通信系統用光纖喇曼放大器遠程多泵浦監控裝置的製作方法

2023-05-27 00:25:36

專利名稱：通信系統用光纖喇曼放大器遠程多泵浦監控裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種光通信系統用的遠程多泵浦監控裝置，特別是涉及到光纖喇曼放大器的遠程多泵浦監控裝置，它依據在一段高非線性色散位移光子晶體光纖中，泵浦與信號四波混頻(FWM)來實現通信系統中光纖喇曼放大器的遠程多泵浦監控，可以廣泛應用於現代光通信領域。
背景技術：
分布式光纖喇曼放大器已經被廣泛的應用於密集波分復用(DWDM)系統，它拓展可以利用的光通信頻帶，同時也改善了傳輸系統的信噪比。分布式光纖喇曼放大器的遠程多泵浦監控是實際通信系統中一個最重要的環節。以往的遠程泵浦監控技術是通過加載泵浦監控信號在泵浦光上，通過調製泵浦調製放大器的增益。在獲得喇曼增益的任一信道上解調喇曼泵浦監控信號，從而了解到泵浦的工作狀態，實現了泵浦監控；然而，增益調製度和泵浦調製頻率有著很大關係，當調製頻率增加的時候，增益調製度將會降低，這將導致監控靈敏度下降。而低的調製頻率將會增加雙瑞利散射效應和放大自發輻射(ASE)噪聲，降低信號的傳輸質量。通過調製放大器的增益實現遠程多泵浦監控還會影響傳輸系統的傳輸質量，使得數據信號在傳輸後產生失真，並且這種方法對於探測微小的泵浦功率變化不夠靈敏。
本實用新型提出了一種新穎的喇曼放大器遠程多泵浦監控方法，在一段50m高非線性色散位移光子晶體光纖中，利用泵浦與信號四波混頻(FWM)來實現通信系統中的喇曼放大器的泵浦監控。實驗表明這種監控技術非常靈敏有效，泵浦輸入功率在10％-100％的變化都可以被監控，並可用於密集波分復用(DWDM)光通信系統，光信噪比可達40dB。

發明內容
本實用新型目的是為了解決分布式光纖喇曼放大器的遠程多泵浦監控問題。本實用新型的設計思想是建立在理論分析和實驗結果的基礎之上，方法新穎、巧妙、能夠廣泛應用於現代光通信領域。
本實用新型的技術方案這種通信系統用光纖喇曼放大器遠程多泵浦監控裝置，它包括載頻信號光、信號調製模塊、波分復用器、喇曼泵浦合波器、2個射頻器、2個喇曼泵浦源、光子晶體光纖、標準單模光纖、光電探測器、頻譜分析儀、光譜分析儀；射頻器的射頻信號分別傳遞給兩個泵浦源—喇曼泵浦源後，通過喇曼泵浦合波器合波，載頻信號光通過信號調製模塊，波分復用器將喇曼泵浦波和調製信號波複合，爾後再通過光子晶體光纖、標準單模光纖後，再分別傳遞給光電探測器和光譜分析儀，同時通過光電探測器的信號光再傳遞給頻譜分析儀。
本實用新型的有益效果用本實用新型發明的遠程多泵浦監控裝置可以適時檢測光通信系統中分布喇曼放大器的泵浦源運轉狀態。實驗結果表明泵浦輸入功率在10％-100％的變化都可以很靈敏地檢測。在此基礎上，如果再加上合適的反饋系統將會實現放大器的動態增益控制。同時，用於泵浦監控的1529.5nm信道仍然可以作為通信信道傳輸信息，實驗結果表明1529.5nm所攜帶的10GB/s PRBS231-1數據信號的光信噪比可達40dB。


圖1.本實用新型結構示意圖圖2.泵浦FPLD多縱模與信號光四波混頻光譜圖，圖中的插圖2是泵浦FPLD多縱模譜圖3.兩個監控信號的RF頻譜圖4.監控信號功率和泵浦功率的關係圖5.眼圖圖中1.載頻信號光2.信號調製模塊3.波分復用器(WDM)4.喇曼泵浦合波器5.射頻器(RF)6、射頻器(RF)7、喇曼泵浦源8、喇曼泵浦源9.光子晶體光纖(HNDSF-PCF)10.標準單模光纖(SMF)11.光電探測器12.頻譜分析儀13.光譜分析儀具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步具體說明這種通信系統用光纖喇曼放大器遠程多泵浦監控裝置，它包括載頻信號光、信號調製模塊、波分復用器、喇曼泵浦合波器、2個射頻器、2個喇曼泵浦源(7)、光子晶體光纖、標準單模光纖、光電探測器、頻譜分析儀、光譜分析儀；射頻器6和射頻器5的射頻信號分別傳遞給兩個泵浦源—喇曼泵浦源8和喇曼泵浦源7後，通過喇曼泵浦合波器4合波，載頻信號光1通過信號調製模塊2，波分復用器3將喇曼泵浦波和調製信號波複合，爾後再通過光子晶體光纖9、標準單模光纖10後，再分別傳遞給光電探測器11和光譜分析儀13，同時通過光電探測器的信號光再傳遞給頻譜分析儀12。
載頻信號光的波長為1529.5nm。
信號調製模塊是10GB/s鈮酸鋰波導型PRBS231-1射頻器5的頻率為1.3MHz。
射頻器6的頻率為1.5MHz。
喇曼泵浦源7半導體雷射器的波長為1425nm，功率為300mW，被1.3MHz的正弦信號調製。
喇曼泵浦源8半導體雷射器的波長為1453nm，功率為500mW，被1.5MHz的正弦信號調製。
光子晶體光纖9有50m高非線性色散位移。
光譜儀和頻譜儀探測監控信號的光譜和頻譜，光電探測器用來接收光信號。
實施例插圖二是泵浦FPLD的多縱模光譜圖，臨近縱模的頻率設為fp′和fp，縱模間隔為Δf＝fp′-fp＝30GHz。在HNDSF-PCF中，泵浦LD的任何兩個縱模和數據信號光波之間的非兼併四波混頻效應產生了附加光波，如圖二所示，這些附加光波有著和FPLD相似的譜形。1529.5nm附近產生的監控信號fsn＝fs±n×30GHz，完全符合FWM原理所產生的閒頻光，fpn＝fp±n×30GHz(n＝1、2、3.....)。在這個實驗中，1.3MHz和1.5MHz的正弦信號做為1425nm和1453nm的LD調製信號，因為在HNDSF-PCF中泵浦—信號FWM較弱，這樣一來在監控信號上的泵浦健康信息將會被攜帶10GB/s PRBS 231-1數據信號的1529.5nm信號光覆蓋，因此為了探測監控信號，需要用適當的分波器將監控信號和數據信號分開。圖三顯示了從數據信號分離出來的兩個監控信號的RF頻譜，可以用來監控兩個泵浦源的工作狀態。根據四波混頻原理，產生的監控信號光功率和泵浦功率成正比，因此1.3MHz和1.5MHz的RF頻譜功率可以反應喇曼泵浦的工作狀態。在圖三中我們可以看到隨著1425nm和1453nm的泵浦輸入功率的變化，1.3MHz和1.5MHz的RF輸出監控信號也會改變。圖四中我們看出監控信號功率和是泵浦功率成正比的，可以有效的反映泵浦工作狀態，達到監控目的。在長度僅為50m的HNDSF-PCF中，1529.5nm附近的監控信號功率非常低，使得1529.5nm附近的光信噪比非常好，可達40dB。傳輸之後數據信號幾乎不會改變，圖五的眼圖有利的說明了這一點。實驗表明泵浦輸入功率在10％-100％的變化都可以被監控，也表明了這種新穎的監控技術不會影響光通信系統的傳輸質量，並可用於密集波分復用(DWDM)光通信系統，是一種非常靈敏有效的監控技術。
權利要求1.一種通信系統用光纖喇曼放大器遠程多泵浦監控裝置，其特徵在於它包括載頻信號光、信號調製模塊、波分復用器、喇曼泵浦合波器、射頻器(5)、射頻器(6)、喇曼泵浦源(7)、喇曼泵浦源(8)、光子晶體光纖、標準單模光纖、光電探測器、頻譜分析儀、光譜分析儀；射頻器(6)和射頻器(5)的射頻信號分別傳遞給兩個泵浦源—喇曼泵浦源(8)和喇曼泵浦源(7)後，通過喇曼泵浦合波器(4)合波，載頻信號光(1)通過信號調製模塊(2)，波分復用器(3)將喇曼泵浦波和調製信號波複合，爾後再通過光子晶體光纖(9)、標準單模光纖(10)後，再分別傳遞給光電探測器(11)和光譜分析儀(13)，同時通過光電探測器的信號光再傳遞給頻譜分析儀(12)。
2.根據權利要求1所述的通信系統用光纖喇曼放大器遠程多泵浦監控裝置，其特徵在於載頻信號光的波長為1529.5nm。
3.根據權利要求1所述的通信系統用光纖喇曼放大器遠程多泵浦監控裝置，其特徵在於信號調製模塊是10GB/s鈮酸鋰波導型PRBS 231-1。
4.根據權利要求1所述的通信系統用光纖喇曼放大器遠程多泵浦監控裝置，其特徵在於射頻器(5)的頻率為1.3MHz。
5.根據權利要求1所述的通信系統用光纖喇曼放大器遠程多泵浦監控裝置，其特徵在於射頻器(5)的頻率為1.5MHz。
6.根據權利要求1所述的通信系統用光纖喇曼放大器遠程多泵浦監控裝置，其特徵在於喇曼泵浦源(7)半導體雷射器的波長為1425nm，功率為300mW，被1.3MHz的正弦信號調製。
7.根據權利要求1所述的通信系統用光纖喇曼放大器遠程多泵浦監控裝置，其特徵在於喇曼泵浦源(8)半導體雷射器的波長為1453nm，功率為500mW，被1.5MHz的正弦信號調製。
8.根據權利要求1所述的通信系統用光纖喇曼放大器遠程多泵浦監控裝置，其特徵在於光子晶體光纖(9)有50m高非線性色散位移。
專利摘要本實用新型涉及一種光通信系統用的遠程多泵浦監控裝置，其目的是為了解決分布式光纖喇曼放大器的遠程多泵浦監控問題，可廣泛應用於光通信領域。本新型的技術方案射頻器的射頻信號分別傳遞給兩個喇曼泵浦源後，用泵浦合波器合波，載頻光通過信號調製模塊，波分復用器將泵浦波和攜帶信號的載波複合，再通過光子晶體光纖、標準單模光纖後，分別傳遞給光譜分析儀和光電探測器，通過光電探測器再傳遞給頻譜分析儀。本實用新型的有益效果本新型可以實時檢控光通信系統中分布喇曼放大器的多個泵浦源運轉狀態。泵浦輸入功率在10％－100％的變化都可以很靈敏地檢測。同時，用於泵浦監控的信道仍然可以作為通信信道傳輸信息，其信噪比可以達到40dB。
文檔編號H04J14/02GK2766458SQ20052002526
公開日2006年3月22日 申請日期2005年2月4日 優先權日2005年2月4日
發明者呂福雲, 李朝暉, 範宇, 李勇男, 王洪傑, 董孝義 申請人:南開大學