一种多用途EDFA参数快速优化设计装置及其制作、使用方法与流程

本发明属于掺铒光纤放大器设计的技术领域，特别是涉及一种多用途edfa参数快速优化设计装置及其制作、使用方法。

背景技术

掺铒光纤放大器，简称edfa，在光纤传感、光通信、激光雷达等领域都是不可或缺部分。可以采用小信号增益、饱和增益、噪声指数、增益平坦度等指标描述edfa。不同应用领域对edfa的指标要求侧重点不同。例如，应用在密集波分复用光通信系统中，要求有高的增益平坦度；应用在长距离光通信的功率放大器时，要求有大的饱和增益；应用在光纤传感中，尤其是探测信号较弱时，edfa的噪声指数要低。即使应用领域相同，在不同的应用条件下，都需要对edfa进行针对性设计，优化权衡各项指标，使其在特定环境中得到最高性价比。

edfa设计过程中，需要确定泵浦功率和使用的掺铒光纤的长度，在兼顾性价比的前提下找到最佳参数组合。传统的方法为截取不同长度的掺铒光纤熔接到光路中，使用不同泵浦功率测试各项指标，最后选取最佳组合。

然而，传统的edfa设计过程存在一定的不足，主要存在的缺点为：

第一，传统的方法过程是在实验室中进行，难以将尝试的不同参数组合直接接入目标系统中进行直观测试，并且在重复截取光纤熔接过程中重复性工作多，耗费时间和材料，成本高；

第二，传统的方法指标测试系统复杂昂贵，并且在实际应用过程中，具体的edfa指标并不能直观展现edfa与系统的契合度，获得最高性价比。

综上所述，现技术中对于如何解决edfa无法接入目标系统现场测试、在线设计的问题，以及费时、成本高、测试复杂等问题，尚缺乏有效的解决方案。因此，急需一种能够在现有目标系统中在线设计edfa的装置。

技术实现要素：

本发明为了克服的现有技术中edfa无法接入目标系统现场测试、在线设计的问题，以及费时、成本高、测试复杂等问题，提供一种多用途edfa参数快速优化设计装置及其制作、使用方法。本发明实现了将实验室工作搬移到目标系统和现场，通过上位机控制选取不同泵浦功率和掺铒光纤，直接确定edfa需要的掺铒光纤长度和泵浦功率，并且在线测试，获得实际应用效果，并根据参数设计进行性价比最优定制。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

一种多用途edfa参数快速优化设计装置，该装置包括：上位机、泵浦激光器模块、两个光隔离器、波分复用器、多路光开关模块和掺铒光纤组合模块；

所述上位机分别与所述泵浦激光器模块、以及多路光开关模块连接，所述上位机控制泵浦激光器模块的泵浦功率，所述多路光开关模块与所述掺铒光纤组合模块连接，所述上位机通过控制所述多路光开关模块改变所述掺铒光纤组合模块接入该装置的掺铒光纤的长度；

所述波分复用器分别与所述泵浦激光器模块、以及一个光隔离器连接，将泵浦激光器模块产生的泵浦光和通过光隔离器的信号光耦合进多路光开关模块；

所述多路光开关模块的输出端与另一个光隔离器连接。

进一步的，所述上位机采用工控机或计算机，通过串口或并口与所述泵浦激光器模块连接，通过串口或并口与所述多路光开关模块。

进一步的，所述泵浦激光器模块采用最大输出功率为1.5w的泵浦激光器，其中心波长为970～980nm或者1480nm，产生edfa的泵浦光。

进一步的，所述多路光开关模块包括第一多路光开关和第二多路光开关，所述第一多路光开关和所述第二多路光开关采用机械式光开关或者mems光开关，其至少设置4路光开关，且所述第一多路光开关和所述第二多路光开关的光开关设置路数相等，且一一对应，所述第一多路光开关的每一路光开关均与一不同长度掺铒光纤的一端连接，掺铒光纤的另一端与所述第二多路光开关的对应的光开关连接。

进一步的，所述掺铒光纤组合模块包括4m的掺铒光纤、4.5m的掺铒光纤、5m的掺铒光纤、5.5m的掺铒光纤、6m的掺铒光纤、6.5m的掺铒光纤、7m的掺铒光纤和7.5m的掺铒光纤。

进一步的，所述两个光隔离器分别为第一光隔离器和第二光隔离器，所述第一光隔离器与所述波分复用器连接，将信号光单向传输至所述波分复用器；

所述第二光隔离器与所述第二多路光开关连接，使得所述第二多路光开关的输出光单向传输。

本发明为了克服的现有技术中edfa无法接入目标系统现场测试、在线设计的问题，以及费时、成本高、测试复杂等问题，提供一种多用途edfa参数快速优化设计装置及其制作、使用方法。本发明实现了将实验室工作搬移到目标系统和现场，通过上位机控制选取不同泵浦功率和掺铒光纤，直接确定edfa需要的掺铒光纤长度和泵浦功率，并且在线测试，获得实际应用效果，并根据参数设计进行性价比最优定制。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

一种多用途edfa参数快速优化设计装置制作方法，该制作方法用于制作一种多用途edfa参数快速优化设计装置，该方法包括以下步骤：

(1)泵浦激光器模块和第一光隔离器通过光纤熔接机熔接到波分复用器上；

(2)波分复用器合束端通过光纤熔接机熔接到第一多路光开关的输入端；

(3)将掺铒光纤组合模块中不同长度的掺铒光纤熔接到第一多路光开关和第二多路光开关中间，并一一对应；

(4)第二多路光开关的输出端通过光纤熔接机熔接到第二光隔离器；

(5)上位机通过串口或者并口分别控制泵浦激光器模块、多路光开关模块，控制参数分别为泵浦激光器的泵浦功率和接入edfa中的掺铒光纤的长度。

进一步的，所述步骤(1)中，泵浦激光器模块的尾纤长度为0.5m；

第一光隔离器两侧尾纤长度分别为0.5m，其中信号光输入一端光纤接头为fc/apc或者fc/upc；

进一步的，所述步骤(2)中，波分复用器和第一多路光开关熔接处到器件尾纤长度为0.5m。

进一步的，所述步骤(4)中，第二多路光开关和第二光隔离器的尾纤长度都为0.5m，第二光隔离器光输出一端光纤接头为fc/apc或者fc/upc。

本发明为了克服的现有技术中edfa无法接入目标系统现场测试、在线设计的问题，以及费时、成本高、测试复杂等问题，提供一种多用途edfa参数快速优化设计装置及其制作、使用方法。本发明实现了将实验室工作搬移到目标系统和现场，通过上位机控制选取不同泵浦功率和掺铒光纤，直接确定edfa需要的掺铒光纤长度和泵浦功率，并且在线测试，获得实际应用效果，并根据参数设计进行性价比最优定制。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

一种多用途edfa参数快速优化设计装置使用方法，该使用方法基于一种多用途edfa参数快速优化设计装置，该使用方法包括以下步骤：

(1)将一种多用途edfa参数快速优化设计装置接入到使用edfa进行光信号放大的系统中，固定泵浦功率，并通过上位机选取edfa中不同掺铒光纤的长度，分别记录光放大效果；

(2)将泵浦激光器模块功率通过上位机按照100mw递增依次设计，重复步骤(1)；

(3)将测试结果进行比对分析，在满足要求前提下，选择最佳性价比，获取最佳泵浦激光功率值和掺铒光纤长度值，并根据该数据进行针对性edfa生产。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)本发明的一种多用途edfa参数快速优化设计装置，通过多路光开关将不同长度的掺铒光纤设计进该装置，并且泵浦激光器功率可调，通过本发明实现多种类型组合的edfa，具有不同放大效果，实现一机多用途，控制简单，使用方便；

(2)本发明的一种多用途edfa参数快速优化设计装置及其制作、使用方法，实际应用一种多用途edfa参数快速优化设计装置时，由于对edfa光放大性能要求侧重不同，可以通过该装置实地进行在线测试，评估最佳效果，优化设计参数，然后直接进行edfa生产；

(3)本发明的一种多用途edfa参数快速优化设计装置及其制作、使用方法，设计人员利用一种多用途edfa参数快速优化设计装置进行不同用途edfa设计时，极大程度降低实验室进行设计的时间，免去在实验室试验熔接不同长度掺铒光纤和调节泵浦功率搭建不同edfa过程；

(4)本发明的一种多用途edfa参数快速优化设计装置可以实时实地嵌入目标应用系统进行在线测试，通过上位机获取最佳掺铒光纤和泵浦功率优化参数，然后直接进行特定用途的edfa生产，在特定用途的edfa未设计前就知道应用效果，减少设计试验时间和测试费用。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明一种多用途edfa参数快速优化设计装置的结构示意图；

其中：1-上位机，2-泵浦激光器模块，3-第一光隔离器，4-波分复用器，5-第一多路光开关，6-掺铒光纤组合模块，7-第二多路光开关，8-第二光隔离器。

具体实施方式：

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在edfa无法接入目标系统现场测试、在线设计的问题，以及费时、成本高、测试复杂等问题，提供一种多用途edfa参数快速优化设计装置及其制作、使用方法。本发明实现了将实验室工作搬移到目标系统和现场，通过上位机控制选取不同泵浦功率和掺铒光纤，直接确定edfa需要的掺铒光纤长度和泵浦功率，并且在线测试，获得实际应用效果，并根据参数设计进行性价比最优定制。

本申请的一种典型的实施方式中，采用如下技术方案：

如图1所示，

一种多用途edfa参数快速优化设计装置，该装置包括：上位机1、泵浦激光器模块2、第一光隔离器3、第二光隔离器8、波分复用器4、由第一多路光开关5和第二多路光开关7组成的多路光开关模块和掺铒光纤组合模块6；

所述上位机1分别与所述泵浦激光器模块2、以及多路光开关模块的第一多路光开关5和第二多路光开关7连接，所述上位机1控制泵浦激光器模块2的泵浦功率，所述多路光开关模块的第一多路光开关5和第二多路光开关7与所述掺铒光纤组合模块6连接，所述上位机1通过控制所述多路光开关模块的第一多路光开关5和第二多路光开关7改变所述掺铒光纤组合模块6接入该装置的掺铒光纤的长度；

在本实施例中，所述上位机采用工控机或计算机，通过串口与所述泵浦激光器模块连接，通过串口或并口与所述多路光开关模块。

所述泵浦激光器模块2采用最大输出功率为1.5w的泵浦激光器，其中心波长为970～980nm或者1480nm，产生edfa的泵浦光。

所述第一光隔离器3与所述波分复用器4连接，将信号光单向传输至所述波分复用器；在本实施例中，选用典型波长为1550nm的第一光隔离器3，保证光单向传输，防止光路中回光烧坏器件；

所述第二光隔离器8与所述第二多路光开关7连接，使得所述第二多路光开关7的输出光单向传输。在本实施例中，选用典型波长为1550nm的第二光隔离器8，保证光单向传输，防止光路中回光烧坏器件；

所述波分复用器4分别与所述泵浦激光器模块2、以及第一光隔离器3连接，将泵浦激光器模块2产生的泵浦光和通过光隔离器的信号光耦合进第二多路光开关7；

在本实施例中，所述第一多路光开关5和所述第二多路光开关7采用机械式光开关或者mems光开关，其至少设置4路光开关，在本实施例中采用典型值的1×8路，且所述第一多路光开关5和所述第二多路光开关7的光开关设置路数相等，且一一对应，所述第一多路光开关5的每一路光开关均与一不同长度掺铒光纤的一端连接，掺铒光纤的另一端与所述第二多路光开关7的对应的光开关连接。

在本实施例中，所述掺铒光纤组合模块6的掺铒光纤的长度组合根据述第一多路光开关5和所述第二多路光开关7和光纤类型选择，如使用长飞的edf1013类型，所述掺铒光纤组合模块6包括4m的掺铒光纤、4.5m的掺铒光纤、5m的掺铒光纤、5.5m的掺铒光纤、6m的掺铒光纤、6.5m的掺铒光纤、7m的掺铒光纤和7.5m的掺铒光纤。

实施例2：

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在edfa无法接入目标系统现场测试、在线设计的问题，以及费时、成本高、测试复杂等问题，提供一种多用途edfa参数快速优化设计装置及其制作、使用方法。本发明实现了将实验室工作搬移到目标系统和现场，通过上位机控制选取不同泵浦功率和掺铒光纤，直接确定edfa需要的掺铒光纤长度和泵浦功率，并且在线测试，获得实际应用效果，并根据参数设计进行性价比最优定制。

本申请的一种典型的实施方式中，采用如下技术方案：

一种多用途edfa参数快速优化设计装置制作方法，该制作方法用于制作一种多用途edfa参数快速优化设计装置，该方法包括以下步骤：

(1)泵浦激光器模块2和第一光隔离器3通过光纤熔接机熔接到波分复用器4上；

所述步骤(1)中，泵浦激光器模块2的尾纤长度为0.5m；

第一光隔离器3两侧尾纤长度分别为0.5m，其中信号光输入一端光纤接头为fc/apc或者fc/upc；

(2)波分复用器4合束端通过光纤熔接机熔接到第一多路光开关5的输入端；

所述步骤(2)中，波分复用器4和第一多路光开关5熔接处到器件尾纤长度为0.5m。

(3)将掺铒光纤组合模块6中不同长度的掺铒光纤熔接到第一多路光开关5和第二多路光开关7中间，并一一对应；

(4)第二多路光开关7的输出端通过光纤熔接机熔接到第二光隔离器8；

所述步骤(4)中，第二多路光开关7和第二光隔离器8的尾纤长度都为0.5m，第二光隔离器光输出一端光纤接头为fc/apc或者fc/upc。

(5)上位机1通过串口分别控制泵浦激光器模块2、多路光开关模块的第一多路光开关5和第二多路光开关7，控制参数分别为泵浦激光器模块2的泵浦功率和接入edfa中的掺铒光纤的长度。

实施例3：

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在edfa无法接入目标系统现场测试、在线设计的问题，以及费时、成本高、测试复杂等问题，提供一种多用途edfa参数快速优化设计装置及其制作、使用方法。本发明实现了将实验室工作搬移到目标系统和现场，通过上位机控制选取不同泵浦功率和掺铒光纤，直接确定edfa需要的掺铒光纤长度和泵浦功率，并且在线测试，获得实际应用效果，并根据参数设计进行性价比最优定制。

本申请的一种典型的实施方式中，采用如下技术方案：

一种多用途edfa参数快速优化设计装置使用方法，该使用方法基于一种多用途edfa参数快速优化设计装置，该使用方法包括以下步骤：

(1)将一种多用途edfa参数快速优化设计装置接入到使用edfa进行光信号放大的系统中，固定泵浦功率，在本实施例中，利用中心波长为975nm泵浦，泵浦功率为100mw；

并通过上位机1选取edfa中不同掺铒光纤的长度，在本实施例中使用长飞的edf1013类型掺铒光纤，通过上位机1选取edfa中掺铒光纤的长度依次为4m、4.5m、5m、5.5m、6m、6.5m、7m、7.5m，

分别记录光放大效果；

(2)将泵浦激光器模块2功率通过上位机按照100mw递增依次设计，重复步骤(1)；

(3)将测试结果进行比对分析，在满足要求前提下，选择最佳性价比，获取最佳泵浦激光功率值和掺铒光纤长度值，并根据该数据进行针对性edfa生产。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)本发明的一种多用途edfa参数快速优化设计装置，通过多路光开关将不同长度的掺铒光纤设计进该装置，并且泵浦激光器功率可调，通过本发明实现多种类型组合的edfa，具有不同放大效果，实现一机多用途，控制简单，使用方便；

(2)本发明的一种多用途edfa参数快速优化设计装置及其制作、使用方法，实际应用一种多用途edfa参数快速优化设计装置时，由于对edfa光放大性能要求侧重不同，可以通过该装置实地进行在线测试，评估最佳效果，优化设计参数，然后直接进行edfa生产；

(3)本发明的一种多用途edfa参数快速优化设计装置及其制作、使用方法，设计人员利用一种多用途edfa参数快速优化设计装置进行不同用途edfa设计时，极大程度降低实验室进行设计的时间，免去在实验室试验熔接不同长度掺铒光纤和调节泵浦功率搭建不同edfa过程；

(4)本发明的一种多用途edfa参数快速优化设计装置可以实时实地嵌入目标应用系统进行在线测试，通过上位机获取最佳掺铒光纤和泵浦功率优化参数，然后直接进行特定用途的edfa生产，在特定用途的edfa未设计前就知道应用效果，减少设计试验时间和测试费用。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并非对本发明保护范围的限制，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改、等同替换或变形仍在本发明的保护范围以内。