一種基于雙反饋結構的混合分立式高非線性光纖放大器制造技術

一種基于雙反饋結構的混合分立式高非線性光纖放大器，包括多個光發射機、激光器、光信號合波器、摻鉺光纖、光信號分波器、多個光接收機、第一隔離器、第二隔離器、第一耦合器、第二耦合器、第一環形器、第二環形器、極化波合成器、控制單元、高非線性光纖、光纖布拉格光柵以及多組泵浦光，第一環形器與第一耦合器之間形成一個反饋環結構，第二環形器與第一耦合器和第二耦合器之間又形成一個反饋環結構，第一隔離器連接在光信號合波器與第一耦合器之間，第二隔離器連接在光纖布拉格光柵與光信號分波器之間。本發明專利技術的優點是泵浦功率利用率高，前后級的泵浦光、信號光之間的相互干擾小，控制效果好，拉曼增益系數大，集成度更高，更利于小型化設計。

【技術實現步驟摘要】
一種基于雙反饋結構的混合分立式高非線性光纖放大器
：本專利技術涉及一種光纖放大器，尤其是一種基于雙反饋結構的混合分立式高非線性光纖放大器。
技術介紹
：在光通信系統中，由于光信號在傳輸過程中的衰減、光色散、系統的光學靈敏度變化以及各種光學元器件引入的各種損耗，使得光信號無法在接收端被正確的檢測出來，所以必須對光信號進行恢復。傳統的光-電-光中繼方式，需要先在電域內進行放大、重塑等復雜的信號處理后，再進行傳輸，且這種傳輸方式裝置復雜、成本高、傳輸質量低下。光纖放大器取代傳統的光-電-光中繼方式，實現了單根光纖中多路光信號的同時放大，大大降低了光中繼的成本；同時可與傳輸光纖實現良好的耦合，因此被大規模的應用于波分復用光通信系統，極大地增加了光纖中可傳輸的信息容量和傳輸距離。隨著核心網100G相關通信系統的逐步商用化，系統對RFA(拉曼光纖放大器)的需求日益增大。與此同時，RFA的增益介質就是傳輸光纖本身，能夠改善系統的光信噪比(OpticalSignalNoiseRatio，OSNR)，但其性價比較差；而EDFA(摻鉺光纖放大器)相比RFA來說噪聲系數大，但在功率放大時較RFA更有優勢。申請號為2012103258976，名稱為“混合光纖放大器及其增益、增益斜率的調整方法及裝置”的專利技術專利申請公開了一種混合光纖放大器，該混合光纖放大器包括RFA和不含有可變衰減器的EDFA，RFA包括泵浦信號合波器、泵浦激光器組、帶外窄帶濾波器以及光電探測器，EDFA包括順次連接的輸入耦合器、摻鉺光纖、輸出耦合器、輸入光電探測器以及輸出光電探測器，此外，該混合光纖放大器還包括用于根據預期放大要求協調控制所述EDFA和/或RFA調整增益和/或增益斜率的控制模塊。上述專利技術申請中的混合光纖放大器通過控制模塊協調控制EDFA和RFA，從而可以達到預期放大效果，此外，由于EDFA不含有可變衰減器，因此可以避免由于可變衰減器帶來的一系列問題。盡管上述專利技術申請將RFA與EDFA在通信系統中相互配合，相互補償，但是它仍然存在以下三個缺點：1、拉曼放大器本身是通過光纖的非線性效應對傳輸的光信號進行放大，在申請號為2012103258976的專利技術專利申請的第一級中，用于放大光信號的泵浦光在傳輸(放大)過程中也會逐漸衰減，到達第二級EDFA時，用于信號放大的功率很小。這時，就需要增大第一級的泵浦光功率使得第二級有足夠大的泵浦光功率用于放大。況且一般未做說明時，拉曼放大器都為分布式放大，意味著非線性光纖長度在10公里左右，這樣，泵浦光功率衰減得更加厲害，因此泵浦光功率的利用率不高。2、由于泵浦光之間的相互干擾，以及泵浦光與信號光之間的相互干擾，因此會影響光纖放大器的控制效果。3、沒有對拉曼光纖放大器的光纖類型進行標注，也沒有指出光纖的具體類型。拉曼光纖放大器一般采用的普通單模光纖為G.652，但是其拉曼增益系數很小，放大不明顯，無法滿足波分復用系統的要求。如果再遇到系統噪聲等問題，信噪比還會急劇衰減。
技術實現思路
：本專利技術要解決的技術問題是，提供一種能夠提高泵浦的功率利用率，減小前后級的泵浦光、信號光之間的相互干擾，提高控制效果，且拉曼增益系數大，集成度更高，更利于小型化設計的基于雙反饋結構的混合分立式高非線性光纖放大器。本專利技術的技術解決方案是，提供一種具有以下結構的基于雙反饋結構的混合分立式高非線性光纖放大器，它包括多個光發射機、激光器、光信號合波器、摻鉺光纖、光信號分波器以及多個光接收機，其中，光纖放大器還包括第一隔離器、第二隔離器、第一耦合器、第二耦合器、第一環形器、第二環形器、極化波合成器、控制單元、高非線性光纖以及多組泵浦光，光發射機和激光器的輸出端同時與光信號合波器的輸入端相連，光信號合波器的輸出端與第一隔離器的輸入端連接，第一隔離器的輸出端以及第一環形器的輸出端與第一耦合器的輸入端連接，摻鉺光纖連接在第一耦合器的輸出端與第一環形器輸入端之間，高非線性光纖連接在第一環形器的輸出端與第二耦合器的輸入端連之間，極化波合成器的輸出端與第二耦合器的輸入端連接，第二耦合器的輸出端與第二環形器的輸入端連接，第二環形器的輸出端與第二隔離器的輸入端相連，第二隔離器的輸出端與光信號分波器的輸入端相連，光信號分波器的輸出端分別與各個光信號接收機相連，第二環形器的輸出端與控制單元的輸入端相連，控制單元的輸出端與第一耦合器的輸入端相連，控制單元的輸出端與泵浦光相連，泵浦光的輸出端與極化波合成器的輸入端相連。。采用上述結構后，與現有技術相比，本專利技術的有益技術效果體現在下述幾個方面：1、傳統的摻鉺光纖放大器在它的1550nm特征波長附近最高約30nm的帶寬就遠不夠用了，而基于高非線性光纖的拉曼放大器擁有50nm的放大寬帶，并且拉曼光纖放大器本身具有的輸出增益高、響應時間快、噪聲系數低等優點，把兩者級聯后形成混合光纖放大器，不僅可以增大光信號的放大帶寬，即可以實現跨波段的信號放大，而且可以進一步地減小整個光放大器系統的噪聲系數。2、與現有技術不同，本專利技術在混合光纖放大器中加入了兩個反饋環結構，即第一環形器對第一耦合器的反饋，以及第二環形器對第一耦合器和第二耦合器的反饋，雙反饋的結構大大提高了本專利技術的泵浦功率的利用率。另外，本專利技術采用的是分立式拉曼光纖放大器，光纖長度(理論值)約為400m，這樣就可以把分立式拉曼光纖放大器所需要的光纖盤繞在標準的卡槽內，諸如標準的1U的機柜板，從而也提高了本專利技術的泵浦功率的利用率。3、本專利技術采用隔離器、耦合器這些無源器件使得前后級的泵浦光、信號光之間相互干擾減小，有效提高了系統的控制效果。4、本專利技術采用的高非線性光纖是一種高拉曼增益系數的光纖介質，這種高非線性光纖的使用可以提高本專利技術的拉曼增益系數。另外，不同于現有技術的分布式拉曼光纖放大器，本專利技術涉及的混合放大器是一種新型的分立式拉曼光纖放大器，這種放大器更利于集成、模塊化設計，因而具有更加良好的市場前景。本專利技術所述的一種基于雙反饋結構的混合分立式高非線性光纖放大器，其中，第二環形器的輸出端與第二隔離器的輸入端之間連接有光纖布拉格光柵。光纖布拉格光柵的作用與隔離器的作用不一樣，本專利技術中的后向泵浦光會向兩個方向傳播，加入光柵后，使得相應波長的泵浦光得以反射，從而進一步提高后向泵浦的利用率。本專利技術所述的一種基于雙反饋結構的混合分立式高非線性光纖放大器，其中，高非線性光纖可碲酸鹽光纖、硫化物光纖、光子晶體光纖、氟化物光纖、碲酸鹽-光子晶體光纖或硫化物-光子晶體光纖。附圖說明：圖1是本專利技術一種基于雙反饋結構的混合分立式高非線性光纖放大器的結構示意圖。具體實施例：下面結合附圖和具體實施例對本專利技術一種基于雙反饋結構的混合分立式高非線性光纖放大器作進一步說明：如圖1所示，在本具體實施例中，本專利技術一種基于雙反饋結構的混合分立式高非線性光纖放大器包括多個光發射機101、激光器201、光信號合波器301、第一隔離器401、第二隔離器402、第一耦合器501、第二耦合器502、摻鉺光纖601、第一環形器701、第二環形器702、高非線性光纖801、光纖布拉格光柵901、光信號分波器1001、多個光接收機1101、極化波合成器1201、多組泵浦光1301及控制單元1401。光發射機101和激光器2本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于雙反饋結構的混合分立式高非線性光纖放大器，它包括多個光發射機(101)、激光器(201)、光信號合波器(301)、摻鉺光纖(601)、光信號分波器(1001)以及多個光接收機(1101)，其特征在于：光纖放大器還包括第一隔離器(401)、第二隔離器(402)、第一耦合器(501)、第二耦合器(502)、第一環形器(701)、第二環形器(702)、極化波合成器(1201)、控制單元(1401)、高非線性光纖(801)以及多組泵浦光(1301)，所述光發射機(101)和激光器(201)的輸出端同時與光信號合波器(301)的輸入端相連，所述光信號合波器(301)的輸出端與第一隔離器(401)的輸入端連接，所述第一隔離器(401)的輸出端以及第一環形器(701)的輸出端與第一耦合器(501)的輸入端連接，所述摻鉺光纖(601)連接在第一耦合器(501)的輸出端與第一環形器(701)輸入端之間，所述高非線性光纖(801)連接在第一環形器(701)的輸出端與第二耦合器(502)的輸入端連之間，所述極化波合成器(1201)的輸出端與第二耦合器(502)的輸入端連接，所述第二耦合器(502)的輸出端與第二環形器(702)的輸入端連接，所述第二環形器(702)的輸出端與第二隔離器(402)的輸入端相連，所述第二隔離器(402)的輸出端與光信號分波器(1001)的輸入端相連，所述光信號分波器的輸出端(1001)分別與各個光信號接收機(1101)相連，所述第二環形器(702)的輸出端與控制單元(1401)的輸入端相連，所述控制單元(1401)的輸出端與第一耦合器(501)的輸入端相連，所述控制單元(1401)的輸出端與泵浦光(1301)相連，所述泵浦光(1301)的輸出端與極化波合成器(1201)的輸入端相連。...

【技術特征摘要】
1.一種基于雙反饋結構的混合分立式高非線性光纖放大器，它包括多個光發射機(101)、激光器(201)、光信號合波器(301)、摻鉺光纖(601)、光信號分波器(1001)以及多個光接收機(1101)，其特征在于：光纖放大器還包括第一隔離器(401)、第二隔離器(402)、第一耦合器(501)、第二耦合器(502)、第一環形器(701)、第二環形器(702)、極化波合成器(1201)、控制單元(1401)、高非線性光纖(801)以及多組泵浦光(1301)，所述光發射機(101)和激光器(201)的輸出端同時與光信號合波器(301)的輸入端相連，所述光信號合波器(301)的輸出端與第一隔離器(401)的輸入端連接，所述第一隔離器(401)的輸出端以及第一環形器(701)的輸出端與第一耦合器(501)的輸入端連接，所述摻鉺光纖(601)連接在第一耦合器(501)的輸出端與第一環形器(701)輸入端之間，所述高非線性光纖(801)連接在第一環形器(701)的輸出端與第二耦合器(502)的輸入端連之間，所述極化波合成器(1201)的輸出端與第二耦合器(502...

【專利技術屬性】
技術研發人員：袁心易，張瑋，謝鴻志，張貝貝，劉昭謙，王睿，曹明慧，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第八研究所，
類型：發明
國別省市：安徽;34