一種FPGA分時復用抽運方式的光纖喇曼放大器的製作方法

2023-07-04 10:38:06

本實用新型涉及分時復用光纖喇曼放大器，具體涉及一種利用FPGA高速控制分時復用抽運方式的光纖喇曼放大器。

背景技術：

國內外目前對分布式光纖喇曼放大器（FRA）的增益平坦的研究主要集中在多抽運源同時抽運的方案上，通過多個具有不同波長的抽運源不同的輸出功率同時抽運實現分布式光纖喇曼放大器的增益平坦。這種方法的缺點是抽運光波長和輸出功率的優化配置方法複雜，多個抽運源之間的相互作用導致非線性效應和噪聲較大，且成本高。

近年來出現了分時復用（TDM）光纖喇曼放大器方案，其中一個方案是通過掃描控制（sweep control）可調諧半導體雷射器實現分時復用光纖喇曼放大器，其他方案只是分析光信號的放大特點，沒有具體實施方案。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於克服現有技術存在的上述不足，提供一種FPGA分時復用抽運方式的光纖喇曼放大器。

本實用新型的目的通過如下技術方案實現。

一種FPGA分時復用抽運方式的光纖喇曼放大器，其包括第一隔離器、增益光纖、抽運光合波器、第二隔離器、抽運源即半導體雷射器、FPGA及 MCU控制器、分束器、合波器；輸入信號光經過第一隔離器後耦合到增益光纖；抽運源即半導體雷射器經過FPGA及 MCU控制器控制，分時輸出抽運光，抽運光經抽運光合波器後，反向到增益光纖，信號經放大後，再經第二隔離器和分束器後一路作為輸出，分束器另一路光反饋FPGA及 MCU控制器以控制抽運源即半導體雷射器的抽運光輸出；通過FPGA及 MCU控制器控制多個抽運源的抽運光分時輸出，實現光纖喇曼放大器。

進一步地，含有多個喇曼抽運源即多個所述半導體雷射器，各個喇曼抽運源波長不同，波長為1420nm和1490nm，各個喇曼抽運源均含光纖布拉格光柵，輸出功率不同。

進一步地，輸入信號光的波長是1550nm。

根據權利要求1所述的一種FPGA分時復用抽運方式的光纖喇曼放大器，其特徵在於，FPGA及 MCU控制器控制多個喇曼抽運源，實現喇曼放大器的增益平坦。進一步地，通過FPGA及 MCU控制器控制多個喇曼抽運源，實現喇曼放大器的增益平坦。

本實用新型與現有技術相比，具有如下優點和技術效果：

（1）本實用新型通過FPGA高速微控制實現多路抽運光輸出控制。

（2）本實用新型通過FPGA高速控制不同的半導體雷射器分時輸出，使不同的半導體雷射器輸出互相沒有相互作用，從而避免了不同的半導體雷射器輸出相互作用致使出現非線性效應，導致光纖喇曼放大器性能劣化的可能。

（3）本實用新型通過FPGA高速控制多路半導體雷射器抽運輸出，實現光纖喇曼放大器增益平坦。

附圖說明

圖1 是實例中一種FPGA分時復用抽運方式的光纖喇曼放大器的原理框圖。

圖2為實例中多個喇曼抽運光喇曼增益譜。

圖3為實例中輸出信號波形。

圖中：1. 輸入信號，2. 隔離器，3. 增益光纖，4. 抽運光合波器，5. 隔離器，6. 分束器，7. 信號輸出，8. FPGA高速微控制器，9~12. 半導體雷射器，13. 合波器。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的具體實施作進一步說明，但本實用新型的實施和保護不限於此。需指出的是，以下若有未特別詳細說明之過程，均是本領域技術人員可參照現有技術實現的。本實用新型的關鍵在於對結構提出的技術方案，非結構部分的內容是本領域技術人員可以根據現有常規技術實現的。

如圖1，一種FPGA分時復用抽運方式的光纖喇曼放大器，其包括第一隔離器2、增益光纖3、抽運光合波器4、第二隔離器5、抽運源即半導體雷射器（9~12）、FPGA及 MCU（微控制器）控制器8、分束器6、合波器13；輸入信號光經過第一隔離器2後耦合到增益光纖3；多個抽運源即半導體雷射器（9~12）經過FPGA及 MCU控制器8控制，分時輸出抽運光，抽運光經抽運光合波器4後，反向到增益光纖3，信號經放大後，再經第二隔離器5和分束器6後一路作為輸出，分束器6另一路光反饋FPGA及 MCU控制器8以控制抽運源即半導體雷射器（9 ~12）的抽運光輸出；通過FPGA（現場可編程門陣列）及 MCU控制器控制多個抽運源的抽運光分時輸出，實現光纖喇曼放大器。

實施例：

選取多個喇曼抽運光波長分別為1420nm，1444nm，1477nm，1490nm，它們的喇曼增益譜為圖2。

經過FPGA及 MCU（微控制器）控制器分時輸出控制喇曼抽運源9-12（包括佔空比以及功率組合），使得信號輸出7可以得到C波段15dB開關增益，且增益起伏小於0.8dB，如圖3所示。

如上可見，本實用新型可以通過FPGA高速微控制實現多路抽運光輸出控制。通過FPGA高速控制不同的半導體雷射器分時輸出，使不同的半導體雷射器輸出互相沒有相互作用，從而避免了不同的半導體雷射器輸出相互作用致使出現非線性效應，導致光纖喇曼放大器性能劣化的可能。本實用新型通過FPGA高速控制多路半導體雷射器抽運輸出，實現光纖喇曼放大器增益平坦。