一种基于双段互补型的掺铒光纤放大器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及渗巧光纤放大器技术领域，特别是一种基于双段互补型的渗巧光纤放 大器。
【背景技术】
[0002] 抓FA的增益控制和平坦技术是近十年来随着光纤通信技术的深入推进而发展起 来的一类高新技术，目前已成为国内外同行的研究热点之一。渗巧光纤放大器化DFA)是光 通信系统中的核屯、功能部件，其飞速进展促进和刺激着波分复用(WDM)传输系统和网络的 发展。
[0003] 在WDM系统及网络中，由于波长下路、网络配置改变等因素导致输入光功率在一定 范围内变化时，需要抓FA的增益及谱线形状保持稳定，运就引入了抓FA增益控制和平坦的 问题。然而抓FA的增益谱和其输入功率、累浦功率等多种因素密切相关。随着光纤系统向多 通道、高比特率、长的透明跨距方向发展，需要光放大器提供更宽的带宽、改善的噪声指数、 更精密的谱线增益特性控制。过去，DWDM系统中的放大器通常设计为在有用的带宽内提供 平坦的谱线增益，然而，为佳化系统性能，发展中的光纤传送系统需要放大器具有可调的增 益倾斜功能，对增益控制和平坦的要求更高，W最大程度地提高系统不同光通道的光信噪 比。
[0004] 在空间通信条件下，光学器件受到的福射日积月累，EDFA受到空间福射后性能和 参数变化比较明显。经过长期实验研究表明，m)FA在空间环境中由于长期受到大量福射性 能会有所变化，运种现象被称为抓FA的福射效应，其主要表现为电离效应和位移效应两个 方面。渗巧光纤放大器受到高能粒子福照后光学性能会下降，人们普遍认为高能粒子只能 起到危害的作用。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种基于双段互补型 的渗巧光纤放大器，本发明即利用渗巧光纤放大器的福射效应，将未受福射的渗巧光纤的 增益特性和受到福射的渗巧光纤增益特性进行互补，达到提高渗巧光纤增益谱平坦性的效 果。
[0006] 本发明为解决上述技术问题采用W下技术方案：
[0007] 根据本发明提出的一种基于双段互补型的渗巧光纤放大器，包括输入模块、渗巧 光纤模块、福射模块和反馈模块;其中，所述反馈模块包括微处理器和检测模块，渗巧光纤 模块包括相串联的第一渗巧光纤和第二渗巧光纤，第一渗巧光纤和第二渗巧光纤的长度相 同，第一渗巧光纤是不受福射的;其中，
[000引输入模块，用于将接收的激光信号依次输入至第一渗巧光纤、第二渗巧光纤后输 出放大信号；
[0009]福射模块，用于对第二渗巧光纤进行福射；
[0010] 检测模块，用于探测放大信号的增益是否平坦，若不平坦则输出控制信号至微处 理器；
[0011] 微处理器，用于当接收到控制信号，控制福射剂量，实现放大信号的增益平坦。
[0012] 作为本发明所述的一种基于双段互补型的渗巧光纤放大器进一步优化方案，检测 模块根据预设的平坦要求值判断放大信号的增益是否平坦。
[0013] 作为本发明所述的一种基于双段互补型的渗巧光纤放大器进一步优化方案，所述 福射剂量与传输波长、第二渗巧光纤渗杂着离子种类和浓度W及第二渗巧光纤长度均相 关。
[0014] 作为本发明所述的一种基于双段互补型的渗巧光纤放大器进一步优化方案，所述 福射模块采用T射线为福射源。
[0015] 作为本发明所述的一种基于双段互补型的渗巧光纤放大器进一步优化方案，所述 微处理器为STM32型ARM处理器。
[0016] 本发明采用W上技术方案与现有技术相比，具有W下技术效果：
[0017] (1)本发明在已经渗杂使得抓FA增益平坦的基础上，利用渗巧光纤放大器的福射 效应，进一步提高邸FA的增益平坦性；
[0018] (2)本发明利用渗巧光纤的增益互补特性，利用两段渗巧光纤达到使得放大器增 益平坦的效果；
[0019] (3)本发明利用光学器件的福照效应，有利于在福射条件下的进一步推广使用。
【附图说明】
[0020] 图1是本发明的结构框图。
[0021] 图2是未经福射的第一渗巧光纤的增益谱。
[0022] 图3是福射后的渗巧光纤损耗-波长曲线。
[0023] 图4是经福射的第二渗巧光纤的增益谱。
[0024] 图5是双段互补渗巧光纤的增益谱。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
[0026] 本发明在研究渗巧光纤放大器福射效应的基础上，基于渗巧光纤的福射效应，利 用渗巧光纤增益特性曲线的互补特性设计了一种可W使得抓FA增益更加平坦的方法，一种 双段式互补型特种渗巧光纤的设计。本发明提出了一种互补型特种渗巧光纤的设计，如图1 所示，
[0027] 包括输入模块、渗巧光纤模块、福射模块和反馈模块;其中，所述反馈模块包括微 处理器和检测模块，渗巧光纤模块包括相串联的第一渗巧光纤和第二渗巧光纤，第一渗巧 光纤和第二渗巧光纤的长度相同，第一渗巧光纤是不受福射的;其中，
[0028] 输入模块，用于将接收的激光信号依次输入至第一渗巧光纤、第二渗巧光纤后输 出放大信号；未经福射的第一渗巧光纤的增益谱如图2,是增益随波长的增益曲线，第二渗 巧光纤受到福射，其增益曲线如图4,图4是经福射的第二渗巧光纤的增益谱；
[0029] 福射模块，用于对第二渗巧光纤进行福射；
[0030] 检测模块，用于探测放大信号的增益是否平坦，若不平坦则输出控制信号至微处 理器；
[0031] 微处理器，用于当接收到控制信号，控制福射剂量，实现放大信号的增益平坦。
[0032] 检测模块根据预设的平坦要求值判断放大信号的增益是否平坦，所述平坦是预设 的平坦要求，所述增益平坦度是指在给定带宽范围内的增益"剧烈增加"和"快速下降"的数 值，W分贝（地)衡量。其具体计算公式为：A G = ± (Gmax-Gmin) /2。
[0033] 所述福射剂量根据传输波长、第二渗巧光纤渗杂着离子种类和浓度W及第二渗巧 光纤长度均相关。
[0034] 所述福射模块采用丫射线为福射源。所述微处理器为STM32型ARM处理器。
[0035] 对于渗巧光纤，其增益的计算公式为：
[0036] 抓FA的增益是指抓FA对功率的增加程度，通常用分贝（dB)表示，如果Wpsout代表 邸FA的输出信号光功率，Psin代表邸FA的输入信号光功率，G代表邸FA的增益，那么
[0038] 对于未经福射的渗巧光纤的增益特性曲线，如图2所示，在1530-157化m波段，增益 曲线呈下降趋势，即短波长渗巧光纤增益大，长波长渗巧光纤增益小。根据增益平坦度（A G)的计算公式，AG=±(Gmax-Gmin)/2,其中，Gmax为增益最大值，Gmin为增益最小值，得此时增 益平坦度为±3地。
[0039] 而在福射条件下，根据Rose课题组对不同型号的渗巧光纤分别进行了福射实验， 实验采用T射线和质子两种福射源，实验结果表明，光纤福射损耗与福射总剂量成线性增 长，且在实验采用的信号光波长条件下，信号光波长越短光纤福射损耗越大，如图3所示是 福射后的渗巧光纤损耗-波长曲线，由图可见，在相同福射剂量情况下，短波长的倾角大，长 波长的倾角小，即在等福射剂量下短波长损耗大，长波长损耗小。
[0040] 我们不妨设未福射的抓FA的增益为g，同等福射剂量下的抓FA的福射损耗为a，福 射后的抓FA的增益为g'，g'=a+g，其中a<〇，g〉〇。由前文可知，在1530nm-1570nm波段中，小 波长的福射损耗大，但是增益g也大;长波长的福射损耗小，增益也小。因而，通过控制福射 剂量，可使得抓FA增益曲线如图4所示，即在该波段内，渗巧光纤的增益谱随着波长的增加 而增大。此时增益平坦度也为±3地。
[0041] 比较图2和图4,其增益曲线的斜率恰巧一正一负。设在未经福射时的渗巧光纤的 增益谱线斜率为ki，经福射后的渗巧光纤的增益谱线斜率为k2,根据实验可知，lu<0，k2〉0， 且可W通过计算机拟合控制福射剂量，令kl+k2 ? 0,从而在两段等长度的渗巧光纤串联条件 下，使得两段渗巧光纤的增益谱互补，达到经过两段渗巧光纤后该系统的增益谱线更加平 坦的效果。通过进一步福射，可W使得该系统的增益谱线近似水平，如图5所示是双段互补 渗巧光纤的增益谱。经计算得，此时增益平坦度可达±0.5地。达到目前抓FA增益平坦度的 较高要求。
[0042] 综上可知，当将渗巧光纤放大器按照上述方案设计时，可W使本发明过程中设计 的抓FA增益曲线更加平坦。对于空间通信系统来说，放大器性能的提升将明显改善系统性 能，提高系统的抗福射能力，为空间高速率通信提供更加可靠的技术支持。
[0043] W上所述，仅为本发明中的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任 何熟悉该技术的人在本发明所掲露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在 本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该W权利要求书的保护范围为准。
【主权项】
1. 一种基于双段互补型的掺铒光纤放大器，其特征在于，包括输入模块、掺铒光纤模 块、辐射模块和反馈模块;其中，所述反馈模块包括微处理器和检测模块，掺铒光纤模块包 括相串联的第一掺铒光纤和第二掺铒光纤，第一掺铒光纤和第二掺铒光纤的长度相同，第 一掺铒光纤是不受福射的;其中， 输入模块，用于将接收的激光信号依次输入至第一掺铒光纤、第二掺铒光纤后输出放 大信号； 辐射模块，用于对第二掺铒光纤进行辐射； 检测模块，用于探测放大信号的增益是否平坦，若不平坦则输出控制信号至微处理器； 微处理器，用于当接收到控制信号，控制辐射剂量，实现放大信号的增益平坦。2. 根据权利要求1所述的一种基于双段互补型的掺铒光纤放大器，其特征在于，检测模 块根据预设的平坦要求值判断放大信号的增益是否平坦。3. 根据权利要求1所述的一种基于双段互补型的掺铒光纤放大器，其特征在于，所述辐 射剂量与传输波长、第二掺铒光纤掺杂着离子种类和浓度以及第二掺铒光纤长度均相关。4. 根据权利要求1所述的一种基于双段互补型的掺铒光纤放大器，其特征在于，所述辐 射模块采用γ射线为辐射源。5. 根据权利要求1所述的一种基于双段互补型的掺铒光纤放大器，其特征在于，所述微 处理器为STM32型ARM处理器。
【专利摘要】本发明公开了一种基于双段互补型的掺铒光纤放大器，包括输入模块、掺铒光纤模块、辐射模块和反馈模块；所述反馈模块包括微处理器和检测模块，掺铒光纤模块包括串联的第一掺铒光纤和第二掺铒光纤；输入模块，用于将接收的激光信号依次输入至第一掺铒光纤、第二掺铒光纤后输出放大信号；辐射模块，用于输出辐射剂量并对第二掺铒光纤进行辐射；检测模块，用于探测放大信号的增益是否平坦，若不平坦则输出控制信号至微处理器；微处理器，用于控制辐射模块输出的辐射剂量，实现放大信号的增益平坦。本发明即利用掺铒光纤放大器的辐射效应，将未受辐射的掺铒光纤的增益特性和受到辐射的掺铒光纤增益特性进行互补，达到提高掺铒光纤增益谱平坦性的效果。
【IPC分类】H01S3/067
【公开号】CN105576483
【申请号】CN201510991917
【发明人】李密, 陈媛, 张旭苹, 宋跃江, 李鑫, 刘阳
【申请人】南京大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月25日