性和稳定性。

因此本实用新型所述的模块化高功率光纤放大器具有以下优点：

1、利用MCU控制其各项工作参数单元：对输入输出的光功率、泵浦激光器的偏置电流、背光功率、温度、致冷电流进行跟踪测试、并将测试的结果反馈，通过光功率控制器(APC)、温度电子致冷控制器（TEC）;从而使得最优稳定的光信号经输出端口输出。

2、微处理器控制整机工作状态，监控显示屏清晰显示各项参数，操作方便直观，性能稳定。

3、一个低噪声980nm泵浦激光器的光功率通过高吸收掺铒光纤的高效率转换，和一个多模大功率泵浦激光器的光功率通过双包层铒镱共掺光纤的高效率转换，并经过模块化处理后，光信号光功率可放大到41dBm，输出端接32路均分光分路器，每个端口输出23dBm，相当于32台23dBm传统的掺铒光纤放大器，超高光功率和灵活光分路器组合输出，相同光功率平均单口输出成本不到传统光放大器五分之一，节约了设备安装空间，从而降低了成本，提高了可靠性和稳定性。

4、本发明的高功率铒镱共掺光纤放大器，噪声低，失真低，宽频带，集成度高，稳定的输出功率，总功率可达41dBm。

虽然本实用新型的实施例是以实际方案来描述的，但是并不构成对本实用新型含义的限制，对于本领域的技术人员，根据本说明书对其实施方案的修改及与其他方案的组合都是显而易见的。

Claims (4)

1.模块化高功率掺铒光纤放大器，包括CPU及显示（1）、前级光纤功率放大模块（200）、光功率控制器二（3）、多模大功率泵浦激光器（4）、光合束器（5）、双包层铒镱共掺光纤（6）、包层功率剥离器（7）、高功率隔离器（8）、光分路器（9）、光探测器（10）、面板控制装置（11）、面板显示装置（12）、RJ45接口（13）、远程控制装置（14）、RS232接口（15）、状态告警装置（16），其特征在于：所述CPU及显示（1）还包括显示部分，所述CPU及显示（1）与所述面板控制装置（11）、所述面板显示装置（12）、所述RJ45接口（13）、所述远程控制装置（14）、所述RS232接口（15）、所述状态告警装置（16）分别电连接，所述光功率控制器二（3）与所述CPU及显示（1）电连接，所述多模大功率泵浦激光器（4）与所述光功率控制器二（3）电连接，所述CPU及显示（1）与所述前级光纤功率放大模块（200）电连接，所述多模大功率泵浦激光器（4）和所述前级光纤功率放大模块（200）均与所述光合束器（5）连接，所述光合束器（5）、所述双包层铒镱共掺光纤（6）、所述包层功率剥离器（7）、所述高功率隔离器（8）、所述光分路器（9）、所述光探测器（10）依次连接，所述光探测器（10）连接所述CPU及显示（1）。

2.根据权利要求1所述的模块化高功率掺铒光纤放大器，其特征在于：所述光分路器（9）为多路光分路器。

3.根据权利要求1所述的模块化高功率掺铒光纤放大器，其特征在于：所述前级光纤功率放大模块（200）包括电源监测器（201）、温度控制器（202）、电源控制器（203）、光功率控制器一（204）、光探测器一（205）、980nm泵浦激光器（206）、前置光隔离器（207）、高吸收掺饵光纤（208）、波分复用器（209）、输入端光隔离器（210）、光分路器一（211），所述电源监测器（201）、所述温度控制器（202）、所述电源控制器（203）、所述光功率控制器一（204）、所述光探测器一（205）分别与所述CPU及显示（1）电连接，所述温度控制器（202）、所述电源控制器（203）、所述光功率控制器一（204）分别与所述980nm泵浦激光器（206）连接，所述光探测器一（205）连接所述光分路器一（211），所述光分路器、所述输入端光隔离器（210）、所述波分复用器（209）、所述高吸收掺饵光纤（208）、所述前置光隔离器（207）依次连接，所述980nm泵浦激光器（206）连接所述波分复用器（209），所述前置光隔离器（207）连接所述光合束器（5）。

4.根据权利要求2所述的模块化高功率掺铒光纤放大器，其特征在于：所述多路光分路器最高可达32路。

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