一种提取非线性光纤放大器输出增益-偏振度关系特征参数的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光纤放大器输出信号偏振度的测量与表征领域，特别是一种提取非线 性光纤放大器输出增益-偏振度关系特征参数的方法。
【背景技术】
[0002] 非线性光纤放大器（Nonlinearfiberamplifier)是指利用光纤中光波的非线性 效应实现信号放大的全光放大器。典型的非线性光纤放大器包括：光纤拉曼放大器（Fiber Ramanamplifier)、光纤参量放大器（Fiberopticalparametricamplifier)、光纤布里 渊放大器（FiberBrillouinamplifier)、混合光纤放大器（Hybridfiberamplifier)等。 非线性光纤放大器一般由光纤、光栗浦、偏振控制器、分光器/环形器（circulator)组成， 对输入的光信号进行放大。
[0003] 非线性光纤放大器对输入光信号的偏振态敏感。这一特性会对信号光的增益与输 出偏振态产生影响，影响由非线性光纤放大器所组成的光通信系统的性能与工作状态。在 光通信系统中，光纤中随传播距离随机变化的双折射是导致输入光信号的偏振态随机的主 要原因。但目前缺乏一种方法对非线性光纤放大器与系统进行偏振特性分析，也并没有一 种参数可反映非线性光纤放大器对输出信号的偏振控制能力。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明的目的是提出一种提取非线性光纤放大器输出增益-偏振度关 系特征参数的方法，有利于对光信号在有非线性光纤放大器组成的光纤网络或光纤系统中 传输时的偏振特性进行评估、分析与优化。
[0005] 本发明采用以下方案实现：一种提取非线性光纤放大器输出增益-偏振度关系特 征参数的方法，具体包括以下步骤：
[0006] 步骤S1 :将功率固定的扰偏信号输入一台待测非线性光纤放大器，由偏振态分析 仪测得其平均偏振度D0P;
[0007] 步骤S2 :保持输入信号功率与偏振态不变，通过调整栗浦光的偏振态得到该放大 器输出信号的最大增益；
[0008] 步骤S3 :仅改变栗浦光功率，保持待测非线性光纤放大器的其他状态不变，重复 上述步骤S1和步骤S2,得到相应的平均偏振度D0P-最大增益数据组；
[0009] 步骤S4 :对步骤S3所取得的平均偏振度D0P-最大增益数据组用特定曲线拟合 后，完成对该放大器增益-偏振度关系特征参数的提取。
[0010] 进一步地，所述步骤S1具体为：
[0011] 步骤S11:提供一信号光源、一扰偏器、大于等于1个栗浦光源、与所述栗浦光源对 应的大于等于1个偏振控制器、所述待测非线性光纤放大器以及一偏振态分析仪；
[0012] 步骤S12:将所述信号光源发出的光信号101输入所述扰偏器，得到具有单位时间 内功率恒定且偏振态随机分布的特性的光信号102;
[0013] 步骤S13:所述大于等于1个栗浦光源产生大于等于1路的栗浦光103,将所述栗 浦光对应输入所述大于等于1个偏振控制器，得到偏振态被控制的栗浦光104;
[0014] 步骤S14:将所述光信号102以及所述栗浦光104 -同输入所述待测非线性光纤 放大器得到被放大的信号光105,将所述被放大的信号光105输入所述偏振态分析仪，用所 述偏振态分析仪测量所述被放大的信号光105在单位时间内的平均偏振度D0P。
[0015] 进一步地，所述步骤S2具体包括以下步骤：
[0016] 步骤S21 :提供一信号光源、大于等于1个栗浦光源、与所述栗浦光源对应的大于 等于1个偏振控制器、一与所述信号光源对应的偏振控制器、所述待测非线性光纤放大器 以及一光电探测器；
[0017] 步骤S22:保持所述大于等于1个栗浦光源、与所述栗浦光源对应的大于等于1个 偏振控制器、所述待测非线性光纤放大器的状态与步骤S1 -致，进而使得所述与所述栗浦 光源对应的大于等于1个偏振控制器输出的栗浦光104与步骤S1的状态相同；
[0018] 步骤S23:将所述信号光源产生的光信号101输入所述与所述信号光源对应的偏 振控制器，得到偏振态被控制的光信号107 ;
[0019] 步骤S24:将所述光信号107以及所述栗浦光104 -同输入所述待测非线性光纤 放大器，得到被放大的信号光108,将所述被放大的信号光108输入所述光电探测器，由所 述光电探测器测得所述被放大的信号光108的功率；
[0020] 步骤S25:采用下式计算所述待测非线性光纤放大器的净增益：
[0021]
[0022] 其中，GNET为所述待测非线性光纤放大器的净增益，PIN为所述光信号107的平均功 率，PmT为所述光信号108的平均功率；
[0023] 步骤S26:控制所述与所述信号光源对应的偏振控制器调整光信号107的偏振态， 重复步骤S23至步骤S25,记录所述光电探测器测得的所述待测非线性光纤放大器的最大 净增?Gnet,max。
[0024] 进一步地，所述步骤S4具体为：采用下式对所述平均偏振度D0P-最大增益数据组 进行拟合：
[0025] DOP = 1-exp (-G·/ Γ );
[0026] 其中，Γ为所述待测非线性光纤放大器的输出净增益-偏振度关系特征参数。
[0027] 较佳地，所述步骤S2还可以是具体包括以下步骤：
[0028] 步骤S21 :提供一信号光源、大于等于1个栗浦光源、与所述栗浦光源对应的大于 等于1个偏振控制器、一与所述信号光源对应的偏振控制器、所述待测非线性光纤放大器 以及一光电探测器；
[0029] 步骤S22:保持所述大于等于1个栗浦光源、与所述栗浦光源对应的大于等于1个 偏振控制器、所述待测非线性光纤放大器的状态与步骤S1 -致，进而使得所述与所述栗浦 光源对应的大于等于1个偏振控制器输出的栗浦光104与步骤S1的状态相同；
[0030] 步骤S23:将所述信号光源产生的光信号101输入所述与所述信号光源对应的偏 振控制器，得到偏振态被控制的光信号107;
[0031] 步骤S24:将所述光信号107以及所述栗浦光104 -同输入所述待测非线性光纤 放大器，得到被放大的信号光108,将所述被放大的信号光108输入所述光电探测器，由所 述光电探测器测得所述被放大的信号光108的平均功率
[0032] 步骤S25:关闭一个或多个所述栗浦光源，令所述待测非线性光纤放大器处于关 闭状态；由所述光电探测器测得所述信号光108的平均功率P。％。#
[0033] 步骤S26 :利用下式计算待测非线性光纤放大器的开关增益：
[0034]
[0035] 其中，e为待测非线性光纤放大器的开关增益；
[0036] 步骤S27:控制所述与所述信号光源对应的偏振控制器调整光信号107的偏振态， 重复步骤S23至步骤S25,记录所述光电探测器测得的所述待测非线性光纤放大器的最大 开关增?GQNQFF,MAX 〇
[0037] 针对后者步骤S2,所述步骤S4具体为：采用下式对所述平均偏振度D0P-最大开 关增益数据组进行拟合：
[0038] D0P- 1-exp(-Gonoff, max/^ON off)!
[0039] 其中，为所述待测非线性光纤放大器的输出开关增益-偏振度关系特征参 数。
[0040] 进一步地，所述信号光源的输出应为单波长窄线宽单一偏振态的光信号。
[0041] 进一步地，所述扰偏器的配置使其输出光信号的斯托克斯参数在单位时间内均匀 覆盖玻应廷球。
[0042] 较佳地，所述步骤S2中所述的增益为所述待测非线性光纤放大器净增益（net gain)或开关增益（on-offgain)，一经选定后续步骤的增益保持一致。
[0043] 进一步地，所述步骤S4还包括：完成对该放大器增益-偏振度关系特征参数的提 取后确定一辅助参数Γ'来表征放大器增益-偏振度关系特征参数Γ的误差范围并标定 其置信区间。
[0044] 进一步地，所述待测非线性光纤放大器包括单一非线性光纤放大器、混合光纤放 大器、以及上述放大器的级联或串联模式；其中单一非线性光纤放大器包括光纤拉曼放大 器、光纤参量放大器、光纤布里渊放大器等。
[0045] 较佳地，所述步骤S1中栗浦光源与对应偏振控制器的配置应可根据待测放大器 的配置向其输出一个或多个波长且偏振态可控的光信号。
[0046] 较佳地，所述步骤S1与步骤S2中的偏振控制器应可通过增加功能或增加附属结 构的配置等方式测量输出信号光的波长、功率、偏振态等参数。
[0047] 较佳地，所述步骤S2中所述的光电探测器指所有包含光电探测器组件的可测量 光信号功率的器件、结构与设备。
[0048] 较佳地，所述步骤S3对放大器栗浦功率的配置应可获取足够的小信号增益区数 据点与饱和增益区间数据点。
[0049] 较佳地，所述方法提取的非线性光纤放大器的输出增益-偏振度关系特征参数与 测量时该放大器所有输入栗浦光的波长、功率、偏振态等参数集是一一对应的。
[0050] 与现有技术相比，本发明有以下有益效果：
[0051] 1、本发明提出的方法可对任意偏振态输入信