一種提取非線性光纖放大器輸出增益-偏振度關(guān)系特征參數(shù)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光纖放大器輸出信號(hào)偏振度的測(cè)量與表征領(lǐng)域，特別是一種提取非線 性光纖放大器輸出增益-偏振度關(guān)系特征參數(shù)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 非線性光纖放大器（Nonlinearfiberamplifier)是指利用光纖中光波的非線性 效應(yīng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大的全光放大器。典型的非線性光纖放大器包括：光纖拉曼放大器（Fiber Ramanamplifier)、光纖參量放大器（Fiberopticalparametricamplifier)、光纖布里 淵放大器（FiberBrillouinamplifier)、混合光纖放大器（Hybridfiberamplifier)等。 非線性光纖放大器一般由光纖、光栗浦、偏振控制器、分光器/環(huán)形器（circulator)組成， 對(duì)輸入的光信號(hào)進(jìn)行放大。
[0003] 非線性光纖放大器對(duì)輸入光信號(hào)的偏振態(tài)敏感。這一特性會(huì)對(duì)信號(hào)光的增益與輸 出偏振態(tài)產(chǎn)生影響，影響由非線性光纖放大器所組成的光通信系統(tǒng)的性能與工作狀態(tài)。在 光通信系統(tǒng)中，光纖中隨傳播距離隨機(jī)變化的雙折射是導(dǎo)致輸入光信號(hào)的偏振態(tài)隨機(jī)的主 要原因。但目前缺乏一種方法對(duì)非線性光纖放大器與系統(tǒng)進(jìn)行偏振特性分析，也并沒有一 種參數(shù)可反映非線性光纖放大器對(duì)輸出信號(hào)的偏振控制能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的目的是提出一種提取非線性光纖放大器輸出增益-偏振度關(guān) 系特征參數(shù)的方法，有利于對(duì)光信號(hào)在有非線性光纖放大器組成的光纖網(wǎng)絡(luò)或光纖系統(tǒng)中 傳輸時(shí)的偏振特性進(jìn)行評(píng)估、分析與優(yōu)化。
[0005] 本發(fā)明采用以下方案實(shí)現(xiàn)：一種提取非線性光纖放大器輸出增益-偏振度關(guān)系特 征參數(shù)的方法，具體包括以下步驟：
[0006] 步驟S1 :將功率固定的擾偏信號(hào)輸入一臺(tái)待測(cè)非線性光纖放大器，由偏振態(tài)分析 儀測(cè)得其平均偏振度D0P;
[0007] 步驟S2 :保持輸入信號(hào)功率與偏振態(tài)不變，通過(guò)調(diào)整栗浦光的偏振態(tài)得到該放大 器輸出信號(hào)的最大增益；
[0008] 步驟S3 :僅改變栗浦光功率，保持待測(cè)非線性光纖放大器的其他狀態(tài)不變，重復(fù) 上述步驟S1和步驟S2,得到相應(yīng)的平均偏振度D0P-最大增益數(shù)據(jù)組；
[0009] 步驟S4 :對(duì)步驟S3所取得的平均偏振度D0P-最大增益數(shù)據(jù)組用特定曲線擬合 后，完成對(duì)該放大器增益-偏振度關(guān)系特征參數(shù)的提取。
[0010] 進(jìn)一步地，所述步驟S1具體為：
[0011] 步驟S11:提供一信號(hào)光源、一擾偏器、大于等于1個(gè)栗浦光源、與所述栗浦光源對(duì) 應(yīng)的大于等于1個(gè)偏振控制器、所述待測(cè)非線性光纖放大器以及一偏振態(tài)分析儀；
[0012] 步驟S12:將所述信號(hào)光源發(fā)出的光信號(hào)101輸入所述擾偏器，得到具有單位時(shí)間 內(nèi)功率恒定且偏振態(tài)隨機(jī)分布的特性的光信號(hào)102;
[0013] 步驟S13:所述大于等于1個(gè)栗浦光源產(chǎn)生大于等于1路的栗浦光103,將所述栗 浦光對(duì)應(yīng)輸入所述大于等于1個(gè)偏振控制器，得到偏振態(tài)被控制的栗浦光104;
[0014] 步驟S14:將所述光信號(hào)102以及所述栗浦光104 -同輸入所述待測(cè)非線性光纖 放大器得到被放大的信號(hào)光105,將所述被放大的信號(hào)光105輸入所述偏振態(tài)分析儀，用所 述偏振態(tài)分析儀測(cè)量所述被放大的信號(hào)光105在單位時(shí)間內(nèi)的平均偏振度D0P。
[0015] 進(jìn)一步地，所述步驟S2具體包括以下步驟：
[0016] 步驟S21 :提供一信號(hào)光源、大于等于1個(gè)栗浦光源、與所述栗浦光源對(duì)應(yīng)的大于 等于1個(gè)偏振控制器、一與所述信號(hào)光源對(duì)應(yīng)的偏振控制器、所述待測(cè)非線性光纖放大器 以及一光電探測(cè)器；
[0017] 步驟S22:保持所述大于等于1個(gè)栗浦光源、與所述栗浦光源對(duì)應(yīng)的大于等于1個(gè) 偏振控制器、所述待測(cè)非線性光纖放大器的狀態(tài)與步驟S1 -致，進(jìn)而使得所述與所述栗浦 光源對(duì)應(yīng)的大于等于1個(gè)偏振控制器輸出的栗浦光104與步驟S1的狀態(tài)相同；
[0018] 步驟S23:將所述信號(hào)光源產(chǎn)生的光信號(hào)101輸入所述與所述信號(hào)光源對(duì)應(yīng)的偏 振控制器，得到偏振態(tài)被控制的光信號(hào)107 ;
[0019] 步驟S24:將所述光信號(hào)107以及所述栗浦光104 -同輸入所述待測(cè)非線性光纖 放大器，得到被放大的信號(hào)光108,將所述被放大的信號(hào)光108輸入所述光電探測(cè)器，由所 述光電探測(cè)器測(cè)得所述被放大的信號(hào)光108的功率；
[0020] 步驟S25:采用下式計(jì)算所述待測(cè)非線性光纖放大器的凈增益：
[0021]
[0022] 其中，GNET為所述待測(cè)非線性光纖放大器的凈增益，PIN為所述光信號(hào)107的平均功 率，PmT為所述光信號(hào)108的平均功率；
[0023] 步驟S26:控制所述與所述信號(hào)光源對(duì)應(yīng)的偏振控制器調(diào)整光信號(hào)107的偏振態(tài)， 重復(fù)步驟S23至步驟S25,記錄所述光電探測(cè)器測(cè)得的所述待測(cè)非線性光纖放大器的最大 凈增?Gnet,max。
[0024] 進(jìn)一步地，所述步驟S4具體為：采用下式對(duì)所述平均偏振度D0P-最大增益數(shù)據(jù)組 進(jìn)行擬合：
[0025] DOP = 1-exp (-G·/ Γ );
[0026] 其中，Γ為所述待測(cè)非線性光纖放大器的輸出凈增益-偏振度關(guān)系特征參數(shù)。
[0027] 較佳地，所述步驟S2還可以是具體包括以下步驟：
[0028] 步驟S21 :提供一信號(hào)光源、大于等于1個(gè)栗浦光源、與所述栗浦光源對(duì)應(yīng)的大于 等于1個(gè)偏振控制器、一與所述信號(hào)光源對(duì)應(yīng)的偏振控制器、所述待測(cè)非線性光纖放大器 以及一光電探測(cè)器；
[0029] 步驟S22:保持所述大于等于1個(gè)栗浦光源、與所述栗浦光源對(duì)應(yīng)的大于等于1個(gè) 偏振控制器、所述待測(cè)非線性光纖放大器的狀態(tài)與步驟S1 -致，進(jìn)而使得所述與所述栗浦 光源對(duì)應(yīng)的大于等于1個(gè)偏振控制器輸出的栗浦光104與步驟S1的狀態(tài)相同；
[0030] 步驟S23:將所述信號(hào)光源產(chǎn)生的光信號(hào)101輸入所述與所述信號(hào)光源對(duì)應(yīng)的偏 振控制器，得到偏振態(tài)被控制的光信號(hào)107;
[0031] 步驟S24:將所述光信號(hào)107以及所述栗浦光104 -同輸入所述待測(cè)非線性光纖 放大器，得到被放大的信號(hào)光108,將所述被放大的信號(hào)光108輸入所述光電探測(cè)器，由所 述光電探測(cè)器測(cè)得所述被放大的信號(hào)光108的平均功率
[0032] 步驟S25:關(guān)閉一個(gè)或多個(gè)所述栗浦光源，令所述待測(cè)非線性光纖放大器處于關(guān) 閉狀態(tài)；由所述光電探測(cè)器測(cè)得所述信號(hào)光108的平均功率P。％。#
[0033] 步驟S26 :利用下式計(jì)算待測(cè)非線性光纖放大器的開關(guān)增益：
[0034]
[0035] 其中，e為待測(cè)非線性光纖放大器的開關(guān)增益；
[0036] 步驟S27:控制所述與所述信號(hào)光源對(duì)應(yīng)的偏振控制器調(diào)整光信號(hào)107的偏振態(tài)， 重復(fù)步驟S23至步驟S25,記錄所述光電探測(cè)器測(cè)得的所述待測(cè)非線性光纖放大器的最大 開關(guān)增?GQNQFF,MAX 〇
[0037] 針對(duì)后者步驟S2,所述步驟S4具體為：采用下式對(duì)所述平均偏振度D0P-最大開 關(guān)增益數(shù)據(jù)組進(jìn)行擬合：
[0038] D0P- 1-exp(-Gonoff, max/^ON off)!
[0039] 其中，為所述待測(cè)非線性光纖放大器的輸出開關(guān)增益-偏振度關(guān)系特征參 數(shù)。
[0040] 進(jìn)一步地，所述信號(hào)光源的輸出應(yīng)為單波長(zhǎng)窄線寬單一偏振態(tài)的光信號(hào)。
[0041] 進(jìn)一步地，所述擾偏器的配置使其輸出光信號(hào)的斯托克斯參數(shù)在單位時(shí)間內(nèi)均勻 覆蓋玻應(yīng)廷球。
[0042] 較佳地，所述步驟S2中所述的增益為所述待測(cè)非線性光纖放大器凈增益（net gain)或開關(guān)增益（on-offgain)，一經(jīng)選定后續(xù)步驟的增益保持一致。
[0043] 進(jìn)一步地，所述步驟S4還包括：完成對(duì)該放大器增益-偏振度關(guān)系特征參數(shù)的提 取后確定一輔助參數(shù)Γ'來(lái)表征放大器增益-偏振度關(guān)系特征參數(shù)Γ的誤差范圍并標(biāo)定 其置信區(qū)間。
[0044] 進(jìn)一步地，所述待測(cè)非線性光纖放大器包括單一非線性光纖放大器、混合光纖放 大器、以及上述放大器的級(jí)聯(lián)或串聯(lián)模式；其中單一非線性光纖放大器包括光纖拉曼放大 器、光纖參量放大器、光纖布里淵放大器等。
[0045] 較佳地，所述步驟S1中栗浦光源與對(duì)應(yīng)偏振控制器的配置應(yīng)可根據(jù)待測(cè)放大器 的配置向其輸出一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)且偏振態(tài)可控的光信號(hào)。
[0046] 較佳地，所述步驟S1與步驟S2中的偏振控制器應(yīng)可通過(guò)增加功能或增加附屬結(jié) 構(gòu)的配置等方式測(cè)量輸出信號(hào)光的波長(zhǎng)、功率、偏振態(tài)等參數(shù)。
[0047] 較佳地，所述步驟S2中所述的光電探測(cè)器指所有包含光電探測(cè)器組件的可測(cè)量 光信號(hào)功率的器件、結(jié)構(gòu)與設(shè)備。
[0048] 較佳地，所述步驟S3對(duì)放大器栗浦功率的配置應(yīng)可獲取足夠的小信號(hào)增益區(qū)數(shù) 據(jù)點(diǎn)與飽和增益區(qū)間數(shù)據(jù)點(diǎn)。
[0049] 較佳地，所述方法提取的非線性光纖放大器的輸出增益-偏振度關(guān)系特征參數(shù)與 測(cè)量時(shí)該放大器所有輸入栗浦光的波長(zhǎng)、功率、偏振態(tài)等參數(shù)集是一一對(duì)應(yīng)的。
[0050] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下有益效果：
[0051] 1、本發(fā)明提出的方法可對(duì)任意偏振態(tài)輸入信