一種基于雙段互補型的摻鉺光纖放大器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及滲巧光纖放大器技術領域，特別是一種基于雙段互補型的滲巧光纖放 大器。
【背景技術】
[0002] 抓FA的增益控制和平坦技術是近十年來隨著光纖通信技術的深入推進而發(fā)展起 來的一類高新技術，目前已成為國內(nèi)外同行的研究熱點之一。滲巧光纖放大器化DFA)是光 通信系統(tǒng)中的核屯、功能部件，其飛速進展促進和刺激著波分復用(WDM)傳輸系統(tǒng)和網(wǎng)絡的 發(fā)展。
[0003] 在WDM系統(tǒng)及網(wǎng)絡中，由于波長下路、網(wǎng)絡配置改變等因素導致輸入光功率在一定 范圍內(nèi)變化時，需要抓FA的增益及譜線形狀保持穩(wěn)定，運就引入了抓FA增益控制和平坦的 問題。然而抓FA的增益譜和其輸入功率、累浦功率等多種因素密切相關。隨著光纖系統(tǒng)向多 通道、高比特率、長的透明跨距方向發(fā)展，需要光放大器提供更寬的帶寬、改善的噪聲指數(shù)、 更精密的譜線增益特性控制。過去，DWDM系統(tǒng)中的放大器通常設計為在有用的帶寬內(nèi)提供 平坦的譜線增益，然而，為佳化系統(tǒng)性能，發(fā)展中的光纖傳送系統(tǒng)需要放大器具有可調(diào)的增 益傾斜功能，對增益控制和平坦的要求更高，W最大程度地提高系統(tǒng)不同光通道的光信噪 比。
[0004] 在空間通信條件下，光學器件受到的福射日積月累，EDFA受到空間福射后性能和 參數(shù)變化比較明顯。經(jīng)過長期實驗研究表明，m)FA在空間環(huán)境中由于長期受到大量福射性 能會有所變化，運種現(xiàn)象被稱為抓FA的福射效應，其主要表現(xiàn)為電離效應和位移效應兩個 方面。滲巧光纖放大器受到高能粒子福照后光學性能會下降，人們普遍認為高能粒子只能 起到危害的作用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足而提供一種基于雙段互補型 的滲巧光纖放大器，本發(fā)明即利用滲巧光纖放大器的福射效應，將未受福射的滲巧光纖的 增益特性和受到福射的滲巧光纖增益特性進行互補，達到提高滲巧光纖增益譜平坦性的效 果。
[0006] 本發(fā)明為解決上述技術問題采用W下技術方案：
[0007] 根據(jù)本發(fā)明提出的一種基于雙段互補型的滲巧光纖放大器，包括輸入模塊、滲巧 光纖模塊、福射模塊和反饋模塊;其中，所述反饋模塊包括微處理器和檢測模塊，滲巧光纖 模塊包括相串聯(lián)的第一滲巧光纖和第二滲巧光纖，第一滲巧光纖和第二滲巧光纖的長度相 同，第一滲巧光纖是不受福射的;其中，
[000引輸入模塊，用于將接收的激光信號依次輸入至第一滲巧光纖、第二滲巧光纖后輸 出放大信號；
[0009]福射模塊，用于對第二滲巧光纖進行福射；
[0010] 檢測模塊，用于探測放大信號的增益是否平坦，若不平坦則輸出控制信號至微處 理器；
[0011] 微處理器，用于當接收到控制信號，控制福射劑量，實現(xiàn)放大信號的增益平坦。
[0012] 作為本發(fā)明所述的一種基于雙段互補型的滲巧光纖放大器進一步優(yōu)化方案，檢測 模塊根據(jù)預設的平坦要求值判斷放大信號的增益是否平坦。
[0013] 作為本發(fā)明所述的一種基于雙段互補型的滲巧光纖放大器進一步優(yōu)化方案，所述 福射劑量與傳輸波長、第二滲巧光纖滲雜著離子種類和濃度W及第二滲巧光纖長度均相 關。
[0014] 作為本發(fā)明所述的一種基于雙段互補型的滲巧光纖放大器進一步優(yōu)化方案，所述 福射模塊采用T射線為福射源。
[0015] 作為本發(fā)明所述的一種基于雙段互補型的滲巧光纖放大器進一步優(yōu)化方案，所述 微處理器為STM32型ARM處理器。
[0016] 本發(fā)明采用W上技術方案與現(xiàn)有技術相比，具有W下技術效果：
[0017] (1)本發(fā)明在已經(jīng)滲雜使得抓FA增益平坦的基礎上，利用滲巧光纖放大器的福射 效應，進一步提高邸FA的增益平坦性；
[0018] (2)本發(fā)明利用滲巧光纖的增益互補特性，利用兩段滲巧光纖達到使得放大器增 益平坦的效果；
[0019] (3)本發(fā)明利用光學器件的福照效應，有利于在福射條件下的進一步推廣使用。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構框圖。
[0021] 圖2是未經(jīng)福射的第一滲巧光纖的增益譜。
[0022] 圖3是福射后的滲巧光纖損耗-波長曲線。
[0023] 圖4是經(jīng)福射的第二滲巧光纖的增益譜。
[0024] 圖5是雙段互補滲巧光纖的增益譜。
【具體實施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細說明：
[0026] 本發(fā)明在研究滲巧光纖放大器福射效應的基礎上，基于滲巧光纖的福射效應，利 用滲巧光纖增益特性曲線的互補特性設計了一種可W使得抓FA增益更加平坦的方法，一種 雙段式互補型特種滲巧光纖的設計。本發(fā)明提出了一種互補型特種滲巧光纖的設計，如圖1 所示，
[0027] 包括輸入模塊、滲巧光纖模塊、福射模塊和反饋模塊;其中，所述反饋模塊包括微 處理器和檢測模塊，滲巧光纖模塊包括相串聯(lián)的第一滲巧光纖和第二滲巧光纖，第一滲巧 光纖和第二滲巧光纖的長度相同，第一滲巧光纖是不受福射的;其中，
[0028] 輸入模塊，用于將接收的激光信號依次輸入至第一滲巧光纖、第二滲巧光纖后輸 出放大信號；未經(jīng)福射的第一滲巧光纖的增益譜如圖2,是增益隨波長的增益曲線，第二滲 巧光纖受到福射，其增益曲線如圖4,圖4是經(jīng)福射的第二滲巧光纖的增益譜；
[0029] 福射模塊，用于對第二滲巧光纖進行福射；
[0030] 檢測模塊，用于探測放大信號的增益是否平坦，若不平坦則輸出控制信號至微處 理器；
[0031] 微處理器，用于當接收到控制信號，控制福射劑量，實現(xiàn)放大信號的增益平坦。
[0032] 檢測模塊根據(jù)預設的平坦要求值判斷放大信號的增益是否平坦，所述平坦是預設 的平坦要求，所述增益平坦度是指在給定帶寬范圍內(nèi)的增益"劇烈增加"和"快速下降"的數(shù) 值，W分貝（地)衡量。其具體計算公式為：A G = ± (Gmax-Gmin) /2。
[0033] 所述福射劑量根據(jù)傳輸波長、第二滲巧光纖滲雜著離子種類和濃度W及第二滲巧 光纖長度均相關。
[0034] 所述福射模塊采用丫射線為福射源。所述微處理器為STM32型ARM處理器。
[0035] 對于滲巧光纖，其增益的計算公式為：
[0036] 抓FA的增益是指抓FA對功率的增加程度，通常用分貝（dB)表示，如果Wpsout代表 邸FA的輸出信號光功率，Psin代表邸FA的輸入信號光功率，G代表邸FA的增益，那么
[0038] 對于未經(jīng)福射的滲巧光纖的增益特性曲線，如圖2所示，在1530-157化m波段，增益 曲線呈下降趨勢，即短波長滲巧光纖增益大，長波長滲巧光纖增益小。根據(jù)增益平坦度（A G)的計算公式，AG=±(Gmax-Gmin)/2,其中，Gmax為增益最大值，Gmin為增益最小值，得此時增 益平坦度為±3地。
[0039] 而在福射條件下，根據(jù)Rose課題組對不同型號的滲巧光纖分別進行了福射實驗， 實驗采用T射線和質(zhì)子兩種福射源，實驗結(jié)果表明，光纖福射損耗與福射總劑量成線性增 長，且在實驗采用的信號光波長條件下，信號光波長越短光纖福射損耗越大，如圖3所示是 福射后的滲巧光纖損耗-波長曲線，由圖可見，在相同福射劑量情況下，短波長的傾角大，長 波長的傾角小，即在等福射劑量下短波長損耗大，長波長損耗小。
[0040] 我們不妨設未福射的抓FA的增益為g，同等福射劑量下的抓FA的福射損耗為a，福 射后的抓FA的增益為g'，g'=a+g，其中a<〇，g〉〇。由前文可知，在1530nm-1570nm波段中，小 波長的福射損耗大，但是增益g也大;長波長的福射損耗小，增益也小。因而，通過控制福射 劑量，可使得抓FA增益曲線如圖4所示，即在該波段內(nèi)，滲巧光纖的增益譜隨著波長的增加 而增大。此時增益平坦度也為±3地。
[0041] 比較圖2和圖4,其增益曲線的斜率恰巧一正一負。設在未經(jīng)福射時的滲巧光纖的 增益譜線斜率為ki，經(jīng)福射后的滲巧光纖的增益譜線斜率為k2,根據(jù)實驗可知，lu<0，k2〉0， 且可W通過計算機擬合控制福射劑量，令kl+k2 ? 0,從而在兩段等長度的滲巧光纖串聯(lián)條件 下，使得兩段滲巧光纖的增益譜互補，達到經(jīng)過兩段滲巧光纖后該系統(tǒng)的增益譜線更加平 坦的效果。通過進一步福射，可W使得該系統(tǒng)的增益譜線近似水平，如圖5所示是雙段互補 滲巧光纖的增益譜。經(jīng)計算得，此時增益平坦度可達±0.5地。達到目前抓FA增益平坦度的 較高要求。
[0042] 綜上可知，當將滲巧光纖放大器按照上述方案設計時，可W使本發(fā)明過程中設計 的抓FA增益曲線更加平坦。對于空間通信系統(tǒng)來說，放大器性能的提升將明顯改善系統(tǒng)性 能，提高系統(tǒng)的抗福射能力，為空間高速率通信提供更加可靠的技術支持。
[0043] W上所述，僅為本發(fā)明中的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任 何熟悉該技術的人在本發(fā)明所掲露的技術范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應涵蓋在 本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護范圍應該W權利要求書的保護范圍為準。
【主權項】
1. 一種基于雙段互補型的摻鉺光纖放大器，其特征在于，包括輸入模塊、摻鉺光纖模 塊、輻射模塊和反饋模塊;其中，所述反饋模塊包括微處理器和檢測模塊，摻鉺光纖模塊包 括相串聯(lián)的第一摻鉺光纖和第二摻鉺光纖，第一摻鉺光纖和第二摻鉺光纖的長度相同，第 一摻鉺光纖是不受福射的;其中， 輸入模塊，用于將接收的激光信號依次輸入至第一摻鉺光纖、第二摻鉺光纖后輸出放 大信號； 輻射模塊，用于對第二摻鉺光纖進行輻射； 檢測模塊，用于探測放大信號的增益是否平坦，若不平坦則輸出控制信號至微處理器； 微處理器，用于當接收到控制信號，控制輻射劑量，實現(xiàn)放大信號的增益平坦。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于雙段互補型的摻鉺光纖放大器，其特征在于，檢測模 塊根據(jù)預設的平坦要求值判斷放大信號的增益是否平坦。3. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于雙段互補型的摻鉺光纖放大器，其特征在于，所述輻 射劑量與傳輸波長、第二摻鉺光纖摻雜著離子種類和濃度以及第二摻鉺光纖長度均相關。4. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于雙段互補型的摻鉺光纖放大器，其特征在于，所述輻 射模塊采用γ射線為輻射源。5. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于雙段互補型的摻鉺光纖放大器，其特征在于，所述微 處理器為STM32型ARM處理器。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于雙段互補型的摻鉺光纖放大器，包括輸入模塊、摻鉺光纖模塊、輻射模塊和反饋模塊；所述反饋模塊包括微處理器和檢測模塊，摻鉺光纖模塊包括串聯(lián)的第一摻鉺光纖和第二摻鉺光纖；輸入模塊，用于將接收的激光信號依次輸入至第一摻鉺光纖、第二摻鉺光纖后輸出放大信號；輻射模塊，用于輸出輻射劑量并對第二摻鉺光纖進行輻射；檢測模塊，用于探測放大信號的增益是否平坦，若不平坦則輸出控制信號至微處理器；微處理器，用于控制輻射模塊輸出的輻射劑量，實現(xiàn)放大信號的增益平坦。本發(fā)明即利用摻鉺光纖放大器的輻射效應，將未受輻射的摻鉺光纖的增益特性和受到輻射的摻鉺光纖增益特性進行互補，達到提高摻鉺光纖增益譜平坦性的效果。
【IPC分類】H01S3/067
【公開號】CN105576483
【申請?zhí)枴緾N201510991917
【發(fā)明人】李密, 陳媛, 張旭蘋, 宋躍江, 李鑫, 劉陽
【申請人】南京大學
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月25日