分布式光纤拉曼放大器的安全监测装置和方法
【专利摘要】本发明公开了一种分布式光纤拉曼放大器的安全监测装置，包括一智能控制系统，系统中包括一光功率分配器、两个标准具、两个光学探测器和运算控制模块，所述光功率分配器的输出端连接两个标准具的输入端，两个标准具的输出端分别连接一个光探测器的输入端，光探测器的输出端连接运算控制模块。还有一种分布式光纤拉曼放大器的安全监测方法。本发明成本低，易于实现，便于推广和商业化；受环境影响小，信号扫描是一个动态过程，实现拉曼放大器的动态，实时，智能，快速开启和关闭，从而保护了人身和系统安全，同时防止了系统被无效信号干扰。
【专利说明】分布式光纤拉曼放大器的安全监测装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光通讯领域，尤其涉及分布式光纤拉曼放大器领域。
【背景技术】
[0002]光纤放大器是光通讯系统中关键的模块，随着40Gb/s光通讯系统开始大量部署，100Gb/s乃至400Gb/s系统的实际应用也逐渐提上日程，预计未来40Gb/s已上系统中50%以上都需要用到光纤拉曼放大器或混合放大器(拉曼放大器和掺铒光纤放大器组合使用)，这是因为拉曼放大器具有低噪声，高带宽，低非线性效应的特点。
[0003]光纤拉曼放大器一般采用分布式放大，即放大过程是在传输光纤上利用拉曼效应完成的，相对于传统的分立式掺铒光纤放大器，拉曼放大器要求更高的泵浦入纤功率，由于分布式的特性，输入光信号功率检测无法在模块内部完成，因而带来一些新的问题:1)当传输光纤断裂时，由于模块内部无法检测到这一信息，泵浦会一直处于打开状态，这对于使用者和环境都会造成很大的安全隐患；2)当传输信号丢失时，拉曼效应仍然会产生自发辐射光，这些自发辐射会被后级放大器逐级放大，最终到达接收端而对系统造成严重干扰。为了解决以上问题，中国专利CN1404237A描述了一种利用Interleaver器件分开信号光和自发辐射光的方法，可以有效解决以上问题，但其缺点是成本高，封装尺寸大，不利于大规模使用及未来模块的小型化要求；而美国专利US.6，423，963利用额外的监控通道来判断光纤的通断，却无法判断信号光的有无，而且并不是所有的光通讯系统都有加载监控通道，使得这种方法的实用性和通用性受到很大限制。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种分布式光纤拉曼放大器的安全监测装置和方法，通过将两束光监测信号分别经过不同输出通道的标准具后，输出的光信号进行对比，从而判断否存在有效信号输入。克服了上述技术中存在的问题，成本低，易于实现，便于推广和商业化。
[0005]本发明采用以下技术方案来实现:一种分布式光纤拉曼放大器的安全监测装置，包括一智能控制系统，系统中包括一光功率分配器、两个标准具、两个光学探测器和运算控制模块，所述光功率分配器的输出端连接两个标准具的输入端，两个标准具的输出端分别连接一个光探测器的输入端，光探测器的输出端连接运算控制模块。
[0006]优选的，所述两个标准具的透过峰形状相同，且自由光谱范围相同，都为50GHz。
[0007]进一步的，所述一标准具的透过峰对准50GHz间隔的ITU-T-T通道中心频率，并与另一标准具的透过峰相对偏移25GHz。
[0008]进一步的，所述光功率分配器为50:50的分光器。
[0009]一种分布式光纤拉曼放大器的安全监测方法，包括以下步骤:
步骤一、将光学监控信号分成两束光检测信号；
步骤二、两束光检测信号分别经过透过峰相对偏移的标准具后，将输出光转换为电信号; 步骤三、运算控制模块根据电信号的对比结果，控制泵浦激光器开启或关闭。
[0010]优选的，在步骤二中，其中一束光检测信号经过标准具后输出ASE光。
[0011]优选的，在步骤三3中，运算控制模块将电信号进行差分运算，并与设定的阈值进行比较。
[0012]本发明成本低，易于实现，便于推广和商业化；受环境影响小，信号扫描是一个动态过程，实现拉曼放大器的动态，实时，智能，快速开启和关闭，从而保护了人身和系统安全，同时防止了系统被无效信号干扰。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是拉曼放大器的结构示意图；
图2是本发明的具体实施例的结构原理图；
附图标号说明:1、传输光纤；2、波分复用器；3、分光耦合器；4、智能控制系统；5、泵浦激光组；6、泵浦光；7、输入光信号；8、输出端；9、信号；10、光学监控信号；11、控制信号；12、泵浦输入端；13、光功率分配器；14、标准具；15、标准具；16、运算控制模块；17、光探测器；18、光探测器；19、输出光信号；20、输出光信号；21、光监测信号；22、光监测信号；23、电信号；24、电信号。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0015]如图1所示，描述了分布式光纤拉曼放大器在光纤通信系统中的应用。传输光纤1与波分复用器2输入端相接，波分复用器2是一个三端口光纤器件，其泵浦输入端12与泵浦激光组5输出端相连接；其信号输出端8与分光f禹合器3相连,分光f禹合器3有两个输出端，一个输出端用于输出放大后的信号9，另一输出端与智能控制系统4相连，智能控制系统4通过检测光学监控信号10来控制泵浦激光组5的开和关。
[0016]具体的过程如下:输入光信号7在传输光纤1上正向传输，泵浦光6反向传输，输入光信号7在泵浦光6的作用下在传输光纤1上经过拉曼效应被放大，放大后的信号光经过波分复用器2后进入到分光耦合器3，分光耦合器3将放大后的信号光分成两束，大比例输出的一端作为输出信号9输出，小比例输出的一端作为光学监控信号10进入智能控制系统4，智能控制系统4利用光学监控信号10进行判断，如果判断的结果比设定的阈值小，则说明输入光信号7全部是ASE噪声，智能探测系统4将发出信号11关闭泵浦激光组5 ;如果判断的结果比设定的阈值大，则说明输入光信号7中有信号存在，智能控制系统4将发出控制信号11开启泵浦激光组5，其中无论泵浦激光组5是否打开或关闭，智能控制系统4将一直处于工作状态。
[0017]如图2所示，描述的是拉曼放大器的智能控制系统的结构原理图。智能控制系4统包括一光功率分配器13、两个标准具14和15、两个光学探测器17和18、运算控制模块16。光功率分配器13的输出端连接两个标准具14和15的输入端，两个标准具的输出端分别连接一个光探测器的输入端，光探测器的输出端连接运算控制模块16。光功率分配器13一般用50:50的分光器，当然根据需要也可以采用其他比例的器件。光探测器17和18焊接在主控电路板上，光探测器将光信号转换为电信号，再经过运算控制模块16进行差分运算，并根据与设定的阈值进行比较而动态实现智能开关泵浦激光组。其中，标准具15的透过峰对准50GHz间隔的ITU-T-T通道中心频率，并与标准具14的透过峰相对偏移25GHz。两个标准具的透过峰形状相同，且自由光谱范围相同。对于DWDM光通信传输系统而言，载波频率都固定在ITU-T-T格子通道，其频率间隔都固定为50GHz或100GHz。
[0018]当系统中任意ITU-T通道存在信号输入时，对准ITU-T-T格子通道的光学标准具将透过信号光，而另一路光学标准具只能透过ASE噪声功率，由于0SNR的要求，任何时候信号功率水平总是高于ASE功率水平，所以当有信号光存在时，两路光功率探测器探测到得的光功率将自然有显著区别，因而可以设定阈值，当两路探测到的光功率之差大于设定的阀值时，系统认为存在信号光从而开启Pump ;反之，当不存在信号光时，Pump的开启会产生连续的ASE光，因为ASE谱是连续的且小范围内近似平坦，所以两路标准具透过的光功率基本相等，二者之差低于阈值，此时系统认为传输线路无信号光而快速关闭Pump，从而保证了系统与器件的安全。
[0019]还有一种分布式光纤拉曼放大器的安全监测方法，包括以下步骤:
步骤一、将光学监控信号分成两束光检测信号；
步骤二、两束光检测信号分别经过透过峰相对偏移的标准具后，将输出光转换为电信号;
步骤三、运算控制模块根据电信号的对比结果，控制泵浦激光器开启或关闭。
[0020]分布式光纤拉曼放大器的安全监测实现的具体过程如下:
光学监控信号10经过光功率分配器13后被分成光监测信号21和光监测信号22，两束光监测信号分别经过固定的光学标准具14和标准具15，其中设定标准具15的透过峰对准50GHz间隔的ITU-T-T通道中心频率，并与标准具14的透过峰相对偏移25GHz。两个标准具的透过峰形状相同，且自由光谱范围相同。当光学监控信号10中存在ITU-T信号时，光检测信号21经过标准具14后，输出光信号19中包含有ITU-T通道内的信号光和本通道内的ASE，并被光电探测器17按比例转换成电信号23，同样，另一路光检测信号22经过标准具15后只能输出ASE信号光20，并经过光电探测器18按比例转换成电信号24 ;电信号23和24在运算控制模块16内部进行差分运算，其运算结果与设定的阈值进行比较，根据比较结果输出控制信号11用来控制泵浦激光组5的打开和关闭。以上工作过程可现实的原理是:当光学监控信号10中不存在ITU-T信号光而全部是ASE光时，拉曼放大器的ASE噪声谱是连续的且小范围内近似平坦，因而经过两个标准具的输出光信号19和20光功率近似相等，二者被转换为电信号23和24后进行差分运算的结果非常小，使其显著小于阈值，此时认为主光光路1中无信号光存在或线路故障，输出关闭泵浦激光组5的信号；而当光学监控信号10中存在任意ITU-T通道信号光时，输出光信号19的光功率将显著大于输出光信号20的光功率，二者差分运算的结果将非常大，使其大于设定阈值，此时认为主光路1中有信号光存在或线路故障恢复，输出打开泵浦激光组5的信号。通过以上功能模块即可实现拉曼放大器的动态，实时，智能，快速开启和关闭，从而保护了人身和系统安全，同时防止了系统被无效信号干扰。
[0021]尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种分布式光纤拉曼放大器的安全监测装置，其特征在于，包括一智能控制系统，系统中包括一光功率分配器、两个标准具、两个光学探测器和运算控制模块，所述光功率分配器的输出端连接两个标准具的输入端，两个标准具的输出端分别连接一个光探测器的输入端，光探测器的输出端连接运算控制模块。
2.如权利要求1所述的一种分布式光纤拉曼放大器的安全监测装置，其特征在于，所述两个标准具的透过峰形状相同，且自由光谱范围相同。
3.如权利要求2所述的一种分布式光纤拉曼放大器的安全监测装置，其特征在于，所述一标准具的透过峰对准50GHz间隔的ITU-T-T通道中心频率，并与另一标准具的透过峰相对偏移25GHz。
4.如权利要求3所述的一种分布式光纤拉曼放大器的安全监测装置，其特征在于，所述光功率分配器为50:50的分光器。
5.一种分布式光纤拉曼放大器的安全监测方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一、将光学监控信号分成两束光检测信号； 步骤二、两束光检测信号分别经过透过峰相对偏移的标准具后，将输出光转换为电信号; 步骤三、运算控制模块根据电信号的对比结果，控制泵浦激光器开启或关闭。
6.如权利要求5所述的一种分布式光纤拉曼放大器的安全监测方法,其特征在于,在步骤二中，其中一束光检测信号经过标准具后输出ASE光。
7.如权利要求5所述的一种分布式光纤拉曼放大器的安全监测方法,其特征在于,在步骤三中，运算控制模块将电信号进行差分运算，并与设定的阈值进行比较。
【文档编号】H04B10/077GK104253645SQ201310266289
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】张党卫, 肖鹏, 朱守糯, 林斌, 吴砺 申请人:福州高意通讯有限公司