本發(fā)明涉及光纖通信領(lǐng)域，更具體地說，涉及用于多波長泵浦雙向高階拉曼光纖放大的光纖通信系統(tǒng)，尤其在超長跨距光纖通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，需要單跨距無電中繼的光纖傳輸系統(tǒng)距離越來越長，傳輸速率越來越高。在這種情況下，一般采用雙向拉曼放大器是最好的選擇。雙向拉曼光纖放大的光纖通信系統(tǒng)根據(jù)拉曼放大器的泵浦光的數(shù)量分為：一階拉曼放大和高階拉曼放大。其中，高階拉曼放大因?yàn)椴捎昧硕鄠€(gè)泵浦光，可以大大擴(kuò)大需要被放大的信號光的增益譜，并根據(jù)各個(gè)泵浦光的功率的調(diào)配使得增益譜比較平坦，是目前光纖放大系統(tǒng)的主流方案。

但是，多波長泵浦高階拉曼放大器中因?yàn)樾枰啾闷止?，每個(gè)泵浦光的光功率波動(dòng)所帶來的相對強(qiáng)度噪聲都會(huì)傳遞給需要被放大的信號光，導(dǎo)致需要被放大的信號光的光信噪比大大降低，會(huì)引起被放大的信號噪聲的惡化。而這個(gè)在長距離光纖通信系統(tǒng)中是不允許的，本發(fā)明專利通過優(yōu)化波長和能量配置，降低信號光相對強(qiáng)度噪聲。泵浦光到信號光的相對強(qiáng)度噪聲(RIN)傳遞公式為：

前向泵浦：

后向泵浦：其中R_s和R_p分別是以dB/Hz單位的信號光和泵浦光的相對強(qiáng)度噪聲，G_R是拉曼增益，v_s和v_p是信號光和泵浦光的群速度，α_s和α_p是信號光和泵浦光的損耗，是光纖的有效長度，L是光纖的長度，D是光纖的色散參數(shù)，Δλ是泵浦光和信號光的波長之差，f是泵浦光相對強(qiáng)度噪聲的頻率?？梢姡跋虮闷趾秃笙虮闷值腞IN都跟拉曼增益、泵浦光損耗系數(shù)、傳輸距離有關(guān)；前向泵浦拉曼放大的RIN還跟光纖色散、泵浦光和信號光的波長間距有關(guān)。

為了降低RIN噪聲，延長傳輸距離，而且不降低拉曼放大的增益，本發(fā)明專利采用了增加信號光和泵浦光之間的群速度的差，增加泵浦光和需要放大的信號光之間的間距但是同時(shí)又不影響泵浦光放大的方法抑制RIN噪聲的傳遞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種應(yīng)用于多波長泵浦高階雙向拉曼放大的光纖通信傳輸方法及系統(tǒng)，

一種應(yīng)用于多波長泵浦高階雙向拉曼放大的光纖通信傳輸方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1，多波長泵浦高階雙向拉曼放大器包含前向泵浦模塊和后向泵浦模塊，兩個(gè)模塊中都具有多個(gè)波長的泵浦光，去掉前向泵浦模塊和后向泵浦模塊中波長距離需要放大的信號光波長最近的泵浦光；

步驟2，在高階雙向拉曼放大器前向泵浦模塊的輸出端后面接入一個(gè)反射型光纖光柵濾波器一,該反射型光纖光柵的反射中心波長與步驟1中被移除的泵浦光波長(λ_pN)一致，該反射型光纖光柵濾波器的3dB的反射帶寬小于原來多個(gè)泵浦光之間的波長間距,中心波長處的反射率應(yīng)大于70％；

步驟3，在高階雙向拉曼放大器的后向泵浦模塊的輸入端前面接入一個(gè)反射型光纖光柵濾波器(2),該反射型光纖光柵的反射中心波長與步驟(1)中被移除的泵浦光波長(λ_pN)一致，該光纖光柵的3dB反射帶寬小于原來多個(gè)泵浦光之間的波長間距,中心波長處的反射率應(yīng)大于70％；

步驟4，在高階雙向拉曼放大器中剩下的泵浦光的光功率需要重新調(diào)整功率配置，具體的調(diào)整根據(jù)實(shí)際傳輸系統(tǒng)來決定。

在上述的一種應(yīng)用于多波長泵浦高階雙向拉曼放大的光纖通信傳輸方法，所述步驟3中，在高階雙向拉曼放大器的前向泵浦模塊的輸出端之后插入的反射型光纖光柵濾波器(1)該反射型光纖光柵的反射中心波長與移除的泵浦光波長(λ_pN)一致，該反射型光纖光柵濾波器的3dB反射帶寬小于原來多個(gè)泵浦光之間的波長間距,中心波長處的反射率應(yīng)大于70％，

在上述的一種應(yīng)用于多波長泵浦高階雙向拉曼放大的光纖通信傳輸方法，所述步驟3中，泵浦光波長包括1420nm、1440nm、1460nm、1480nm和1500nm，信號光為1550nm，則反射型光纖光柵1反射的中心波長為1500nm，3dB帶寬小于20nm。

在上述的一種應(yīng)用于多波長泵浦高階雙向拉曼放大的光纖通信傳輸方法，所述步驟3中，在后向拉曼放大器的輸入端接入一個(gè)反射型光纖光柵濾波器二，光纖光柵的反射中心波長與移除的泵浦光波長(λ_pN)一致，3dB反射帶寬小于原來多個(gè)泵浦光之間的波長間距，中心波長處的反射率應(yīng)大于70％。

在上述的一種應(yīng)用于多波長泵浦高階雙向拉曼放大的光纖通信傳輸方法，高階雙向拉曼放大器前向泵浦模塊中，按照步驟1去掉前向泵浦模塊和后向泵浦模塊中波長距離信號光最近的泵浦光后，剩下的泵浦光的光功率需要重新調(diào)整，具體的調(diào)整根據(jù)實(shí)際傳輸系統(tǒng)中信號光需要的增益來決定，增加剩余泵浦光的功率，保持信號光的增益不變。

一種應(yīng)用于多波長雙向泵浦高階雙向拉曼放大光纖通信傳輸系統(tǒng)，其特征在于，在多波長泵浦高階拉曼放大器中，去掉距離需要放大的信號光波長最近的泵浦光，如：高階拉曼放大器的多個(gè)泵浦光波長分別為1420nm、1440nm、1460nm、1480nm和1500nm，需要被放大的信號光為1550nm，則移除的是1500nm的泵浦光。該系統(tǒng)包括：

反射型光纖光柵濾波器一反射型光纖光柵濾波器二依次連接的：

信號發(fā)射器：用于發(fā)射光譜信號；

拉曼放大器前向泵浦模塊：用于向傳輸鏈路中注入前向拉曼泵浦光；

反射型光纖光柵濾波器一：設(shè)置在高階雙向拉曼放大器前向泵浦模塊的輸出端后端，用于反射后向傳輸?shù)淖园l(fā)拉曼散射光，利用這部分反射光進(jìn)一步放大信號光，提高能量利用效率；

傳輸光纖：用于光信號的傳輸；

反射型光纖光柵濾波器二：設(shè)置在在高階雙向拉曼放大器的后向泵浦模塊的輸入端前端，用于反射前向傳輸?shù)淖园l(fā)拉曼散射光，利用這部分反射光進(jìn)一步放大信號光，提高能量利用效率；

拉曼放大器后向泵浦模塊：用于向傳輸鏈路中注入后向拉曼泵浦光；

信號接收機(jī)：用于接收光信號，還原傳輸數(shù)據(jù)。

在上述的一種應(yīng)用多波長雙向泵浦高階雙向拉曼放大光纖通信傳輸系統(tǒng)，反射型光纖光柵1的反射中心波長與步驟1中被移除的泵浦光波長(λ_pN)一致，該反射型光纖光柵濾波器的3dB的反射帶寬小于原來多個(gè)泵浦光之間的波長間距,中心波長處的反射率應(yīng)大于70％。

在上述的一種應(yīng)用多波長雙向泵浦高階雙向拉曼放大光纖通信傳輸系統(tǒng)，反射型光纖光柵2的反射中心波長與步驟1中被移除的泵浦光波長(λ_pN)一致，該反射型光纖光柵濾波器的3dB的反射帶寬小于原來多個(gè)泵浦光之間的波長間距,中心波長處的反射率應(yīng)大于70％；

本發(fā)明通過移除與信號光波長間距最小的泵浦光，增加了泵浦光和信號光之間的走離，可以有效抑制信號光的相對強(qiáng)度噪聲(RIN)；加入兩個(gè)反射型光纖光柵濾波器可以利用泵浦光通過拉曼散射產(chǎn)生的波長在λ_pN附近的光對信號進(jìn)行放大，提高能量利用效率。

本發(fā)明專利具有以下優(yōu)點(diǎn)：1，減少了一個(gè)泵浦光，提高能量利用效率；2，泵浦光和信號光之間的波長間距增加，抑制相對強(qiáng)度噪聲(RIN)；3，多波長泵浦可以在比較寬的頻譜范圍內(nèi)獲得平坦的增益；4，抑制二次瑞利散射噪聲，從而提高放大器的噪聲性能

附圖說明

圖1為整個(gè)系統(tǒng)框圖。

圖2為雙向高階拉曼的泵浦光的光譜圖。

圖3為雙向高階拉曼放大器前向泵浦模塊后插入的反射型光纖光柵1與系統(tǒng)的連接圖(λ_pN為與信號光波長間距最小的泵浦光波長，虛線表示已移除，反射光纖光柵1的中心波長為λ_pN)。

圖4為雙向高階拉曼放大器后向泵浦模塊前插入的反射型光纖光柵2與系統(tǒng)的連接圖(λ_pN為與信號光波長間距最小的泵浦光波長，虛線表示已移除，反射型光纖光柵2的中心波長為λ_pN。)。

圖5為前向泵浦拉曼放大器后插入的反射型光纖光柵1端口示意圖(在λ_pN附近的拉曼散射光的進(jìn)入端口2被反射回傳輸光纖；信號光和拉曼放大器的前向泵浦光進(jìn)入端口1透射到端口2)。

圖6為后向泵浦拉曼放大器之前插入的反射型光纖光柵2端口示意圖(在λ_pN附近的拉曼散射光的進(jìn)入端口1被反射回傳輸光纖；需要被放大的信號光進(jìn)入端口1透射到端口2；拉曼放大器后向泵浦光進(jìn)入端口2透射到端口1)。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

一、具體地，如圖1所示是系統(tǒng)框圖，包括以下幾個(gè)步驟：

1、在信號發(fā)射機(jī)中，數(shù)據(jù)被加載到光波上，信號光可以是單波長的，也可以是多波長的，例如信號發(fā)射機(jī)可采用光迅科技RTXM298-301收發(fā)模塊中的發(fā)射端口發(fā)射載波為1550nm，格式為NRZ-DPSK的40G光信號；

2、信號光經(jīng)過拉曼放大器的前向泵浦模塊，前向泵浦光和信號光耦合到同一根光纖中。前向泵浦光中移除了與信號光波長間距最小的光，比如Nu-Wave Optima^TM SE24拉曼泵浦模塊可以提供1400nm到1500nm的7個(gè)泵浦光，我們移除1500nm的泵浦光，只保留1400nm到1480nm的6個(gè)泵浦光。

3、信號光和前向泵浦光透射過反射型光纖光柵1，反射型光纖光柵的中心波長根據(jù)泵浦光波長確定，對應(yīng)2里面的條件，反射型光纖光柵1可選用上海昊量光電設(shè)備有限公司的AUT.FBG.S.0.03系列產(chǎn)品，反射中心波長為1500nm，3dB帶寬為1nm，中心波長反射率大于70％。

4、信號光和泵浦光透射過反射型光纖光柵1進(jìn)入傳輸光纖，傳輸光纖可以選用標(biāo)準(zhǔn)單模光纖，如SMF-28e；也可選用超低損耗光纖，如EX2000。

5、在拉曼散射的作用下，泵浦光傳輸中對信號光進(jìn)行放大，同時(shí)會(huì)在1500nm附近產(chǎn)生散射光，散射光被反射型光纖光柵2反射回傳輸光纖反向傳輸，可以再次對信號光進(jìn)行放大，而且這部分光相當(dāng)于是后向泵浦光，雖然波長離信號光很近，但不會(huì)引起RIN的劣化；反射型光纖光柵2可選用上海昊量光電設(shè)備有限公司的AUT.FBG.S.0.03系列產(chǎn)品，反射中心波長為1500nm，3dB帶寬為1nm，中心波長反射率大于70％。

6、與前向泵浦類似，拉曼放大器的后向泵浦模塊也采用Nu-Wave Optima^TM SE24，并移除1500nm的泵浦光；后向泵浦光透射過反射型光纖光柵2進(jìn)入傳輸光纖中，在受激拉曼散射作用下對信號光放大，并且在1500nm附近產(chǎn)生拉曼散射光；這部分散射光會(huì)被反射型光纖光柵1反射回傳輸光纖中，再對信號光進(jìn)行放大；這部分光相當(dāng)于是前向泵浦光，且波長距離信號光很近，但是由于散射光后向傳輸中積累了很大的色散，因此其引起的RIN劣化也很小。

7、信號光經(jīng)過拉曼放大器后向泵浦模塊中的解波分復(fù)用器到達(dá)信號接收機(jī)，可以將信號光接入光迅科技RTXM298-301收發(fā)模塊中的接收端口，將信號光上的數(shù)據(jù)還原出來。

二、下面是采用上述方法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在多波長泵浦高階拉曼放大器中，去掉距離需要放大的信號光波長最近的泵浦光，如：高階拉曼放大器的多個(gè)泵浦光波長分別為1420nm、1440nm、1460nm、1480nm和1500nm，需要被放大的信號光為1550nm，則移除的是1500nm的泵浦光。該系統(tǒng)包括：

反射型光纖光柵濾波器一反射型光纖光柵濾波器二依次連接的：

信號發(fā)射器：用于發(fā)射光譜信號；

拉曼放大器前向泵浦模塊：用于向傳輸鏈路中注入前向拉曼泵浦光；

反射型光纖光柵濾波器一：設(shè)置在高階雙向拉曼放大器前向泵浦模塊的輸出端后端，用于反射后向傳輸?shù)淖园l(fā)拉曼散射光，利用這部分反射光進(jìn)一步放大信號光，提高能量利用效率；

傳輸光纖：用于光信號的傳輸；

反射型光纖光柵濾波器二：設(shè)置在在高階雙向拉曼放大器的后向泵浦模塊的輸入端前端，用于反射前向傳輸?shù)淖园l(fā)拉曼散射光，利用這部分反射光進(jìn)一步放大信號光，提高能量利用效率；

拉曼放大器后向泵浦模塊：用于向傳輸鏈路中注入后向拉曼泵浦光；

信號接收機(jī)：用于接收光信號，還原傳輸數(shù)據(jù)。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。