一种单芯双向通信系统的双向光放大器的制作方法

1.本实用新型涉及光纤通信技术领域，尤其是指一种单芯双向通信系统的双向光放大器。


背景技术：

2.随着互联网技术的不断发展，光纤通信技术也得到了长足的进步，其中光纤放大器是增加光纤铺设距离的关键设备。常用的光纤放大器是单向掺铒光纤放大器，其原理为输入光进入掺铒光纤，在泵浦光作用下实现粒子数反转，使铒离子发生受激辐射，产生与输入光波长相同的光子，从而实现光放大的功能；结构中加入单向传输的光隔离器，保证放大器具有较高的信噪比。
3.但对于双向掺铒光纤放大器面临的主要问题是如果泵浦光能量过高，光放大器由于背向瑞利散射效应将产生自激效应，使输出光的光信噪比变差；通常防止自激的方法是在掺铒光纤后加入隔离器限制光路的方向，这也是常用光放大器多数为单向的原因。
4.随着波分复用(wdm)的发展，一根光纤中往往传输许多信道，在一些特殊的应用中，一根光纤内有不同信道不同方向的通信系统传输；在这种情况下，传统的单向光纤放大器就无法使用，需要使用双向光纤放大器。


技术实现要素：

5.本实用新型针对现有技术的问题提供一种单芯双向通信系统的双向光放大器，实现了双向放大的功能；可以有效减少长距离通信情形下色散的影响，同时显著增加拉曼放大的增益效果；提高了传输信号的信噪比。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
7.本实用新型提供的一种单芯双向通信系统的双向光放大器，包括第一色散补偿光纤、第二色散补偿光纤、第一波分复用器、第二波分复用器、第三波分复用器、第一泵浦光源、第二泵浦光源、第三泵浦光源、第一滤波器、第二滤波器以及掺铒光纤；第一色散补偿光纤的输出端与第一波分复用器连接，所述第一泵浦光源与第一波分复用器耦合连接，第一波分复用器经第一滤波器与第二波分复用器连接，第二泵浦光源与第二波分复用器耦合连接，第二波分复用器经由所述掺铒光纤与第二滤波器连接，第二滤波器与第三波分复用器连接，第三泵浦光源与第三波分复用器耦合连接，所述第三波分复用器与所述第二色散补偿光纤的输入端连接。
8.其中，所述第一泵浦光源和第三泵浦光源均为1455nm泵浦光源。
9.其中，所述第二泵浦光源为1480nm泵浦光源。
10.其中，所述掺铒光纤为掺杂了铒离子的石英光纤。
11.本实用新型的有益效果：
12.本实用新型引入了拉曼放大器与传统的掺铒光纤放大器结合，实现了双向放大的功能；在放大器中增加了第一色散补偿光纤和第二色散补偿光纤，可以有效减少长距离通
信情形下色散的影响，同时显著增加拉曼放大的增益效果；拉曼放大器配合前序、后序通信光纤，可以实现分布式放大的功能；由于引入拉曼放大器，掺铒光纤放大器的增益可以适当减小，使得路径上的散射光减小，也减少了放大器自激对输入光的影响，提高了传输信号的信噪比。
附图说明
13.图1为本实用新型的一种单芯双向通信系统的双向光放大器的结构示意图。
14.在图1中的附图标记包括：
15.1、第一色散补偿光纤；2、第一波分复用器；3、第一泵浦光源；4、第一滤波器；5、第二泵浦光源；6、第二波分复用器；7、掺铒光纤；8、第二滤波器；9、第三泵浦光源；10、第三波分复用器；11、第二色散补偿光纤。
具体实施方式
16.为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。以下结合附图对本实用新型进行详细的描述。
17.一种单芯双向通信系统的双向光放大器，如图1所示，包括第一色散补偿光纤1、第二色散补偿光纤11、第一波分复用器2、第二波分复用器6、第三波分复用器10、第一泵浦光源3、第二泵浦光源5、第三泵浦光源9、第一滤波器4、第二滤波器8以及掺铒光纤7；第一色散补偿光纤1的输出端与第一波分复用器2连接，所述第一泵浦光源3与第一波分复用器2耦合连接，第一波分复用器2经第一滤波器4与第二波分复用器6连接，第二泵浦光源5与第二波分复用器6耦合连接，第二波分复用器6经由所述掺铒光纤7与第二滤波器8连接，第二滤波器8与第三波分复用器10连接，第三泵浦光源9与第三波分复用器10耦合连接，所述第三波分复用器10与所述第二色散补偿光纤11的输入端连接。其中，所述第一泵浦光源3和第三泵浦光源9均为1455nm泵浦光源。其中，所述第二泵浦光源5为1480nm泵浦光源。其中，所述掺铒光纤7为掺杂了铒离子的石英光纤。
18.掺铒光纤7是掺杂了铒离子的石英光纤，在泵浦光激发下，通过铒离子的跃迁，可以产生与输入光波长相同的光子，实现光信号放大的功能。
19.滤波器的作用滤除泵浦光源发出的泵浦光以及放大过程中产生的噪声，降低噪声对光通信系统的影响，提高信号的信噪比。
20.泵浦源分为1455nm与1480nm两种，均为半导体激光器，1455nm波长的光源用于拉曼放大，1480nm波长的光源用于掺铒光纤7的放大。
21.波分复用器在本放大器中充当耦合器的作用，起到将泵浦光源产生的泵浦光与输入光混合起来的作用，是一种无源光器件。
22.色散补偿光纤在系统中的作用有二：一是补偿长距离传输引起的光纤色散，提高信号的质量，二是与拉曼放大系统配合，显著增加放大的增益。
23.本实施例将拉曼光纤放大器与双向掺铒光纤7放大器混合，在中继节点实现了光放大功能；色散补偿光纤可以在长距离通信中补偿光传输色散问题，同时作为拉曼光纤放大器的高增益媒介对光信号进行放大；在各级放大器之间均使用滤波器相连，包括滤波器
用于滤去多余的ase噪声；中间的双向掺铒光纤7放大器采用低增益模式，如此获得较低的输出放大光信号，配合后续分布式拉曼光纤放大器获得较小的瑞利散射信号，从而获得较小的光放大器噪声，且双向放大的每一侧的总增益和信噪比均可达到传统单向通信光放大器的水平。
24.其中，第一色散补偿光纤1、第二色散补偿光纤11、第一波分复用器2、第二波分复用器6、第三波分复用器10、第一泵浦光源3、第二泵浦光源5、第三泵浦光源9、第一滤波器4、第二滤波器8以及掺铒光纤7之间的连接通过通信光纤连接起来。
25.本实施例中，正向输入光信号经第一色散补偿光纤1输入，第一色散补偿光纤1能起到补偿长距离信号传输引起的色散的作用，其输出端接第一波分复用器2，该第一波分复用器2起耦合作用，将第一泵浦光源3耦合到光路中，通过与前序的第一色散补偿光纤1配合，起到分布式拉曼放大的作用；经拉曼放大后的输入光中存在泵浦光成分，因此经第一滤波器4，滤除泵浦光，之后接入第二波分复用器6，与第二泵浦光源5耦合，注入掺铒光纤7中，实现掺铒光纤7放大的功能；放大后的信号光经第二滤波器8滤除泵浦光和自发辐射噪声光，进入第二级拉曼放大器，第三泵浦光源9经第三波分复用器10耦合入光路，通过与前序通信光纤配合，实现分布式拉曼放大的功能，最后经色散补偿光纤输出，减少色散的同时进一步增加拉曼放大的增益。
26.另外，反向输入光信号经第二色散补偿光纤11输入，第二色散补偿光纤11能起到补偿长距离信号传输引起的色散的作用，其输出端接第三波分复用器10，该第三波分复用器10起耦合作用，将第三泵浦光源9耦合到光路中，通过与第二色散补偿光纤11光纤配合，起到分布式拉曼放大的作用；经拉曼放大后的输入光中存在泵浦光成分，因此经第二滤波器8，滤除泵浦光和自发辐射噪声光，之后注入掺铒光纤7中，配合第二波分复用器6，与第二泵浦光源5耦合，实现掺铒光纤7放大的功能；放大后的信号光经第一滤波器4滤除泵浦光和自发辐射噪声光，进入第二级拉曼放大器，第一泵浦光源3经第一波分复用器2耦合入光路，通过与后序通信光纤配合，实现分布式拉曼放大的功能，最后经第一色散补偿光纤1，减少色散的同时进一步增加拉曼放大的增益。
27.本实施例通过引入拉曼放大器与传统的掺铒光纤7放大器混合，实现了双向放大的功能；拉曼放大器可以实现光通信系统的分布式放大功能，同时拉曼放大的引入可以限制掺铒光纤7放大器的增益，减少路径中的散射光，提高传输信号信噪比。
28.本实用新型的优点在于：
29.本实用新型引入了拉曼放大器与传统的掺铒光纤7放大器结合，实现了双向放大的功能；在放大器中增加了第一色散补偿光纤1和第二色散补偿光纤11，可以有效减少长距离通信情形下色散的影响，同时显著增加拉曼放大的增益效果；拉曼放大器配合前序、后序通信光纤，可以实现分布式放大的功能；由于引入拉曼放大器，掺铒光纤7放大器的增益可以适当减小，使得路径上的散射光减小，也减少了放大器自激对输入光的影响，提高了传输信号的信噪比。
30.以上所述，仅是本实用新型较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据
本实用新型技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。