掺铒光纤放大器实时检测系统的制作方法_2

文档序号:9526759阅读:来源:国知局
6(110)与107(111)分别对采样波长信号λλ2窄带滤波并功率 检测。
[0036] 随后的窄带功率探测模块106, 107, 110, 111,为尽量减小相邻通道的串扰对采样 信号探测产生的误差,窄带滤波器的20dB带宽距离相邻的工作信道至少0. 5nm。针对掺铒 光纤自发辐射谱特性,短波长的采样信号在栗浦功率较大时,通常需要在随后的数据分析 模块中特别考虑并做算法校准/修正。
[0037] 参见图2所示,本发明实施例所提供掺铒光纤放大器实时检测系统如下:
[0038] 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 ;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 ;
[0039] 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。
[0040] 各部分工作原理如下:
[0041] 其中,掺铒光纤放大器部分主要包含输入端101和输出端124,光親合器分光装置 (CPL,102和119),从主光路中分离出少量的光功率;
[0042] 其中,光电探测装置(103和123)对输入输出的总光功率(信号光通道功率与 噪声功率之和)实时检测,具体实施时可采用现有技术,例如可能包含光电转换检测电路 (ro)、I/V(电流/电压)转换电路以及线性或对数放大器电路;
[0043] 其中,带通滤波模块(104和118)将采样监控信号从主光路中分离出来。采样监 控信号的波长的选择是预先特定的,在掺铒光纤放大器的工作波长范围之外首尾附近的紧 邻工作波段的ITU-T波长各一个(波长分别为λ2)。ITU-T是国际电信联盟远程通 信标准化组织。比如对于通常的C波段或C+波段,可选择C10. 5和C62. 5 ;对于L波段,可 选择L56和C08. 5。这两个波长的米样信号进一步的由所述的滤波模块(105和112)分离。
[0044] 所述栗浦合波装置(108和117),将栗浦激光器输出光与主光路信号光通道合波, 将栗浦光功率注入到所述掺铒光纤(113和116)中激发Er2+产生受激发射。
[0045]所述栗浦装置(120和122),包含980nm和/或1480nm等栗浦激光器,在EDFA控 制回路模块(121)的控制下,合适的驱动光纤放大器对光信号做放大。
[0046] 所述光可调衰减装置(V0A,114)可调整衰减值,使输入光在一定范围内变化时维 持输出不变的同时,保持掺铒光纤的粒子数反转度维持不变以保证输出增益谱线的平坦, 从而使光放大器增益可变。
[0047] 所述增益平坦滤波装置115是保证放大器增益平坦度的关键器件,避免因为增益 谱不平坦导致信道间功率差异的导致的OSNR代价。该装置在设计的时候,通常会使工作波 段之外插损尽可能大以隔断ASE在光链路中的影响,具体实施时,在选取采样监控信号的 时候,如果采样监控信号的波长离工作波段太远,可能大大降低探测到的噪声功率,从而降 低监测精度。因此,本发明进一步提出的采样波长信号和采样波长信号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,可以解决此问题。
[0048] 所述数据分析模块109将拟合工作波长范围带内的放大的自发辐射功率谱,具体 实施时,可将噪声谱线与采样监控信号之间的对应关系相关参数预先通过校准存贮于该计 算模块中。由于前向ASE噪声谱在1530nm波长对于栗浦功率非常敏感,以及掺铒光纤的不 均匀性导致的SHB效应影响,造成自发辐射噪声谱在短波长处会有较陡峭的深度,因此需 要特别予以考虑,在做拟合通过减小拟合步长以增加精度。如图3所示,通过对掺铒光纤 放大器节点前后的采样监控信号功率做实时监测,可估算光纤放大器前后的ASE谱线。图 3(a)为光放大器的典型光谱,其中△ 信号光谱范围,位于首尾的λλ2为滤波模 块分离出的采样信号光波长。根据输入端的第一带通滤波模块104和输出端的第二带通滤 波模块118以及随后的滤波模块(105和112)所得结果,可以分别求出在进入光放大器放 大之前、之后的采样信号功率的增益情况,比如图3(b)、3(c)、3(d)分别对应于光放大器工 作于低、中、高增益的情况,可拟合得到不同工作状态下的自发辐射噪声ASE的光谱情况。
[0049] 所述控制回路模块121是掺铒光纤放大器的核心控制部分,完成对输入输出光功 率数据的分析与处理,并根据合理的算法实现对放大器的控制,具体实施时,本领域技术人 员可根据现有技术实现。所述控制回路模块完成滤波信号的运算放大、数模转换及分析处 理,包含但不局限于可能采用的MCU或FPGA技术。
[0050] 这种获得DWDM系统光放大器节点的输入输出0SNR、增益及噪声指数等参数的方 式,具体实施时可作为软件功能模块内嵌DWDM系统的网管上,也可以应用在DWDM系统设计 中,作为辅助软件指导系统的配置设计。
[0051] 本发明提供一种实时监测光传输系统光信噪比的方法,适用于包含掺铒光纤放大 器的DWDM系统或单波长光传输系统,包括以下步骤:
[0052] 步骤一,光纤放大器的输入端101的信号通过第一光親合器分光装置102、第一带 通滤波模块104、第一滤波模块105和第一窄带功率探测模块106、第二窄带功率探测模块 107,进入数据分析模块109,实现某特定波长范围内的自发辐射噪声功率和输入信号功率 探测;
[0053] 具体过程为,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 ;
[0054] 步骤二,放大后的该特定波长范围内的自发辐射噪声功率ASE和放大后的信号功 率也通过在输出端124的第二光耦合器分光装置119、第二带通滤波模块118、第二滤波模 块112和第三窄带功率探测模块110、第四窄带功率探测模块111,进入数据分析模块109, 从而使输出端放大的自发辐射噪声功率被探测到;
[0055] 具体过程为,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12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 ;
[0056] 步骤三,由所述采样波长信号λ^Ρλ2之间的特定波长范围内的输入端的自发辐 射噪声功率、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:
[0057]
[0058] 式中,入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(A,APase(A2),为补偿偏差,具体实施时可以由本领域技术人员自
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