本发明涉及一种光纤通信技术领域，是一种相干光纤拉曼放大系统中相对相位噪声的抑制方法及系统。
背景技术：
随着光纤通信技术的发展，需要单跨距无电中继的光纤传输系统距离越来越长，传输速率越来越高，尤其是100G以上的高阶调制相干光纤通信系统。在这种情况下，采用双向分布式拉曼放大器是延长光纤传输跨距的有效方法；特别是在超长跨距光纤系统中，必须采用分布式拉曼放大器以及更加高级的高阶调制格式才能实现应用场景对光纤跨距的要求。
前向泵浦分布式拉曼放大中泵浦光将在传输光纤中与信号光相互作用，由于泵浦光激光器输出的泵浦光必然有一定的功率波动，此功率波动在传输光纤中将会与信号光通过交叉相位调制不断作用，使得其对信号光的相对相位噪声不断累积，最终引起接收端信号光的相对相位噪声劣化。目前高阶调制格式性能受限于前向泵浦分布式拉曼放大中泵浦光功率波动而引起接收端相对相位噪声劣化，实际使用的高级调制格式如QPSK、16QAM等的超长跨距光纤系统的性能影响更加严重。
由于信号光功率的波动和泵浦光功率的波动共同影响信号光的相位变化，因此，可以通过微调信号光的入纤功率来抵消一部分泵浦光引起的相对相位噪声，来改善接收端信号的相位噪声，提高信噪比，增加系统的传输距离。
技术实现要素：
本发明提供了一种相干光纤拉曼放大系统中相对相位噪声的抑制方法及系统，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决相干光纤拉曼放大系统中相对相位噪声大，造成信噪比低，影响传输距离的问题。
本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种相干光纤拉曼放大系统中相对相位噪声的抑制方法，包括以下步骤：
第一步：前向拉曼泵浦模块发射前向拉曼泵浦光，分束器接收前向拉曼泵浦光并进行分光，将99％的前向拉曼泵浦光输入发射端合束器，之后进入第二步，分束器将1％的前向拉曼泵浦光输入光功率计，之后进入第三步；
第二步：发射端合束器对99％的前向拉曼泵浦光进行耦合，耦合后的前向拉曼泵浦光进入传输光纤，之后进入第六步；
第三步：光功率计接收1％的前向拉曼泵浦光，实时监测该1％的前向拉曼泵浦光的功率，以此获得另外99％的前向拉曼泵浦光的功率波动大小，并将监测到的功率发送至反馈算法模块中，之后进入第四步；
第四步：反馈算法模块接收该功率，通过反馈算法确定信号光功率的最佳值，具体过程如下：
(1)、根据相干光纤拉曼放大系统参数求解下述方程，建立一个泵浦光波动与对应需要改变的信号光功率的查找表；
其中，As(z,t)是信号光的光场，αs是信号光衰减系数，g(z)是信号光的微分拉曼增益系数，β2是光纤在信号光附近的色散参数，γs是非线性系数，Ap(z,t)是泵浦光光场；
(2)、当光功率计检测到前向拉曼泵浦光功率的波动时，通过反馈算法检索查找表，找到信号光功率所需调整的值，即为信号光功率的最佳值；
(3)、反馈算法模块将该信号光功率值输出至信号发射机中，之后进入第五步；
第五步：信号发射机根据该信号光功率值控制信号光功率单元，调节发射的信号光的入纤功率，发射信号光至发射端合束器，经发射端合束器耦合后的信号光进入传输光纤，之后进入第六步；
第六步：前向拉曼泵浦光对进入传输光纤的信号光进行放大，之后进入第七步；
第七步：无需对接收端的后向拉曼泵浦光模块进行任何改动，后向拉曼泵浦光模块发射后向拉曼泵浦光至传输光纤，信号接收机接收信号光。
下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：
上述第六步的具体过程如下：
(1)、后向拉曼泵浦光模块发射后向拉曼泵浦光至接收端合束器；
(2)、接收端合束器对后向拉曼泵浦光进行耦合，耦合后的后向拉曼泵浦光进入传输光纤对信号光进行放大；
(3)、信号光经过接收端合束器到达信号接收机，信号接收机将信号光上的数据还原出来。
本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种相干光纤拉曼放大系统中相对相位噪声的抑制系统，包括前向拉曼泵浦模块、分束器、信号发射机、光功率计、反馈算法模块、发射端合束器、传输光纤、后向拉曼泵浦光模块、接收端合束器和信号接收机；
信号发射机：用于发射携带传输数据的光信号；
前向拉曼泵浦模块：用于发射前向拉曼泵浦光；
分束器：用于将前向拉曼泵浦光进行分光，99％的前向拉曼泵浦光用于注入传输光纤中，1％的前向拉曼泵浦光用于进行功率监测。
光功率计：用于监测分束器输出的1％的前向拉曼泵浦光的功率波动；
反馈算法模块：由反馈算法构成，用于计算信号光功率所需调整的值，即为信号光功率的最佳值；
发射端合束器：分别用于将信号光和前向拉曼泵浦光耦合到传输光纤中；
传输光纤：用于光信号的传输；
接收端合束器：用于将后向拉曼泵浦光耦合到传输光纤中；
后向拉曼泵浦模块：用于发射后向拉曼泵浦光；
信号接收机：用于接收光信号，还原传输数据。
本发明改进了目前商用的发射端和前向泵浦结构，而无需对位于接收端的后向泵浦结构进行改动，将原有的前向泵浦结构中的前向拉曼泵浦模块的后面放置一个99:1的分束器进行分光，将其99％的泵浦光用来进行前向拉曼泵浦放大，将其1％的泵浦光用功率计进行功率监测，并增加了根据监测到的泵浦光功率波动估计引起接收端相对相位噪声改变大小的算法。因此本发明能实时调节信号光的入纤功率，用来补偿一部分由于前像泵浦光功率波动而引起的接收端信号光相对相位噪声，降低了拉曼放大器的噪声系数，同时增加了超长跨距光纤通信系统的传输距离。
附图说明
附图1为本发明的结构框图。
附图2为本发明的流程图。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：
实施例1：如附图1、2所示，该相干光纤拉曼放大系统中相对相位噪声的抑制方法，包括以下步骤：
第一步：前向拉曼泵浦模块发射前向拉曼泵浦光，分束器接收前向拉曼泵浦光并进行分光，将99％的前向拉曼泵浦光输入发射端合束器，之后进入第二步，将1％的前向拉曼泵浦光输入光功率计，之后进入第三步；
第二步：发射端合束器对99％的前向拉曼泵浦光进行耦合，耦合后的前向拉曼泵浦光进入传输光纤，之后进入第六步；
第三步：光功率计接收1％的前向拉曼泵浦光，实时监测该1％的前向拉曼泵浦光的功率，以此获得另外99％的前向拉曼泵浦光的功率波动大小，并将监测到的功率发送至反馈算法模块中，之后进入第四步；
第四步：反馈算法模块接收该功率，通过反馈算法确定信号光功率的最佳值，具体过程如下：
(1)、根据相干光纤拉曼放大系统参数求解下述方程，建立一个泵浦光波动与对应需要改变的信号光功率的查找表；
其中，As(z,t)是信号光的光场，αs是信号光衰减系数，g(z)是信号光的微分拉曼增益系数，β2是光纤在信号光附近的色散参数，γs是非线性系数，Ap(z,t)是泵浦光光场；
(2)、当光功率计检测到前向拉曼泵浦光功率的波动时，通过反馈算法检索查找表，找到信号光功率所需调整的值，即为信号光功率的最佳值；
(3)、反馈算法模块将该信号光功率值输出至信号发射机中之后进入第五步；
第五步：信号发射机根据该信号光功率值控制信号光功率单元，调节发射的信号光的入纤功率，发射信号光至发射端合束器，经发射端合束器耦合后的信号光进入传输光纤，之后进入第六步；
第六步：前向拉曼泵浦光对进入传输光纤的信号光进行放大，之后进入第七步；
第七步：无需对接收端的后向拉曼泵浦光模块进行任何改动，后向拉曼泵浦光模块发射后向拉曼泵浦光至传输光纤，信号接收机接收信号光。
这里第一步中的分束器为一个99:1的分束器，将其1％的前向拉曼泵浦光用功率计进行功率监测，将其99％的前向拉曼泵浦光用来进行前向拉曼泵浦放大，这里注入传输光纤中的泵浦光功率仅仅减小了1％，基本不影响其对传输信号光的放大；
根据第四步第1步中的方程可以看出信号光的相位偏转与信号光功率和泵浦光功率的波动都有关系，因此当泵浦光功率增大时，可以适当减小信号光噪声来补偿信号相位偏转；泵浦光功率减小时，可以适当增加信号光功率来补偿。反馈算法用于确定信号光功率波动的最佳值，使接收端的信噪比达到最优；
第五步中信号发射机根据该信号光功率值控制信号光功率单元，调节发射的信号光的入纤功率，以补偿一部分由于前向拉曼泵浦光波动引起的接收端信号光的相对相位噪声的劣化。
本发明改进了目前商用的发射端和前向泵浦结构，而无需对位于接收端的后向泵浦结构进行改动，将原有的前向泵浦结构中的前向拉曼泵浦模块的后面放置一个99:1的分束器进行分光，将其99％的泵浦光用来进行前向拉曼泵浦放大，将其1％的泵浦光用功率计进行功率监测，并增加了根据监测到的泵浦光功率波动估计引起接收端相对相位噪声改变大小的算法，从而能实时调节信号光的入纤功率，用来补偿一部分由于前像泵浦光功率波动而引起的接收端信号光相对相位噪声，降低了拉曼放大器的噪声系数，同时增加了超长跨距光纤通信系统的传输距离。
下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：
如附图1、2所示，第六步的具体过程如下：
(1)、后向拉曼泵浦光模块发射后向拉曼泵浦光至接收端合束器；
(2)、接收端合束器对后向拉曼泵浦光进行耦合，耦合后的后向拉曼泵浦光进入传输光纤对信号光进行放大；
(3)、信号光经过接收端合束器到达信号接收机，信号接收机将信号光上的数据还原出来。
实施例2：如附图1、2所示，该相干光纤拉曼放大系统中相对相位噪声的抑制系统，包括前向拉曼泵浦模块、分束器、信号发射机、光功率计、反馈算法模块、发射端合束器、传输光纤、后向拉曼泵浦光模块、接收端合束器和信号接收机；
信号发射机：用于发射携带传输数据的光信号；
前向拉曼泵浦模块：用于发射前向拉曼泵浦光；
分束器：用于将前向拉曼泵浦光进行分光，99％的前向拉曼泵浦光用于注入传输光纤中，1％的前向拉曼泵浦光用于进行功率监测。
光功率计：用于监测分束器输出的1％的前向拉曼泵浦光的功率波动；
反馈算法模块：由反馈算法构成，用于计算信号光功率所需调整的值，即为信号光功率的最佳值；
发射端合束器：分别用于将信号光和前向拉曼泵浦光耦合到传输光纤中；
传输光纤：用于光信号的传输；
接收端合束器：用于将后向拉曼泵浦光耦合到传输光纤中；
后向拉曼泵浦模块：用于发射后向拉曼泵浦光；
信号接收机：用于接收光信号，还原传输数据。
这里信号发射机可采用光收发模块中的发射端口发射载波为1550nm，格式为RZ-DQPSK的40G光信号；传输光纤可以选用普通标准单模光纤，如SMF-28e；也可选用超低损耗大有效面积光纤，如EX2000；分束器为99:1的分束器；前向拉曼泵浦模块、光功率计、发射端合束器、接收端合束器、后向拉曼泵浦模块和信号接收机均为现有公知技术。
以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。