一种自动增益平坦的拉曼放大器的制作方法

本发明涉及放大器领域，特别涉及一种自动增益平坦的拉曼放大器。

背景技术：

光纤通信系统的发展对于光放大器技术提出了更高的要求。和目前主流的光放大器掺铒光纤放大器相比，拉曼光纤放大器具有分布式放大的优势，具有噪声低，非线性影响小，适宜长距离光通信信号放大等特点。

为了提高拉曼放大器的增益范围，常用的方法是在一个模块中集成若干拉曼泵浦对于信号进行放大。在放大时，由于接收机的灵敏度的要求，需要所放大的信号在不同波长上具有相同的功率，即对增益平坦度有较高的要求。由于泵浦之间的非线性作用，在不同增益状态下，平坦增益所需的泵浦功率比例不同。因此拉曼放大器的平坦增益的实现是一个非常困难的问题。

目前拉曼放大器平坦增益的实现有以下几个方案：

方案1：通过在输出端增加一个增益平坦滤波器实现增益平坦，但这种方法会增加泵浦功率的消耗，并且如果目标增益发生变化，由于增益平坦滤波器的滤波光谱是固定的，在新增益下很难实现增益平坦；

方案2：通过在测试时记录若干平坦增益的泵浦功率值，将其记录在放大器的控制单元中。当需要实现某个增益值的时候，通过查找 记录的相关泵浦功率数值，设定泵浦功率。这种方法的主要劣势是需要进行大量的测量和数据记录，并且当线路的状态发生变化(如出现线路损耗增加等情况)，原先记录的泵浦功率会偏离最佳的泵浦功率。

技术实现要素：

本发明提出一种能够自动实现增益平坦的拉曼放大器。该放大器能够根据所需的增益，自动计算最佳的泵浦功率；当系统的参数发生变化，增益谱发生变化时，该放大器能够自动调整泵浦的功率，恢复增益平坦。

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：一种自动增益平坦的拉曼放大器，包括设于传输光纤上的光纤增益介质、信号与泵浦光wdm和输出耦合器，所述的信号与泵浦光wdm上依次连接有泵浦光wdm和泵浦；其特征在于：所述的输出耦合器上依次连接有增益谱监测单元、增益报告单元和增益谱优化控制系统。

优选的，所述的增益谱监测单元包括与输出耦合器一可调谐滤波器及与可调谐滤波器相连的光电探测器；或所述的增益谱监测单元包括一输出耦合器及与输出耦合器相连的若干光电探测器。

优选的，所述的增益报告单元包括一能够汇报探测分布谱特征的电路或芯片。

优选的，所述的增益谱优化控制系统包括依次相连的模数变换单元、控制芯片、数模变换单元和泵浦控制电路；所述的泵浦控制电路连接泵浦。

采用上述技术方案，本发明所述的自动增益平坦的拉曼放大器， 实现了拉曼放大器增益的自动调整，具有的有益效果为：

1)和应用增益平坦滤波器相比，减小泵浦功率的消耗，降低放大器的成本；

2)和记录最佳泵浦功率值相比，去除了测试和数据记录的人工工作，能够自动进行增益调整；

3)能够实时根据增益谱的需求，实现最佳的泵浦功率配置，该实时目标增益谱可以不是平坦的，而是具有一定的增益形状的；

4)能够根据线路参数的变化，实时地实现增益谱的动态调整。

附图说明

图1为本发明所述的自动增益平坦拉曼放大器的示意图；

图2为本发明所述的增益谱监测单元示意图1；

图3为本发明所述的增益谱监测单元示意图2；

图4为本发明所述的增益谱优化控制系统示意图；

附图标示：101、增益谱监测单元；102、增益报告单元；103、增益谱优化控制系统；104、泵浦；105、光纤增益介质；106、信号与泵浦光wdm；107、泵浦光wdm；108、输出耦合器；109、光滤波器；110、光电探测器；111、可调谐滤波器；112、模数变换单元；113、控制芯片；114、数模变换单元；115、泵浦控制电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。

如图1所述，本发明所述的自动增益平坦的拉曼放大器，包括设于传输光纤上的光纤增益介质105、信号与泵浦光wdm106和输出耦 合器108，所述的信号与泵浦光wdm106上依次连接有泵浦光wdm107和泵浦104；本发明的创新在于，所述的输出耦合器108上依次连接有增益谱监测单元101、增益报告单元102和增益谱优化控制系统103。

如图2、图3所示，增益谱监测单元101包括与输出耦合器108一可调谐滤波器111及与可调谐滤波器111相连的光电探测器110；或所述的增益谱监测单元101包括一输出耦合器109及与输出耦合器109相连的若干光电探测器110。

优选的，所述的增益报告单元包括一能够汇报探测分布谱特征的电路或芯片。

如图4所示，所述的增益谱优化控制系统103包括依次相连的模数变换单元112、控制芯片113、数模变换单元114和泵浦控制电路115，所述的泵浦控制电路115连接泵浦104。

本发明所述的自动增益平坦的拉曼放大器，用于监测拉曼放大器的增益监测，能够向控制单元汇报探测的功率分布谱特征，控制单元根据所得到的增益谱数据计算得到所需要的最佳泵浦控制电流，从而实现平坦增益。具体的控制过程如下：

1)增益谱监测单元进行n+1次增益测量，其中n的拉曼放大器中泵浦的个数，所得到的测量数值发送给控制系统；控制系统根据测量数据生成一个n*n的控制矩阵；

2)拉曼放大器增益谱优化控制系统，根据控制矩阵，得到优化后的最优化拉曼放大器的泵浦电流参数；

3)调整泵浦电流至最佳值；

4)测试增益平谱，如果没有达到目标增益和目标平坦度，则回到步骤1；

5)上述1-4步在系统初始化状态和监测到增益平坦度发生变化时启动。

实施例

考虑一个四泵浦的拉曼放大器，它的增益变化和相应的泵浦电流变化存在以下关系：

其中m是一个控制矩阵，i是每一个泵浦的电流。该控制矩阵可以通过改变泵浦电流，应用增益监测单元测量相关的放大器增益谱，并由控制单元计算得到。

假定目标增益用矢量t表示。目前的增益和该目标增益的差值用δt表示。则希望调整增益值，使得下面的式子最小

f＝||δgain-δt||²

其中的两竖表示对于矢量的每个元素取平方相加。可以得到最佳的电流调整值为

δiopt＝(m^tm)^-1m^tδt

根据上述调整泵浦电流，可以优化增益谱，使得误差函数f减小。在优化后的增益点，重新计算矩阵m，可以进一步优化增益谱，使得其更加接近目标增益。一般迭代优化只需进行1-2次。

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的各种变化，均为本发明的保护范围。