掺铒光纤放大器实时检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光通信中的实时光信噪比监测技术领域，特别涉及一种掺铒光纤放大 器实时检测系统。
【背景技术】
[0002] 光纤放大器是长距离光纤通信系统中不可或缺的重要器件，尤其是掺铒光纤放大 器（EDFA)，因为其增益高、带宽大、高饱和输出功率以及较低的噪声指数成为商用程度最高 的光纤放大器。其缺点在于，掺铒光纤放大器在放大光信号的同时放大了自发辐射噪声，逐 级累积的自发辐射噪声引起了系统光信噪比（0SNR)的劣化，从而限制了光纤通信系统无 电中继传输距离。
[0003] 掺铒光纤放大器自身产生的自发辐射噪声是一段较为平滑的噪声谱线，目前比较 常用的测试正是利用这一特性，利用Pi相邻波峰之间的噪声水平，即距离信道中心波长λi 左右各Δλ处的噪声功率^(λ^Δλ)和队（人1+&λ)对波峰下的噪声功率做插 值拟合（如图1所示），来测试H)FA的噪声指数，但目前所采用的测试都是依赖于光谱分析 仪进行光源以及H)FA的分别测试并经复杂计算后才能得到EDFA的噪声指数。还有一种方 法则是利用自发辐射噪声的无偏振特性，将具有偏振特性的信号光与无偏振特性的噪声分 别检测出来，其对多个通道的DWDM(密集型光波复用）用EDFA将难以适用。这两种方法在 实际应用的时候都较复杂，需要借助光谱分析仪等来实现，在线实时监控实现困难。
【发明内容】
[0004] 由于光通信系统中越来越多的使用可调增益EDFA，在不同增益下的噪声指数会有 很大差别，对这类H)FA，在实际系统应用中都是依赖于生产时在个别增益点下测试的噪声 来进行系统优化，而这会导致优化偏差较大，可能会使得系统余量严重降低或系统性能劣 化。本发明提供了一种在线监测密集波分复用系统输入输出光信噪比及放大器性能参数 (如噪声指数和增益等）的技术方案，适用于包含光放大器的DWDM系统。
[0005] 本发明技术方案提供.一种掺铒光纤放大器实时检测系统，掺铒光纤放大器的主 光路上依次连接有输入端101、第一光親合器分光装置102、第一带通滤波模块104、第一栗 浦合波装置108、第一掺铒光纤113、光可调衰减装置114、增益平坦滤波装置115、第二掺铒 光纤116、第二栗浦合波装置117、第二带通滤波模块118、第二光耦合器分光装置119和输 出端124 ;
[0006] 设置控制回路模块121和第一光电探测装置103、第二光电探测装置123、第一栗 浦装置120、第二栗浦装置122 ;第一光电探测装置103 -端连接第一光耦合器分光装置 102,另一端连接控制回路模块121 ;第二光电探测装置123 -端连接第二光耦合器分光装 置119,另一端连接控制回路模块121 ;第一栗浦装置120 -端连接第一栗浦合波装置108， 另一端连接控制回路模块121，第二栗浦装置122 -端连接第二栗浦合波装置117,另一端 连接控制回路模块121 ;
[0007] 设置数据分析模块109和第一滤波模块105、第二滤波模块112、第一窄带功率探 测模块106、第二窄带功率探测模块107、第三窄带功率探测模块110、第四窄带功率探测模 块111 ;第一滤波模块105 -端与第一带通滤波模块104连接，另一端分别经第一窄带功率 探测模块106、第二窄带功率探测模块107与数据分析模块109连接；第二滤波模块112 - 端与第二带通滤波模块118连接，另一端分别经第三窄带功率探测模块110和第四窄带功 率探测模块111与数据分析模块109连接；
[0008] 输入端101的信号通过第一光耦合器分光装置102后进入第一带通滤波模块104， 第一带通滤波模块104将采样监控信号从主光路中分离出来后接入第一滤波模块105,设 采样监控信号包括短波长的采样波长信号λi和长波长的采样波长信号λ2，第一滤波模块 105将短波长的采样波长信号λ 射到第一窄带功率探测模块106,将长波长的采样波长 信号λ2投射到第二窄带功率探测模块107,第一窄带功率探测模块106和第二窄带功率探 测模块107分别对采样波长信号λλ2窄带滤波并功率检测，所得结果进入数据分析模 块 109 ;
[0009] 输出端124的信号通过第二光耦合器分光装置119后进入第二带通滤波模块118， 第二带通滤波模块118将采样监控信号从主光路中分离出来后接入第二滤波模块112,设 采样监控信号包括短波长的采样波长信号λi和长波长的采样波长信号λ2，第二滤波模块 112将短波长的采样波长信号λ 射到第三窄带功率探测模块110,将长波长的采样波长 信号λ2投射到第四窄带功率探测模块111，第三窄带功率探测模块110和第四窄带功率探 测模块111分别对采样波长信号λλ2窄带滤波并功率检测，所得结果进入数据分析模 块 109〇
[0010] 而且，数据分析模块109由窄带滤波并功率检测所得输入端的自发辐射噪声功率 和输出端放大的自发辐射噪声功率，拟合出工作波长范围带内的放大的自发辐射功率谱如 下，
[0011]
[0012] 式中，λ为工作波长范围带内的波长，A= 表示经过光放 大器后自发辐射ASE噪声在波长λ2与λi增量ΔPASE (λ2)、ΔPASE (λJ之差，B为线性拟 合截距，D(λ，ΔPASE (λ2)，ΔPASE (λJ)为补偿偏差。
[0013] 而且，数据分析模块109计算出噪声功率，并计算出相应的输入输出光信噪比 0SNR，掺铒光纤放大器的噪声系数NF以及信号增益G，
[0014] 所述输入输出光信噪比0SNR按以下定义计算，
[0015]
[0016] 其中，Pslg是指分辨带宽RBW里积分的光信号功率，Ρ 是采用线性标度时积分的 噪声功率，
[0017] Psig=Ptot_PASE
[0018] 其中，PASE为根据自发辐射功率谱PASE(λ)做积分功率运算拟合所得工作波长范围 内的自发辐射噪声功率，Ptot为第二光耦合器分光装置119探测所得输出端的光功率；
[0019] 所述信号增益G按以下定义计算，
[0020]
[0021] 其中，Pin和P^为基于第一光親合器分光装置102和第二光親合器分光装置119 探测所得输入端、输出端的光功率；
[0022] 所述噪声系数NF按以下定义计算，
[0023]
[0024] 其中，h为普朗克常数，Δv为信号频率v附近的信号带宽。
[0025] 而且，第一窄带功率探测模块106、第二窄带功率探测模块107、第三窄带功率探 测模块110、第四窄带功率探测模块111的20dB带宽距离最边缘工作通道的中心波长至少 0. 5nm以上。
[0026] 而且，采样波长信号λi和采样波长信号λ2，是通过在工作波长范围之外首尾附 近各取一个紧邻工作波段的ITU-T波长得到。
[0027] 本发明提供一种集成于掺铒光纤放大器内部的简便、快速且对系统无损的自发 辐射噪声检测技术，在探测带宽范围的首尾各设置一个采样监控波长的滤波探测部分，通 过对监控波长功率的实时检测，基于对整个测试波段底部噪声曲线进行拟合计算出噪声功 率，进而可以得到光放大器的重要性能如噪声指数、增益以及输入输出0SNR等的在线数 据，这些参数对于监控系统性能、网络管理、系统安装与维护等都十分有意义。
【附图说明】
[0028] 图1是现有技术中基于IEC-61280-2-9建议的插值0SNR测试方法。
[0029] 图2是本发明实施例的装置图。
[0030] 图3是本发明实施例的ASE功率谱拟合的原理示意图。
【具体实施方式】
[0031] 为了使本发明实施例的目的、技术方案、优点更加清晰，下面将结合本发明实施例 和附图来介绍本发明的技术方案。
[0032] 本发明提供了一种在线监测密集波分复用系统输入输出光信噪比及放大器性能 参数如噪声指数和增益等的技术方案，适用于包含光放大器的DWDM系统，所提供掺铒光纤 放大器实时检测系统主要包括下述部分：
[0033] 掺铒光纤放大器部分，主要包括掺铒光纤、光可调衰减装置、栗浦装置、栗浦合波 装置，用于放大信号光；
[0034] 控制部分，主要包括参与掺铒光纤放大器探测与控制的控制回路模块；
[0035]检测部分，主要包括与掺铒光纤放大器主光路相连的带通滤波模块（104和118)， 可采用窄带滤波器，用于分离出H)FA工作波长信号带边缘的ASE功率谱，并在工作信道范 围内具有极低的插入损耗。带通滤波模块104(118)后的滤波模块105(112)则进一步将短 波长反射到窄带功率探测模块106(110)，并将长波长透射到窄带功率探测模块107(111)， 窄带功率探测模块10