CN210897970U - 一种双向泵浦的二阶拉曼放大器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种双向泵浦的二阶拉曼放大器，包括：信号输入端接第一信号泵浦合波器的信号端，第一信号泵浦合波器的反射端接前向组合拉曼泵浦光源，第一信号泵浦合波器的公共端接传输光纤的一端，传输光纤的另一端接光纤光栅的一端，光纤光栅的另一端接第二信号泵浦合波器的公共端，第二信号泵浦合波器的信号端接信号输出端，第二信号泵浦合波器的反射端接反向拉曼泵浦光源；前向组合拉曼泵浦光源由泵浦合波器、泵浦分束器、高阶泵浦源、光纤环行器和一段单模光纤构成。该双向泵浦的二阶拉曼放大器可以抑制来自前向拉曼放大器的RIN噪声和降低ASE噪声，提高系统Q值，延长系统无中继传输距离。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光放大器，尤其是用于光通信及光传输系统中的一种双向泵浦的二阶拉曼放大器。
背景技术
90年代初期，掺铒光纤放大器(EDFA)研制成功；它噪声低，放大器带宽大，与波分复用WDM系统兼容，泵浦效率高，工作性能稳定，技术成熟，在现代远距波分复用的光纤通信系统中备受青睐；但EDFA的增益谱只能覆盖C波段1529-1561nm和L波段1570-1610nm。而石英单模光纤在1.55μm波段的低损耗窗口拥有几十THz(40nm)的带宽，还远没有得到充分利用。拉曼光纤放大器(RFA)的出现弥补了这一缺陷，理论上，只要有合适的泵浦光源，拉曼光纤放大器可以放大任意波长的信号。在实际应用中，最为常见的是反向拉曼放大器。同向拉曼放大器由于较高的泵浦光与信号光功率同时进入传输光纤，会带来严重的泵浦与信号之间的串扰及严重的RIN噪声和ASE噪声，因此同向拉曼放大器的应用受到限制。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种双向泵浦的二阶拉曼放大器。该放大器的前向泵浦光由相干的二阶泵浦激光器和非相干的一阶宽带光源构成，采用巧妙的光学结构由一个二阶泵浦激光器同时提供动态相干和非相干光源。同时反向泵浦由二阶泵浦激光器和光纤光栅构成。本双向泵浦拉曼放大器同时实现前后向都为二阶拉曼激光器泵浦的结构，且有效避免了前向泵浦方式本征的RIN噪声大，ASE噪声高的劣势，可以提高光传输系统的性能且降低放大器及系统成本。本实用新型采用的技术方案是：
包括：信号输入端接第一信号泵浦合波器的信号端，第一信号泵浦合波器的反射端接前向组合拉曼泵浦光源，第一信号泵浦合波器的公共端接传输光纤的一端，传输光纤的另一端接光纤光栅的一端，光纤光栅的另一端接第二信号泵浦合波器的公共端，第二信号泵浦合波器的信号端接信号输出端，第二信号泵浦合波器的反射端接反向拉曼泵浦光源；前向组合拉曼泵浦光源由相干光源和非相干光源构成，包括：第一信号泵浦合波器的反射端接泵浦波长合波器的公共端，泵浦波长合波器的一个输入端接泵浦分束器的一个输出端，泵浦合波器的另外一个输入端接光纤环行器端口3，光纤环行器端口2接一段单模光纤及一根APC接头跳线；泵浦分束器的另一个输出端接光纤环行器端口1，泵浦分束器的输入端接高阶泵浦源。
进一步地，光纤环形器(304)的传输方向为沿其端口1->端口2->端口3。
进一步地，高阶泵浦源(303)的泵浦波长为1365nm。
进一步地，泵浦分束器(302)为可调分光器，两个输出端的分光比例从10％到90％可调。
进一步地，光纤光栅(5)的反射波长位于1430～1480nm之间,反射带宽为0.5nm。
进一步地，反向拉曼泵浦光源(7)为二阶拉曼泵浦激光器，其波长为1365nm。
进一步地，传输光纤为单模光纤，长度大于75km。
进一步地，一段单模光纤(305)长度为10km，其作用是产生非相干一阶泵浦光，其输出端连接一根APC接头跳线。
更进一步地，泵浦波长合波器(301)的两个输入端是具有波长选择性的，与泵浦分束器(302)连接的一端通过的波长为1300～1400nm；与光纤环行器(304)连接的一端通过的波长为1410～1490nm；泵浦波长(301)的公共端通过的波长为1300～1500nm。
本实用新型的优点在于：
1)相干光源与非相干光源结合的方式降低前向拉曼泵浦的RIN噪声和ASE噪声。
2)双向二阶泵浦结构能够使传输信号功率更为平均，信号质量更好，传输系统性能得到提高。
3)可降低放大器及系统成本。
附图说明
图1为本实用新型的结构组成示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，一种双向泵浦的二阶拉曼放大器，包括：信号输入端、第一信号泵浦合波器、前向组合拉曼泵浦光源、传输光纤、光纤光栅、第二信号泵浦合波器、反向拉曼泵浦光源、信号输出端。
信号输入端接第一信号泵浦合波器的信号端，第一信号泵浦合波器的反射端接前向组合拉曼泵浦光源，第一信号泵浦合波器的公共端接传输光纤的一端，传输光纤的另一端接光纤光栅的一端，光纤光栅的另一端接第二信号泵浦合波器的公共端，第二信号泵浦合波器的信号端接信号输出端，第二信号泵浦合波器的反射端接反向拉曼泵浦光源。
所述的前向组合拉曼泵浦光源包括，第一信号泵浦合波器(2)的反射端接泵浦波长合波器(301)的公共端，泵浦波长合波器(301)的一个输入端接泵浦分束器(302)的一个输出端，泵浦合波器(301)的另外一个输入端接光纤环行器(304)端口3，光纤环行器(304)端口2接一段单模光纤(305)接一根APC接头跳线(306)；泵浦分束器(302)的另一个输出端接光纤环行器(304)端口1，泵浦分束器(302)的输入端接高阶泵浦源(303)。
光纤环形器(304)的传输方向为沿其端口1->端口2->端口3。
泵浦分束器(302)为可调分光器，两个输出端的分光比例从10％到90％可调。
高阶拉曼泵浦源的波长为1365nm，通过泵浦分束器302，一部分进入10km的单模光纤305，在单模光纤305中由于自发拉曼散射作用形成拉曼激射宽带光谱，该光谱的中心波长位于1455nm附近，光谱带宽大于30nm。
例如泵浦分束器302的分光比例调整为50：50的时候，当高阶泵浦源的输出功率为6W时，经过泵浦分束器分配到光纤环行器端口1的功率为3W，从光纤环行器端口2输出的二阶泵浦光将进入10km单模光纤305，在单模光纤中由于自发拉曼散射作用形成一个宽带的斯托克斯光谱，功率为30mW左右，斯托克斯光谱的中心波长为1455nm。这部分宽带光源功率从光纤环行器的端口2进入光纤环行器，从端口3输出，经过泵浦合波器的一端(透过1波长为1410～1490nm)进入泵浦合波器301。泵浦分束器302另外一端分出的2阶拉曼泵浦光，功率为3W，经过泵浦合波器的另外一端(透过波长为1300～1400nm)进入泵浦合波器301。这样来自于泵浦合波器301两个输入端的泵浦光分别为相干的二阶泵浦光和非相干的一阶宽带泵浦光，这两类光在泵浦合波器中进行合波，随后进入信号泵浦合波器2的反射端，进而从信号泵浦合波器2的公共端输出进入传输光纤4。传输光纤即为拉曼增益光纤。在增益光纤中二阶泵浦光首先经过受激拉曼散射作用放大宽带一阶泵浦光，被放大的一阶泵浦光进一步放大输入信号光。由此构成的前向泵浦光抑制了前向泵浦造成的RIN噪声和ASE噪声。
反向拉曼泵浦光源7的波长为1365nm，与光纤光栅和增益光纤一起构成一个随机拉曼激光谐振腔。1365nm的激光在增益光纤中首先实现拉曼激射，光纤光栅作为选频器件，将与光纤光栅波长对应的频谱选出来并放大，选择光栅的反射波长位于1430～1480nm之间，这个波长范围的光正好对应输入信号的一阶拉曼泵浦源的波长。进一步的，选频出来被放大的一阶拉曼泵浦源在增益光纤中进一步放大输入信号。
由于本结构构成的前向拉曼泵浦光中有一阶泵浦光和二阶泵浦光，反向拉曼泵浦光中也有一阶泵浦光和二阶泵浦光。二者的合力作用，实现了双向泵浦二阶拉曼放大器。而且由于相干光源和非相干光源的搭配，克服了前向泵浦可能带来的信号劣化作用；进一步的使传输系统性能得到明显改善。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种双向泵浦的二阶拉曼放大器，其特征在于，包括：信号输入端(1)、第一信号泵浦合波器(2)、前向组合拉曼泵浦光源(3)、传输光纤(4)、光纤光栅(5)、第二信号泵浦合波器(6)、反向拉曼泵浦光源(7)、信号输出端(8)；
信号输入端(1)接第一信号泵浦合波器(2)的信号端，第一信号泵浦合波器(2)的反射端接前向组合拉曼泵浦光源(3)，第一信号泵浦合波器(2)的公共端接传输光纤(4)的一端，传输光纤(4)的另一端接光纤光栅(5)的一端，光纤光栅(5)的另一端接第二信号泵浦合波器(6)的公共端，第二信号泵浦合波器(6)的信号端接信号输出端(8)，第二信号泵浦合波器(6)的反射端接反向拉曼泵浦光源(7)。
2.如权利要求1所述的双向泵浦的二阶拉曼放大器，其特征在于，前向组合拉曼泵浦光源(3)还包括，
第一信号泵浦合波器(2)的反射端接泵浦合波器(301)的公共端，泵浦合波器(301)的一个输入端接泵浦分束器(302)的一个输出端，泵浦合波器(301)的另外一个输入端接光纤环形器(304)端口3，光纤环形器(304)端口2接一段单模光纤(305)，单模光纤(305)输出端接一根APC接头跳线(306)；泵浦分束器(302)的另一个输出端接光纤环形器(304)端口1，泵浦分束器(302)的输入端接高阶泵浦源(303)；
光纤环形器(304)的传输方向为沿其端口1->端口2->端口3；
高阶泵浦源(303)的泵浦波长为1365nm；
泵浦分束器(302)为可调分光器，两个输出端的分光比例从10％到90％可调。
3.如权利要求1所述的双向泵浦的二阶拉曼放大器，其特征在于，
光纤光栅(5)的反射波长位于1430～1480nm之间,反射带宽为0.5nm。
4.如权利要求1所述的双向泵浦的二阶拉曼放大器，其特征在于，
反向拉曼泵浦光源(7)为二阶拉曼泵浦激光器，其波长为1365nm。
5.如权利要求1所述的双向泵浦的二阶拉曼放大器，其特征在于，
传输光纤为单模光纤，长度大于75km。
6.如权利要求1或2所述的一种双向泵浦的二阶拉曼放大器，其特征在于，
前向组合拉曼泵浦光源(3)包括的一段单模光纤(305)，长度为10km，其作用是产生非相干的一阶泵浦光，其输出端连接一根APC接头跳线。
7.如权利要求1或2所述的一种双向泵浦的二阶拉曼放大器，其特征在于，
前向组合拉曼泵浦光源(3)所包括的泵浦合波器(301)的两个输入端是具有波长选择性的，与泵浦分束器(302)连接的一端通过的波长为1300～1400nm；与光纤环形器(304)连接的一端通过的波长为1410～1490nm；泵浦合波器(301)的公共端通过的波长为1300～1500nm。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN113726423A (zh) * | 2021-11-03 | 2021-11-30 | 北京邮电大学 | 拉曼双向泵浦协同双向otdr检测恢复系统及光网络 |
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2019
- 2019-12-24 CN CN201922343394.1U patent/CN210897970U/zh active Active
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| CN113726423A (zh) * | 2021-11-03 | 2021-11-30 | 北京邮电大学 | 拉曼双向泵浦协同双向otdr检测恢复系统及光网络 |
| CN113726423B (zh) * | 2021-11-03 | 2022-02-15 | 北京邮电大学 | 拉曼双向泵浦协同双向otdr检测恢复系统及光网络 |
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