一種低噪聲光放大器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及光通訊領(lǐng)域，公開了一種低噪聲光放大器，包括光纖放大器和光濾波器，所述光濾波器為濾波頻率可調(diào)諧的可調(diào)光濾波器，其濾波通帶與需放大光信號(hào)通道一致。通過在光纖放大器輸入級、中間級或輸出級上增設(shè)波長和帶寬均可調(diào)諧的可調(diào)光濾波器(TOF)，獲得低噪聲光放大器，在放大信號(hào)光功率的同時(shí)，有效濾除ASE噪聲，提高系統(tǒng)光信噪比和放大器泵浦轉(zhuǎn)換效率，有利于小信號(hào)放大與傳輸、提高探測靈敏度；復(fù)用型可調(diào)光濾波器可以精確保證調(diào)諧波長的一致性，控制簡單、成本低廉，且可適用于不同調(diào)制速率的網(wǎng)絡(luò)，方便應(yīng)用于光通信網(wǎng)絡(luò)中。
【專利說明】一種低噪聲光放大器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光通訊領(lǐng)域，尤其涉及一種光放大器。
【背景技術(shù)】
[0002]單通道100GBit/s容量光纖通訊系統(tǒng)正在被大量部署和應(yīng)用，未來將會(huì)朝向400Gbit/s甚至lTbit/s方向發(fā)展，隨著傳輸速率的增加，對信號(hào)光功率和OSNR (光信噪t匕)提出特別的要求。光放大器，比如EDFA (摻鉺光纖放大器)、SOA (半導(dǎo)體光放大器)可以有效解決光功率預(yù)算不足的問題，缺點(diǎn)是應(yīng)用光纖放大器放大信號(hào)光的同時(shí)會(huì)引入額外的ASE (放大的自發(fā)輻射)噪聲功率,從而引起OSNR劣化、誤碼率增加和放大器泵浦轉(zhuǎn)換效率降低等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問題，本實(shí)用新型提出一種帶ASE過濾功能的低噪聲光放大器，可在放大信號(hào)光功率的同時(shí)，有效濾除ASE噪聲，提高系統(tǒng)光信噪比和放大器泵浦轉(zhuǎn)換效率。
[0004]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案為:一種低噪聲光放大器，包括光纖放大器和光濾波器，其特征在于:所述光濾波器為濾波頻率可調(diào)諧的可調(diào)光濾波器，其濾波通帶與需放大光信號(hào)通道一致。
[0005]進(jìn)一步的，所述可調(diào)光濾波器為一個(gè)，設(shè)于光纖放大器的輸入級、中間級或輸出級。
[0006]進(jìn)一步的，所述可調(diào)光濾波器為多個(gè)，分別設(shè)于光纖放大器的輸入級、中間級和/或輸出級。
[0007]進(jìn)一步的，所述多個(gè)可調(diào)光濾波器為多個(gè)單獨(dú)的可調(diào)光濾波器，分別具有單輸入輸出光纖對；或所述多個(gè)可調(diào)光濾波器為復(fù)用型可調(diào)光濾波器，多個(gè)可調(diào)光濾波器的輸入輸出光纖對共用一個(gè)可調(diào)光濾波工作物質(zhì)，設(shè)于該工作物質(zhì)兩端。
[0008]進(jìn)一步的，所述可調(diào)光濾波器為熱調(diào)諧光濾波器。
[0009]進(jìn)一步的，所述可調(diào)光濾波器的濾波通帶帶寬為可調(diào)諧或不可調(diào)諧。
[0010]進(jìn)一步的，還包括光通道監(jiān)測模塊和控制可調(diào)光濾波器的控制模塊；所述光通道監(jiān)測模塊檢測輸入光信號(hào)通道，并將檢測的通道信息傳送給控制模塊，所述控制模塊根據(jù)輸入光信號(hào)的通道信息控制調(diào)整可調(diào)光濾波器的濾波頻率，使其濾波通道與輸入光信號(hào)通道一致。
[0011]進(jìn)一步的，還包括分光器，設(shè)于光放大器輸入端；輸入光信號(hào)經(jīng)分光器，一部分作為信號(hào)光入射到光纖放大器，一部分作為檢測光入射到光通道監(jiān)測模塊。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果為:通過在光纖放大器輸入級、中間級或輸出級上增設(shè)波長和帶寬均可調(diào)諧的可調(diào)光濾波器(TOF)，獲得低噪聲光放大器，在放大信號(hào)光功率的同時(shí)，有效濾除ASE噪聲，提高系統(tǒng)光信噪比和放大器泵浦轉(zhuǎn)換效率，有利于小信號(hào)放大與傳輸、提高探測靈敏度；復(fù)用型可調(diào)光濾波器可以精確保證調(diào)諧波長的一致性，控制簡單、成本低廉，且可適用于不同調(diào)制速率的網(wǎng)絡(luò)，方便應(yīng)用于光通信網(wǎng)絡(luò)中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為沒有光濾波器的光放大器示意圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型增加可調(diào)光濾波器的光放大器實(shí)施例一示意圖；
[0015]圖3為單純光纖放大器放大前后信號(hào)光波形對比示意圖；
[0016]圖4為增設(shè)可調(diào)光濾波器后放大前后信號(hào)光波形對比示意圖；
[0017]圖5為本實(shí)用新型增加可調(diào)光濾波器的光放大器實(shí)施例二示意圖；
[0018]圖6為本實(shí)用新型增加可調(diào)光濾波器的光放大器實(shí)施例三示意圖；
[0019]圖7為本實(shí)用新型增加可調(diào)光濾波器的光放大器實(shí)施例四示意圖；
[0020]圖8為本實(shí)用新型增加可調(diào)光濾波器的光放大器實(shí)施例五示意圖；
[0021]圖9為多輸入輸出光纖對的復(fù)用型可調(diào)光濾波器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖10為本實(shí)用新型增加可調(diào)光濾波器的光放大器實(shí)施例六示意圖。
[0023]附圖標(biāo)不:11、輸入光信號(hào)；12 '單純放大器輸出光信號(hào)；12、低噪聲輸出光信號(hào)；20、光放大器；21、光纖放大器；22、可調(diào)光濾波器；221、工作物質(zhì)；222、輸入輸出光纖對；223、溫控模塊；30、光通道監(jiān)測模塊；40、控制模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0025]如圖1所示，沒有光濾波器的光放大器，輸入光信號(hào)11包含兩個(gè)部分:調(diào)制的光信號(hào)和伴隨著的噪聲，經(jīng)過單純的光纖放大器21放大之后，噪聲與光信號(hào)同時(shí)被放大，輸出含有較多ASE噪聲的單純放大器輸出光信號(hào)12 '。如圖3所示的放大前后信號(hào)光波形對t匕，單純放大器輸出光信號(hào)12丨中含有較多的ASE噪聲，其信噪比B比原輸入光信號(hào)11的信噪比A小，信號(hào)質(zhì)量差。
[0026]本實(shí)用新型是在光纖放大器輸入級、中間級或輸出級上增設(shè)波長和帶寬均可調(diào)諧的可調(diào)光濾波器(TOF),獲得低噪聲光放大器,在放大信號(hào)光功率的同時(shí),有效濾除ASE噪聲，提高系統(tǒng)光信噪比和放大器泵浦轉(zhuǎn)換效率，有利于小信號(hào)放大與傳輸、提高探測靈敏度。具體的，該低噪聲光放大器，包括光纖放大器和光濾波器，所述光濾波器為濾波頻率可調(diào)諧的可調(diào)光濾波器，其濾波通帶與需放大光信號(hào)通道一致。
[0027]如圖2所示的實(shí)施例一，在光纖放大器21的輸出級上增設(shè)一個(gè)可調(diào)光濾波器22，當(dāng)含有噪聲的輸入光信號(hào)11輸入到該光放大器20時(shí),先經(jīng)過其光纖放大器21放大后,再經(jīng)過可調(diào)光濾波器22進(jìn)行濾波。該可調(diào)光濾波器22的濾波通帶與輸入光信號(hào)11的調(diào)制光信號(hào)通道一致，對放大的調(diào)制光信號(hào)波長進(jìn)行選擇濾波，得到低噪聲輸出光信號(hào)12，消除了調(diào)制光信號(hào)帶寬外的ASE噪聲功率，獲得高信噪比的輸出光信號(hào)。如圖4所示的放大前后信號(hào)光波形，放大后的低噪聲輸出光信號(hào)12不但功率得到提升，且降低了噪聲，其光信號(hào)的信噪比C相對單純光纖放大器放大信號(hào)的信噪比B得到了很大的改善。
[0028]如圖5所示的實(shí)施例二，與實(shí)施例一不同的是，將可調(diào)光濾波器設(shè)于光纖放大器的輸入級位置，先對輸入光信號(hào)進(jìn)行濾波，再對經(jīng)過濾波的調(diào)制光信號(hào)進(jìn)行放大，獲得低噪聲輸出光信號(hào)。[0029]如圖6所示的實(shí)施例三，在光纖放大器21的輸入級和輸出級上同時(shí)增設(shè)可調(diào)光濾波器22，先對輸入光信號(hào)11進(jìn)行濾波后再放大，最后對放大信號(hào)進(jìn)行再次濾波，可大大提高調(diào)制光信號(hào)質(zhì)量，獲得更高信噪比的低噪聲輸出光信號(hào)12。
[0030]如圖7所示的實(shí)施例四，該實(shí)施例包含兩個(gè)光纖放大器21，具有二級放大結(jié)構(gòu)，并分別在該光放大器20的輸入級和輸出級位置增設(shè)可調(diào)光濾波器22，先對輸入光信號(hào)11進(jìn)行濾波后再進(jìn)行二級放大，最后對放大信號(hào)進(jìn)行再次濾波，可大大提高調(diào)制光信號(hào)的功率和質(zhì)量，獲得更高信噪比的低噪聲輸出光信號(hào)12。其中，兩個(gè)可調(diào)光濾波器22的位置也可設(shè)在該光放大器20的輸入級和中間級的位置，或分別設(shè)在中間級和輸出級的位置，均可獲得高信噪比的低噪聲輸出光信號(hào)12。
[0031 ] 該實(shí)施例中，也可省略一個(gè)可調(diào)光濾波器，僅在光放大器20的輸入級位置上設(shè)置一個(gè)可調(diào)光濾波器22，先對輸入光信號(hào)11進(jìn)行濾波之后再進(jìn)行二級放大，獲得低噪聲輸出光信號(hào)12?；蛘?，僅在光放大器20的中間級設(shè)置一個(gè)可調(diào)光濾波器22，對輸入光信號(hào)11進(jìn)行一級放大后，先對一級放大的光信號(hào)進(jìn)行濾波，再對經(jīng)過濾波的調(diào)制光信號(hào)進(jìn)行二級放大，獲得低噪聲輸出光信號(hào)12。還可將該可調(diào)光濾波器22設(shè)于光放大器的輸出級上,先對輸入光信號(hào)11進(jìn)行二級放大后，再對放大信號(hào)進(jìn)行濾波，獲得低噪聲輸出光信號(hào)12。
[0032]還可分別在該具有二級放大結(jié)構(gòu)的光放大器20的輸入級、中間級和輸出級上設(shè)置可調(diào)光濾波器22，如圖8所示的實(shí)施例五，該光放大器20包括兩個(gè)光纖放大器21和三個(gè)可調(diào)光濾波器22，對輸入光信號(hào)11依次進(jìn)行濾波、一級放大、濾波、二級放大，最后再次濾波，先對輸入光信號(hào)進(jìn)行濾波，可獲得較高的放大器泵浦轉(zhuǎn)換效率，再一級放大之后，再次進(jìn)行濾波，及時(shí)消除未被過濾并經(jīng)過放大的噪聲，進(jìn)一步降低輸入二級光纖放大器的噪聲，在提高放大器泵浦轉(zhuǎn)換效率的同時(shí)，進(jìn)一步提高放大光信號(hào)的信噪比，獲得低噪聲輸出信號(hào)12。
[0033]類似的，光放大器可包括多個(gè)光纖放大器和多個(gè)可調(diào)光濾波器，多個(gè)可調(diào)光濾波器分別設(shè)于光放大器的輸入級、中間級和輸出級上。
[0034]上述各實(shí)施例中，包括兩個(gè)以上的可調(diào)光濾波器22的結(jié)構(gòu)中，多個(gè)可調(diào)光濾波器22的濾波頻率需要保持一致，且與輸入光信號(hào)11的通道一致。多個(gè)可調(diào)光濾波器22可以是多個(gè)單獨(dú)的可調(diào)光濾波器，分別具有單輸入輸出光纖對；也可以采用復(fù)用型可調(diào)光濾波器，多個(gè)可調(diào)光濾波器的輸入輸出光纖對222共用一個(gè)可調(diào)光濾波工作物質(zhì)221,設(shè)于該工作物質(zhì)221兩端，其具體結(jié)構(gòu)可如圖9所示的實(shí)施例。該復(fù)用型可調(diào)光濾波器為熱調(diào)諧光濾波器，包括熱光工作物質(zhì)221和設(shè)于其兩端的多對輸入輸出光纖對222,該熱光工作物質(zhì)221通過溫控模塊223控制調(diào)諧該濾波器的濾波頻率和帶寬，當(dāng)工作物質(zhì)221因溫度改變而改變其透射峰時(shí)，所有輸入輸出光纖對222得到同樣的調(diào)諧結(jié)構(gòu)，可精確保證各級濾波調(diào)諧波長的一致性。其中，熱光工作物質(zhì)221也可由電光工作物質(zhì)或磁光工作物質(zhì)等替代，相應(yīng)的，溫控模塊223替換成電控模塊或磁控模塊。采用該復(fù)用型可調(diào)光濾波器可以精確保證光放大器各級濾波調(diào)諧波長的一致性，且控制簡單、成本低廉。
[0035]上述各實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，僅適用于輸入光信號(hào)通道已知的情況下，將可調(diào)光濾波器的濾波通帶調(diào)諧到跟輸入光信號(hào)通道一致。在輸入光信號(hào)未知的情況下，本實(shí)用新型提供了如圖10所示的實(shí)施例六，在上述各實(shí)施例的光放大器結(jié)構(gòu)中增加了光通道監(jiān)測模塊30(OCM)和控制可調(diào)光濾波器的控制模塊40。其中，光通道監(jiān)測模塊30檢測輸入光信號(hào)11通道信息(包括輸入光波長和帶寬)，并將檢測的通道信息傳送給控制模塊40，控制模塊40根據(jù)輸入光信號(hào)的通道信息控制調(diào)整可調(diào)光濾波器22的濾波頻率，使其濾波通道與輸入光信號(hào)通道一致。該實(shí)施例在光放大器20輸入端設(shè)有一分光器,輸入光信號(hào)經(jīng)分光器,一部分作為信號(hào)光入射到光纖放大器21，一部分作為檢測光入射到光通道監(jiān)測模塊30。工作時(shí)，光通道監(jiān)測模塊30實(shí)時(shí)掃描得到輸入光信號(hào)通道信息，并將信息傳送給控制模塊40，控制模塊40根據(jù)該通道信息自動(dòng)實(shí)時(shí)調(diào)整可調(diào)光濾波器22的濾波頻率和帶寬，使其與輸入光信號(hào)11的通道一致，實(shí)現(xiàn)信道波長的掃描、探測和放大，同時(shí)抑制ASE噪聲，輸出高信噪比的低噪聲輸出光信號(hào)12。
[0036]上述各實(shí)施例中的可調(diào)光濾波器可根據(jù)使用情況選擇，采用濾波通帶的帶寬可調(diào)諧或不可調(diào)諧。采用帶寬可調(diào)諧的可調(diào)光濾波器的光放大器，可適用于不同調(diào)制速率的網(wǎng)絡(luò)，方便應(yīng)用于光通信網(wǎng)絡(luò)中。
[0037]盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本實(shí)用新型，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上對本實(shí)用新型做出的各種變化，均為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種低噪聲光放大器，包括光纖放大器和光濾波器，其特征在于:所述光濾波器為濾波頻率可調(diào)諧的可調(diào)光濾波器，其濾波通帶與需放大光信號(hào)通道一致。
2.如權(quán)利要求1所述低噪聲光放大器，其特征在于:所述可調(diào)光濾波器為一個(gè)，設(shè)于光纖放大器的輸入級、中間級或輸出級。
3.如權(quán)利要求1所述低噪聲光放大器，其特征在于:所述可調(diào)光濾波器為多個(gè)，分別設(shè)于光纖放大器的輸入級、中間級和/或輸出級。
4.如權(quán)利要求3所述低噪聲光放大器，其特征在于:所述多個(gè)可調(diào)光濾波器為多個(gè)單獨(dú)的可調(diào)光濾波器，分別具有單輸入輸出光纖對；或所述多個(gè)可調(diào)光濾波器為復(fù)用型可調(diào)光濾波器，多個(gè)可調(diào)光濾波器的輸入輸出光纖對共用一個(gè)可調(diào)光濾波工作物質(zhì)，設(shè)于該工作物質(zhì)兩端。
5.如權(quán)利要求4所述低噪聲光放大器，其特征在于:所述可調(diào)光濾波器為熱調(diào)諧光濾波器。
6.如權(quán)利要求1所述低噪聲光放大器，其特征在于:所述可調(diào)光濾波器的濾波通帶帶寬為可調(diào)諧或不可調(diào)諧。
7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述低噪聲光放大器，其特征在于:還包括光通道監(jiān)測模塊和控制可調(diào)光濾波器的控制模塊；所述光通道監(jiān)測模塊檢測輸入光信號(hào)通道，并將檢測的通道信息傳送給控制模塊，所述控制模塊根據(jù)輸入光信號(hào)的通道信息控制調(diào)整可調(diào)光濾波器的濾波頻率，使其濾波通道與輸入光信號(hào)通道一致。
8.如權(quán)利要求7所述低噪聲光放大器,其特征在于:還包括分光器,設(shè)于光放大器輸入端；輸入光信號(hào)經(jīng)分光器，一部分作為信號(hào)光入射到光纖放大器，一部分作為檢測光入射到光通道監(jiān)測模塊。
【文檔編號(hào)】H04B10/291GK203691408SQ201320872159
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】凌吉武, 張黨衛(wèi), 付耀倫, 林斌, 吳礪, 朱守糯 申請人:福州高意通訊有限公司