摻鉺光纖放大器實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光通信中的實(shí)時(shí)光信噪比監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種摻鉺光纖放大 器實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 光纖放大器是長(zhǎng)距離光纖通信系統(tǒng)中不可或缺的重要器件，尤其是摻鉺光纖放大 器（EDFA)，因?yàn)槠湓鲆娓?、帶寬大、高飽和輸出功率以及較低的噪聲指數(shù)成為商用程度最高 的光纖放大器。其缺點(diǎn)在于，摻鉺光纖放大器在放大光信號(hào)的同時(shí)放大了自發(fā)輻射噪聲，逐 級(jí)累積的自發(fā)輻射噪聲引起了系統(tǒng)光信噪比（0SNR)的劣化，從而限制了光纖通信系統(tǒng)無 電中繼傳輸距離。
[0003] 摻鉺光纖放大器自身產(chǎn)生的自發(fā)輻射噪聲是一段較為平滑的噪聲譜線，目前比較 常用的測(cè)試正是利用這一特性，利用Pi相鄰波峰之間的噪聲水平，即距離信道中心波長(zhǎng)λi 左右各Δλ處的噪聲功率^(λ^Δλ)和隊(duì)（人1+&λ)對(duì)波峰下的噪聲功率做插 值擬合（如圖1所示），來測(cè)試H)FA的噪聲指數(shù)，但目前所采用的測(cè)試都是依賴于光譜分析 儀進(jìn)行光源以及H)FA的分別測(cè)試并經(jīng)復(fù)雜計(jì)算后才能得到EDFA的噪聲指數(shù)。還有一種方 法則是利用自發(fā)輻射噪聲的無偏振特性，將具有偏振特性的信號(hào)光與無偏振特性的噪聲分 別檢測(cè)出來，其對(duì)多個(gè)通道的DWDM(密集型光波復(fù)用）用EDFA將難以適用。這兩種方法在 實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候都較復(fù)雜，需要借助光譜分析儀等來實(shí)現(xiàn)，在線實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 由于光通信系統(tǒng)中越來越多的使用可調(diào)增益EDFA，在不同增益下的噪聲指數(shù)會(huì)有 很大差別，對(duì)這類H)FA，在實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用中都是依賴于生產(chǎn)時(shí)在個(gè)別增益點(diǎn)下測(cè)試的噪聲 來進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，而這會(huì)導(dǎo)致優(yōu)化偏差較大，可能會(huì)使得系統(tǒng)余量嚴(yán)重降低或系統(tǒng)性能劣 化。本發(fā)明提供了一種在線監(jiān)測(cè)密集波分復(fù)用系統(tǒng)輸入輸出光信噪比及放大器性能參數(shù) (如噪聲指數(shù)和增益等）的技術(shù)方案，適用于包含光放大器的DWDM系統(tǒng)。
[0005] 本發(fā)明技術(shù)方案提供.一種摻鉺光纖放大器實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，摻鉺光纖放大器的主 光路上依次連接有輸入端101、第一光親合器分光裝置102、第一帶通濾波模塊104、第一栗 浦合波裝置108、第一摻鉺光纖113、光可調(diào)衰減裝置114、增益平坦濾波裝置115、第二摻鉺 光纖116、第二栗浦合波裝置117、第二帶通濾波模塊118、第二光耦合器分光裝置119和輸 出端124 ;
[0006] 設(shè)置控制回路模塊121和第一光電探測(cè)裝置103、第二光電探測(cè)裝置123、第一栗 浦裝置120、第二栗浦裝置122 ;第一光電探測(cè)裝置103 -端連接第一光耦合器分光裝置 102,另一端連接控制回路模塊121 ;第二光電探測(cè)裝置123 -端連接第二光耦合器分光裝 置119,另一端連接控制回路模塊121 ;第一栗浦裝置120 -端連接第一栗浦合波裝置108， 另一端連接控制回路模塊121，第二栗浦裝置122 -端連接第二栗浦合波裝置117,另一端 連接控制回路模塊121 ;
[0007] 設(shè)置數(shù)據(jù)分析模塊109和第一濾波模塊105、第二濾波模塊112、第一窄帶功率探 測(cè)模塊106、第二窄帶功率探測(cè)模塊107、第三窄帶功率探測(cè)模塊110、第四窄帶功率探測(cè)模 塊111 ;第一濾波模塊105 -端與第一帶通濾波模塊104連接，另一端分別經(jīng)第一窄帶功率 探測(cè)模塊106、第二窄帶功率探測(cè)模塊107與數(shù)據(jù)分析模塊109連接；第二濾波模塊112 - 端與第二帶通濾波模塊118連接，另一端分別經(jīng)第三窄帶功率探測(cè)模塊110和第四窄帶功 率探測(cè)模塊111與數(shù)據(jù)分析模塊109連接；
[0008] 輸入端101的信號(hào)通過第一光耦合器分光裝置102后進(jìn)入第一帶通濾波模塊104， 第一帶通濾波模塊104將采樣監(jiān)控信號(hào)從主光路中分離出來后接入第一濾波模塊105,設(shè) 采樣監(jiān)控信號(hào)包括短波長(zhǎng)的采樣波長(zhǎng)信號(hào)λi和長(zhǎng)波長(zhǎng)的采樣波長(zhǎng)信號(hào)λ2，第一濾波模塊 105將短波長(zhǎng)的采樣波長(zhǎng)信號(hào)λ 射到第一窄帶功率探測(cè)模塊106,將長(zhǎng)波長(zhǎng)的采樣波長(zhǎng) 信號(hào)λ2投射到第二窄帶功率探測(cè)模塊107,第一窄帶功率探測(cè)模塊106和第二窄帶功率探 測(cè)模塊107分別對(duì)采樣波長(zhǎng)信號(hào)λλ2窄帶濾波并功率檢測(cè)，所得結(jié)果進(jìn)入數(shù)據(jù)分析模 塊 109 ;
[0009] 輸出端124的信號(hào)通過第二光耦合器分光裝置119后進(jìn)入第二帶通濾波模塊118， 第二帶通濾波模塊118將采樣監(jiān)控信號(hào)從主光路中分離出來后接入第二濾波模塊112,設(shè) 采樣監(jiān)控信號(hào)包括短波長(zhǎng)的采樣波長(zhǎng)信號(hào)λi和長(zhǎng)波長(zhǎng)的采樣波長(zhǎng)信號(hào)λ2，第二濾波模塊 112將短波長(zhǎng)的采樣波長(zhǎng)信號(hào)λ 射到第三窄帶功率探測(cè)模塊110,將長(zhǎng)波長(zhǎng)的采樣波長(zhǎng) 信號(hào)λ2投射到第四窄帶功率探測(cè)模塊111，第三窄帶功率探測(cè)模塊110和第四窄帶功率探 測(cè)模塊111分別對(duì)采樣波長(zhǎng)信號(hào)λλ2窄帶濾波并功率檢測(cè)，所得結(jié)果進(jìn)入數(shù)據(jù)分析模 塊 109〇
[0010] 而且，數(shù)據(jù)分析模塊109由窄帶濾波并功率檢測(cè)所得輸入端的自發(fā)輻射噪聲功率 和輸出端放大的自發(fā)輻射噪聲功率，擬合出工作波長(zhǎng)范圍帶內(nèi)的放大的自發(fā)輻射功率譜如 下，
[0011]
[0012] 式中，λ為工作波長(zhǎng)范圍帶內(nèi)的波長(zhǎng)，A= 表示經(jīng)過光放 大器后自發(fā)輻射ASE噪聲在波長(zhǎng)λ2與λi增量ΔPASE (λ2)、ΔPASE (λJ之差，B為線性擬 合截距，D(λ，ΔPASE (λ2)，ΔPASE (λJ)為補(bǔ)償偏差。
[0013] 而且，數(shù)據(jù)分析模塊109計(jì)算出噪聲功率，并計(jì)算出相應(yīng)的輸入輸出光信噪比 0SNR，摻鉺光纖放大器的噪聲系數(shù)NF以及信號(hào)增益G，
[0014] 所述輸入輸出光信噪比0SNR按以下定義計(jì)算，
[0015]
[0016] 其中，Pslg是指分辨帶寬RBW里積分的光信號(hào)功率，Ρ 是采用線性標(biāo)度時(shí)積分的 噪聲功率，
[0017] Psig=Ptot_PASE
[0018] 其中，PASE為根據(jù)自發(fā)輻射功率譜PASE(λ)做積分功率運(yùn)算擬合所得工作波長(zhǎng)范圍 內(nèi)的自發(fā)輻射噪聲功率，Ptot為第二光耦合器分光裝置119探測(cè)所得輸出端的光功率；
[0019] 所述信號(hào)增益G按以下定義計(jì)算，
[0020]
[0021] 其中，Pin和P^為基于第一光親合器分光裝置102和第二光親合器分光裝置119 探測(cè)所得輸入端、輸出端的光功率；
[0022] 所述噪聲系數(shù)NF按以下定義計(jì)算，
[0023]
[0024] 其中，h為普朗克常數(shù)，Δv為信號(hào)頻率v附近的信號(hào)帶寬。
[0025] 而且，第一窄帶功率探測(cè)模塊106、第二窄帶功率探測(cè)模塊107、第三窄帶功率探 測(cè)模塊110、第四窄帶功率探測(cè)模塊111的20dB帶寬距離最邊緣工作通道的中心波長(zhǎng)至少 0. 5nm以上。
[0026] 而且，采樣波長(zhǎng)信號(hào)λi和采樣波長(zhǎng)信號(hào)λ2，是通過在工作波長(zhǎng)范圍之外首尾附 近各取一個(gè)緊鄰工作波段的ITU-T波長(zhǎng)得到。
[0027] 本發(fā)明提供一種集成于摻鉺光纖放大器內(nèi)部的簡(jiǎn)便、快速且對(duì)系統(tǒng)無損的自發(fā) 輻射噪聲檢測(cè)技術(shù)，在探測(cè)帶寬范圍的首尾各設(shè)置一個(gè)采樣監(jiān)控波長(zhǎng)的濾波探測(cè)部分，通 過對(duì)監(jiān)控波長(zhǎng)功率的實(shí)時(shí)檢測(cè)，基于對(duì)整個(gè)測(cè)試波段底部噪聲曲線進(jìn)行擬合計(jì)算出噪聲功 率，進(jìn)而可以得到光放大器的重要性能如噪聲指數(shù)、增益以及輸入輸出0SNR等的在線數(shù) 據(jù)，這些參數(shù)對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)性能、網(wǎng)絡(luò)管理、系統(tǒng)安裝與維護(hù)等都十分有意義。
【附圖說明】
[0028] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中基于IEC-61280-2-9建議的插值0SNR測(cè)試方法。
[0029] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的裝置圖。
[0030] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例的ASE功率譜擬合的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 為了使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案、優(yōu)點(diǎn)更加清晰，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 和附圖來介紹本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0032] 本發(fā)明提供了一種在線監(jiān)測(cè)密集波分復(fù)用系統(tǒng)輸入輸出光信噪比及放大器性能 參數(shù)如噪聲指數(shù)和增益等的技術(shù)方案，適用于包含光放大器的DWDM系統(tǒng)，所提供摻鉺光纖 放大器實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)主要包括下述部分：
[0033] 摻鉺光纖放大器部分，主要包括摻鉺光纖、光可調(diào)衰減裝置、栗浦裝置、栗浦合波 裝置，用于放大信號(hào)光；
[0034] 控制部分，主要包括參與摻鉺光纖放大器探測(cè)與控制的控制回路模塊；
[0035]檢測(cè)部分，主要包括與摻鉺光纖放大器主光路相連的帶通濾波模塊（104和118)， 可采用窄帶濾波器，用于分離出H)FA工作波長(zhǎng)信號(hào)帶邊緣的ASE功率譜，并在工作信道范 圍內(nèi)具有極低的插入損耗。帶通濾波模塊104(118)后的濾波模塊105(112)則進(jìn)一步將短 波長(zhǎng)反射到窄帶功率探測(cè)模塊106(110)，并將長(zhǎng)波長(zhǎng)透射到窄帶功率探測(cè)模塊107(111)， 窄帶功率探測(cè)模塊10