一种提取非线性光纤放大器多信道信号增益-偏振度关系特征参数的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光纤放大器输出信号偏振度的测量与表征领域，特别是一种提取非线性光纤放大器多信道信号增益-偏振度关系特征参数的方法。
【背景技术】
[0002]非线性光纤放大器(Nonlinear fiber amplifier)是指利用光纤中光波的非线性效应实现信号放大的全光放大器。典型的非线性光纤放大器包括:光纤拉曼放大器(FiberRaman amplifier)、光纤参量放大器(Fiber optical parametric amplifier)、光纤布里渊放大器(Fiber Brillouin amplifier)、混合光纤放大器(Hybrid fiber amplifier)等。非线性光纤放大器一般由光纤、光栗浦、偏振控制器、分光器/环形器(circulator)组成，可对输入的单波长信道或多波长信道光信号进行放大。
[0003]非线性光纤放大器对输入光信号的偏振态敏感。这一特性会对多波长信道信号光的增益与输出偏振态产生影响，影响由非线性光纤放大器所组成的波分复用光通信系统的性能与工作状态。在光通信系统中，光纤中随传播距离随机变化的双折射是导致输入多波长光信号的偏振态随机的主要原因。但目前缺乏一种方法对宽带非线性光纤放大器与系统进行偏振特性分析，也并没有一种参数可反映宽带非线性光纤放大器对不同波长信道输出信号的偏振控制能力。此外，相较于有关文献提出的采用单波长光信号测量光纤拉曼放大器平均增益-平均偏振度关系的实验方法，目前缺乏面向已知非线性光纤放大器的泛用型快速测量增益-偏振度关系的方法。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的目的是提出一种提取非线性光纤放大器多信道信号增益-偏振度关系特征参数的方法，能准确反映待测非线性光纤放大器对不同波长输入信号的偏振控制能力，可广泛应用于宽带非线性光纤放大器与系统的偏振特性分析以及可广泛应用于对已知宽带多信道非线性光纤放大器的增益-偏振度关系的快速测量。
[0005]本发明采用以下方案实现:一种提取非线性光纤放大器多信道信号增益-偏振度关系特征参数的方法，具体包括以下步骤:
[0006]步骤S1:将经过扰偏的多路波长信道的光信号输入一台非线性光纤放大器，通过调整栗浦光偏振控制器得到最大信号输出增益，保持并记录栗浦光源与偏振控制器的状态；
[0007]步骤S2:输入栗浦光的功率偏振态不变，测量步骤SI所述非线性光纤放大器输出多信道光信号的每一个波长信道的平均输出增益与平均偏振度DOP ;
[0008]步骤S3:保持栗浦光的输入偏振态不变，改变栗浦功率后即重复步骤S2取得若干组多信道增益-偏振度关系数据，并由相应的栗浦光功率-增益关系确定放大器饱和增益区位置。
[0009]步骤S4:将通过步骤S3取得的多信道增益-偏振度关系数据组用特定曲线拟合，最终完成对该非线性光纤放大器输出增益-偏振度关系特征参数的提取并确定其在不同栗浦条件下的适用波长范围。
[0010]进一步地，所述步骤SI具体包括以下步骤:
[0011]步骤Sll:提供信号光源、复用器、扰偏器、大于等于I个栗浦光源、与所述栗浦光源对应的偏振控制器、待测非线性光纤放大器以及光电探测器；
[0012]步骤S12:信号光源产生一路光信号101，将所述光信号101经过所述复用器后得到光信号102，将所述光信号102输入所述扰偏器中产生具有单位时间内功率恒定且偏振态随机分布的特性的光信号103 ;
[0013]步骤S13:所述大于等于I个栗浦光源产生大于等于I路的栗浦光104，将所述栗浦光104输入与其对应的偏振控制器得到栗浦光105，通过所述偏振控制器对其输出的栗浦光105的偏振态实施控制；
[0014]步骤S14:将所述光信号103和栗浦光105 —同输入所述待测非线性光纤放大器得到被放大的信号光106，将所述被放大的信号光106输入光电探测器007，由光电探测器007测得被放大的信号光106第i路的单信道光信号功率，并计算该信道光信号的增益。
[0015]步骤S15:通过调整所述大于等于I个栗浦光源对应的偏振控制器控制栗浦光105的偏振态，以使多波长信号光106的其中一个波长信道得到最大输出平均增益，同时记录平均增益最大的信道Chmx，其增益记为Gmax;而后，保持并记录栗浦光源与偏振控制器的状
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[0016]进一步地，所述步骤S2具体包括以下步骤:
[0017]步骤S21:提供信号光源、复用器、扰偏器、大于等于I个栗浦光源、与所述栗浦光源对应的偏振控制器、待测非线性光纤放大器、光电探测器、分波器以及偏振态分析仪；
[0018]步骤S22:保持所述大于等于I个栗浦光源、所述偏振控制器的状态与步骤SI —致，进而使得所述偏振控制器输出的栗浦光105的状态与步骤SI的相同；
[0019]步骤S23:记录步骤S15状态下多信道信号光106的每一个波长信道平均增益，其中第i路的单信道光信号的平均增益记为G1;
[0020]步骤S24:保持所述信号光源、复用器、扰偏器以及所述待测非线性光纤放大器的状态与步骤SI —致，进而使得所述待测非线性光纤放大器输出的多信道信号光106的状态与步骤SI的相同，把多信道信号光106输入分波器，由分波器把多信道信号光106分离成为多路单信道信号107 ;
[0021]步骤S25:将所述多路单信道信号107输入偏振态分析仪，用偏振态分析仪测量第i路的单信道光信号在单位时间内的平均偏振度，记为DOP1;
[0022]步骤S26:该平均偏振度DOP1与平均增益G ^且成与第i路的单信道光信号107对应的一组数据，将多信道信号光106中的所有信道对应的数据组按照信道波长-平均增益画出关系图。
[0023]进一步地，所述步骤S3具体包括以下步骤:
[0024]步骤S31:提供信号光源、复用器、扰偏器、大于等于I个栗浦光源、与所述栗浦光源对应的偏振控制器、待测非线性光纤放大器、分波器、光电探测器以及偏振态分析仪；
[0025]步骤S32:先改变所述栗浦光源的输出功率，再调整与所述栗浦光源对应的偏振控制器使输出的栗浦光105的功率变化但偏振态与步骤SI中的相同；而后，测量并记录Chmx信道的平均增益与栗浦光功率；这一过程中保持待测非线性光纤放大器的状态不变；
[0026]步骤S33:重复步骤S2，测得该栗浦光功率条件下的多信道信号光106中的所有信道对应的平均增益G1-DOP1平均偏振度数据组，并画出该栗浦光功率条件下波长-平均增益关系图。
[0027]步骤S34:重复步骤S32至步骤S33，画出Ch1J言道中的的栗浦功率-增益关系图，并确定该放大器饱和增益区在该关系图中的位置。
[0028]进一步地，所述步骤S4具体为:采用下式对所得的小信号增益区内的多信道平均偏振度-最大增益数据组进行拟合:
[0029]DOP = 1-exp (-G/ Γ )；
[0030]其中，G为平均增益值，Γ为该非线性光纤放大器输出增益-偏振度关系特征参数的形式之一，该特征参数与上述步骤中所有输入栗浦光105的波长、功率、偏振态等参数集是对应的。
[0031]进一步地，所述步骤S4还包括:利用下式确定一条辅助拟合曲线:
[0032]DOP = 1-exp (-G/ Γ )；
[0033]将曲线中的特征参数记为Γ' NET，用以表征所述待测非线性光纤放大器输出增益-偏振度关系Fnet参数的误差范围并标定其置信区间；通过该辅助拟合曲线确定小信号增益区中特征参数及其适用波长范围。
[0034]进一步地，所述信号光源为若干多信道信号光源或多个单一信道信号光源的组合，任一信道可单独开关，且多信道输出应均为单波长窄线宽单一偏振态光信号。
[0035]进一步地，对所述扰偏器的配置为:使其输出光信号的斯托克斯参数在单位时间内均匀覆盖玻应廷球。
[0036]进一步地，所述步骤S2中所述的增益为所述待测非线性光纤放大器净增益(netgain)或开关增益(on-off gain)，一经选定后续步骤的增益保持一致。
[0037]进一步地，所述非线性光纤放大器包括所有的单一非线性光纤放大器、混合光纤放大器、以及上述放大器的级联或串联模式；其中所述单一非线性光纤放大器包括光纤拉曼放大器、光纤参量放大器、光纤布里渊放大器。
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