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_2

文档序号:9505598阅读:来源:国知局
0038]较佳地,所述步骤SI与步骤S2中复用器的输入信道与信号光源的输出信道、以及分波器的输出信道也都是对应的。
[0039]较佳地,所述步骤SI中栗浦光源的配置可根据待测非线性光纤放大器的配置需求选取任意波长与偏振态的光信号。
[0040]进一步地,所述步骤SI与步骤S2中偏振控制器应是若干多信道偏振控制器或多个单一信道偏振控制器的组合,应可通过增加功能或增加附属结构的配置等方式测量输出栗浦光的波长、功率、偏振态等参数。
[0041]进一步地,所述步骤SI和步骤S3中所述的光电探测器指所有包含光电探测器组件的可测量单信道或多信道光信号功率的器件、结构与设备。该光电探测器可作为功能模组成为偏振分析仪的组件。
[0042]进一步地,所述步骤S2中的信号光源的配置为多信道输出、且任一路信道输出为单波长窄线宽单一偏振态光信号;对扰偏器的配置应使其输出多路光信号中的任一路信道信号的斯托克斯参数在单位时间内均匀覆盖玻应廷球。
[0043]进一步地,所述步骤S2中的偏振态分析仪可配置为一台或多台单信道偏振态分析仪。
[0044]进一步地,所述步骤S3对待测非线性光纤放大器的栗浦功率的配置应可获取足够的小信号增益区数据点与饱和增益区间数据点。
[0045]进一步地,所述方法提取的非线性光纤放大器的输出增益-偏振度关系特征参数与测量时该放大器所有输入栗浦光的波长、功率、偏振态等参数集是一一对应的。
[0046]进一步地,所述方法提供的非线性光纤放大器的输出增益-偏振度关系特征参数应一同提供测量时该放大器所有输入栗浦光的波长、功率、偏振态等参数集。
[0047]与现有技术相比,本发明有以下有益效果:
[0048]1、本发明提出的方法可对任意偏振态多信道输入信号经非线性光纤放大器放大后的输出偏振一致性进行标准化分析。
[0049]2、本发明提出的方法可快速测量已知非线性光纤放大器的在小信号增益工作状态下的增益-偏振度关系,并给出该特征参数的适用工作带宽以及置信区间。
[0050]3、本发明有利于对多信道光信号在有非线性光纤放大器组成的光纤网络或光纤系统中传输时的偏振特性进行评估、分析与优化。
[0051]4、本发明有利于生产者以特征参数Γ为基础制定一种评估多信道光纤放大器偏振特性的标准,并用于指导在非线性光纤放大器的出厂状态设置、质量控制等环节。
【附图说明】
[0052]图1是本发明方法步骤SI中的结构示意框图与步骤S23中测量多信道信号的输出增益的结构示意框图。
[0053]图2是本发明方法步骤S2中的测量多信道信号的输出偏振度的结构示意框图。
[0054]图3是本发明方法步骤S2中所测得的多信道信号的信道波长-增益关系的示意图。
[0055]图4是本发明方法步骤S3中改变栗浦功率所获得的增益数据点以及判定数据点所在工作区的示意图。
[0056]图5是本发明方法步骤S4中通过对所得数据的曲线拟合,进而完成特征参数的提取的示意图。
[0057]图6是本发明方法步骤S4中在在小信号增益区内波长-平均增益关系图中确定特征参数适用波长范围的示意图。
[0058][主要组件符号说明]
[0059]图中:001为信号光源,002为复用器,003为扰偏器,004为栗浦光源,005为偏振控制器,006为待测非线性光纤放大器,007为分波器,008为光电探测器,009为偏振态分析仪。
【具体实施方式】
[0060]下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
[0061]如图1所示,本实施例的步骤SI由信号光源001、复用器002、扰偏器003、栗浦光源004、偏振控制器005、待测非线性光纤放大器006、光电探测器007、和光纤连接线组成。
[0062]在步骤SI中,首先由信号光源001产生一路光信号101,将光信号101经过复用器002后输入扰偏器003中产生光信号103、令输出光信号103具有单位时间内功率恒定且偏振态随机分布的特性,该特性亦可表征为单位时间内光信号103的斯托克斯参数(Stokesparameter)在玻应廷球(Poincare Sphere)表面上随机均勾分布。
[0063]其次,由一个(或多个)栗浦光源004产生一路(或多路)栗浦光104,再将栗浦光104输入与其对应的偏振控制器005,通过偏振控制器005对其输出的栗浦光信号105的偏振态实施控制。而后,将光信号103和栗浦光105 —同输入待测非线性光纤放大器006,把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。此处增益可为净平均增益(Net gain)或开关平均增益(On-off gain),一经选定后后续步骤的增益取法需保持一致。
[0064]最后,在本实施例中,通过调整一个(或多个)栗浦光源004对应的偏振控制器005控制其输入栗浦光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ChMAX,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态。
[0065]在本实施例中,步骤S2由信号光源001、复用器002、扰偏器003、栗浦光源004、偏振控制器005、待测非线性光纤放大器006、分波器008、偏振态分析仪009、和光纤连接线组成,如图2所示。
[0066]在步骤S2中,首先,记录步骤SI所述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;
[0067]其次,保持一个(或多个)栗浦光源004与其对应的偏振控制器005的状态与步骤SOl —致,使得偏振控制器005输出的栗浦光信号105的状态与步骤SOl的相同。再保持所述信号光源001、复用器002、扰偏器003以及所述待测非线性光纤放大器006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 ;而后,将多路单信道信号107输入偏振态分析仪009。用偏振态分析仪009测量第i路的单信道光信号107在单位时间内的平均偏振度,记为DOP113
[0068]再次,如图2所示,该平均偏振度DOP1与平均增益Gji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,如图3所示。图3中包含的数据点分别位于小信号增益区201、亚阈值区202或饱和增益区203内。
[0069]在步骤S3中,为取得更多的数据点,首先改变一个(或多个)栗浦光源005的输出功率,再调整偏振控制器005、使输出的栗浦光信号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006的状态不变。
[0070]其次,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-平均偏振度DOPJi据组,并画出该栗浦光功率条件下波长-平均增益关系图。
[0071 ] 最后,重复步骤S3若干次后,画出Chmx信道中的的栗浦功率-增益关系图,如图4所示。所测得的数据点分别位于小信号增益区211,亚阈值区212和饱和增益区213内。其中小信号增益区211,亚阈值区212的数据组可拟合出放大器006测栗浦-功率增益曲线214。习惯上定义:在y轴方向上与曲线214的差值大于3dB的数据点即位于饱和增益区213内。此处可认为图4中小信号增益区211内的数据点对应的波长-平均增益关系图与平均增益-平均偏振度数据组都工作在小信号增益区内,如图6所示。
[0072]如图5所示,在步骤S4中,采用下式
[0073]DOP = 1-exp (-G/ Γ );
[0074]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211进行拟合,所获得最佳拟合曲线224中的Γ参数即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。
[0075]此外,利用上式还可确定一条辅助拟合曲线225,拟合曲线225的选取应使所有在饱和增益区内的数据点223位于其下方。该曲线中的特征参数记为Γ
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