[go: up one dir, main page]

CN113746556A - 一种基于级联拉曼放大辅助的宽波段增益谱优化方法及装置 - Google Patents

一种基于级联拉曼放大辅助的宽波段增益谱优化方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113746556A
CN113746556A CN202111302729.0A CN202111302729A CN113746556A CN 113746556 A CN113746556 A CN 113746556A CN 202111302729 A CN202111302729 A CN 202111302729A CN 113746556 A CN113746556 A CN 113746556A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal light
wavelength
wave bands
bands
fiber amplifier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111302729.0A
Other languages
English (en)
Inventor
忻向军
常天海
李良川
张琦
刘博�
田凤
王光全
姚海鹏
林卓
田清华
高然
王拥军
郭栋
常欢
周思彤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Posts and Telecommunications
Research Institute of China United Network Communications Corp Ltd
Original Assignee
Beijing University of Posts and Telecommunications
Research Institute of China United Network Communications Corp Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Posts and Telecommunications, Research Institute of China United Network Communications Corp Ltd filed Critical Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority to CN202111302729.0A priority Critical patent/CN113746556A/zh
Publication of CN113746556A publication Critical patent/CN113746556A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/29—Repeaters
    • H04B10/291—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
    • H04B10/293—Signal power control
    • H04B10/294—Signal power control in a multiwavelength system, e.g. gain equalisation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/29—Repeaters
    • H04B10/291—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
    • H04B10/2912—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form characterised by the medium used for amplification or processing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/29—Repeaters
    • H04B10/291—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
    • H04B10/2912—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form characterised by the medium used for amplification or processing
    • H04B10/2916—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form characterised by the medium used for amplification or processing using Raman or Brillouin amplifiers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

本发明提供了一种基于级联拉曼放大辅助的宽波段增益谱优化方法及装置，该方法包括：接收多路信号光，对接收的多路信号光进行波分复用操作；利用多个波长选择开关从波分复用操作后的信号中分别选择出多个波段的信号光，该多个波段包括C波段至U波段之间的多个波段；将选择出的多个波段的信号光中第一组波段的信号光在第一波长的泵浦光的激发下经过掺铒光纤放大器EDFA进行放大，并将第二组波段的信号光在第二波长的泵浦光的激发下经过掺铥光纤放大器TDFA进行放大；将经EDFA或TDFA放大的多波段信号光分别经级联的多个后向RFA进行放大；通过解波分复用分离出所述多路信号光。本发明具有宽带宽、高增益的特点，且使得宽波段增益谱更加平坦。

Description

一种基于级联拉曼放大辅助的宽波段增益谱优化方法及装置
技术领域
本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种基于级联拉曼放大辅助的宽波段增益谱优化方法及装置。
背景技术
近年来，随着高清视频、虚拟现实、5G等新型业务的不断兴起，网络流量急剧增长，因此，对于现有光纤通信网络的扩容以及实现超长距离传输具有迫切需求。密集波分复用技术可以有效扩大现有光纤骨干网的容量，但未来对光纤传输带宽需求也越来越宽，目前通信使用的波长有C波段、L波段，为了满足未来大容量光通信需求，将扩展通信波长到S波段、U波段等，这需要更宽平坦增益谱、噪声更低的光纤放大器来满足宽带通信需求。
目前，掺铒光纤放大器（EDFA）是被广泛使用在C波段光纤传输的放大器，但对于C波段以外的波段，其增益平坦度受限，并不利于未来高速大容量光通信的发展。此外，掺铥光纤放大器（TDFA）通常被使用在S波段光纤传输。拉曼光纤放大器（Raman FiberAmplifier，RFA）主要由拉曼增益媒质（光纤）、泵浦光源和耦合器等构成。拉曼光纤放大器分为前向泵浦方式的拉曼光纤放大器、后向泵浦方式的拉曼光纤放大器和双向泵浦方式的拉曼光纤放大器。前向泵浦方式的光信噪比（OSNR）及噪声系数（NF）优于后向泵浦方式；前向泵浦方式的增益饱和速率大于后向泵浦方式，即前向泵浦时的增益饱和比后向泵浦方式要严重；后向泵浦方式的饱和功率大于前向泵浦方式的饱和功率；前向泵浦方式的放大自发发射噪声（ASE）性能优于后向泵浦方式。
RFA在理论上可以放大任意波段的信号，但RFA的增益相较于掺铒光纤放大器较低、且增益谱不平坦，需要对其进行优化。泵浦越多则带宽越大，可以改善RFA的增益谱，但泵浦的增加不仅仅增加成本还会增加系统的复杂程度。
因此，如何设计出一种具有更宽平坦增益谱、噪声更低的光纤放大器来满足宽带通信需求，是一个亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中的光纤放大器难以满足未来大容量光通信需求的问题，本发明的目的在于提供一种基于级联拉曼放大辅助的宽波段增益谱优化方法及装置，通过将掺杂光纤放大器（EDFA/TDFA）和拉曼光纤放大器相结合，利用不同泵浦光波长，激发宽波段系统中不同波段的信号光，经过掺杂光纤放大器放大和级联拉曼光纤放大器放大之后，可以使得最后叠加的混合增益谱更加平坦，对宽波段增益谱有所优化。
本发明的一方面，提供一种基于级联拉曼放大辅助的宽波段增益谱优化方法，该方法包括以下步骤：
接收多路信号光，对接收的多路信号光进行波分复用操作；
利用多个波长选择开关从波分复用操作后的信号中分别选择出多个波段的信号光，所述多个波段包括C波段至U波段之间的多个波段；
将选择出的多个波段的信号光中第一组波段的信号光在第一波长的泵浦光的激发下经过掺铒光纤放大器EDFA进行放大，并将选择出的多个波段的信号光中第二组波段的信号光在第二波长的泵浦光的激发下经过掺铥光纤放大器TDFA进行放大；
将经EDFA或TDFA放大的多波段信号光分别经包括多段级联拉曼光纤放大单元的级联拉曼光纤放大器RFA进行放大；
通过解波分复用分离出所述多路信号光。
在本发明一些实施例中，所述利用多个波长选择开关从波分复用操作后的信号中分别选择出多个波段的信号光包括以下步骤：在接收的多路信号光为全波段信号光的情况下，经由与全波段信号光对应的预设的所有波长选择开关来分离出多个波段的信号光；在接收的多路信号光不是全波段信号光的情况下，经由所述所有波长选择开关中与需要放大的多路信号光对应的特定的多个波长选择开关来分离出多个波段的信号光。
在本发明一些实施例中，所述将经EDFA或TDFA放大的多波段信号光分别经包括多段级联拉曼光纤放大单元的级联拉曼光纤放大器RFA进行放大，包括：将经EDFA或TDFA放大后的多波段信号光中的各波段信号光在所述级联RFA的各段级联拉曼光纤放大单元中进行放大，各段级联拉曼光纤放大单元采用的泵浦光波长不同。
在本发明一些实施例中，所述多个波段的信号光为四个波段的信号光，所述四个波段为C波段、L波段、S波段和U波段，所述第一组波段包括C波段和L波段，所述第二组波段包括S波段和U波段；所述多段级联拉曼光纤放大单元为四段级联的拉曼光纤放大单元；所述各段拉曼光纤放大单元各自对应的光纤长度为6-10km。
在本发明一些实施例中，所述方法还包括：泵浦光分离步骤，用于从经各光纤放大器放大后的信号光中分离出泵浦光；以及利用光谱分析仪从各光纤放大器的输入和/或输出处收集光谱并提取增益。
本发明的另一方面，还提供一种基于级联拉曼放大辅助的光纤放大器，该装置包括：
波分复用器，用于接收多路信号光，对接收的多路信号光进行波分复用；
多个波长选择开关，用于从波分复用后的信号光中分别分离出多个波段的信号光，所述多个波段包括C波段至U波段之间的多个波段；
掺铒光纤放大器EDFA，用于将选择出的多个波段的信号光中第一组波段的信号光在第一波长的泵浦光的激发下进行放大；
掺铥光纤放大器TDFA，用于将选择出的多个波段的信号光中第二组波段的信号光在第二波长的泵浦光的激发下进行放大；
分波器，用于从经EDFA或TDFA放大的多波段信号光中分离出所述第一波长和所述第二波长的信号光，以得到待进一步放大的多波段信号光；
包括多段级联拉曼光纤放大单元的级联拉曼光纤放大器RFA，用将所述待进一步放大的多波段信号光分别经对应的级联拉曼光纤放大单元进行放大并混合输出；以及
解波分复用器，用于对经级联的RFA混合输出的多波段光信号进行解波分复用操作，以分离出所述多路信号光。
在本发明一些实施例中，在接收的多路信号光为全波段信号光的情况下，所述多个波长选择开关为预设的所有波长选择开关；在接收的多路信号光不是全波段信号光的情况下，所述多个波长选择开关为所述所有波长选择开关中与所述多路信号光的波段对应的多个特定波长选择开关。
在本发明一些实施例中，所述级联RFA中的各段级联拉曼光纤放大单元各自用于将经EDFA或TDFA放大后的多波段信号光中对应波段的信号光在各自波长的泵浦光的激发下进行放大；各级联拉曼光纤放大单元的泵浦光波长不同。
在本发明一些实施例中，所述级联拉曼光纤放大器RFA包括：级联的多根光纤和分部连接在多根光纤前端的耦合器，所述耦合器前端还设置有分波器；所述装置还包括：光谱分析仪，用于从各光纤放大器的输入和/或输出处收集光谱并提取增益。
本发明提供的基于级联拉曼放大辅助的宽波段增益谱优化方法和装置，可以实现多路波分复用信号的增益平坦化输出，不仅具有宽带宽、高增益等特点，且使得宽波段增益谱更加平坦，从而使得系统具有更好的误码率性能，能够满足未来光通信的发展。
本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例中基于级联拉曼放大辅助的多波段混合光纤放大器的结构示意图。
图2为本发明一实施例中利用拉曼级联辅助的宽波段增益谱优化方法的流程示意图。
图3A至图3C为本发明实施例中C波段经过不同放大之后增益谱图。
图4A至图4C为本发明实施例中L波段经过不同放大之后增益谱图。
图5A至图5C为本发明实施例中S波段经过不同放大之后增益谱图。
图6为本发明实施例中宽波段信号光经过级联拉曼光纤放大器辅助放大后的混合增益谱。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
应该强调，术语“包括/包含/具有”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种将掺杂光纤放大器（如掺铒光纤放大器（EDFA）和掺铥光纤放大器（TDFA）等掺稀土光纤放大器）和拉曼光纤放大器（RFA）相结合的基于拉曼级联辅助的多波段混合光纤放大器，并相应提出了一种基于拉曼级联辅助的宽波段增益谱优化方法。本发明实现了掺稀土光纤放大器和RFA放大器的结合，从而可以兼顾掺稀土光纤放大器EDFA/TDFA的高增益和RFA的在线放大，可以更好改善平坦增益带宽。
本发明一实施例中，所述宽波段增益谱优化方法利用拉曼级联辅助的多波段混合光纤放大器，将掺杂光纤放大器（如EDFA/TDFA）和后向泵浦拉曼光纤放大器相结合，其中拉曼光纤放大器采用级联的方式辅助进行宽波段增益谱优化。这种拉曼级联辅助的多波段混合光纤放大器可以实现从S波段到U波段的放大及增益平坦，掺稀土光纤放大器（EDFA/TDFA）可以使信号放大的增益更高，级联的拉曼光纤放大器（RFA）可以使得增益谱更加平坦，这种混合光纤放大器可以实现多路波分复用信号的增益平坦化输出，具有宽带宽，高增益等特点，适于未来光通信的发展需求。
图1为本发明实施例提出的基于级联拉曼放大辅助的多波段混合光纤放大器的结构示意图。图2为本发明一实施例中利用拉曼级联辅助的宽波段增益谱优化方法的流程示意图。现结合图1和图2，对本发明实施例中利用拉曼级联辅助的的混合光纤放大器实现S-U波段的多波段放大以及优化其增益谱，使其增益谱更加平坦化的过程进行说明。
如图1所示，本发明实施例的基于级联拉曼放大辅助的光纤放大器包括：波分复用器（或称波分复用耦合器）、多个波长选择开关、EDFA、TDFA、第一分波器以及多级级联的多个后向泵浦RFA。
波分复用器用于接收多路信号光，对接收的多路信号光进行波分复用耦合，将宽波段信号耦合在一起，输出一束宽波段信号光；
多个波长选择开关用于从波分复用后的信号光中分别选择出多个波段的信号光。本发明实施例中，该多个波段可包括C波段至U波段内的多个波段，例如可包括C波段、L波段、S波段和U波段，也即，经波分复用的信号光进一步经多个波长选择开关将宽波段信号光分成S波段、C波段、L波段和U波段的信号光。在此，C波段、L波段、S波段和U波段仅为示例，本发明并不限于此，还可以适用于更多或更少的波段。
EDFA用于将选择出的多个波段的信号光中第一组波段的信号光在第一波长
Figure 967961DEST_PATH_IMAGE001
的泵浦光的激发下进行放大；该第一组波段例如可包括C波段和L波段。
TDFA用于将选择出的多个波段的信号光中第二组波段的信号光在第二波长
Figure 372267DEST_PATH_IMAGE002
的泵浦光的激发下进行放大；该第二组波段例如包括S波段和U波段。
C波段和L波段经过泵浦光
Figure 313678DEST_PATH_IMAGE001
的激发下经由掺铒光纤放大器（EDFA）独立放大后以及S波段和U波段经过泵浦光
Figure 895969DEST_PATH_IMAGE002
的激发下经由掺铥光纤放大器（TDFA）独立放大后，掺杂光纤放大器中的增益波动会导致各个波段之间的性能不均衡，因此在本发明实施例中进一步经过RFA进行二次放大和增益平坦。发明人发现，拉曼放大器中若只使用一段光纤，不能很好满足系统对放大器的要求，因此本发明实施例中，采用包括多段级联拉曼光纤放大单元的级联RFA来使得增益平摊。作为示例，级联RFA可采用四段光纤级联的方式，来实现总增益的平坦。
在将经EDFA或TDFA放大的多波段信号光输入级联RFA之前，可先由第一分波器从经EDFA或TDFA放大的多波段信号光中分离出第一波长和第二波长的信号光，即去掉EDFA和TDFA的泵浦光，得到待进一步放大的多波段信号光。
级联RFA用于将待进一步放大的多波段信号光分别经对应的各段级联拉曼光纤放大单元中进行放大，并混合输出；也即，优选地，多波段信号光的波段数可以和级联拉曼光纤放大器RFA的拉曼光纤放大单元的个数对应。
解波分复用器用于对经多级级联的后向泵浦RFA混合输出的多波段光信号进行解波分复用操作，以分离出所述多路信号光。
更具体地，在本发明实施例中，在多路信号光
Figure 555620DEST_PATH_IMAGE003
（n路信号光）由波分复用器进行波分复用后，首先利用多个波长选择开关WSS1~WSS4将多个波段的信号光分别选择出来，例如利用波长选择开关WSS1将波段S波段的信号光选择出来；利用波长选择开关WSS2将波段C波段的信号光选择出来；利用波长选择开关WSS3将波段L波段的信号光选择出来；利用波长选择开关WSS4将波段U波段的信号光选择出来；然后各个波段的信号光经泵浦光
Figure 248770DEST_PATH_IMAGE001
或者
Figure 310267DEST_PATH_IMAGE002
的激发分别由EDFA/TDFA进行放大，如图1所示，C波段信号光经过泵浦光
Figure 578306DEST_PATH_IMAGE001
激发后由EDFA进行放大、L波段信号光经过泵浦光
Figure 725253DEST_PATH_IMAGE001
激发后由EDFA进行放大、S波段信号光经过泵浦光
Figure 956515DEST_PATH_IMAGE002
激发后由TDFA进行放大、U波段信号经过泵浦光
Figure 872518DEST_PATH_IMAGE002
激发后由TDFA进行放大；然后，经过EDFA/TDFA放大的信号光再经由级联的RFA进行二次放大，最后再通过解波分复用分离出各路信号光和泵浦光。根据需要，若需要放大的信号光不是全波段信号光，则经由预先设置的所有波长选择开关WSS中的部分WSS选择出特定波段的信号光，然后经过激发泵浦光
Figure 62191DEST_PATH_IMAGE001
或者
Figure 430855DEST_PATH_IMAGE002
进行EDFA/TDFA的放大，然后根据信号光所在波段选择泵浦光（
Figure 980654DEST_PATH_IMAGE004
）进行RFA放大；若需要全波段进行放大，则预先设置的所有WSS工作，分离各个波段的信号光，各个波段的信号光独立进行EDFA/TDFA放大之后，各个波段信号光再经由泵浦光（
Figure 751164DEST_PATH_IMAGE004
）分别通过级联RFA中的不同拉曼光纤放大单元进行放大。在本发明实施例中，级联的RFA包括级联的四根光纤和分部连接在四根光纤前端的耦合器，此外，在耦合器前端还设置有分波器，用于去除无用的泵浦光。如图1所示，TDFA放大后的S波段信号光经过泵浦光
Figure 111738DEST_PATH_IMAGE005
激发由第一RFA进行放大、EDFA放大后的C波段信号光经过泵浦光
Figure 967699DEST_PATH_IMAGE006
激发由第二RFA进行放大、EDFA放大后的L波段信号光经过泵浦光
Figure 806342DEST_PATH_IMAGE007
激发由第三RFA进行放大、TDFA放大后的U波段信号经过泵浦光
Figure 431358DEST_PATH_IMAGE008
激发由第四RFA进行放大。经过掺杂光纤放大器放大之后，各个波段的光信号都可以具有很高的增益，但是它的增益平坦带宽太小，所以通过级联的后向泵浦拉曼光纤放大器对信号光进行二次放大和增益平坦化。经过不同波段的分波器将各阶段放大后的光信号中的泵浦光分离出并去除。信号光增益的大小取决于泵浦光功率和泵浦光（
Figure 212101DEST_PATH_IMAGE009
）与信号光之间的频移，在级联的后向泵浦拉曼光纤放大器中，本发明实施例采用四段光纤使用不同的泵浦光，能够使得输出信号光增益平坦度更加优化，所以本发明采用四段光纤级联且注入不同波长泵浦光的方式对光信号进行放大。本发明实施例中，拉曼放大器选择后向泵浦的拉曼光纤放大器来对信号光进行放大和增益谱平坦化。
不同波长多路信号光（图1中示出波长分别为
Figure 555358DEST_PATH_IMAGE010
的n路信号光）经过波分复用后，首先利用波长选择开关将S波段、C波段、L波段和U波段的信号光选择出来，各个波段的信号光经过掺杂光纤放大器（EDFA/TDFA）进行独立放大，例如S波段和U波段的光信号经过TDFA，C波段和L波段的光信号经过EDFA。经过各掺杂光纤放大器放大之后，各个波段的光信号都可以具有很高的增益，但是它的增益平坦带宽太小，因此本发明实施例中进一步通过级联的拉曼光纤放大器对信号光进行二次放大和增益平坦化。信号光增益的大小取决于泵浦光功率和泵浦光与信号光之间的频移，在本发明实施例的级联的拉曼光纤放大器中，采用四段光纤使用不同的泵浦光，能够使得输出信号光增益平坦度更加优化，所以采用四段光纤级联且注入不同波长泵浦光的方式对光信号进行放大。拉曼光纤放大器选择后向泵浦的拉曼光纤放大器对信号光进行放大和增益谱平坦化。
与前述基于级联拉曼放大辅助的光纤放大器（混合光纤放大器）相应地，如图2所示，本发明的基于级联拉曼放大辅助的宽波段增益谱优化方法包括以下步骤：
步骤S110，接收多路信号光，对接收的多路信号光进行波分复用耦合操作。
步骤S120，利用多个波长选择开关从波分复用操作后的信号中分别选择出多个波段的信号光，所述多个波段包括C波段至U波段之间的多个波段。
更具体地，在接收的多路信号光为全波段信号光的情况下，经由与全波段信号光对应的预设的所有波长选择开关来分离出多个波段的信号光；在接收的多路信号光不是全波段信号光的情况下，经由所述所有波长选择开关中与需要放大的多路信号光对应的特定的多个波长选择开关来分离出多个波段的信号光。
步骤S130，将选择出的多个波段的信号光中第一组波段的信号光在第一波长的泵浦光的激发下经过掺铒光纤放大器EDFA进行放大，并将选择出的多个波段的信号光中第二组波段的信号光在第二波长的泵浦光的激发下经过掺铥光纤放大器TDFA进行放大。
步骤S140，将经EDFA或TDFA放大的多波段信号光分别经包括多段级联拉曼光纤放大单元的级联拉曼光纤放大器RFA进行放大。
更具体地，将经EDFA或TDFA放大后的多波段信号光中的各波段信号光在所述级联RFA的各段级联拉曼光纤放大单元中进行放大，各段级联拉曼光纤放大单元采用的泵浦光波长不同。
步骤S150，通过解波分复用分离出所述多路信号光。
在示例性实施例中，所述方法还包括：泵浦光分离步骤，用于从经各光纤放大器放大后的信号光中分离出泵浦光；以及利用光谱分析仪从各光纤放大器的输入和/或输出处收集光谱并提取增益。
当泵浦功率为100mW，波长为980nm时，EDFA的速率方程为：
Figure 463271DEST_PATH_IMAGE011
（1）
公式（1）中：N 2 (r,z,t)为亚稳态粒子浓度以及N 1 (r,z,t)为基态粒子浓度，r表示亚稳态粒子的反应速率，z表示传输方向的方向轴，t表示时间变量；R pa 、R pe 、W sa 、W se 、W ka 和W ke 分别是泵浦光的吸收率、泵浦光的发射率、信号光的吸收速率、信号光的发射速率以及第k个ASW光源的吸收速率和发射速率；K为总的ASW光源数目；A21表示饵离子的荧光寿命。
Figure 942794DEST_PATH_IMAGE012
（2）
公式（2）中，G EDFA 为EDFA增益，P sout为光纤末端的输出信号光功率，P sin为输入信号光功率。
假设泵浦光和信号光沿掺杂光纤的正向传播，忽略光纤的损耗，则TDFA传输方程可表示为：
Figure 645171DEST_PATH_IMAGE013
（3）
Figure 475724DEST_PATH_IMAGE014
（4）
公式（3）和（4）中，
Figure 656169DEST_PATH_IMAGE015
表示信号光的功率，
Figure 505045DEST_PATH_IMAGE016
表示泵浦光功率，
Figure 378323DEST_PATH_IMAGE017
为掺铥光纤放大器对S波段（如1479nm波段）的受激吸收截面积，
Figure 696172DEST_PATH_IMAGE018
是受激发射截面积，
Figure 680309DEST_PATH_IMAGE019
是不同能级的受激发射截面积，
Figure 134424DEST_PATH_IMAGE020
是不同能级的受激吸收截面积，
Figure 178603DEST_PATH_IMAGE021
和
Figure 233016DEST_PATH_IMAGE022
为信号光和泵浦光与掺杂分布之间的重合积分，N0，N1，N3分别为离子束浓度。
对于本发明的级联RFA，若光纤长度太小时，拉曼增益不足，因为拉曼增益随着光纤长度而增加；若光纤长度过长时，信号衰减更大，则需要使用大功率的泵浦信号，不利于RFA的制作，由于衰减增大，所以拉曼增益随着光纤长度而减小。在本发明实施例中，四段光纤长度选在6-10km左右。在四段级联的拉曼放大器中，不同泵浦光波长，激发宽波段系统中不同波段的信号光，经过掺杂光纤放大器放大和级联拉曼光纤放大器放大之后，可以使得最后叠加的混合增益谱更加平坦，对宽波段增益谱有所优化。作为一示例，四段级联的后向泵浦拉曼光纤放大器中四段光纤长度分别为L1=8km、L2=8km、L3=8km、L4=8km，在此，四段光纤长度仅为示例，本发明并不限于此，还可以是其他的数值。
由公式（1）可知，在光纤z=L1+L2+L3+L4处的各个信号光功率为：
Figure 755264DEST_PATH_IMAGE023
（5）
公式（5）中，
Figure DEST_PATH_IMAGE024
为第1段光纤的有效互作用长度，
Figure 63886DEST_PATH_IMAGE025
为第2段光纤的有效互作用长度，
Figure 13387DEST_PATH_IMAGE026
为第3段光纤的有效互作用长度，
Figure 40249DEST_PATH_IMAGE027
为第4段光纤的有效互作用长度；g 1i 为第1泵浦光与第i信道的信号光之间的拉曼增益系数，g 2i 为第2泵浦光与第i信道的信号光之间的拉曼增益系数，g 3i 为第3泵浦光与第i信道的信号光之间的拉曼增益系数，g 4i 为第4泵浦光与第i信道的信号光之间的拉曼增益系数；P p1 (0)为第1个泵浦光功率，P p2 (0)为第2个泵浦光功率，P p3 (0)为第3个泵浦光功率，P p4 (0)为第4个泵浦光功率；
Figure 615456DEST_PATH_IMAGE028
是第1个信道中的信号光衰减系数，
Figure 44163DEST_PATH_IMAGE029
是第2个信道中的信号光衰减系数，
Figure 164566DEST_PATH_IMAGE030
是第3个信道中的信号光衰减系数，
Figure 944303DEST_PATH_IMAGE031
是第4个信道中的信号光衰减系数，M是保偏系数，Ae为光纤有效截止面积。
本发明实施例中，经EDFA/TDFA和级联RFA混合放大后，本发明的EDFA/TDFA和级联RFA相结合的多波段混合光纤放大器的增益表示如下：
Ghybrid= GRaman·GEDFA/TDFA （6）
公式（6）中：GRaman为拉曼放大器的开关增益，GEDFA/TDFA为EDFA/TDFA的增益。
C波段信号单独经过EDFA放大后的增益谱图(EDFA Gain Spectrum)如图3A所示、C波段信号单独经过RFA放大之后的增益谱(RFA Gain Spectrum) 如图3B所示、C波段信号经过EDFA和RFA的混合放大器放大之后的增益谱图(Mixed Gain Spectrum) 如图3C所示，可以看出来混合放大器放大之后的增益谱图的最大最小差值仅为4dB左右，说明对C波段进行联合放大时可以使得C波段的增益谱更加平坦。L波段信号经过EDFA单独放大后的增益谱图(EDFA Gain Spectrum) 如图4A所示、L波段信号经过RFA单独放大之后的增益谱(RFA GainSpectrum) 如图4B所示、L波段信号经过EDFA和RFA的混合放大器放大之后的增益谱图(Mixed Gain Spectrum) 如图4C所示，可以看出来混合放大器放大之后的增益谱图的最大最小差值仅为5dB左右，说明对L波段的联合放大可以使得L波段的增益谱更加平坦。S波段信号经过TDFA单独放大后的增益谱图(TDFA Gain Spectrum) 如图5A所示、S波段信号经过RFA单独放大之后的增益谱(RFA Gain Spectrum) 如图5B所示、S波段信号经过TDFA和RFA的混合放大器放大之后的增益谱图(Mixed Gain Spectrum) 如图5C所示，通过混合放大器放大之后的增益谱图可以看出，对S波段的联合放大可以使得S波段的增益谱更加平坦。
宽波段信号光经过级联拉曼放大器辅助后的混合增益谱优化图如图6所示。根据图6所示，可以看出来，这种基于级联拉曼放大的宽波段增益谱优化方法，可以使得宽波段增益谱更加平坦，使得系统具有更好的误码率性能。
如上本发明提供的基于级联拉曼放大辅助的宽波段增益谱优化方法和装置，可以实现多路波分复用信号的增益平坦化输出，不仅具有宽带宽、高增益等特点，且使得宽波段增益谱更加平坦，从而使得系统具有更好的误码率性能，能够满足未来光通信的发展。
需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
本发明中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于级联拉曼放大辅助的宽波段增益谱优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
接收多路信号光，对接收的多路信号光进行波分复用操作；
利用多个波长选择开关从波分复用操作后的信号中分别选择出多个波段的信号光，所述多个波段包括C波段至U波段之间的多个波段；
将选择出的多个波段的信号光中第一组波段的信号光在第一波长的泵浦光的激发下经过掺铒光纤放大器EDFA进行放大，并将选择出的多个波段的信号光中第二组波段的信号光在第二波长的泵浦光的激发下经过掺铥光纤放大器TDFA进行放大；
将经EDFA或TDFA放大的多波段信号光分别经包括多段级联拉曼光纤放大单元的级联拉曼光纤放大器RFA进行放大；
通过解波分复用分离出所述多路信号光。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用多个波长选择开关从波分复用操作后的信号中分别选择出多个波段的信号光包括以下步骤：
在接收的多路信号光为全波段信号光的情况下，经由与全波段信号光对应的预设的所有波长选择开关来分离出多个波段的信号光；
在接收的多路信号光不是全波段信号光的情况下，经由所述所有波长选择开关中与需要放大的多路信号光对应的特定的多个波长选择开关来分离出多个波段的信号光。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将经EDFA或TDFA放大的多波段信号光分别经包括多段级联拉曼光纤放大单元的级联拉曼光纤放大器RFA进行放大，包括：
将经EDFA或TDFA放大后的多波段信号光中的各波段信号光在所述级联拉曼光纤放大器RFA的各段级联拉曼光纤放大单元中进行放大，各段级联拉曼光纤放大单元采用的泵浦光波长不同。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述多个波段的信号光为四个波段的信号光，所述四个波段为C波段、L波段、S波段和U波段，所述第一组波段包括C波段和L波段，所述第二组波段包括S波段和U波段；
所述多段级联拉曼光纤放大单元为四段级联的拉曼光纤放大单元；
各段拉曼光纤放大单元各自对应的光纤长度为6-10km。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
泵浦光分离步骤，用于从经各光纤放大器放大后的信号光中分离出泵浦光；以及
利用光谱分析仪从各光纤放大器的输入和/或输出处收集光谱并提取增益。
6.一种基于级联拉曼放大辅助的光纤放大器，其特征在于，该光纤放大器包括：
波分复用器，用于接收多路信号光，对接收的多路信号光进行波分复用；
多个波长选择开关，用于从波分复用后的信号光中分别分离出多个波段的信号光，所述多个波段包括C波段至U波段之间的多个波段；
掺铒光纤放大器EDFA，用于将选择出的多个波段的信号光中第一组波段的信号光在第一波长的泵浦光的激发下进行放大；
掺铥光纤放大器TDFA，用于将选择出的多个波段的信号光中第二组波段的信号光在第二波长的泵浦光的激发下进行放大；
分波器，用于从经EDFA或TDFA放大的多波段信号光中分离出所述第一波长和所述第二波长的信号光，以得到待进一步放大的多波段信号光；
包括多段级联拉曼光纤放大单元的级联拉曼光纤放大器RFA，用将所述待进一步放大的多波段信号光分别经对应的级联拉曼光纤放大单元进行放大并混合输出；以及
解波分复用器，用于对经级联的RFA混合输出的多波段光信号进行解波分复用操作，以分离出所述多路信号光。
7.根据权利要求6所述的光纤放大器，其特征在于，
在接收的多路信号光为全波段信号光的情况下，所述多个波长选择开关为预设的所有波长选择开关；
在接收的多路信号光不是全波段信号光的情况下，所述多个波长选择开关为所述所有波长选择开关中与所述多路信号光的波段对应的多个特定波长选择开关。
8.根据权利要求6所述的光纤放大器，其特征在于，所述级联拉曼光纤放大器RFA中的各段级联拉曼光纤放大单元各自用于将经EDFA或TDFA放大后的多波段信号光中对应波段的信号光在各自波长的泵浦光的激发下进行放大；各级联拉曼光纤放大单元的泵浦光波长不同。
9.根据权利要求6所述的光纤放大器，其特征在于，
所述多个波段的信号光为四个波段的信号光，所述四个波段为C波段、L波段、S波段和U波段，所述第一组波段包括C波段和L波段，所述第二组波段包括S波段和U波段；
所述多段级联拉曼光纤放大单元为四段级联的拉曼光纤放大单元；
各段拉曼光纤放大单元各自对应的光纤长度为6-10km。
10.根据权利要求6所述的光纤放大器，其特征在于，所述级联拉曼光纤放大器RFA包括：级联的多根光纤和分部连接在多根光纤前端的耦合器，所述耦合器前端还设置有分波器；
所述装置还包括：光谱分析仪，用于从各光纤放大器的输入和/或输出处收集光谱并提取增益。
CN202111302729.0A 2021-11-05 2021-11-05 一种基于级联拉曼放大辅助的宽波段增益谱优化方法及装置 Pending CN113746556A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111302729.0A CN113746556A (zh) 2021-11-05 2021-11-05 一种基于级联拉曼放大辅助的宽波段增益谱优化方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111302729.0A CN113746556A (zh) 2021-11-05 2021-11-05 一种基于级联拉曼放大辅助的宽波段增益谱优化方法及装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113746556A true CN113746556A (zh) 2021-12-03

Family

ID=78727454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111302729.0A Pending CN113746556A (zh) 2021-11-05 2021-11-05 一种基于级联拉曼放大辅助的宽波段增益谱优化方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113746556A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115361066A (zh) * 2022-08-16 2022-11-18 北京邮电大学 一种s波段信号的增益均衡方法及系统
WO2025069408A1 (ja) * 2023-09-29 2025-04-03 日本電信電話株式会社 解析装置及びプログラム

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1288172A (zh) * 1999-08-12 2001-03-21 富士通株式会社 光学放大装置、光学发送设备、光传输系统及光学放大方法
US20030179440A1 (en) * 2002-03-15 2003-09-25 Dmitri Foursa Hybrid raman/erbium-doped fiber amplifier and transmission system with dispersion map
EP1410536A2 (en) * 2000-11-16 2004-04-21 Tyco Telecommunications (US) Inc. Raman assisted edfa system and method
CN1628401A (zh) * 2002-05-31 2005-06-15 皮雷利&C.有限公司 用于光学系统中的喇曼放大的级联喇曼泵
CN104682176A (zh) * 2015-01-16 2015-06-03 中国人民解放军国防科学技术大学 级联泵浦镱离子、拉曼混合增益高功率光纤激光放大器
CN205304807U (zh) * 2016-01-15 2016-06-08 西安邮电大学 一种基于edfa和级联rfa的混合光纤放大器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1288172A (zh) * 1999-08-12 2001-03-21 富士通株式会社 光学放大装置、光学发送设备、光传输系统及光学放大方法
EP1410536A2 (en) * 2000-11-16 2004-04-21 Tyco Telecommunications (US) Inc. Raman assisted edfa system and method
US20030179440A1 (en) * 2002-03-15 2003-09-25 Dmitri Foursa Hybrid raman/erbium-doped fiber amplifier and transmission system with dispersion map
CN1628401A (zh) * 2002-05-31 2005-06-15 皮雷利&C.有限公司 用于光学系统中的喇曼放大的级联喇曼泵
CN104682176A (zh) * 2015-01-16 2015-06-03 中国人民解放军国防科学技术大学 级联泵浦镱离子、拉曼混合增益高功率光纤激光放大器
CN205304807U (zh) * 2016-01-15 2016-06-08 西安邮电大学 一种基于edfa和级联rfa的混合光纤放大器

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115361066A (zh) * 2022-08-16 2022-11-18 北京邮电大学 一种s波段信号的增益均衡方法及系统
CN115361066B (zh) * 2022-08-16 2023-09-26 北京邮电大学 一种s波段信号的增益均衡方法及系统
WO2025069408A1 (ja) * 2023-09-29 2025-04-03 日本電信電話株式会社 解析装置及びプログラム

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1368869B1 (en) System and method for wide band raman amplification
EP0883218B1 (en) Wide band optical amplifier
US6580548B2 (en) Broadband amplifier and communication system
US6236500B1 (en) Optical amplifier
JPH04250429A (ja) 光ファイバ増幅器
JP7760814B2 (ja) Ｃ＋ｌエルビウム添加光ファイバ増幅器における利得等化
KR100277352B1 (ko) 다채널3단광섬유증폭기
CN113746556A (zh) 一种基于级联拉曼放大辅助的宽波段增益谱优化方法及装置
US6771414B2 (en) Optical fiber amplifier and optical communication system using the same
US20240120703A1 (en) Light amplification device and light amplification method
KR100810859B1 (ko) 엘밴드 광신호의 효율적 광증폭 이득향상 장치
US6556346B1 (en) Optical amplifying unit and optical transmission system
JP3699457B2 (ja) 広帯域光ファイバ増幅器
CN112953640B (zh) 级联遥泵放大系统、远程增益单元及信号光放大方法
CN201740954U (zh) 用于1480nm泵浦的光放大器的光路结构
EP0989693A1 (en) Optical amplification system including an Erbium-Ytterbium co-doped fiber
CN1327221C (zh) 使用压低型光纤放大器的通信系统和分波段放大装置
JP3916959B2 (ja) 光ファイバ増幅器及びそれを用いた光通信システム
JP4145684B2 (ja) 光増幅モジュール、光増幅器、光通信システム及び白色光源
JP2009272570A (ja) 光ファイバ増幅器
CA2282941A1 (en) Optical amplifying unit and optical transmission system
JP2000124529A (ja) 広帯域光増幅器
JP4100101B2 (ja) 光増幅器及びそれを用いた光伝送システム
US20230361522A1 (en) Full-band, high-power optical amplifier
JP4064690B2 (ja) 光増幅装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20211203