專利名稱：一種在線自動關(guān)斷和開啟的喇曼放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及喇曼放大器的監(jiān)控和安全保護(hù)，具體地說，涉及一種在線自動關(guān)斷和開啟的喇曼放大器。
背景技術(shù)：
隨著通信容量的不斷擴(kuò)大，光通道數(shù)和單通道碼速率不斷增加，超長距離、超大容量的光傳輸系統(tǒng)已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。10Gb/s、40Gb/s的系統(tǒng)也逐漸商用化，高速率的系統(tǒng)需要光放大器具有更寬的增益帶寬和更低的噪聲指數(shù)。喇曼放大器采用傳輸光纖作為其增益介質(zhì)，通過分布式放大，使光信號在光纖中傳播的同時得到放大。采用分布式喇曼放大器可以減小光信號的入纖光功率，提高光信噪比(OSNR)。而且，通過多波長泵浦，喇曼放大器可以獲得近80nm的寬帶放大。諸多的優(yōu)勢使喇曼放大器成為高速率光通信系統(tǒng)的關(guān)鍵器件。
喇曼光纖放大器利用光纖的受激喇曼散射(SRS)，使波長比泵浦光大約100nm處的信號獲得放大。單個泵浦波長的增益譜較窄，通常利用多個波長的高功率泵浦激光器合波輸出，實(shí)現(xiàn)寬帶放大。由于受激喇曼散射的效率很低，要想獲得較高的增益，必須注入很高功率的泵浦光。這樣帶來的負(fù)面影響是傳輸光纖中存在高功率的泵浦光，在線路維護(hù)(對維護(hù)人員)時或者光纖斷裂時存在很大的安全隱患。對于人眼而言，光功率超過5mW時是不安全的(根據(jù)FDA激光安全標(biāo)準(zhǔn))，而喇曼放大器在實(shí)際使用過程中，注入到光纖中的光功率為200mW到2W。當(dāng)光纖斷裂或者光路斷開的時候，如此高的光功率能對人眼造成極大的傷害。
美國專利US.6,423,963描述了一種在線監(jiān)控系統(tǒng)是通過監(jiān)測一個始終打開的特定波長監(jiān)控信道來實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)。每個喇曼放大器中包含了一個監(jiān)控波長的發(fā)射裝置和接收機(jī)用于完成對于光纖線路的監(jiān)控，同時增加了信號與監(jiān)控信道的合波器件。這種方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占用了光纖帶寬，發(fā)射裝置和接收機(jī)增加了喇曼放大器的成本。由于采用了附加的合波器，增加了泵浦和信號光的損耗。采用的是有源器件，其可靠性不高，容易引起誤報警。特別是，當(dāng)不同跨距段光纖鏈路的損耗不一樣時，也會出現(xiàn)誤報警。
美國專利US.5945668，US.5428471，US.5136410也分別描述了相關(guān)的安全保護(hù)裝置，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜和自身的原因，這些方法不適宜用在喇曼放大器的安全保護(hù)發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，提供一種在線自動關(guān)斷和開啟的喇曼放大器，即結(jié)合喇曼放大器和通信系統(tǒng)的特點(diǎn)，采用一種可靠的方法實(shí)現(xiàn)喇曼放大器的安全保護(hù)，在線路出現(xiàn)故障或者線路維護(hù)(遠(yuǎn)端或者近端)的時候，能夠迅速自動關(guān)斷泵浦激光器；在線路恢復(fù)正常的時候，能夠自動開啟泵浦激光器。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的對于采用后向泵浦分布式喇曼放大器的系統(tǒng)而言，與光信號同向傳輸還有放大的自發(fā)輻射噪聲(ASE)。通常情況下，盡管ASE的功率譜密度較低，但是由于喇曼放大器的放大帶寬非常寬，ASE的總功率可能比信號功率還要大的多，這樣就不能簡單的利用總功率的大小來判斷信號的有無。
本實(shí)用新型采用梳狀分波器將信號與ASE噪聲分開，然后用差分檢測的方法來判斷信號的有無和線路的正常與否，從而判斷是否關(guān)斷喇曼放大器，實(shí)現(xiàn)喇曼放大器的安全保護(hù)。
本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果；1、能夠保護(hù)使用人員。喇曼放大器正在工作的過程中，如果使用人員誤操作將泵浦輸出端口斷開，安全控制模塊能夠迅速判斷信號光丟失，從而在很短的時間內(nèi)關(guān)斷泵浦激光器，不會對使用人員構(gòu)成傷害。
2、能夠保護(hù)儀器設(shè)備。如果操作人員將喇曼放大器的輸入、輸出端接反，安全控制模塊也能夠迅速響應(yīng)，關(guān)斷泵浦激光器，避免損壞儀器設(shè)備。


圖1-分布式喇曼放大器的應(yīng)用圖；
圖2-安全控制模塊的原理圖；圖3-采用了安全控制模塊的喇曼放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。
其中1-傳輸光纖，2-泵浦激光器組，3-安全控制模塊，4-喇曼放大器，5-梳狀分波器，6-ASE噪聲，自發(fā)輻射噪聲，7-信號，8-對應(yīng)信號光波長的部分ASE噪聲(ITU-T規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)波長)，9-與信號光波長錯開的部分ASE噪聲(波長錯開間隔由梳狀分波器決定)，10-探測器，11-探測器，12-寬帶波分復(fù)用器12(1500/1505)，13-分光耦合器(595)。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明圖1中，分布式喇曼放大器的典型應(yīng)用是虛線框內(nèi)的所示部分是一個完整的喇曼放大器4，在喇曼放大器4內(nèi)，泵浦激光器組2通過一個寬帶波分復(fù)用器12與傳輸光纖1相連；安全控制模塊3其輸入端與傳輸光纖1相連，給出告警信息以控制泵浦激光器組2的關(guān)斷和開啟。
工作原理是傳輸光纖1中，信號光和泵浦光逆向傳播；泵浦激光器組2由多個激光器合波而成，用于實(shí)現(xiàn)寬帶放大；安全控制模塊3用于監(jiān)控信號光，若信號光低于設(shè)定的閾限值則給出告警信號，泵浦激光器組2可以根據(jù)告警信號來判斷是否需要關(guān)斷泵浦激光器，即安全控制模塊3給出告警信息在硬件上實(shí)現(xiàn)對泵浦激光器組2的控制。
梳狀分波器(interleaver)5是實(shí)現(xiàn)更密集波分復(fù)用的關(guān)鍵器件。它能夠?qū)⒉ㄩL間隔100GHz的系統(tǒng)在波長上間隔分開，一路輸出奇通道的光(波長間隔200GHz)，另一路則輸出偶通道的光(波長間隔200GHz)，兩路光在波長上錯開了100GHz。當(dāng)然，它也能將兩路波長間隔200GHz、波長錯開100GHz的光合波為一路波長間隔100GHz的光。
我們知道，商用的密集波分復(fù)用(DWDM)光通信系統(tǒng)的通道波長必須是符合ITU-T建議G.692的。
根據(jù)DWDM系統(tǒng)的固定波長特點(diǎn)和梳狀分波器5奇偶分光特點(diǎn)，讓信號光從梳狀分波器5的奇通道(或者偶通道)中輸出(當(dāng)然攜帶了相應(yīng)波長的ASE噪聲)，而偶通道(或者奇通道)則只輸出相應(yīng)波長的ASE噪聲。要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，對于200GHz的系統(tǒng)，必須至少采用100GHz的梳狀分波器；100GHz的系統(tǒng)，需要采用50GHz的梳狀分波器；當(dāng)然200GHz的系統(tǒng)，也可以采用50GHz的梳狀分波器，依此類推。
圖2中，梳狀分波器5的輸入端與攜帶ASE噪聲的信號光輸出端相連，梳狀分波器5的兩個輸出端分別與探測器10、11的輸入端相連。攜帶ASE噪聲6的信號7輸入梳狀分波器5，信號的輸出端記為A端，另一端記為B端。沒有信號光的時候，A端輸出對應(yīng)信號光波長的部分ASE噪聲8，B端也輸出與信號光波長錯開的部分ASE噪聲9；A端和B端的ASE噪聲在波長上是錯開的，間隔由梳狀分波器5決定。探測器10用于檢測A通道的光功率，探測器11用于檢測B通道的光功率。
盡管A、B兩端ASE噪聲的波長不一樣，但是由于喇曼放大器ASE噪聲的連續(xù)性和平坦性，以及梳狀分波器5的通道平坦特性，A、B兩段的ASE噪聲6的總功率相差很小，實(shí)際上是可以忽略的。根據(jù)這一特點(diǎn)，A端口的輸出功率記為PA，B端口的輸出功率記為PB，在沒有信號光的時候，PA-PB＝ε，ε遠(yuǎn)小于單通道的信號光功率Ps；在有信號光的時候，PA-PB＝信號光功率Ps。這樣A、B兩路光功率將兩路的光功率相減，將差分值與設(shè)定的閾限值進(jìn)行比較，高于閾限值則認(rèn)為有信號光或者線路通暢，低于閾限值則認(rèn)為沒有信號光或者線路出現(xiàn)故障。
采用這種方法，分別實(shí)現(xiàn)了在信號光功率低于-35dBm時，C-band喇曼放大器和C+L-band喇曼放大器的自動關(guān)斷。
喇曼放大器自動關(guān)斷后，如果信號光逐漸增加到-35dBm，這時，A端輸出的是信號光，B端輸出為零，差分輸出結(jié)果大于設(shè)定的閾限值，這時泵浦激光器能夠自動開啟。
前面講的是在DWDM(多通道)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)喇曼放大器的安全保護(hù)，在單通道的系統(tǒng)中，只要信號波長符合ITU-T建議G.692規(guī)范，上述的方法仍然能夠很好的實(shí)現(xiàn)喇曼放大器的安全保護(hù)。
具體實(shí)施方式
圖3中，采用了安全控制模塊的喇曼放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是寬帶波分復(fù)用器12是一個三端口器件，其信號輸入端與傳輸光纖1相連，其泵浦輸入端與泵浦激光器組2相連，其信號輸出端與分光耦合器13的輸入端相連；分光耦合器13是一個595的耦合器，其95％端作為喇曼放大器的信號輸出端；其用作信號光探測的5％端與安全控制模塊3的輸入端相連；安全控制模塊3給出的告警信號用于控制泵浦激光器組2的關(guān)斷和開啟。
工作原理是信號首先經(jīng)過寬帶波分復(fù)用器12，然后經(jīng)過一個分光耦合器13，大端(圖示的95％端)用作喇曼放大器的信號輸出，小端(圖示的5％端)與安全控制模塊3相連，用作信號光檢測。信號光檢測完小與設(shè)定的閾限值進(jìn)行比較。當(dāng)信號光功率小于設(shè)定的閾限值時，可以給出告警信號，進(jìn)而自動關(guān)斷泵浦激光器組2；當(dāng)信號光功率逐漸增大成后，將檢測的信號光功率的大到超過設(shè)定的門限值時，則可以重新開啟泵浦激光器組2。
權(quán)利要求1.一種在線自動關(guān)斷和開啟的喇曼放大器，其特征在于該放大器由下列部件組成，其連接關(guān)系是寬帶波分復(fù)用器(12)是一個三端口器件，其信號輸入端與傳輸光纖(1)相連，其泵浦輸入端與泵浦激光器組(2)相連，其信號輸出端與分光耦合器(13)的輸入端相連；分光耦合器(13)是一個595的耦合器，其95％端作為喇曼放大器的信號輸出端；其用作信號光探測的5％端與安全控制模塊(3)的輸入端相連；安全控制模塊(3)給出的告警信號用于控制泵浦激光器組(2)的關(guān)斷和開啟；其中安全控制模塊(3)由下列部件組成，其連接關(guān)系是梳狀分波器(5)的輸入端與攜帶ASE噪聲的信號光輸出端相連，梳狀分波器(5)的兩個輸出端分別與探測器(10)、(11)的輸入端相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種在線自動關(guān)斷和開啟的喇曼放大器，涉及喇曼放大器的監(jiān)控和安全保護(hù)。當(dāng)光纖鏈路出現(xiàn)故障時，可以自動關(guān)閉泵浦激光器；當(dāng)光纖鏈路恢復(fù)正常后，能夠自動開啟泵浦激光器。本實(shí)用新型由下列部件組成，其連接關(guān)系是寬帶波分復(fù)用器是一個三端口器件，其信號輸入端與傳輸光纖相連，其泵浦輸入端與泵浦激光器組相連，其信號輸出端與分光耦合器的輸入端相連；分光耦合器是一個5∶95的耦合器，其95％端作為喇曼放大器的信號輸出端；其用作信號光探測的5％端與安全控制模塊的輸入端相連；安全控制模塊給出的告警信號用于控制泵浦激光器組的關(guān)斷和開啟。由于本實(shí)用新型能夠有效保護(hù)操作人員和儀器設(shè)備，因此有著廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號G02F1/39GK2574306SQ0227958
公開日2003年9月17日 申請日期2002年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月17日
發(fā)明者楊滔滔, 印新達(dá) 申請人:武漢光迅科技有限責(zé)任公司