一種提取非線性光纖放大器多信道信號(hào)增益-偏振度關(guān)系特征參數(shù)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖放大器輸出信號(hào)偏振度的測(cè)量與表征領(lǐng)域,特別是一種提取非線性光纖放大器多信道信號(hào)增益-偏振度關(guān)系特征參數(shù)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]非線性光纖放大器(Nonlinear fiber amplifier)是指利用光纖中光波的非線性效應(yīng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大的全光放大器。典型的非線性光纖放大器包括:光纖拉曼放大器(FiberRaman amplifier)、光纖參量放大器(Fiber optical parametric amplifier)、光纖布里淵放大器(Fiber Brillouin amplifier)、混合光纖放大器(Hybrid fiber amplifier)等。非線性光纖放大器一般由光纖、光栗浦、偏振控制器、分光器/環(huán)形器(circulator)組成,可對(duì)輸入的單波長(zhǎng)信道或多波長(zhǎng)信道光信號(hào)進(jìn)行放大。
[0003]非線性光纖放大器對(duì)輸入光信號(hào)的偏振態(tài)敏感。這一特性會(huì)對(duì)多波長(zhǎng)信道信號(hào)光的增益與輸出偏振態(tài)產(chǎn)生影響,影響由非線性光纖放大器所組成的波分復(fù)用光通信系統(tǒng)的性能與工作狀態(tài)。在光通信系統(tǒng)中,光纖中隨傳播距離隨機(jī)變化的雙折射是導(dǎo)致輸入多波長(zhǎng)光信號(hào)的偏振態(tài)隨機(jī)的主要原因。但目前缺乏一種方法對(duì)寬帶非線性光纖放大器與系統(tǒng)進(jìn)行偏振特性分析,也并沒(méi)有一種參數(shù)可反映寬帶非線性光纖放大器對(duì)不同波長(zhǎng)信道輸出信號(hào)的偏振控制能力。此外,相較于有關(guān)文獻(xiàn)提出的采用單波長(zhǎng)光信號(hào)測(cè)量光纖拉曼放大器平均增益-平均偏振度關(guān)系的實(shí)驗(yàn)方法,目前缺乏面向已知非線性光纖放大器的泛用型快速測(cè)量增益-偏振度關(guān)系的方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]有鑒于此,本發(fā)明的目的是提出一種提取非線性光纖放大器多信道信號(hào)增益-偏振度關(guān)系特征參數(shù)的方法,能準(zhǔn)確反映待測(cè)非線性光纖放大器對(duì)不同波長(zhǎng)輸入信號(hào)的偏振控制能力,可廣泛應(yīng)用于寬帶非線性光纖放大器與系統(tǒng)的偏振特性分析以及可廣泛應(yīng)用于對(duì)已知寬帶多信道非線性光纖放大器的增益-偏振度關(guān)系的快速測(cè)量。
[0005]本發(fā)明采用以下方案實(shí)現(xiàn):一種提取非線性光纖放大器多信道信號(hào)增益-偏振度關(guān)系特征參數(shù)的方法,具體包括以下步驟:
[0006]步驟S1:將經(jīng)過(guò)擾偏的多路波長(zhǎng)信道的光信號(hào)輸入一臺(tái)非線性光纖放大器,通過(guò)調(diào)整栗浦光偏振控制器得到最大信號(hào)輸出增益,保持并記錄栗浦光源與偏振控制器的狀態(tài);
[0007]步驟S2:輸入栗浦光的功率偏振態(tài)不變,測(cè)量步驟SI所述非線性光纖放大器輸出多信道光信號(hào)的每一個(gè)波長(zhǎng)信道的平均輸出增益與平均偏振度DOP ;
[0008]步驟S3:保持栗浦光的輸入偏振態(tài)不變,改變栗浦功率后即重復(fù)步驟S2取得若干組多信道增益-偏振度關(guān)系數(shù)據(jù),并由相應(yīng)的栗浦光功率-增益關(guān)系確定放大器飽和增益區(qū)位置。
[0009]步驟S4:將通過(guò)步驟S3取得的多信道增益-偏振度關(guān)系數(shù)據(jù)組用特定曲線擬合,最終完成對(duì)該非線性光纖放大器輸出增益-偏振度關(guān)系特征參數(shù)的提取并確定其在不同栗浦條件下的適用波長(zhǎng)范圍。
[0010]進(jìn)一步地,所述步驟SI具體包括以下步驟:
[0011]步驟Sll:提供信號(hào)光源、復(fù)用器、擾偏器、大于等于I個(gè)栗浦光源、與所述栗浦光源對(duì)應(yīng)的偏振控制器、待測(cè)非線性光纖放大器以及光電探測(cè)器;
[0012]步驟S12:信號(hào)光源產(chǎn)生一路光信號(hào)101,將所述光信號(hào)101經(jīng)過(guò)所述復(fù)用器后得到光信號(hào)102,將所述光信號(hào)102輸入所述擾偏器中產(chǎn)生具有單位時(shí)間內(nèi)功率恒定且偏振態(tài)隨機(jī)分布的特性的光信號(hào)103 ;
[0013]步驟S13:所述大于等于I個(gè)栗浦光源產(chǎn)生大于等于I路的栗浦光104,將所述栗浦光104輸入與其對(duì)應(yīng)的偏振控制器得到栗浦光105,通過(guò)所述偏振控制器對(duì)其輸出的栗浦光105的偏振態(tài)實(shí)施控制;
[0014]步驟S14:將所述光信號(hào)103和栗浦光105 —同輸入所述待測(cè)非線性光纖放大器得到被放大的信號(hào)光106,將所述被放大的信號(hào)光106輸入光電探測(cè)器007,由光電探測(cè)器007測(cè)得被放大的信號(hào)光106第i路的單信道光信號(hào)功率,并計(jì)算該信道光信號(hào)的增益。
[0015]步驟S15:通過(guò)調(diào)整所述大于等于I個(gè)栗浦光源對(duì)應(yīng)的偏振控制器控制栗浦光105的偏振態(tài),以使多波長(zhǎng)信號(hào)光106的其中一個(gè)波長(zhǎng)信道得到最大輸出平均增益,同時(shí)記錄平均增益最大的信道Chmx,其增益記為Gmax;而后,保持并記錄栗浦光源與偏振控制器的狀
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[0016]進(jìn)一步地,所述步驟S2具體包括以下步驟:
[0017]步驟S21:提供信號(hào)光源、復(fù)用器、擾偏器、大于等于I個(gè)栗浦光源、與所述栗浦光源對(duì)應(yīng)的偏振控制器、待測(cè)非線性光纖放大器、光電探測(cè)器、分波器以及偏振態(tài)分析儀;
[0018]步驟S22:保持所述大于等于I個(gè)栗浦光源、所述偏振控制器的狀態(tài)與步驟SI —致,進(jìn)而使得所述偏振控制器輸出的栗浦光105的狀態(tài)與步驟SI的相同;
[0019]步驟S23:記錄步驟S15狀態(tài)下多信道信號(hào)光106的每一個(gè)波長(zhǎng)信道平均增益,其中第i路的單信道光信號(hào)的平均增益記為G1;
[0020]步驟S24:保持所述信號(hào)光源、復(fù)用器、擾偏器以及所述待測(cè)非線性光纖放大器的狀態(tài)與步驟SI —致,進(jìn)而使得所述待測(cè)非線性光纖放大器輸出的多信道信號(hào)光106的狀態(tài)與步驟SI的相同,把多信道信號(hào)光106輸入分波器,由分波器把多信道信號(hào)光106分離成為多路單信道信號(hào)107 ;
[0021]步驟S25:將所述多路單信道信號(hào)107輸入偏振態(tài)分析儀,用偏振態(tài)分析儀測(cè)量第i路的單信道光信號(hào)在單位時(shí)間內(nèi)的平均偏振度,記為DOP1;
[0022]步驟S26:該平均偏振度DOP1與平均增益G ^且成與第i路的單信道光信號(hào)107對(duì)應(yīng)的一組數(shù)據(jù),將多信道信號(hào)光106中的所有信道對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)組按照信道波長(zhǎng)-平均增益畫(huà)出關(guān)系圖。
[0023]進(jìn)一步地,所述步驟S3具體包括以下步驟:
[0024]步驟S31:提供信號(hào)光源、復(fù)用器、擾偏器、大于等于I個(gè)栗浦光源、與所述栗浦光源對(duì)應(yīng)的偏振控制器、待測(cè)非線性光纖放大器、分波器、光電探測(cè)器以及偏振態(tài)分析儀;
[0025]步驟S32:先改變所述栗浦光源的輸出功率,再調(diào)整與所述栗浦光源對(duì)應(yīng)的偏振控制器使輸出的栗浦光105的功率變化但偏振態(tài)與步驟SI中的相同;而后,測(cè)量并記錄Chmx信道的平均增益與栗浦光功率;這一過(guò)程中保持待測(cè)非線性光纖放大器的狀態(tài)不變;
[0026]步驟S33:重復(fù)步驟S2,測(cè)得該栗浦光功率條件下的多信道信號(hào)光106中的所有信道對(duì)應(yīng)的平均增益G1-DOP1平均偏振度數(shù)據(jù)組,并畫(huà)出該栗浦光功率條件下波長(zhǎng)-平均增益關(guān)系圖。
[0027]步驟S34:重復(fù)步驟S32至步驟S33,畫(huà)出Ch1J言道中的的栗浦功率-增益關(guān)系圖,并確定該放大器飽和增益區(qū)在該關(guān)系圖中的位置。
[0028]進(jìn)一步地,所述步驟S4具體為:采用下式對(duì)所得的小信號(hào)增益區(qū)內(nèi)的多信道平均偏振度-最大增益數(shù)據(jù)組進(jìn)行擬合:
[0029]DOP = 1-exp (-G/ Γ );
[0030]其中,G為平均增益值,Γ為該非線性光纖放大器輸出增益-偏振度關(guān)系特征參數(shù)的形式之一,該特征參數(shù)與上述步驟中所有輸入栗浦光105的波長(zhǎng)、功率、偏振態(tài)等參數(shù)集是對(duì)應(yīng)的。
[0031]進(jìn)一步地,所述步驟S4還包括:利用下式確定一條輔助擬合曲線:
[0032]DOP = 1-exp (-G/ Γ );
[0033]將曲線中的特征參數(shù)記為Γ' NET,用以表征所述待測(cè)非線性光纖放大器輸出增益-偏振度關(guān)系Fnet參數(shù)的誤差范圍并標(biāo)定其置信區(qū)間;通過(guò)該輔助擬合曲線確定小信號(hào)增益區(qū)中特征參數(shù)及其適用波長(zhǎng)范圍。
[0034]進(jìn)一步地,所述信號(hào)光源為若干多信道信號(hào)光源或多個(gè)單一信道信號(hào)光源的組合,任一信道可單獨(dú)開(kāi)關(guān),且多信道輸出應(yīng)均為單波長(zhǎng)窄線寬單一偏振態(tài)光信號(hào)。
[0035]進(jìn)一步地,對(duì)所述擾偏器的配置為:使其輸出光信號(hào)的斯托克斯參數(shù)在單位時(shí)間內(nèi)均勻覆蓋玻應(yīng)廷球。
[0036]進(jìn)一步地,所述步驟S2中所述的增益為所述待測(cè)非線性光纖放大器凈增益(netgain)或開(kāi)關(guān)增益(on-off gain),一經(jīng)選定后續(xù)步驟的增益保持一致。
[0037]進(jìn)一步地,所述非線性光纖放大器包括所有的單一非線性光纖放大器、混合光纖放大器、以及上述放大器的級(jí)聯(lián)或串聯(lián)模式;其中所述單一非線性光纖放大器包括光纖拉曼放大器、光纖參量放大器、光纖布里淵放大器。
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