一种具有稳相功能的EDFA系统的制作方法

本发明涉及光控相控阵阵列技术领域，具体涉及一种具有稳相功能的edfa系统。

背景技术：

edfa在光放大方面具有非常明显的优势，相比于半导体放大器的高噪声系数，拉曼放大器的大体积及高泵浦功率，edfa光放大器具有低噪声、小尺寸等不可比拟的优势。在光信号长距离传输、光控相控阵波束形成等领域具有广泛的应用。

但是在光控波束形成领域，由于对不同通道的延时精度要求非常高，而微波光子链路系统中，激光器、调制器、延时网络、探测器等组成部分在集成化和小型化上具有较大的提升空间，这也意味着它们彼此之间的相位一致性更易于控制，而edfa的集成化和小型化方面的提升空间不大，且鲜有可替代的光放大技术，因此edfa本身的光程变化将会成为整个链路系统中的相位不一致的主要来源，对整个链路的射频信号的相位变化会有很大的影响。而随着当前光控相控阵的阵列规模的不断扩大，为了避免系统整体的噪声系数的增加和杂散性能的恶化，就需要多个edfa在多个小子阵中单独工作，而当前射频信号通过不同的edfa后彼此之间的相位变化不具有很好的一致性，这会对波束的指向精度、波束宽度、副瓣电平抑制、杂散干扰等指标造成很大程度的恶化。因此需要对不同子阵中的edfa做稳相，改善彼此之间的相位一致性。

作为一般的链路稳相技术往往依赖于返回光中的信号进行稳相控制，通常链路结构中不带有edfa，但是由于edfa中的光路通常都是单向传输的，edfa输出的光不能原路返回至本地端口进行稳相控制，因此通常的链路稳相技术难以应用于带edfa的链路系统中，另外对于edfa当前难以做大小型化和集成化，因此基于环境控制的方式对edfa做稳相难以达到期望的稳相精度。上述问题亟待解决，为此，提出一种具有稳相功能的edfa系统。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于：如何克服现有edfa稳相功能的不足及其在光控相控阵系统中不易于阵列扩展方面的问题，提供了一种具有稳相功能的edfa系统，该系统简单，没有杂散干扰、易于扩展的特点，具有稳相的能力。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括激光器模块、粗波分复用模块、可调光纤延时模块、edfa模块、粗波分解复用模块、光电探测器模块、低噪声放大器模块、第一1分2射频功分器模块、射频鉴相器模块、信号处理模块、第二1分2射频功分器模块；

所述第一1分2射频功分器模块、所述第二1分2射频功分器模块的两个输出端口功能均相同，所述射频鉴相模块的输入端口包括本振输入端口和信号输入端口；

所述激光器模块的输出端口与所述粗波分复用器模块上激光器波长相对应的光输入端口连接，所述粗波分复用器模块的另一个光输入端口为所述edfa系统的光输入端口，所述粗波分复用器模块的公共端口与所述可调光纤延时模块的光输入端口连接，所述可调光纤延时模块的光输出端口与所述edfa模块的光输入端口连接，所述edfa模块的光输出端口与所述粗波分解复用模块的公共端口连接，所述粗波分解复用模块上与所述激光器模块的输出波长相对应的光输出端口连接在所述光电探测器模块的光输入端口上，所述粗波分解复用模块的另一个光输出端口为所述edfa系统的光输出端口，所述光电探测器模块的射频输出端口与所述低噪声放大器模块的输入端口连接，所述低噪声放大器模块的输出端口与第二1分2射频功分器模块的公共端口连接，所述第二1分2射频功分器模块的一个输出端口与所述射频鉴相模块的信号输入端口连接，另一个输出端口为所述edfa系统的射频信号输出端口；

所述第一1分2射频功分器模块的公共端口为所述edfa系统的射频参考信号输入端口，所述第一1分2射频功分器模块的一个输出端口与所述激光器模块的射频输入端口连接，另一个输出端口为所述edfa系统的射频参考信号输出端口；

所述射频鉴相模块的输出端口与所述信号处理模块的输入端口相连，所述射频鉴相模块的本振输入端口的连接根据使用需求配置，所述信号处理模块的输出端口与所述可调光纤延时模块的控制端口连接。

更进一步的，在一个所述edfa系统中，所述射频鉴相模块的本振输入端口与所述edfa系统的射频参考信号输出端口连接，即可实现单一edfa系统的绝对稳相控制。

更进一步的，在多个所述edfa系统中，第一个所述edfa系统中所述射频鉴相模块的本振输入端口无需连接，在任意相邻两个所述edfa系统中，前一个所述edfa系统的射频鉴相模块的射频信号输出端口与后一个所述edfa系统的本振输入端口连接，即可实现多个edfa系统彼此之间的相位相对稳相。

更进一步的，所述激光器模块为直调激光器，其发射出的光的波长在itu标准波长对应表中的c48～c52波段之间。

更进一步的，所述edfa系统的射频参考信号输出端口用于加载外置的射频信号，作为导频信号从而实现整个系统的稳相控制，所述导频信号功率不超过所述激光器模块的1db压缩点，这样的设置可以尽量提高后端鉴相的精度，同时不至于产生严重的谐波信号。

更进一步的，所述粗波分复用模块与所述激光器模块连接的输入端口可通过的光的波长在itu标准波长对应表中c48～c52波段之间，所述粗波分复用模块的另一个输入端口可通过的光的波长在itu标准波长对应表中c22～c46波段之间，所述粗波分复用模块的公共端口输出的光为两个输入端口复用之后的光。

更进一步的，所述可调光纤延时模块具有延时可调功能，通过接受所述信号处理模块的指令对传输通道中的光信号的延时量进行相应调节。

更进一步的，所述粗波分解复用模块与所述光电探测器模块连接的输出端口可通过的光的波长在itu标准波长对应表中c48～c52波段之间，所述粗波分解复用模块的另一个输出端口可通过的光的波长在itu标准波长对应表中c22～c46波段之间，两输出端口之间的隔离度不小于40db，所述粗波分解复用模块的公共端口为输入端口。

更进一步的，所述射频鉴相模块为高精度实时射频鉴相器，其工作频段内鉴相精度通常不超过3°，其输出信号反映输入射频信号与输入本振信号之间的相位差。

本发明相比现有技术具有以下优点：采用主动反馈的方式对链路中edfa本身进行稳相控制，采用波分复用技术将用于控制稳相的信号和传输通道中的射频信号分离开来，避免了对传输信道中的信号造成干扰；并通过将参考输入和参考输出端口外置的方式增加了系统配置的灵活性，当将系统的参考输出端口和鉴相输入端口相连，鉴相输入端口和参考输出端口相连时可以对单个edfa系统本身进行绝对的稳相控制，将射频信号输出端口和下一个edfa系统的本振输入端口相连接，下一个edfa系统的射频参考信号输入端口和上一个edfa系统的射频参考信号输出端口相连可以对多个edfa系统之间进行相对的稳相控制，易于扩展，无杂散干扰问题，具有极大的优势和使用价值，适合应用于大阵列光控波束形成场合。

附图说明

图1为本发明实施例中具有稳相功能的edfa系统的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本发明所述的一种具有稳相功能的edfa系统，包括：激光器模块1、粗波分复用模块2、可调光纤延时模块3、edfa模块4、粗波分解复用模块5、光电探测器模块6、低噪声放大器模块7、第一1分2射频功分器模块8、射频鉴相器模块9、信号处理模块10、第二1分2射频功分器模块11；其中a端口为该edfa系统光输入端口，b端口为该系统光输出端口，c端口为射频参考信号输入端口，d端口为射频参考信号输出端口，e端口为本振输入端口，f为射频信号输出端口；

激光器模块1的光进入粗波分复用器模块2的与激光器波长相对应的光输入端口b，粗波分复用器模块2的其他波长的光输入端口a作为该edfa系统的光输入端口a，粗波分复用器模块2的公共端口c接到可调光纤延时模块3的光输入端口，可调光纤延时模块3的光输出端口接入edfa模块4的光输入端口，edfa模块4的光输出端口接到粗波分解复用模块5的公共端口c，粗波分解复用模块5的与激光器模块1的输出波长相对应的光输出端口b接光电探测器模块6的光输入端口，粗波分解复用模块5的另一个光输出端口a为其他波长的光输出端口，同时也是该edfa系统的光输出端口b，光电探测器模块6的射频输出端口接低噪声放大器模块7的输入端口，低噪声放大器模块7的输出端口与第二1分2射频功分器模块11的公共端口相连，该第二1分2射频功分器模块11的两个输出端口功能相同，其中一个输出端口与射频鉴相模块9的信号输入端口相连，另一个输出端口为该edfa系统的射频信号输出端口f；

第一1分2射频功分器模块8的公共端口即为该edfa系统的射频参考信号输入端口c，第一1分2射频功分器模块8的两个输出端口功能相同，其中一个输出端口与激光器模块1的射频输入端口b直接相连，另一个输出端口为该edfa系统的射频参考信号输出端口d；

射频鉴相模块9的输出端口c与信号处理模块10的输入端口相连，射频鉴相模块9的输入端口有本振输入端口和信号输入端口，射频鉴相模块9的本振输入端口e可以按需配置，既可以与该edfa系统的射频参考信号输出端口d直接相连，也可以与另一个edfa系统的射频信号输出端口f相连，射频鉴相模块9的信号输入端口与第二1分2射频功分器模块11的一个输出端口相连。射频鉴相模块9将鉴相后的数据发送到信号处理模块10，由信号处理模块10进行采集，与事先标定好的相位-幅度数据进行比对，从而确定当前的相位值，计算出与初始的相位值之差，通过pid控制算法计算得到需要矫正的相位量，再将此相位量换算成延时量，进而发送对应的延时调节信息到可调光纤延时模块3的控制端口c，从而实现对edfa模块4的稳相控制。

所述激光器模块为直调激光器，其发射出的光的波长在itu标准波长对应表中的c48～c52波段之间。

所述射频参考信号输入端口c用于加载外置的射频信号，作为导频信号从而实现整个系统的稳相控制，加载的导频信号功率不超过直调激光器的1db压缩点。

所述粗波分复用模块2的输入端口a能通过激光波长为itu标准波长对应表中c22～c46波段的光，输入端口b能通过itu标准波长对应表中c48～c52波段的光，公共端口c输出的光为两个输入端口复用之后的光。

所述可调光纤延时模块3具有延时可调功能，能接受信号处理模块10的指令对传输通道中的光信号的延时量进行相应调节。

所述粗波分解复用模块5的输出端口a能通过激光波长为itu标准波长对应表中c22～c46波段的光，输入端口b能通过itu标准波长对应表中c48～c52波段的光，两端口之间的隔离度不小于40db，从而避免稳相控制通道和信号传输通道之间的串扰干扰，公共端口c为输入端口。

所述的射频鉴相模块9为高精度实时射频鉴相器，其工作频段内鉴相精度通常不超过3°，输出信号反映了输入射频信号与输入本振信号之间的相位差。

当单个edfa模块自身做绝对稳相控制时只需将该系统的射频参考信号输出端口d和本振输入端口e直接短接即可，当多个edfa模块彼此之间需要做相对稳相时，第一个edfa系统的本振输入端口e无需连接，后面的只需将前一个edfa系统的射频信号输出端口f和后一个edfa系统的本振输入端口e相连，依次级联即可实现多个edfa系统彼此之间的相对稳相。

所述的激光器模块1与粗波分复用模块2之间的光纤尽量短，粗波分解复用模块5与光电探测器模块6之间的光纤也尽量短，可以避免非共路光纤带来的稳相误差。

综上所述，上述实施例的具有稳相功能的edfa系统，采用主动反馈的方式对链路中edfa本身进行稳相控制，采用波分复用技术将用于控制稳相的信号和传输通道中的射频信号分离开来，避免了对传输信道中的信号造成干扰；并通过将参考输入和参考输出端口外置的方式增加了系统配置的灵活性，当将系统的参考输出端口和鉴相输入端口相连，鉴相输入端口和参考输出端口相连时可以对单个edfa本身进行绝对的稳相控制；将射频信号输出端口和下一个edfa系统的本振输入端口相连接，使得上一个edfa的射频信号输出作为下一个edfa的鉴相器参考输入，下一个edfa系统的射频参考信号输入端口和上一个edfa系统的射频参考信号输出端口相连，可以对多个edfa系统之间进行相对的稳相控制，易于扩展，无杂散干扰问题，具有极大的优势和使用价值，适合应用于大阵列光控波束形成场合，值得被推广使用。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。