【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光通信，具体涉及一种双波兼容微弱光信号高增益低噪声光放大装置。
技术介绍
1、空间激光通信技术结合了无线电通信和光纤通信的优点，以激光为载波进行通信，凭借其通信频带宽、信息容量大、光学增益高、抗干扰和抗截获能力强、保密性好、功耗低、轻量化等优势，成为当今的热点研究对象。现今，激光通信逐步从星间链路逐渐向星地、星空、空空、空地和地面间链路延伸，以leo、geo和meo卫星为基础，与地面终端的通信网络一起构建天、地、空一体化的、无缝通信系统已成为必然趋势，建立通信链路组网，实现通信全球覆盖、网络互联互通，必将成为未来激光通信的发展方向。
2、虽然激光通信系统具有非常高的光学增益、非常小的束散角和非常好的方向性，但由于空间传输距离非常远、传输损耗极大，接收端接收到的光信号十分微弱，可能会低至-60dbm左右。加之在高背景噪声场的干扰情况下，信噪比非常低，这就需要高灵敏度、高增益、低噪声的光通信接收单元。前置光放大器是激光通信系统光通信接收单元的关键器件，可实现微弱光信号的高增益、低噪声放大，提高接收光信号灵敏度，从而提高整个激光通信系统的传输距离，降低误码率。
3、针对非常微弱的输入信号光（如-60dbm左右），由于系统产生的ase噪声与信号光接近而难以区分，致使接收机无法正确识别信号，造成误码。传统的星间、星地等激光通信系统中，成对的激光通信终端各采用互不相同的单个波长进行对传通信，且各自接收端的前置光放大器仅能实现对单波长光信号的有效放大处理。
4、双波兼容的微弱光信号高增益低噪声
5、目前极少见到有能够实现双波或多波兼容微弱光信号的低噪声高增益光放大方案。仅查询到中国专利cn115296630b，双波长极弱光信号低噪声高增益光放大装置及放大方法中提到一种方法，但该方法的双波长匹配滤波单元设计较为复杂，所需光器件较多，会导致光学指标劣化，该方法还需额外的温度调谐模块对滤波器的tec进行调节，可靠性也会受到影响；且其双级光放大单元各采用一个泵浦激光器，泵浦利用率低，会导致系统功耗较大。
6、因此，在产品的体积、功耗几乎不增加，成本上升较少的前提下，设计一种双波兼容微弱光信号高增益低噪声光放大装置，充分提高泵浦利用率，能够根据系统需要选用具体的发射和接收波长，实现通信速率提升、通信容量增大，便于激光通信终端的统型和批产，是非常必要的。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷，本专利技术提出了一种双波兼容微弱光信号高增益低噪声光放大装置，通过双波长匹配滤波单元设计，实现能够兼容双波长的输入微弱光信号放大的功能。
2、为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种双波兼容微弱光信号高增益低噪声光放大装置，包括第一级光放大单元、双波长匹配滤波单元、第二级光放大单元、和驱动控制及功率检测模块，双级光放大单元共用一个泵浦激光器，输入微弱光信号经第一级光放大单元预放大；所述双波长匹配滤波单元设置在第一光放大单元和第二级光放大单元之间，主要由第二解波分复用器、带通光滤波器、第二波分复用器组成，经第一级光放大单元预放大后的光信号接第二解波分复用器的公共端，第二解波分复用器的其中一个分支接带通光滤波器的输入端，另一个分支接第二波分复用的其中一个分支，带通光滤波器的输出端接第二波分复用器的另一个分支，第二波分复用器的公共端接第二级光放大单元；第二级光放大单元实现对经过放大后光信号的进一步高增益放大，并具备光功率探测功能；
4、驱动控制及功率检测模块用于实现泵浦激光器的恒流驱动控制、tec温度控制，以及实现输出光功率的实时检测，通过反馈闭环控制实现apc恒功率输出控制。
5、进一步地，输入微弱光信号为c波段中单个itu波长的光信号或双itu波长光信号，在所述光放大装置中，输出光信号与输入光信号波长成分一致。
6、进一步地，双波长匹配光滤波单元中的第二解波分复用器（6）和第二波分复用器均选用与兼容的双波输入光信号其中一个波长及带宽匹配的dwdm器件，带通光滤波器选用与兼容的双波输入光信号中另一个波长及带宽匹配的器件。
7、进一步地，带通光滤波器根据需要选取50ghz、100 ghz 、或200ghz的光滤波器。
8、进一步地，所述第一级光放大单元主要由第一光隔离器、第一波分复用器、第一掺铒光纤、第一解波分复用器、第二光隔离器、泵浦激光器组成；输入微弱光信号接所述第一光隔离器的输入端，第一光隔离器的输出端接第一波分复用器的信号端，泵浦激光器接第一波分复用器的泵浦端，第一波分复用器的公共端接第一掺铒光纤的一端，第一掺铒光纤的另一端接第一解波分复用器的公共端，经第一解波分复用器解波后的泵浦端接第二级光放大单元，作为第二级光放大单元的泵浦源信号，经第一解波分复用器解波后的信号端接第二光隔离器的输入端，第二光隔离器的输出端接双波长匹配光滤波单元。
9、进一步地，第一级光放大单元中，第一光隔离器、第二光隔离器工作波段均为c波段，泵浦激光器为980nm泵浦激光器，泵浦激光器与驱动控制及功率检测模块连接。
10、进一步地，第一波分复用器采用98/15波分复用器，第一解波分复用器选用98/15解波分复用。
11、进一步地，所述第二级光放大单元实现对经过放大后光信号的进一步高增益放大，第二级光放大单元主要由第三波分复用器、第二掺铒光纤、第三光隔离器、分光耦合器、光电探测器组成；经过双波长匹配光滤波单元输出的光信号接所述第三波分复用器的信号端，第三波分复用器的泵浦端接第一级放大单元中经第一解波分复用器解波后的多余泵浦信号光，第三波分复用器的公共端接第二掺铒光纤的一端，第二掺铒光纤的另一端接第三光隔离器的输入端，第三光隔离器的输出端接分光耦合器的公共端，分光耦合器的大分光比端输出放大后的光信号，分光耦合器的小分光比端接光电探测器。
12、进一步地，分光耦合器选用1:99分光耦合器，其中99%分支作为放大后的光信号输出，1%分支接入光电探测器，并通过驱动控制及功率检测模块进行实时采样及光功率校准。
13、进一步地，在所述第二级光放大单元中，根据具体需要确定是否加入增益平坦滤波器，当需要增加增益平坦功能时，在第三光隔离器和分光耦合器之间设置所述增益平坦滤波器，第三光隔离器的输出端接增益平坦滤波器的输入端，增益平坦滤波器的输出端接分光耦合器的公共端。
14、有益效果：
15、（1）本专利技术通过双波长匹配滤波单元设计，使用较少的无源光器件即可实现对经一级预放大后的光信号进行双波长兼容的滤波合波处理，抑制ase自发辐射噪声，获得较高的信噪比，从而实现能够兼容双波长的输入微弱光信号放大的功能。工作波长选择灵活，能够根据系统需要选用具体的工作波长，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双波兼容微弱光信号高增益低噪声光放大装置，其特征在于，包括第一级光放大单元、双波长匹配滤波单元、第二级光放大单元、和驱动控制及功率检测模块，双级光放大单元共用一个泵浦激光器，输入微弱光信号经第一级光放大单元预放大；所述双波长匹配滤波单元设置在第一光放大单元和第二级光放大单元之间，主要由第二解波分复用器（6）、带通光滤波器（7）、第二波分复用器（8）组成，经第一级光放大单元预放大后的光信号接第二解波分复用器（6）的公共端，第二解波分复用器（6）的其中一个分支接带通光滤波器（7）的输入端，另一个分支接第二波分复用（8）的其中一个分支，带通光滤波器（7）的输出端接第二波分复用器（8）的另一个分支，第二波分复用器（8）的公共端接第二级光放大单元；第二级光放大单元实现对经过放大后光信号的进一步高增益放大，并具备光功率探测功能；
2.根据权利要求1所述的一种双波兼容微弱光信号高增益低噪声光放大装置，其特征在于，输入微弱光信号为C波段中单个ITU波长的光信号或双ITU波长光信号，在所述光放大装置中，输出光信号与输入光信号波长成分一致。
3.根据权利要求2所述的一
4.根据权利要求3所述的一种双波兼容微弱光信号高增益低噪声光放大装置，其特征在于，带通光滤波器（7）根据需要选取50GHz、100 GHz 、或200GHz的光滤波器。
5.根据权利要求1所述的一种双波兼容微弱光信号高增益低噪声光放大装置，其特征在于，所述第一级光放大单元主要由第一光隔离器（1）、第一波分复用器（2）、第一掺铒光纤（3）、第一解波分复用器（4）、第二光隔离器（5）、泵浦激光器（14）组成；输入微弱光信号接所述第一光隔离器（1）的输入端，第一光隔离器（1）的输出端接第一波分复用器（2）的信号端，泵浦激光器（14）接第一波分复用器（2）的泵浦端，第一波分复用器（2）的公共端接第一掺铒光纤（3）的一端，第一掺铒光纤（3）的另一端接第一解波分复用器（4）的公共端，经第一解波分复用器（4）解波后的泵浦端接第二级光放大单元，作为第二级光放大单元的泵浦源信号，经第一解波分复用器（4）解波后的信号端接第二光隔离器（5）的输入端，第二光隔离器（5）的输出端接双波长匹配光滤波单元。
6.根据权利要求5所述的一种双波兼容微弱光信号高增益低噪声光放大装置，其特征在于，第一级光放大单元中，第一光隔离器（1）、第二光隔离器（5）工作波段均为C波段，泵浦激光器（14）为980nm泵浦激光器，泵浦激光器（14）与驱动控制及功率检测模块（16）连接。
7.根据权利要求5所述的一种双波兼容微弱光信号高增益低噪声光放大装置，其特征在于，第一波分复用器（2）采用98/15波分复用器，第一解波分复用器（4）选用98/15解波分复用。
8.根据权利要求1所述的一种双波兼容微弱光信号高增益低噪声光放大装置，其特征在于，所述第二级光放大单元实现对经过放大后光信号的进一步高增益放大，第二级光放大单元主要由第三波分复用器（9）、第二掺铒光纤（10）、第三光隔离器（11）、分光耦合器（13）、光电探测器（15）组成；经过双波长匹配光滤波单元输出的光信号接所述第三波分复用器（9）的信号端，第三波分复用器（9）的泵浦端接第一级放大单元中经第一解波分复用器（4）解波后的多余泵浦信号光，第三波分复用器（9）的公共端接第二掺铒光纤（10）的一端，第二掺铒光纤（10）的另一端接第三光隔离器（11）的输入端，第三光隔离器（11）的输出端接分光耦合器（13）的公共端，分光耦合器（13）的大分光比端输出放大后的光信号，分光耦合器（13）的小分光比端接光电探测器（15）。
9.根据权利要求8所述的一种双波兼容微弱光信号高增益低噪声光放大装置，其特征在于，分光耦合器（13）选用1:99分光耦合器，其中99%分支作为放大后的光信号输出，1%分支接入光电探测器（15），并通过驱动控制及功率检测模块（16）进行实时采样及光功率校准。
10.根据权利要求8所述的一种双波兼容微弱光信号高增益低噪声光放大装置，其特征在于，在所述第二级光放大单元中，根据具体需要确定是否加入增益平坦滤波器（12），当需要增加增益平坦功能时，在第三光隔离器（11）和分光耦合器（13）之间设置所述增益平坦滤波器（12），第三光隔离器（11）的输出端接增益平坦滤波器（12）的输入端，增益平坦滤波器（...
【技术特征摘要】
1.一种双波兼容微弱光信号高增益低噪声光放大装置，其特征在于，包括第一级光放大单元、双波长匹配滤波单元、第二级光放大单元、和驱动控制及功率检测模块，双级光放大单元共用一个泵浦激光器，输入微弱光信号经第一级光放大单元预放大；所述双波长匹配滤波单元设置在第一光放大单元和第二级光放大单元之间，主要由第二解波分复用器（6）、带通光滤波器（7）、第二波分复用器（8）组成，经第一级光放大单元预放大后的光信号接第二解波分复用器（6）的公共端，第二解波分复用器（6）的其中一个分支接带通光滤波器（7）的输入端，另一个分支接第二波分复用（8）的其中一个分支，带通光滤波器（7）的输出端接第二波分复用器（8）的另一个分支，第二波分复用器（8）的公共端接第二级光放大单元；第二级光放大单元实现对经过放大后光信号的进一步高增益放大，并具备光功率探测功能；
2.根据权利要求1所述的一种双波兼容微弱光信号高增益低噪声光放大装置，其特征在于，输入微弱光信号为c波段中单个itu波长的光信号或双itu波长光信号，在所述光放大装置中，输出光信号与输入光信号波长成分一致。
3.根据权利要求2所述的一种双波兼容微弱光信号高增益低噪声光放大装置，其特征在于，双波长匹配光滤波单元中的第二解波分复用器（6）和第二波分复用器（8）均选用与兼容的双波输入光信号其中一个波长及带宽匹配的dwdm器件，带通光滤波器（7）选用与兼容的双波输入光信号中另一个波长及带宽匹配的器件。
4.根据权利要求3所述的一种双波兼容微弱光信号高增益低噪声光放大装置，其特征在于，带通光滤波器（7）根据需要选取50ghz、100 ghz 、或200ghz的光滤波器。
5.根据权利要求1所述的一种双波兼容微弱光信号高增益低噪声光放大装置，其特征在于，所述第一级光放大单元主要由第一光隔离器（1）、第一波分复用器（2）、第一掺铒光纤（3）、第一解波分复用器（4）、第二光隔离器（5）、泵浦激光器（14）组成；输入微弱光信号接所述第一光隔离器（1）的输入端，第一光隔离器（1）的输出端接第一波分复用器（2）的信号端，泵浦激光器（14）接第一波分复用器（2）的泵浦端，第一波分复用器（2）的公共端接第一掺铒光纤（3）的一端，第一掺铒光纤（3）的另一端接第一解波分复用器（4）的公共端，经第一解波分复用器（4）解波后的泵浦端接第二级光放大单元...
【专利技术属性】
技术研发人员：张绍惠，王晓丽，张韩斌，亢海龙，
申请(专利权)人：中航光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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