专利名称：分布式宽带光纤拉曼放大器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光纤通信技术领域，具体涉及一种基于受激拉曼散射原理放大c
波段、L波段和C+L波段光信号的分布式宽带光纤拉曼放大器。
背景技术：
掺铒光纤放大器因其优越的性能现已广泛应用于长距离、大容量、高速率的光纤通信系统、接入网、光纤CATV网、军用系统等领域。但掺铒光纤放大器首先是需要特殊的掺铒光纤作为增益介质，这种光纤价格昂贵，维护费用高；其次是掺铒光纤放大器采用的是集中式放大，当入纤激光功率较大时，容易引起四波混频和非线性效应，这对高速率密集波分复用系统(DW匿)性能影响很大；再一个是EDFA的噪声系数高，使得光信噪比较低；最后是EDFA的工作波长主要在C波段，带宽有30nm左右，不能充分发挥DW匿系统的宽带优势。随着通信业务需求的快速增长，对光纤传输系统的容量和无中继传输距离的要求也越来越高，以10Gbit/s甚至更高速率为基础的密集波分复用系统必然成为未来光传输系统的主流，而掺铒光纤放大器(EDFA)无论在通信带宽方面还是传输距离方面都不能完全满足光通信系统发展的要求。
发明内容为了克服掺铒光纤放大器的噪声指数高、要求使用特种光纤、通信带宽窄和入纤功率高的不足，本实用新型提供一种分布式宽带光纤拉曼放大器。 本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是提供一种分布式宽带光纤拉曼放大器，包含泵浦激光器、泵浦合波器、隔离器、分束器、超宽带波分复用器、探测器和控制及报警单元。其中，放大器的泵浦激光器的一端与泵浦合波器一端连接，泵浦合波器另一端与隔离器一端连接，用于泵浦输出光与输入信号光耦合的超宽带波分复用器一端与隔离器的另一端连接，超宽带波分复用器的另一输出端与分束器一端连接，检测输入的信号光功率，将检测结果发送给控制及报警单元的探测器的一端与分束器的另外一端连接，用于控制泵浦激光器的工作状态，同时对探测器输出的信号进行处理的控制及报警单元分别与泵浦激光器和探测器连接。 当C+L波段的光信号和泵浦光同时输入到传输光纤时，由于信号光与泵浦光之间的受激拉曼散射效应，泵浦光子与光纤晶格发生碰撞释放出大量光子，这些光子频率位于信号光波段，从而使得传输光纤中的信号光强度得到放大。 本实用新型可以实现C+L波段的1529nm 1610nm范围的信号光放大，放大信号带宽达到80nm，且具有信号输入饱和功率高，噪声指数低，放大介质为普通的传输光纤本身等优点；同时本实用新型采用后向泵浦方式，縮短了泵浦光与信号的相互作用距离，大大降低了泵浦光与信号光之间的四波混频和非线性效应；本实用新型仅由泵浦激光器、控制器、泵浦合波器和监测系统构成，结构简单。 本实用新型的放大器不仅能提高信号信噪比、降低信号入纤功率、提高通信带宽，而且能方便的通过信号功率监控模块、泵浦工作状态监控模块及无光报警与自动关断模块实现操作人员的人身安全保护。 本实用新型的放大器在不便于建立中继站的超长干线的光纤CATV系统、DWDM超长干线光缆传输系统、海底光缆通信系统、可视电话、微弱光信号监测、磁场监测等方面有着广泛的应用前景。
图1为本实用新型的分布式宽带光纤拉曼放大器的结构框图 图2采用本实用新型测得的C+L波段信号开关增益及增益平坦度测试曲线图 图3为本实用新型的偏振相关增益测试曲线图 图4为本实用新型的偏振模式色散测试曲线图 图中，l.超宽带波分复用器2.隔离器3.分束器4.泵浦合波器5.探测器6.泵浦激光器7.控制及报警单元。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明 如图1所示，本实用新型的放大器的泵浦激光器6的一端与泵浦合波器4的一端连接，泵浦合波器4的另一端与隔离器2的一端连接，用于泵浦输出光与输入信号光耦合的超宽带波分复用器1的一端与隔离器2的另一端连接，超宽带波分复用器1的另一输出端与分束器3的一端连接，检测输入的信号光功率、将检测结果发送给控制及报警单元7的探测器5的一端与分束器3的另一端连接，用于控制泵浦激光器6的工作状态，同时对探测器5输出的信号进行处理的控制及报警单元7分别与泵浦激光器6的另一端和探测器5的另一端连接。 泵浦激光器6输出光束经过泵浦合波器4合成为一束，然后通过隔离器2输入到超宽带波分复用器1，隔离器2主要是对输入的信号光和输出的泵浦光进行隔离，从而有效的避免了反射光束进入泵浦激光器6。为了使得泵浦光与信号同时输入到传输光纤，采用超宽带波分复用器1与隔离器2连接，当泵浦光与信号同时输入到传输光纤时，由于受激拉曼散射原理，泵浦光与光纤晶格振动发生碰撞，释放出频率位于信号光频段的光子，从而使得信号光强度获得放大。超宽带波分复用器1的另一输出端与分束器3连接，探测器5与分束器3的另一输出端口连接，用于接收5%的信号输出功率，实现对信号光功率的监测。控制及报警单元7分别与探测器5和泵浦激光器6连接，控制及报警单元7主要是为了监测输入的信号光功率， 一旦输入信号光传输出现故障，控制及报警单元7会发出警告，并关断泵浦激光器6，当信号光恢复正常，系统会自动开启。控制及报警单元7具有RS232通信接口 ，可以进行本地监控，方便工作人员按照需要进行调节泵浦激光器6的输出功率。[0017] 本实用新型的分布式宽带光纤拉曼放大器采用后向泵浦方式，大大降低了系统噪声、四波混频和非线性效应的影响，提高了信噪比，延长了信号传输距离。[0018] 本实用新型采用5X1泵浦合波器，降低了系统泵浦功率的损耗，提高了泵浦的利
用率，这对于降低系统成本非常有利。 通过控制及报警单元对传输光纤中信号光进行实时监控，当信号在光纤中传输出现故障，控制及报警单元会发出报警信号，同时自动关闭泵浦激光器电源，这对于保护工程维护人员人身安全有着重要的作用。 控制及报警单元实现两个功能，功能一是对信号出现故障时进行报警，功能二是对泵浦激光器非正常工作时进行报警，采用这种方法不仅保证了信号的正常传输，同时实现了对分布式宽带光纤拉曼放大器进行了保护。 采用消偏器对泵浦激光器进行退偏，降低了系统中信号与泵浦的偏振相关性，从而降低了系统偏振相关增益。 泵浦激光器制冷采用电路制冷和强迫式风机制冷两种方式，用以满足不同的使用环境。 采用RS232通信接口，方便使用人员根据各自使用要求对泵浦激光器电流、功率、温度进行控制。 图2为采用本实用新型的测得的C+L波段信号开关增益及增益平坦度测试曲线图，方形点线为信号开关净增益，圆点曲线为开启泵浦信号增益，三角形点线为关闭泵浦信号增益。 图3为本实用新型的偏振相关增益测试曲线图，方形曲线为波长为波长1530nm的信号偏振相关增益，圆点点线为关闭泵浦信号在不同偏振态的输出功率，三角形点线为开启泵浦信号在不同偏振态的输出功率。 图4为本实用新型的偏振模式色散测试曲线图，黑色曲线为通讯光纤偏振模式色散。
权利要求一种分布式宽带光纤拉曼放大器，其特征在于所述的放大器的泵浦激光器(6)的一端与泵浦合波器(4)连接，泵浦合波器(4)与隔离器(2)连接，用于泵浦输出光与输入信号光耦合的超宽带波分复用器(1)与隔离器(2)的一端口连接，超宽带波分复用器(1)的另一输出端与分束器(3)的一端连接，检测输入的信号光功率并将检测结果发送给控制及报警单元(7)的探测器(5)的一端与分束器(3)的另一端连接，用于控制泵浦激光器的工作状态、同时对探测器(5)输出的信号进行处理的控制及报警单元(7)分别与泵浦激光器(6)和探测器(5)连接。
专利摘要本实用新型提供了一种分布式宽带光纤拉曼放大器，所述的放大器的泵浦激光器的一端与泵浦合波器的一端连接，泵浦合波器的另一端与隔离器的一端连接，用于泵浦输出光与输入信号光耦合的超宽带波分复用器的一端与隔离器的另一端口连接，超宽带波分复用器的另一输出端与分束器的一端连接，检测输入的信号光功率，并将检测结果发送给控制报警单元的探测器的一端与分束器的另一端连接，用于控制激光器的工作状态，同时对探测器输出的信号进行处理的控制及报警单元分别与泵浦激光器和探测器连接。本实用新型的放大器在海底光缆通信、数字电视、可视电话、微弱光信号检测、磁场监测等方面有广泛的应用前景。
文档编号H01S3/094GK201466463SQ20092007957
公开日2010年5月12日 申请日期2009年3月11日 优先权日2009年3月11日
发明者周维军, 李建中, 李晓强, 李泽仁, 温伟峰, 王荣波, 绪明 申请人:中国工程物理研究院流体物理研究所