專利名稱：喇曼增益實時動態(tài)控制與補償?shù)姆椒捌淅饫w放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種喇曼增益實時動態(tài)控制與補償?shù)姆椒捌淅饫w放大器，具體涉及光通信用領(lǐng)域喇曼光纖放大器的光路結(jié)構(gòu)設(shè)計及放大器的喇曼增益鎖定。
背景技術(shù)：
如果一個弱信號與一強泵浦光波同時在光纖中傳輸，并使弱信號波長置于泵浦光的喇曼增益帶寬內(nèi)，弱信號光即可得到放大，這種基于受激喇曼散射機制的光放大器即稱為喇曼光纖放大器。喇曼光纖放大器的增益譜由泵浦激光器的波長和光纖的特性決定。在1455nm單個泵浦波長的條件下，在G.652、G.655(Leaf)、DCF光纖中的喇曼增益譜的基本形狀如圖1所示?？梢钥吹紾.652、Leaf、DCF光纖中的喇曼增益譜的基本形狀不一致。
為了獲得較為平坦的光信號增益譜，可采用多個波長的泵浦激光器，在它們相互間的影響及各自增益譜的共同作用下，可得到較為平坦的增益譜。但是在分布式喇曼光纖放大器的實際應(yīng)用中，考慮到光纖隨時間的老化以及隨周圍環(huán)境溫度的變化等因素的影響，會使光纖的損耗系數(shù)變大，從而使喇曼增益減小。為了獲得增益自動控制與補償?shù)睦饫w放大器，我們采用了新型的光路結(jié)構(gòu)，如圖2、圖3所示通過對后向ASE功率水平的鎖定實現(xiàn)對喇曼放大器喇曼增益的自動控制與補償。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和不足，提供一種能夠使喇曼增益實時動態(tài)可調(diào)的方法及其喇曼光纖放大器。具體地說，即在光纖老化、環(huán)境溫度變化等因素的影響下，喇曼增益保持恒定。我們通過理論分析和大量試驗發(fā)現(xiàn)，喇曼光纖放大器的實際增益與喇曼放大器自發(fā)輻射噪聲即ASE的功率功率水平密切相關(guān)；各個信號頻率處的增益可由該頻率處ASE的功率水平確定。通過探測不同頻率處的后向的ASE(與信號光同向，與泵浦光反向)光功率和采用特殊的光路結(jié)構(gòu)，達到制造喇曼增益自動控制與補償?shù)睦饫w放大器。并在提高產(chǎn)品性能的同時，降低產(chǎn)品的制造成本。
本發(fā)明的是這樣實現(xiàn)的
本發(fā)明的喇曼增益實時動態(tài)控制與補償?shù)姆椒?，包括功率檢測與調(diào)整，其特征在于利用后向泵浦的自發(fā)輻射噪聲的光功率水平來實現(xiàn)喇曼光纖放大器喇曼增益的自動控制與補償，后向泵浦的自發(fā)輻射噪聲的光功率ASE與信號輸出同向，與泵浦光反向，根據(jù)后向ASE的功率水平，計算實際喇曼放大器增益，從而實現(xiàn)喇曼放大器增益的實時動態(tài)可調(diào)。
所述的喇曼增益實時動態(tài)控制與補償?shù)姆椒?，是在信號光探測處加入濾波器與光電探測器組合，探測不同波長位置附近的喇曼光纖放大器的后向ASE功率，從而實現(xiàn)喇曼放大器增益的實時動態(tài)調(diào)整和控制。
用于上述喇曼增益實時動態(tài)控制與補償?shù)姆椒ǖ睦饫w放大器，包括喇曼泵浦源、泵浦/信號合波器、信號光分枝器和控制單元，在信號光探測處加入探測不同波長附近的喇曼光纖放大器的后向ASE功率的濾波器與光電探測器組合，光電探測器的輸出接自動調(diào)整喇曼放大器增益的控制單元。
所述的喇曼光纖放大器，其探測不同波長位置附近的喇曼光纖放大器的后向ASE功率是由若干個不同中心頻率的帶通濾波器與光電探測器結(jié)合。
所述的喇曼光纖放大器，其帶通濾波器的中心頻率在信號頻率附近，但是不能和信號頻率重合，帶通濾波器的數(shù)量、中心頻率與帶寬根據(jù)具體情況具體設(shè)計。
所述的喇曼光纖放大器，其探測不同波長位置附近的喇曼光纖放大器的后向ASE功率是由光可調(diào)諧濾波器與光電探測器結(jié)合。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點和積極效果1)可以根據(jù)探測的后向ASE功率水平，實時動態(tài)的調(diào)節(jié)放大器的喇曼增益，最終使喇曼增益保持恒定。
2)光路結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，在提高產(chǎn)品性能的同時，可以有效降低成本。
3)可以徹底解決由于光纖老化、周圍環(huán)境溫度變化等因素對喇曼增益的影響，從而使其制作的喇曼光纖放大器的喇曼增益變化很小，基本保持恒定。


圖1-為不同光纖中喇曼增益系數(shù)的基本形狀，橫軸頻移(THz)，縱軸為喇曼增益系數(shù)(10^(-3)/mW km)；1.1為色散補償光纖的喇曼增益系數(shù)的基本形狀、1.2為G.655(Leaf)光纖的喇曼增益系數(shù)的基本形狀、1.3為普通的G.652光纖的喇曼增益系數(shù)的基本形狀。
圖2是本發(fā)明ASE功率探測的最佳實施例光路結(jié)構(gòu)圖。其中2.1-為傳輸光纖，2.2-為泵浦/信號合波器，2.3-為喇曼泵浦源，2.4.1、2.4.2、2.4.3-為光電探測器，2.5-信號光分枝器，2.6.1、2.6.2、2.6.3-為無源光帶通濾波器2.7-為喇曼放大器控制單元各個部分的特性與功能說明2.1-為傳輸光纖，用來傳輸信號光與泵浦光的媒質(zhì)。
2.2-為泵浦/信號合波器，用來把泵浦光與信號光耦合到一起的光無源器件，其中2.2.1為器件的公共端(即喇曼放大器的泵浦輸出端，同時也為信號的輸入端)；2.2.2為器件的信號端；2.2.3為器件的泵浦端。
2.3-為喇曼泵浦源，用來進行喇曼放大的泵浦源。
2.4.1、2.4.2、2.4.3-為光電探測器，用來把探測到的光信號轉(zhuǎn)化成電信號，同時所獲得的電信號為喇曼放大器的控制單元所采集。
2.5-為信號光分枝器，用來把信號光進行分路的光無源器件，其中2.5.1為器件的分路主端，用作喇曼放大器的信號輸出端；2.5.2為器件的從端，用作喇曼放大器的信號檢測。
2.6.1、2.6.2、2.6.3-為無源光帶通濾波器，用來使某一帶寬內(nèi)的光通過，這一帶寬外的光被濾除掉，其中2.6.1.1、2.6.2.1、2.6.3.1分別為2.6.1、2.6.2、2.6.3的帶通端；2.6.1.2、2.6.2.2、2.6.3.2分別為2.6.1、2.6.2、2.6.3的非帶通端；2.6.1.3、2.6.2.3、2.6.3.3分別為2.6.1、2.6.2、2.6.3的輸入端。
2.7-為喇曼放大器控制單元，整個喇曼放大器的控制中心，同時也采集2.4.1、2.4.2、2.4.3所獲得的電信號，從而實現(xiàn)喇曼放大器的自動增益控制與補償。
具體連接可以描述為2.1與2.2的公共端相連接；2.2的泵浦端與2.3相連接，2.2的信號輸出端與與2.5的輸入端相連接；2.5的輸出主端與喇曼放大器的最終信號輸出端相連接，2.5的輸出探測端與2.6.1的輸入端相連接。2.6.1的非帶通端與2.6.2的輸入端相連接；2.6.2的非帶通端與2.6.3的輸入端相連接。2.4.1、2.4.2、2.4.3的光輸入端分別與2.6.1、2.6.2、2.6.3的帶通輸出端相連接。由2.4.1、2.4.2、2.4.3獲得的電信號分別為喇曼放大器的控制單元2.7所采集。
圖3-用可調(diào)諧濾波器進行信號光功率掃描的光路結(jié)構(gòu)。2.8為光可調(diào)諧濾波器，2.9為光電探測器。
圖4-在DWDM系統(tǒng)中，對喇曼放大器的后向ASE功率實時探測的頻率點A點、B點、C點。
圖5-在探測點處的ASE噪聲功率與增益的關(guān)系曲線(實驗與計算)具體實施方式
根據(jù)后向ASE的功率水平來自動控制與補償光纖的喇曼增益在理論上的推導(dǎo)，在后向泵浦的情況下只要在某一帶寬內(nèi)的ASE功率確定了，則在該點的喇曼增益就唯一確定，這與光纖的種類(如G.652、G.655(Leaf)、DCF等)以及同一種光纖的不同的衰減無關(guān)，而且與泵浦波長也無關(guān)。
我們在以上理論的指導(dǎo)下，設(shè)計了利用后向ASE功率水平進行喇曼放大器的喇曼增益的自動控制與補償技術(shù)。
實施方式1如圖2按照我們設(shè)計的光路結(jié)構(gòu)，只通過測量三個信號波長附近的點(但是不能和信號頻率重合)的后向ASE功率，即可實現(xiàn)對整個放大帶寬內(nèi)喇曼放大器的拉曼增益的自動控制與補償。帶通濾波器1用來檢測中心頻率為ν1，一定帶寬內(nèi)的ASE光功率；帶通濾波器2用來檢測中心頻率為ν2，一定帶寬內(nèi)的ASE光功率；帶通濾波器3用來檢測中心頻率為ν3，一定帶寬內(nèi)的ASE光功率。帶通濾波器的中心頻率與帶寬并不是固定不變的，只要不是ITU-T的頻率就可以，同時要根據(jù)具體的情況具體設(shè)計。
實施方式2如圖3通過可調(diào)諧光濾波器和光探測器結(jié)合，用來探測不同頻率處的喇曼光纖放大器的后向ASE功率。
喇曼放大器根據(jù)探測到的ASE功率水平，通過控制單元計算各點的喇曼增益，并自動調(diào)整其泵浦的功率水平，使各點的ASE的功率保持需要的水平，從而實現(xiàn)喇曼放大器增益的實時動態(tài)調(diào)整和控制。
由理論推導(dǎo)與實驗結(jié)果可以知道，在各點ASE功率一定的情況下，在該點處的喇曼增益就唯一確定，因此可以很容易的通過喇曼放大器的控制單元自動調(diào)整泵浦激光器的功率使相應(yīng)中心頻率處的ASE光功率保持不變或者在很小的范圍內(nèi)變化，近而實現(xiàn)整個放大帶寬內(nèi)喇曼增益的自動控制與補償。
本發(fā)明的核心是利用后向泵浦的自發(fā)輻射噪聲的光功率水平來實現(xiàn)喇曼光纖放大器喇曼增益的自動控制與補償，根據(jù)后向ASE的功率水平，計算實際喇曼放大器增益，從而實現(xiàn)喇曼放大器增益的實時動態(tài)可調(diào)。因此，上述實施例不限制本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種喇曼增益實時動態(tài)控制與補償?shù)姆椒?，包括功率檢測與調(diào)整，其特征在于利用后向泵浦的自發(fā)輻射噪聲的光功率水平來實現(xiàn)喇曼光纖放大器喇曼增益的自動控制與補償，后向泵浦的自發(fā)輻射噪聲的光功率即ASE，ASE與信號輸出同向，與泵浦光反向，根據(jù)后向ASE的功率水平，計算實際喇曼放大器增益，從而實現(xiàn)喇曼放大器增益的實時動態(tài)可調(diào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的喇曼增益實時動態(tài)控制與補償?shù)姆椒?，其特征是在信號光探測處加入濾波器與光電探測器組合，探測不同波長位置附近的喇曼光纖放大器的后向ASE功率，從而實現(xiàn)喇曼放大器增益的實時動態(tài)調(diào)整和控制。
3.用于權(quán)利要求1或2的喇曼增益實時動態(tài)控制與補償?shù)姆椒ǖ睦饫w放大器，包括喇曼泵浦源、泵浦/信號合波器、信號光分枝器和控制單元，其特征在于在信號光探測處加入探測不同波長附近的喇曼光纖放大器的后向ASE功率的濾波器與光電探測器組合，光電探測器的輸出接自動調(diào)整喇曼放大器增益的控制單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的喇曼光纖放大器，其特征是探測不同波長位置附近的喇曼光纖放大器的后向ASE功率是由若干個不同中心頻率的帶通濾波器與光電探測器結(jié)合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種增益實時動態(tài)可調(diào)的喇曼光纖放大器，其特征在于帶通濾波器的中心頻率在信號頻率附近，但是不能和信號頻率重合，帶通濾波器的數(shù)量、中心頻率與帶寬根據(jù)具體情況具體設(shè)計。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的喇曼光纖放大器，其特征是探測不同波長位置附近的喇曼光纖放大器的后向ASE功率是由光可調(diào)諧濾波器與光電探測器結(jié)合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種喇曼增益實時動態(tài)控制與補償?shù)姆椒捌淅饫w放大器，主要利用后向泵浦的自發(fā)輻射噪聲即ASE的光功率水平來實現(xiàn)喇曼光纖放大器喇曼增益的自動控制與補償。其喇曼光纖放大器是在信號光探測處加入探測不同波長附近的喇曼光纖放大器的后向ASE功率的濾波器與光電探測器組合，光電探測器的輸出接自動調(diào)整喇曼放大器增益的控制單元。可以由若干個不同中心頻率的帶通濾波器與光電探測器結(jié)合或由光可調(diào)諧濾波器與光電探測器結(jié)合。本發(fā)明不僅提高了產(chǎn)品性能，而且有效地降低產(chǎn)品的制造成本與系統(tǒng)的維護費用。
文檔編號H01S3/30GK1412616SQ0214774
公開日2003年4月23日 申請日期2002年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月28日
發(fā)明者印新達, 付成鵬 申請人:武漢光迅科技有限責(zé)任公司