一种分布式光纤放大器及其阵列制造技术

本发明专利技术公开了一种分布式光纤放大器及其阵列，光信号输入前端分布式模块，经过增益光纤输入后端分布式模块，泵浦模块通过泵浦光传输光纤向前端分布式模块和/或后端分布式模块发送泵浦光，前端分布式模块和后端分布式模块向控制模块发送模拟电流信号，控制模块向泵浦模块发送模拟控制信号，调整完毕后断开，泵浦模块和增益光纤独立放置，不受体积限制，多个放大器组成阵列，多芯增益光纤阵列代替多组增益光纤，降低成本，减小布线难度。减小布线难度。减小布线难度。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式光纤放大器及其阵列


[0001]本专利技术属于光纤通信
，具体涉及一种光纤放大器设计技术。

技术介绍

[0002]光纤放大器用于放大光信号功率，是光纤通信系统中的重要器件。在高频下，光纤放大器增益高，各光波之间的信号串扰可忽略，一定波段范围内的平坦度好。随着光信息技术的发展，对光纤放大器的需求逐步向以下几个方向发展：
[0003]一、针对数字光通信的密集波分复用需求，向宽频段方向发展，实现高增益、高增益平坦度和低噪声特点的超宽谱光纤放大器。掺铒光纤放大器的增益范围在1530nm
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1565nm的C波段，其他波段的增益下降且平坦度差。光纤放大向1565nm
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1625nm的L波段和1460nm
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1530nm的S波段扩展，既要向光纤中掺杂其他稀土离子，从电子跃迁能级的角度改善器件，还要引进新颖的架构设计，提高放大增益修正平坦度。
[0004]二、面向模拟光处理的高信噪比需求，向低噪声可配置方向发展，实现整体链路中射频噪声系数的优化。模拟光处理包含的内容较为广泛，例如射频光传输、光波束赋形、光变频、光滤波、光信号产生、光信号采集等。模拟光处理的信噪比与链路噪声系数、动态范围等核心指标密切相关，降低链路光噪声是关键。光纤放大器的光噪声来源包括自发辐射、四波混频等，采用外部电路，调节泵浦光电流参数，灵活配置，降低光噪声系数。
[0005]三、适配于体积敏感领域的应用需要，向小型化方向发展。数字光通信中的相干传输，模拟光处理中的射频前端，都对光纤放大器的体积提出了严苛的要求。基于SFP和SFP+封装的掺铒光纤放大器已经商用化，存在噪声系数大、饱和放大光功率小等问题，使链路设计和应用场景受到限制。大多数情况下，光纤放大器的体积并不受限于光器件，如泵浦激光器、光波分复用器、隔离器等，而受限于光纤盘绕的体积。光纤放大器含有一定长度的单模光纤和增益光纤，需要按照大于弯曲半径的方式缠绕，导致光纤放大器的体积难以下降。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了解决现有技术存在的问题，提出了一种分布式光纤放大器及其阵列，为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案。
[0007]将传统的集中式光纤放大器分离，增益光纤同时承担增益介质和分布式模块间的互联作用，适用于泵浦激光器波长的传输光纤实现分布式模块间的光传输，包括前向泵浦、后向泵浦和双向泵浦的分布式光纤放大器的设计。
[0008]放大器包括前端分布式模块、后端分布式模块、控制模块、泵浦模块、增益光纤和泵浦光传输光纤，光信号输入前端分布式模块，经过增益光纤输入后端分布式模块，泵浦模块通过泵浦光传输光纤向前端分布式模块和/或后端分布式模块发送泵浦光，提供能量放大光信号，前端分布式模块和后端分布式模块向控制模块发送模拟电流信号，监测前端分布式模块和后端分布式模块的光信号状态，控制模块向泵浦模块发送模拟控制信号，调整泵浦模块的工作状态。
[0009]前端分布式模块采用耦合器分配输入的光信号功率，大部分经过隔离器输入增益光纤，小部分经过光探测器输入控制模块，隔离器允许光信号正向通过，阻止泵浦光反向通过，光探测器响应光信号，产生模拟电流信号，监控输入光信号的状态。
[0010]后端分布式模块采用滤波隔离器滤除增益光纤输入的泵浦光，阻止外部光反向通过，允许光信号正向通过，经过耦合器分配功率，大部分输出，小部分经过光探测器输入控制模块，光探测器响应光信号，产生模拟电流信号，监控输出光信号的状态。
[0011]控制模块包括前端采集组件、后端采集组件、计算内核和泵浦控制板，前端采集组件根据前端分布式模块发送的模拟电流信号生成数字信号，输入计算内核，后端采集组件根据后端分布式模块输出的模拟电流信号生成数字信号，输入计算内核，计算内核根据数字信号解析输入前端分布式模块的光信号状态和后端分布式模块输出的光信号状态，根据人工干预输入的指令要求，计算泵浦模块的工作参数，输入泵浦控制板，泵浦控制板根据工作参数，向泵浦模块发送模拟控制信号。
[0012]控制模块在调整参数时连接，调整完毕后断开。
[0013]泵浦模块包括泵浦激光器和温控，泵浦激光器产生与增益介质相匹配的泵浦光，控制模块连接时，温控接收、更新和存储工作参数，调整泵浦激光器，控制模块断开时，根据存储的工作参数，配置泵浦激光器，降低光噪声。
[0014]泵浦模块包括前端泵浦模块和后端泵浦模块，前向分布式光纤放大器配置前端泵浦模块，后向分布式光纤放大器配置后端泵浦模块，双向分布式光纤放大器配置前端泵浦模块和后端泵浦模块。
[0015]前端泵浦模块连接前端分布式模块，组成前向分布式光纤放大器，前向分布式光纤放大器的前端分布式模块在隔离器和增益光纤之间加装波分复用器，接收前端泵浦模块发送的泵浦光，混合隔离器发送的光信号，输入增益光纤；
[0016]后端泵浦模块连接后端分布式模块，组成后向分布式光纤放大器，后向分布式光纤放大器的后端分布式模块在增益光纤和滤波隔离器之间加装波分复用器，接收后端泵浦模块发送的泵浦光，输入增益光纤，与光信号的传输方向相反；
[0017]前端泵浦模块连接前端分布式模块、后端泵浦模块连接后端分布式模块组成双向分布式光纤放大器。
[0018]增益光纤包括能级跃迁模型的掺铒光纤或铒镱共同掺杂的光纤或粒子散射模型的拉曼光纤或布里渊散射原理光纤或特殊结构的光栅光纤。
[0019]前端分布式模块和后端分布式模块耦合在光芯片放大板中，泵浦模块和增益光纤远离光芯片放大板。
[0020]前端分布式模块放置于光信号发射端，后端分布式模块放置于光信号接收端，光信号通过增益光纤远距离传输，泵浦模块放置于独立空间，泵浦光通过泵浦光传输光纤远距离传输，增益光纤和泵浦光传输光纤放置于独立空间。
[0021]放大阵列包括多个前端分布式模块、后端分布式模块、泵浦模块、增益光纤和泵浦光传输光纤，多个前端分布式模块组成前端分布式阵列，多个后端分布式模块组成后端分布式阵列，多个前端和/或后端泵浦模块组成泵浦阵列。
[0022]前端分布式阵列和后端分布式阵列各配置两组接口，一组接口通过多芯增益光纤阵列彼此连接，一组通过多芯泵浦光传输光纤阵列连接泵浦阵列。
[0023]本专利技术的有益效果：分离光纤放大器的各部件，体积小的光源器件放置于体积敏感区，其他部分放置在体积不敏感区域，用分布式解决光纤盘绕的体积问题，利用增益光纤作为传输介质，有效连接分布式模块，减少链路中的光纤总长度，将控制模块外置，在装机使用前配置参数，进一步缩小体积，高能耗高散热的泵浦模块单独远离处理，降低土建成本，多路增益光纤统一制备成多芯增益光纤阵列，脱离集中式盘绕，降低光纤成本，减小布线难度。
附图说明
[0024]图1是前向分布式光纤放大器结构原理图，图2是后向分布式光纤放大器结构原理图，图3是双向分布式光纤放大器结构原理图，图4是板载光放大结构原理图，图5是双向分布式光纤放大阵列结构示意图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式光纤放大器，其特征在于，包括：前端分布式模块、后端分布式模块、控制模块、泵浦模块、增益光纤和泵浦光传输光纤；光信号输入前端分布式模块，经过增益光纤输入后端分布式模块；泵浦模块通过泵浦光传输光纤向前端分布式模块和/或后端分布式模块发送泵浦光，提供能量放大光信号；前端分布式模块和后端分布式模块向控制模块发送模拟电流信号，监测前端分布式模块和后端分布式模块的光信号状态；控制模块向泵浦模块发送模拟控制信号，调整泵浦模块的工作状态。2.根据权利要求1所述的分布式光纤放大器，其特征在于，所述前端分布式模块采用耦合器分配输入的光信号功率，大部分经过隔离器输入增益光纤，小部分经过光探测器输入控制模块，隔离器允许光信号正向通过，阻止泵浦光反向通过，光探测器响应光信号，产生模拟电流信号，监控输入光信号的状态；所述后端分布式模块采用滤波隔离器滤除增益光纤输入的泵浦光，阻止外部光反向通过，允许光信号正向通过，经过耦合器分配功率，大部分输出，小部分经过光探测器输入控制模块，光探测器响应光信号，产生模拟电流信号，监控输出光信号的状态。3.根据权利要求2所述的分布式光纤放大器，其特征在于，所述控制模块，包括：前端采集组件、后端采集组件、计算内核和泵浦控制板；前端采集组件根据前端分布式模块发送的模拟电流信号生成数字信号，输入计算内核；后端采集组件根据后端分布式模块输出的模拟电流信号生成数字信号，输入计算内核；计算内核根据数字信号解析输入前端分布式模块的光信号状态和后端分布式模块输出的光信号状态，根据人工干预输入的指令要求，计算泵浦模块的工作参数，输入泵浦控制板；泵浦控制板根据工作参数，向泵浦模块发送模拟控制信号。4.根据权利要求3所述的分布式光纤放大器，其特征在于，所述控制模块，包括：在调整参数时连接，调整完毕后断开。5.根据权利要求4所述的分布式光纤放大器，其特征在于，所述泵浦模块，包括：泵浦激光器和温控，泵浦激光器产生与增益介质相匹配的泵浦光，控制模块连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵光灏，杨予昊，叶星炜，谈宇奇，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十四研究所，
类型：发明
国别省市：