專利名稱：拉曼光纖放大器及其傳輸光纖接頭損耗的探測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種拉曼光纖放大器。特別是涉及一種包含大增益控制范圍的拉曼光纖放大器及其傳輸光纖接頭損耗的探測方法。
背景技術(shù)：
通信系統(tǒng)對拉曼光纖放大器控制要求越來越高，不僅要求拉曼光纖放大器增益的大小可以大范圍調(diào)節(jié)，而且要求拉曼光纖放大器對多波系統(tǒng)增益斜率也可以較大范圍調(diào)節(jié)。目前拉曼光纖放大器主要是通過定標增益與信號工作帶寬外的某段波長內(nèi)的自發(fā)輻射放大光(ASE)功率的數(shù)學關(guān)系來控制增益。然而在同類型的光纖中，因為制作工藝或批次等原因，各光纖不能有完全一樣的衰減，另外隨著長時間應(yīng)用引起的老化，環(huán)境溫度變化的影響，及傳輸光纖與拉曼光纖放大器連接之間的插損等，這些因素都會影響拉曼光纖放大器的增益與帶外ASE功率之間的關(guān)系，而且這些因素還不是固定不變的。我們將這種因素稱為接頭損耗。為了精確控制拉曼光纖放大器的增益，必須將這些因素考慮進拉曼光纖放大器的增益與帶外ASE功率之間的數(shù)學關(guān)系中。在雙泵或多泵的拉曼光纖放大器中，其主要通過確定泵的比例與增益斜率的關(guān)系來控制放大器的增益斜率。且此關(guān)系同樣受到上述接頭損耗的影響。為了準確的控制拉曼光纖放大器的增益大小及增益斜率，這種接頭損耗的探測是必須的。在拉曼光纖放大器的工程應(yīng)用中，因為環(huán)境潔凈度不夠，放大器的輸出端面很容易污染，從而導致放大器與傳輸光纖的連接插損變大，影響拉曼光纖放大器的應(yīng)用。我們需要及時了解這種插損進而采取必要的解決措施。綜上所述，精確探測光纖的接頭損耗是系統(tǒng)所必須的。經(jīng)實驗驗證，當泵的功率在較小范圍內(nèi)時，我們可以選定特定帶寬內(nèi)的帶外ASE功率，其功率值與泵的大小成線性關(guān)系，且這種關(guān)系不受信號光功率大小的影響。如果預(yù)先在放大器控制系統(tǒng)中存儲一組一定范圍內(nèi)泵浦光功率與特定帶寬帶外ASE功率的關(guān)系，假設(shè)此時的接頭損耗為0，并擬合出帶外ASE功率與接頭損耗的數(shù)學關(guān)系。工程應(yīng)用時，在放大器工作之前，控制放大器泵輸出一定功率的光，通過探測此時特定帶寬帶外ASE的功率，由數(shù)學關(guān)系計算出傳輸光纖的接頭損耗值。很顯然，精確探測拉曼光纖放大器中傳輸光纖接頭損耗在技術(shù)上是可行的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種可以精確控制增益大小及增益斜率的拉曼光纖放大器及其傳輸光纖接頭損耗的探測方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種拉曼光纖放大器及其傳輸光纖接頭損耗的探測方法，拉曼光纖放大器，包括有泵浦信號合波器、泵浦激光器組、帶外自發(fā)輻射放大光濾波器、光電探測器和控制單元，其中，所述的泵浦信號合波器的透射端連接所述的帶外自發(fā)輻射放大光濾波器的公共端，帶外自發(fā)輻射放大光濾波器的帶外ASE輸出端連接光電探測器，所述的光電探測器的輸出端連接控制單元的輸入端，所述控制單元的輸出端連接泵浦、激光器組的輸入端，所述泵浦激光器組還與泵浦信號合波器的泵浦端相連，所述的泵浦信號合波器的公共端通過傳輸光纖與摻鉺光纖放大器的輸出端相連。所述的帶外自發(fā)輻射放大光濾波器采用帶通濾波器。所述的帶外自發(fā)輻射放大光濾波器的工作帶寬采用濾除摻鉺光纖放大器信號光的工作波段。當用于有監(jiān)控光的系統(tǒng)時，所述的帶外自發(fā)輻射放大光濾波器的工作帶寬采用濾除摻鉺光纖放大器信號光和系統(tǒng)監(jiān)控光的工作波段。一種用于拉曼光纖放大器的傳輸光纖接頭損耗的探測方法，包括如下步驟步驟I :控制泵浦激光器組輸出一組功率確定的泵浦光； 步驟2 :通過帶外自發(fā)輻射放大光濾波器提取不同泵浦光下對應(yīng)的帶外自發(fā)輻射放大光功率；步驟3 :確定帶外自發(fā)輻射放大光功率和泵浦光功率之間的數(shù)學關(guān)系，及確定接頭損耗與帶外自發(fā)輻射放大光功率之間的數(shù)學關(guān)系；步驟4 :控制泵浦激光器組輸出標準泵浦光功率；步驟5 :提取步驟4中泵浦光功率輸出時的帶外自發(fā)輻射放大光功率；步驟6 :通過步驟5提取的帶外自發(fā)輻射放大光功率，及步驟3確定的接頭損耗與帶外自發(fā)輻射放大光功率之間的數(shù)學關(guān)系，確定接頭損耗值。所述的帶外自發(fā)輻射放大光功率和泵浦光功率之間的數(shù)學關(guān)系是通過建立列表得到一一對應(yīng)關(guān)系，然后擬合出數(shù)學關(guān)系的方法存儲在控制單元內(nèi)，列表的具體實現(xiàn)是通過定標方式確定帶外自發(fā)輻射放大光功率與泵功率的一一對應(yīng)關(guān)系，然后通過最小二乘法線性擬合或差值或其他方式擬合，建立帶外自發(fā)輻射放大光功率與泵功率之間的數(shù)學關(guān)系。所述的帶外自發(fā)輻射放大光功率和泵浦光功率之間的數(shù)學關(guān)系式為ASE=kXP+b其中ASE表示帶外自發(fā)輻射放大光功率，單位為dBm，P表示泵功率，單位為dBm，k為系數(shù)，b為系數(shù)。所述的接頭損耗與帶外自發(fā)輻射放大光功率之間的數(shù)學關(guān)系為ASE-PL=kXP+PL+b其中ASE表示帶外自發(fā)輻射放大光功率，單位為dBm，P表示泵功率，單位為dBm，k為系數(shù)，b為系數(shù)，PL表示接頭損耗。本發(fā)明的拉曼光纖放大器及其傳輸光纖接頭損耗的探測方法，具有如下的優(yōu)點I、采用本發(fā)明的拉曼光纖放大器可以精確控制增益大小及增益斜率，不受環(huán)境的影響；2、采用本發(fā)明的拉曼光纖放大器可以實時知道傳輸光纖線路的相對插損。必要時可以采取措施糾正，優(yōu)化系統(tǒng)應(yīng)用；3、本發(fā)明直接在拉曼光纖放大器本身光路結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上實現(xiàn)，能提高產(chǎn)品的性能。


圖I是本發(fā)明的拉曼光纖放大器中傳輸光纖接頭損耗探測部分應(yīng)用圖2是本發(fā)明的拉曼光纖放大器中傳輸光纖接頭損耗探測部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是各波段光譜圖；圖4是泵浦光功率與帶外自發(fā)輻射放大光功率的實測及擬合對應(yīng)關(guān)系圖；圖5是接頭損耗與帶外自發(fā)輻射放大光功率的實測及擬合對應(yīng)關(guān)系圖。其中1:DWDM信號組2 :摻鉺光纖放大器EDFA3 :傳輸光纖4 :泵浦信號合波器 5 :泵浦激光器組 6 :帶外ASE濾波器7:光電探測器8 :控制單元
具體實施例方式下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的拉曼光纖放大器及其傳輸光纖接頭損耗的探測方法做出詳細說明。如圖I、圖2所示，本發(fā)明的拉曼光纖放大器，包括泵浦信號合波器4、泵浦激光器組5、帶外自發(fā)輻射放大光濾波器6、光電探測器7和控制單元8，其中，所述的帶外自發(fā)輻射放大光濾波器6采用帶通濾波器。所述的帶外自發(fā)輻射放大光濾波器6的工作帶寬采用濾除摻鉺光纖放大器2信號光的工作波段，對于用在有監(jiān)控光的系統(tǒng)，所述的帶外自發(fā)輻射放大光濾波器6的工作帶寬采用濾除除摻鉺光纖放大器2信號光和系統(tǒng)監(jiān)控光的工作波段。所述的泵浦信號合波器4的透射端連接所述的帶外自發(fā)輻射放大光濾波器6的公共端，帶外自發(fā)輻射放大光濾波器6的帶外自發(fā)輻射放大光(ASE)輸出端連接光電探測器7，所述的光電探測器7的輸出端連接控制單元8的輸入端，所述控制單元8的輸出端連接泵浦激光器組5的輸入端，所述泵浦激光器組5還與泵浦信號合波器4的泵浦端相連，所述的泵浦信號合波器4的公共端通過傳輸光纖3與摻鉺光纖放大器(EDFA) 2的輸出端相連。所述的控制單元8是由微處理器構(gòu)成，所述的微處理器可以選用FPGA或單片機或DSP。所述控制單元8中設(shè)置有泵浦激光器組5的輸出控制單元、帶外ASE的探測單元、泵浦光功率與帶外自發(fā)輻射放大光功率值數(shù)學關(guān)系的存儲及換算單元以及接頭損耗與帶外自發(fā)輻射放大光功率值數(shù)學關(guān)系存儲及換算單元。本發(fā)明的拉曼光纖放大器，DffDM信號組的輸出光經(jīng)摻鉺光纖放大器2放大后,再經(jīng)過傳輸光纖3,傳輸光纖3與泵浦信號合波器4的公共端相連,泵浦激光器組5的輸出端與泵浦信號合波器4的泵浦端相連，泵浦信號合波器4的透射端與帶外自發(fā)輻射放大光濾波器6的公共端相連，帶外自發(fā)輻射放大光濾波器6將輸入光分為帶外光信號和復(fù)合光信號，帶外光信號即用于傳輸光纖接頭損耗計算的帶外ASE光，復(fù)合光信號即帶內(nèi)的信號光、帶內(nèi)的ASE光及部分非用于拉曼放大器增益運算的帶外ASE光。本發(fā)明中的帶內(nèi)信號和帶外光信號是根據(jù)通信系統(tǒng)中信號的波長劃分，帶外ASE光譜是圖3中10或11中的某一段。帶外自發(fā)輻射放大光濾波器6的帶外ASE輸出端與光探測器7相連。我們可以使用帶外自發(fā)輻射放大光濾波器6的反射端作為帶外ASE輸出端，該反射端與光探測器7相連，此時帶外自發(fā)輻射放大光濾波器6的反射端為用于傳輸光纖接頭損耗計算的帶外ASE輸出端，帶外自發(fā)輻射放大光濾波器6的透射端為復(fù)合光信號輸出端?？刂茊卧?通過光電探測器7的探測值來計算接頭損耗。
本發(fā)明的用于拉曼光纖放大器的傳輸光纖接頭損耗的探測方法，包括如下步驟步驟I :控制泵浦激光器組輸出一組功率確定的泵浦光；步驟2 :通過帶外自發(fā)輻射放大光(ASE)濾波器提取不同泵浦光下對應(yīng)的帶外自發(fā)輻射放大光(ASE)功率；步驟3 :確定帶外ASE功率和泵浦光功率之間的數(shù)學關(guān)系，及確定接頭損耗與帶外ASE功率之間的數(shù)學關(guān)系；所述的帶外ASE功率和泵浦光功率之間的數(shù)學關(guān)系是通過建立列表得到一一對應(yīng)關(guān)系，然后擬合出數(shù)學關(guān)系的方法存儲在控制單元內(nèi)，列表的具體實現(xiàn)是通過定標方式確定帶外ASE功率與泵浦光功率的一一對應(yīng)關(guān)系，然后通過最小二乘法線性擬合或差值或其他方式擬合，建立帶外ASE功率與泵浦光功率之間的數(shù)學關(guān)系。如圖4所示，所述的帶外ASE功率和泵浦光功率之間的數(shù)學關(guān)系式為ASE=kXP+b 其中ASE表示帶外ASE功率，單位為dBm，P表示泵浦光功率，單位為dBm，k為系數(shù)，b為系數(shù)。步驟4 :控制泵浦激光器組輸出標準泵浦光功率；步驟5 :提取步驟4中泵浦光功率輸出時的帶外ASE功率；步驟6 :通過步驟5提取的帶外ASE功率，及步驟3確定的接頭損耗與帶外ASE功率之間的數(shù)學關(guān)系，確定接頭損耗值。所述的接頭損耗與帶外ASE功率之間的數(shù)學關(guān)系為ASE_PL=kXP+PL+b如圖5所示，其中ASE表示帶外ASE功率，單位為dBm，P表示泵浦光功率，單位為dBm，k為系數(shù)，b為系數(shù)，PL表示接頭損耗。將數(shù)學關(guān)系存儲在控制單元中，控制單元通過使泵輸出一固定功率，然后提取并探測此時的ASE功率，通過上述的數(shù)學關(guān)系即可以計算出傳輸光纖的接頭損耗值。雖然本發(fā)明已經(jīng)詳細地示出并描述了一個相關(guān)的特定的實施例參考，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠應(yīng)該理解，在不背離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可以在形式上和細節(jié)上作出各種改變。這些改變都將落入本發(fā)明的權(quán)利要求所要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種拉曼光纖放大器，其特征在于，包括有泵浦信號合波器(4)、泵浦激光器組(5)、帶外自發(fā)輻射放大光濾波器(6 )、光電探測器(7 )和控制單元(8 )，其中，所述的泵浦信號合波器(4)的透射端連接所述的帶外自發(fā)輻射放大光濾波器(6)的公共端，帶外自發(fā)輻射放大光濾波器(6)的帶外ASE輸出端連接光電探測器(7)，所述的光電探測器(7)的輸出端連接控制單元(8)的輸入端，所述控制單元(8)的輸出端連接泵浦激光器組(5)的輸入端，所述泵浦激光器組(5)還與泵浦信號合波器(4)的泵浦端端相連，所述的泵浦信號合波器(4)的公共端通過傳輸光纖(3)與摻鉺光纖放大器(2)的輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的拉曼光纖放大器，其特征在于，所述的帶外自發(fā)輻射放大光濾波器(6)采用帶通濾波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的拉曼光纖放大器，其特征在于，所述的帶外自發(fā)輻射放大光濾波器(6)的工作帶寬采用濾除摻鉺光纖放大器(2)信號光的工作波段。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的拉曼光纖放大器，其特征在于，當用于有監(jiān)控光的系統(tǒng)時，所述的帶外自發(fā)輻射放大光濾波器(6)的工作帶寬采用濾除摻鉺光纖放大器(2)信號光和系統(tǒng)監(jiān)控光的工作波段。
5.一種用于權(quán)利要求I所述的拉曼光纖放大器的傳輸光纖接頭損耗的探測方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟I :控制泵浦激光器組輸出一組功率確定的泵浦光； 步驟2 :通過帶外自發(fā)輻射放大光濾波器提取不同泵浦光下對應(yīng)的帶外自發(fā)輻射放大光功率； 步驟3:確定帶外自發(fā)輻射放大光功率和泵浦光功率之間的數(shù)學關(guān)系，及確定接頭損耗與帶外自發(fā)輻射放大光功率之間的數(shù)學關(guān)系； 步驟4 :控制泵浦激光器組輸出標準泵浦光功率； 步驟5 :提取步驟4中泵浦光功率輸出時的帶外自發(fā)輻射放大光功率； 步驟6 :通過步驟5提取的帶外自發(fā)輻射放大光功率，及步驟3確定的接頭損耗與帶外自發(fā)輻射放大光功率之間的數(shù)學關(guān)系，確定接頭損耗值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于拉曼光纖放大器的傳輸光纖接頭損耗的探測方法，其特征在于，所述的帶外自發(fā)輻射放大光功率和泵浦光功率之間的數(shù)學關(guān)系是通過建立列表得到一一對應(yīng)關(guān)系，然后擬合出數(shù)學關(guān)系的方法存儲在控制單元內(nèi)，列表的具體實現(xiàn)是通過定標方式確定帶外自發(fā)輻射放大光功率與泵功率的一一對應(yīng)關(guān)系，然后通過最小二乘法線性擬合或差值或其他方式擬合，建立帶外自發(fā)輻射放大光功率與泵功率之間的數(shù)學關(guān)系。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于拉曼光纖放大器的傳輸光纖接頭損耗的探測方法，其特征在于，所述的帶外自發(fā)輻射放大光功率和泵浦光功率之間的數(shù)學關(guān)系式為 ASE=kXP+b 其中ASE表示帶外自發(fā)輻射放大光功率，單位為dBm，P表示泵功率，單位為dBm，k為系數(shù)，b為系數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于拉曼光纖放大器的傳輸光纖接頭損耗的探測方法，其特征在于，所述的接頭損耗與帶外自發(fā)輻射放大光功率之間的數(shù)學關(guān)系為 ASE-PL=kXP+PL+b 其中ASE表示帶外自發(fā)輻射放大光功率，單位為dBm，P表示泵功率，單位為dBm，k為系數(shù)，b為系數(shù)，PL表示接頭損耗。 ·
全文摘要
一種拉曼光纖放大器及其傳輸光纖接頭損耗的探測方法，放大器有泵浦信號合波器的透射端連接帶外自發(fā)輻射放大光濾波器的公共端，帶外自發(fā)輻射放大光濾波器的帶外ASE輸出端連接光電探測器，光電探測器的輸出端連接控制單元的輸入端，控制單元的輸出端連接泵浦激光器組的輸入端，泵浦激光器組與泵浦信號合波器的泵浦端端相連，泵浦信號合波器的公共端通過傳輸光纖與摻鉺光纖放大器的輸入端相連。方法輸出一組功率確定的泵浦光；確定帶外自發(fā)輻射放大光功率和泵浦光功率之間的數(shù)學關(guān)系，及確定接頭損耗與帶外自發(fā)輻射放大光功率之間的數(shù)學關(guān)系；確定接頭損耗值。本發(fā)明可以精確控制增益大小及增益斜率，實時知道傳輸光纖線路的相對插損，能提高產(chǎn)品的性能。
文檔編號G01M11/02GK102749783SQ20121023549
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月9日
發(fā)明者樂孟輝, 付成鵬, 余春平, 景運瑜, 江毅, 熊濤, 陶金濤 申請人:武漢光迅科技股份有限公司