專利名稱：同時(shí)實(shí)現(xiàn)遙泵放大與拉曼放大的光纖通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域的遙泵放大技術(shù)及拉曼放大技術(shù)，具體涉及一種利用同一泵浦光源實(shí)現(xiàn)遙泵放大與拉曼放大的光纖通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著多項(xiàng)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)饫w通信系統(tǒng)中繼距離要求的不斷提高，光纖通信超長(zhǎng)站距的研究已成為通信部門關(guān)注的熱點(diǎn)。拉曼放大技術(shù)與遙泵放大技術(shù)是延長(zhǎng)中繼距離，實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)站距的兩種重要的放大技術(shù)。遙泵放大裝置通過(guò)在通信光纖的適當(dāng)位置熔接一段摻鉺光纖，并從終端發(fā)射高功率泵浦光激勵(lì)摻鉺光纖，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)光的放大。拉曼放大是一種源于受激拉曼散射效應(yīng)的放大裝置，當(dāng)高功率的泵浦源被注入通信光纖時(shí)，較高頻率的泵浦光的能量可以通過(guò)受激拉曼散射效應(yīng)傳遞給頻率較低的信號(hào)光。一般的遙泵通信系統(tǒng)的傳輸距離會(huì)受到輸入泵浦光功率的限制，由于泵浦光的功率不能超過(guò)自發(fā)拉曼散射的閾值，遙泵裝置通常只能放置在距離終端75Km以下的位置。高階遙泵放大技術(shù)能夠打破這一限制，它選用頻率更高的泵浦光，并利用高功率泵浦光拉曼散射后得到的散射光作為殘兒光纖的激勵(lì)源。高階遙泵技術(shù)能夠提高泵浦功率的閾值，延長(zhǎng)中繼距離。對(duì)應(yīng)的，也有高階拉曼放大技術(shù)。它選用頻率更高的泵浦光，并利用泵浦光的拉曼散射光作為信號(hào)的拉曼泵浦光。由于散射光的最大功率點(diǎn)能深入到光纖中，能夠?yàn)橄到y(tǒng)帶來(lái)信噪比的改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種同時(shí)實(shí)現(xiàn)遙泵放大與拉曼放大的光纖通信系統(tǒng)，以減少光纖通信系統(tǒng)中的泵浦源個(gè)數(shù)，提高泵浦效率，改善通信質(zhì)量，延長(zhǎng)中繼距
1 O本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用以下的技術(shù)方案
本發(fā)明提供的是一種用同一泵浦光源同時(shí)實(shí)現(xiàn)遙泵放大與拉曼放大的光纖通信系統(tǒng)， 該系統(tǒng)由光通信系統(tǒng)的發(fā)射單元、接收單元和傳輸鏈路中的放大系統(tǒng)組成，其中發(fā)射單元通過(guò)激光器和調(diào)制器產(chǎn)生經(jīng)過(guò)編碼的2. 5Gbit/s信號(hào)的信號(hào)光源，承載了信號(hào)的光束進(jìn)入傳輸鏈路中；該光束在傳輸了一段距離后通過(guò)放大系統(tǒng)對(duì)信號(hào)光進(jìn)行放大，使放大后的信號(hào)光在接收單元能被檢測(cè)到，并能夠恢復(fù)出其中在發(fā)射端所加載的信息。所述放大系統(tǒng)包括高階泵浦光源、功率分配器、雙波長(zhǎng)濾波器、耦合器和一段插入傳輸鏈路的增益單元，所述高階泵浦源在旁路光纖的傳輸過(guò)程中產(chǎn)生自發(fā)拉曼散射光譜， 所述功率分配器將高階泵浦源及其自發(fā)拉曼散射光譜分配為兩路第一雙波長(zhǎng)濾波器從第一路支路中取出高階泵浦源，并從其自發(fā)拉曼散射譜中取出拉曼泵浦源，這兩個(gè)波長(zhǎng)的光通過(guò)第一耦合器耦合進(jìn)通信鏈路，在傳輸過(guò)程中，高階泵浦源將能量傳遞給拉曼泵浦源，拉曼泵浦源將能量傳遞信號(hào)光，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)光的放大；第二雙波長(zhǎng)濾波器從第二支路中取出高階泵浦源，并從其自發(fā)拉曼散射譜中選出遙泵泵浦源，在旁路光纖傳輸過(guò)程中，高階泵浦源將能量傳遞給遙泵泵浦源，遙泵泵浦光通過(guò)第二耦合器耦合進(jìn)增益單元，激勵(lì)摻鉺光纖， 實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)光的放大。所述高階泵浦源可以采用可調(diào)諧固體激光器，其可調(diào)諧波長(zhǎng)范圍為 1365nnTl385nm，功率彡 1. 21所述高階泵浦源產(chǎn)生的自發(fā)拉曼散射光，其光譜的峰值頻率比高階泵浦源頻率小 13THz，且具有30納米以上的光譜寬度。所述拉曼放大泵浦源是通過(guò)透射型光柵從自發(fā)拉曼散射光的光譜中選取1450nm 的光波作為種子光，然后在傳輸鏈路傳輸過(guò)程中通過(guò)拉曼放大效應(yīng)被放大，最終形成拉曼放大泵浦源。所述遙泵泵浦源采用透射型光柵從自發(fā)拉曼散射譜中選取波長(zhǎng)在1460ηπΓ 480ηπι 范圍內(nèi)的某個(gè)波長(zhǎng)作為的遙泵泵浦源的種子光，當(dāng)高階的泵浦源與遙泵泵浦源的種子光同時(shí)在旁路光纖的傳輸過(guò)程中，高階泵浦源將能量傳遞給遙泵泵浦源的種子光，使其被放大， 最終形成遙泵泵浦源。所述第一雙波長(zhǎng)濾波器和第二雙波長(zhǎng)濾波器均采用聯(lián)級(jí)的光纖光柵濾波器。所述增益單元內(nèi)包含一段摻鉺光纖，在遙泵泵浦光的激勵(lì)下實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)光的放大。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的主要優(yōu)點(diǎn)
減少了通信系統(tǒng)中所需泵浦光源的個(gè)數(shù)，提高了泵浦效率，改善了通信質(zhì)量，提高了通信系統(tǒng)的中繼距離，增加了通信容量。通過(guò)理論仿真可以得出，其改善了輸出信號(hào)的質(zhì)量。并且根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理圖，通過(guò)增大泵浦光的能量繼續(xù)增加中繼距離，以達(dá)到更遠(yuǎn)距離中繼的目的。


圖1為本發(fā)明同時(shí)實(shí)現(xiàn)遙泵放大與拉曼放大的光纖通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明系統(tǒng)的理論仿真的眼圖。圖3為本發(fā)明系統(tǒng)的理論仿真的接受的信號(hào)波形圖。圖中1.第一支路；2.第二支路；3.第一耦合器；4.第二耦合器。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明為了減少通信系統(tǒng)中泵浦源的個(gè)數(shù)，提高泵浦效率，通過(guò)以下具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明所述的一種用同一泵浦光源實(shí)現(xiàn)遙泵放大與拉曼放大的光纖通信系統(tǒng)， 以下結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不作為對(duì)本發(fā)明的限制。本發(fā)明利用高階泵浦源的自發(fā)拉曼散射效應(yīng)產(chǎn)生拉曼泵浦光和遙泵泵浦光，并利用受激拉曼散射效應(yīng)，將高階泵浦光的能量轉(zhuǎn)移給拉曼泵浦光和遙泵泵浦光。本發(fā)明提供的同時(shí)實(shí)現(xiàn)遙泵放大與拉曼放大的光纖通信系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，由光通信系統(tǒng)的發(fā)射單元、接收單元和傳輸鏈路中的放大系統(tǒng)組成，其中發(fā)射單元通過(guò)激光器和調(diào)制器產(chǎn)生經(jīng)過(guò)編碼的2. 5Gbit/s信號(hào)的信號(hào)光源，承載了信號(hào)的光束進(jìn)入傳輸鏈路；由于光波在傳輸過(guò)程中的損耗，信號(hào)光的能量會(huì)不斷降低，為了保證通信質(zhì)量，在傳輸了一段距離后需要通過(guò)放大系統(tǒng)對(duì)信號(hào)光進(jìn)行放大，使其信號(hào)在接收單元能被檢測(cè)到并能正確提取恢復(fù)出其中在發(fā)射端所加載的信息。所述發(fā)射單元由激光器、調(diào)制器、放大器以及相關(guān)的前置誤碼糾錯(cuò)設(shè)備所構(gòu)成。所述接收單元包括前置放大器、濾波器、光接收器、調(diào)制解調(diào)器以及相關(guān)誤碼糾錯(cuò)設(shè)備。所述放大系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括高階泵浦光源、功率分配器、兩個(gè)雙波長(zhǎng)濾波器、兩個(gè)耦合器和一段插入傳輸鏈路的增益單元，其中所述高階泵浦源在旁路光纖的傳輸過(guò)程中，由于自發(fā)拉曼效應(yīng)，高階泵浦源產(chǎn)生自發(fā)拉曼散射光譜。所述功率分配器將高階泵浦源及其自發(fā)拉曼散射光，分配為兩路；第一雙波長(zhǎng)濾波器從第一路支路1中選取出高階泵浦源，并從其自發(fā)拉曼散射譜中選取出拉曼泵浦源，這兩個(gè)波長(zhǎng)的光通過(guò)第一耦合器3耦合進(jìn)通信鏈路，在傳輸過(guò)程中，由于拉曼效應(yīng)，高階泵浦源將能量傳遞給拉曼泵浦源，拉曼泵浦源將能量傳遞信號(hào)光，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)光的放大；第二雙波長(zhǎng)濾波器從第二支路2 中選取出高階泵浦源，并從高階泵浦源的自發(fā)拉曼散射譜中選取出遙泵泵浦源，在旁路光纖傳輸過(guò)程中，由于拉曼效應(yīng)，高階泵浦源將能量傳遞給遙泵泵浦源，遙泵泵浦光通過(guò)第二耦合器4耦合進(jìn)增益單元，激勵(lì)摻鉺光纖，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)光的放大。第一耦合器3置于一路光匯入光信號(hào)通路的入口處，用于將高階泵浦源和拉曼泵浦源耦合進(jìn)通信鏈路。第二耦合器4置于另一路光匯入增益單元的入口處，用于將遙泵泵浦源耦合進(jìn)增益單元。增益單元被熔接到通信鏈路的恰當(dāng)位置(即放大單元可以獲得最大增益值的鏈路位置)，增益單元內(nèi)包含一段摻鉺光纖，在遙泵泵浦光的激勵(lì)下可實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)光的放大。所述高階泵浦源采用可調(diào)諧固體激光器，其可調(diào)諧波長(zhǎng)范圍為1365ηπΓ 385ηπι，為確保自發(fā)拉曼散射效應(yīng)的發(fā)生，工程中需要超過(guò)1. 2W功率，并且需要功率分配器配合。該高階泵浦源在通過(guò)一段5knTl0km的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖傳輸過(guò)程中可以產(chǎn)生具有30nm以上的光譜寬度的自發(fā)拉曼散射光，光譜的峰值波長(zhǎng)為1450rniTl470nm。第一支路光傳輸過(guò)程第一雙波長(zhǎng)濾波器從第一支路中選取出高階泵浦源，并從自發(fā)拉曼散射光中選取出波長(zhǎng)范圍為1440rniTl460nm的拉曼放大泵浦源，高階泵浦源及拉曼放大泵浦源通過(guò)第一耦合器3耦合進(jìn)通信鏈路，由于受激拉曼效應(yīng)，在通信鏈路傳輸過(guò)程中，高階泵浦源將能量傳遞給拉曼放大泵浦源，拉曼放大泵浦源又將能量傳遞給信號(hào)光， 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)光的放大。所述拉曼放大泵浦源是通過(guò)透射型光柵從自發(fā)拉曼譜中選取1450nm的光波作為種子光，然后在鏈路傳輸過(guò)程中通過(guò)拉曼放大效應(yīng)被放大，最終形成拉曼放大泵浦源。第二支路光傳輸過(guò)程第二雙波長(zhǎng)濾波器從第二支路中選取出高階泵浦源，并通過(guò)透射光柵從自發(fā)拉曼散射光中選取出波長(zhǎng)在1460rniTl480nm范圍內(nèi)的某個(gè)波長(zhǎng)作為的遙泵泵浦源的種子光。由于受激拉曼效應(yīng)，在旁路光纖的傳輸過(guò)程中，高階泵浦源將能量傳遞給遙泵泵浦源。遙泵泵浦源通過(guò)第二耦合器4耦合進(jìn)增益單元，并激勵(lì)增益元實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)光的放大。所述遙泵泵浦源采用透射型光柵從自發(fā)拉曼散射譜中選取波長(zhǎng)在1460ηπΓ 480ηπι范圍內(nèi)的某個(gè)波長(zhǎng)作為的遙泵泵浦源的種子光，當(dāng)高階的泵浦源與遙泵泵浦源的種子光同時(shí)在旁路光纖的傳輸過(guò)程中，由于受激拉曼放大效應(yīng)，高階泵浦源將能量傳遞給遙泵泵浦源的種子光，使其被放大，最終形成遙泵泵浦源。所述雙波長(zhǎng)濾波器可以采用聯(lián)級(jí)的光纖光柵濾波器。本實(shí)施例通過(guò)從高階泵浦源的自發(fā)拉曼散射光中選取拉曼放大泵浦源和遙泵泵浦源的方式，實(shí)現(xiàn)了利用同一泵浦源完成通信系統(tǒng)的拉曼放大與遙泵放大，從而減少了系統(tǒng)所需的泵浦源個(gè)數(shù)，提高了泵浦效率，改善了輸出信號(hào)的質(zhì)量。并且根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理圖3，通過(guò)增大泵浦光的能量繼續(xù)增加中繼距離，以達(dá)到更遠(yuǎn)距離中繼的目的。由圖3可知其Q因子為16. 9，其表明信號(hào)的消光比較一般的增益系統(tǒng)有了較明顯的改善，有利于后端信號(hào)的接受處理。本發(fā)明的核心是從高階泵浦源的自發(fā)拉曼散射光譜中選取拉曼放大泵浦源和遙泵泵浦源。凡是利用泵浦源的自發(fā)拉曼散射效應(yīng)獲取拉曼放大泵浦源和遙泵泵浦源，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種光纖通信系統(tǒng)，其特征是一種用同一泵浦光源同時(shí)實(shí)現(xiàn)遙泵放大與拉曼放大的光纖通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)由光通信系統(tǒng)的發(fā)射單元、接收單元和傳輸鏈路中的放大系統(tǒng)組成，其中發(fā)射單元通過(guò)激光器和調(diào)制器產(chǎn)生經(jīng)過(guò)編碼的2. 5Gbit/s信號(hào)的信號(hào)光源，承載了信號(hào)的光束進(jìn)入傳輸鏈路中；該光束在傳輸了一段距離后通過(guò)放大系統(tǒng)對(duì)信號(hào)光進(jìn)行放大，使放大后的信號(hào)光在接收單元能被檢測(cè)到，并能夠恢復(fù)出其中在發(fā)射端所加載的信息。
2.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)，其特征在于所述放大系統(tǒng)包括高階泵浦光源、 功率分配器、雙波長(zhǎng)濾波器、耦合器和一段插入傳輸鏈路的增益單元，所述高階泵浦源在旁路光纖的傳輸過(guò)程中產(chǎn)生自發(fā)拉曼散射光譜，所述功率分配器將高階泵浦源及其自發(fā)拉曼散射光譜分配為兩路第一雙波長(zhǎng)濾波器從第一路支路中取出高階泵浦源，并從其自發(fā)拉曼散射譜中取出拉曼泵浦源，這兩個(gè)波長(zhǎng)的光通過(guò)第一耦合器耦合進(jìn)通信鏈路，在傳輸過(guò)程中，高階泵浦源將能量傳遞給拉曼泵浦源，拉曼泵浦源將能量傳遞信號(hào)光，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)光的放大；第二雙波長(zhǎng)濾波器從第二支路中取出高階泵浦源，并從其自發(fā)拉曼散射譜中選出遙泵泵浦源，在旁路光纖傳輸過(guò)程中，高階泵浦源將能量傳遞給遙泵泵浦源，遙泵泵浦光通過(guò)第二耦合器耦合進(jìn)增益單元，激勵(lì)摻鉺光纖，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)光的放大。
3.如權(quán)利要求2所述的光纖通信系統(tǒng)，其特征在于所述高階泵浦源采用可調(diào)諧固體激光器，其可調(diào)諧波長(zhǎng)范圍為1365ηπΓ 385ηπι，功率彡1. 2W。
4.如權(quán)利要求3所述的光纖通信系統(tǒng)，其特征在于所述高階泵浦源產(chǎn)生的自發(fā)拉曼散射光，該自發(fā)拉曼散射光的光譜的峰值頻率比高階泵浦源頻率小13ΤΗζ，且具有30納米以上的光譜寬度。
5.如權(quán)利要求2所述的光纖通信系統(tǒng)，其特征在于所述拉曼放大泵浦源是通過(guò)透射型光柵從自發(fā)拉曼散射光的光譜中選取1450nm的光波作為種子光，然后在傳輸鏈路傳輸過(guò)程中通過(guò)受激拉曼效應(yīng)被放大，最終形成拉曼放大泵浦源。
6.如權(quán)利要求2所述的光纖通信系統(tǒng)，其特征在于所述遙泵泵浦源采用透射型光柵從自發(fā)拉曼散射譜中選取波長(zhǎng)在1460rniTl480nm范圍內(nèi)的某個(gè)波長(zhǎng)作為的遙泵泵浦源的種子光，當(dāng)高階的泵浦源與遙泵泵浦源的種子光同時(shí)在旁路光纖的傳輸過(guò)程中，高階泵浦源通過(guò)受激拉曼效應(yīng)將能量傳遞給遙泵泵浦源的種子光，使其被放大，最終形成遙泵泵浦源。
7.如權(quán)利要求2所述的光纖通信系統(tǒng)，其特征在于所述第一雙波長(zhǎng)濾波器和第二雙波長(zhǎng)濾波器均采用聯(lián)級(jí)的光纖光柵濾波器。
8.如權(quán)利要求2所述的光纖通信系統(tǒng)，其特征在于所述增益單元內(nèi)包含一段摻鉺光纖，在遙泵泵浦光的激勵(lì)下實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)光的放大。
全文摘要
本發(fā)明是一種用同一泵浦光源同時(shí)實(shí)現(xiàn)遙泵放大與拉曼放大的光纖通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)由光通信系統(tǒng)的發(fā)射單元、接收單元和傳輸鏈路中的放大系統(tǒng)組成，其中發(fā)射單元通過(guò)激光器和調(diào)制器產(chǎn)生經(jīng)過(guò)編碼的2.5Gbit/s信號(hào)的信號(hào)光源，承載了信號(hào)的光束進(jìn)入傳輸鏈路中；該光束在傳輸了一段距離后通過(guò)放大系統(tǒng)對(duì)信號(hào)光進(jìn)行放大，使放大后的信號(hào)光在接收單元能被檢測(cè)到，并能夠恢復(fù)出其中在發(fā)射端所加載的信息。本發(fā)明減少了通信系統(tǒng)中所需泵浦光源的個(gè)數(shù)，提高了泵浦效率，改善了通信質(zhì)量，提高了通信系統(tǒng)的中繼距離，增加了通信容量。
文檔編號(hào)H04B10/18GK102404053SQ20111027890
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者孫軍強(qiáng), 張娜, 張昉熠, 曾金強(qiáng), 李樹辰, 熊煌, 胡茜, 金志民, 陳國(guó)棟 申請(qǐng)人:中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)公司