專利名稱：一種在線自動關斷和開啟的喇曼放大器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及喇曼放大器的監控和安全保護，具體地說，涉及一種在線自動關斷和開啟的喇曼放大器。
背景技術：
隨著通信容量的不斷擴大，光通道數和單通道碼速率不斷增加，超長距離、超大容量的光傳輸系統已經成為研究的熱點。10Gb/s、40Gb/s的系統也逐漸商用化，高速率的系統需要光放大器具有更寬的增益帶寬和更低的噪聲指數。喇曼放大器采用傳輸光纖作為其增益介質，通過分布式放大，使光信號在光纖中傳播的同時得到放大。采用分布式喇曼放大器可以減小光信號的入纖光功率，提高光信噪比(OSNR)。而且，通過多波長泵浦，喇曼放大器可以獲得近80nm的寬帶放大。諸多的優勢使喇曼放大器成為高速率光通信系統的關鍵器件。
喇曼光纖放大器利用光纖的受激喇曼散射(SRS)，使波長比泵浦光大約100nm處的信號獲得放大。單個泵浦波長的增益譜較窄，通常利用多個波長的高功率泵浦激光器合波輸出，實現寬帶放大。由于受激喇曼散射的效率很低，要想獲得較高的增益，必須注入很高功率的泵浦光。這樣帶來的負面影響是傳輸光纖中存在高功率的泵浦光，在線路維護(對維護人員)時或者光纖斷裂時存在很大的安全隱患。對于人眼而言，光功率超過5mW時是不安全的(根據FDA激光安全標準)，而喇曼放大器在實際使用過程中，注入到光纖中的光功率為200mW到2W。當光纖斷裂或者光路斷開的時候，如此高的光功率能對人眼造成極大的傷害。
美國專利US.6,423,963描述了一種在線監控系統是通過監測一個始終打開的特定波長監控信道來實現安全保護。每個喇曼放大器中包含了一個監控波長的發射裝置和接收機用于完成對于光纖線路的監控，同時增加了信號與監控信道的合波器件。這種方案結構復雜，占用了光纖帶寬，發射裝置和接收機增加了喇曼放大器的成本。由于采用了附加的合波器，增加了泵浦和信號光的損耗。采用的是有源器件，其可靠性不高，容易引起誤報警。特別是，當不同跨距段光纖鏈路的損耗不一樣時，也會出現誤報警。
美國專利US.5945668，US.5428471，US.5136410也分別描述了相關的安全保護裝置，由于結構復雜和自身的原因，這些方法不適宜用在喇曼放大器的安全保護發明內容本實用新型的目的就是克服現有技術存在的缺點和不足，提供一種在線自動關斷和開啟的喇曼放大器，即結合喇曼放大器和通信系統的特點，采用一種可靠的方法實現喇曼放大器的安全保護，在線路出現故障或者線路維護(遠端或者近端)的時候，能夠迅速自動關斷泵浦激光器；在線路恢復正常的時候，能夠自動開啟泵浦激光器。
本實用新型的目的是這樣實現的對于采用后向泵浦分布式喇曼放大器的系統而言，與光信號同向傳輸還有放大的自發輻射噪聲(ASE)。通常情況下，盡管ASE的功率譜密度較低，但是由于喇曼放大器的放大帶寬非常寬，ASE的總功率可能比信號功率還要大的多，這樣就不能簡單的利用總功率的大小來判斷信號的有無。
本實用新型采用梳狀分波器將信號與ASE噪聲分開，然后用差分檢測的方法來判斷信號的有無和線路的正常與否，從而判斷是否關斷喇曼放大器，實現喇曼放大器的安全保護。
本實用新型具有以下優點和積極效果；1、能夠保護使用人員。喇曼放大器正在工作的過程中，如果使用人員誤操作將泵浦輸出端口斷開，安全控制模塊能夠迅速判斷信號光丟失，從而在很短的時間內關斷泵浦激光器，不會對使用人員構成傷害。
2、能夠保護儀器設備。如果操作人員將喇曼放大器的輸入、輸出端接反，安全控制模塊也能夠迅速響應，關斷泵浦激光器，避免損壞儀器設備。
圖1-分布式喇曼放大器的應用圖；
圖2-安全控制模塊的原理圖；圖3-采用了安全控制模塊的喇曼放大器的內部結構框圖。
其中1-傳輸光纖，2-泵浦激光器組，3-安全控制模塊，4-喇曼放大器，5-梳狀分波器，6-ASE噪聲，自發輻射噪聲，7-信號，8-對應信號光波長的部分ASE噪聲(ITU-T規定的標準波長)，9-與信號光波長錯開的部分ASE噪聲(波長錯開間隔由梳狀分波器決定)，10-探測器，11-探測器，12-寬帶波分復用器12(1500/1505)，13-分光耦合器(595)。
以下結合附圖詳細說明圖1中，分布式喇曼放大器的典型應用是虛線框內的所示部分是一個完整的喇曼放大器4，在喇曼放大器4內，泵浦激光器組2通過一個寬帶波分復用器12與傳輸光纖1相連；安全控制模塊3其輸入端與傳輸光纖1相連，給出告警信息以控制泵浦激光器組2的關斷和開啟。
工作原理是傳輸光纖1中，信號光和泵浦光逆向傳播；泵浦激光器組2由多個激光器合波而成，用于實現寬帶放大；安全控制模塊3用于監控信號光，若信號光低于設定的閾限值則給出告警信號，泵浦激光器組2可以根據告警信號來判斷是否需要關斷泵浦激光器，即安全控制模塊3給出告警信息在硬件上實現對泵浦激光器組2的控制。
梳狀分波器(interleaver)5是實現更密集波分復用的關鍵器件。它能夠將波長間隔100GHz的系統在波長上間隔分開，一路輸出奇通道的光(波長間隔200GHz)，另一路則輸出偶通道的光(波長間隔200GHz)，兩路光在波長上錯開了100GHz。當然，它也能將兩路波長間隔200GHz、波長錯開100GHz的光合波為一路波長間隔100GHz的光。
我們知道，商用的密集波分復用(DWDM)光通信系統的通道波長必須是符合ITU-T建議G.692的。
根據DWDM系統的固定波長特點和梳狀分波器5奇偶分光特點，讓信號光從梳狀分波器5的奇通道(或者偶通道)中輸出(當然攜帶了相應波長的ASE噪聲)，而偶通道(或者奇通道)則只輸出相應波長的ASE噪聲。要實現這一點，對于200GHz的系統，必須至少采用100GHz的梳狀分波器；100GHz的系統，需要采用50GHz的梳狀分波器；當然200GHz的系統，也可以采用50GHz的梳狀分波器，依此類推。
圖2中，梳狀分波器5的輸入端與攜帶ASE噪聲的信號光輸出端相連，梳狀分波器5的兩個輸出端分別與探測器10、11的輸入端相連。攜帶ASE噪聲6的信號7輸入梳狀分波器5，信號的輸出端記為A端，另一端記為B端。沒有信號光的時候，A端輸出對應信號光波長的部分ASE噪聲8，B端也輸出與信號光波長錯開的部分ASE噪聲9；A端和B端的ASE噪聲在波長上是錯開的，間隔由梳狀分波器5決定。探測器10用于檢測A通道的光功率，探測器11用于檢測B通道的光功率。
盡管A、B兩端ASE噪聲的波長不一樣，但是由于喇曼放大器ASE噪聲的連續性和平坦性，以及梳狀分波器5的通道平坦特性，A、B兩段的ASE噪聲6的總功率相差很小，實際上是可以忽略的。根據這一特點，A端口的輸出功率記為PA，B端口的輸出功率記為PB，在沒有信號光的時候，PA-PB＝ε，ε遠小于單通道的信號光功率Ps；在有信號光的時候，PA-PB＝信號光功率Ps。這樣A、B兩路光功率將兩路的光功率相減，將差分值與設定的閾限值進行比較，高于閾限值則認為有信號光或者線路通暢，低于閾限值則認為沒有信號光或者線路出現故障。
采用這種方法，分別實現了在信號光功率低于-35dBm時，C-band喇曼放大器和C+L-band喇曼放大器的自動關斷。
喇曼放大器自動關斷后，如果信號光逐漸增加到-35dBm，這時，A端輸出的是信號光，B端輸出為零，差分輸出結果大于設定的閾限值，這時泵浦激光器能夠自動開啟。
前面講的是在DWDM(多通道)系統中實現喇曼放大器的安全保護，在單通道的系統中，只要信號波長符合ITU-T建議G.692規范，上述的方法仍然能夠很好的實現喇曼放大器的安全保護。
具體實施方式
圖3中，采用了安全控制模塊的喇曼放大器的內部結構是寬帶波分復用器12是一個三端口器件，其信號輸入端與傳輸光纖1相連，其泵浦輸入端與泵浦激光器組2相連，其信號輸出端與分光耦合器13的輸入端相連；分光耦合器13是一個595的耦合器，其95％端作為喇曼放大器的信號輸出端；其用作信號光探測的5％端與安全控制模塊3的輸入端相連；安全控制模塊3給出的告警信號用于控制泵浦激光器組2的關斷和開啟。
工作原理是信號首先經過寬帶波分復用器12，然后經過一個分光耦合器13，大端(圖示的95％端)用作喇曼放大器的信號輸出，小端(圖示的5％端)與安全控制模塊3相連，用作信號光檢測。信號光檢測完小與設定的閾限值進行比較。當信號光功率小于設定的閾限值時，可以給出告警信號，進而自動關斷泵浦激光器組2；當信號光功率逐漸增大成后，將檢測的信號光功率的大到超過設定的門限值時，則可以重新開啟泵浦激光器組2。
權利要求1.一種在線自動關斷和開啟的喇曼放大器，其特征在于該放大器由下列部件組成，其連接關系是寬帶波分復用器(12)是一個三端口器件，其信號輸入端與傳輸光纖(1)相連，其泵浦輸入端與泵浦激光器組(2)相連，其信號輸出端與分光耦合器(13)的輸入端相連；分光耦合器(13)是一個595的耦合器，其95％端作為喇曼放大器的信號輸出端；其用作信號光探測的5％端與安全控制模塊(3)的輸入端相連；安全控制模塊(3)給出的告警信號用于控制泵浦激光器組(2)的關斷和開啟；其中安全控制模塊(3)由下列部件組成，其連接關系是梳狀分波器(5)的輸入端與攜帶ASE噪聲的信號光輸出端相連，梳狀分波器(5)的兩個輸出端分別與探測器(10)、(11)的輸入端相連。
專利摘要本實用新型公開了一種在線自動關斷和開啟的喇曼放大器，涉及喇曼放大器的監控和安全保護。當光纖鏈路出現故障時，可以自動關閉泵浦激光器；當光纖鏈路恢復正常后，能夠自動開啟泵浦激光器。本實用新型由下列部件組成，其連接關系是寬帶波分復用器是一個三端口器件，其信號輸入端與傳輸光纖相連，其泵浦輸入端與泵浦激光器組相連，其信號輸出端與分光耦合器的輸入端相連；分光耦合器是一個5∶95的耦合器，其95％端作為喇曼放大器的信號輸出端；其用作信號光探測的5％端與安全控制模塊的輸入端相連；安全控制模塊給出的告警信號用于控制泵浦激光器組的關斷和開啟。由于本實用新型能夠有效保護操作人員和儀器設備，因此有著廣闊的應用前景。
文檔編號G02F1/39GK2574306SQ0227958
公開日2003年9月17日 申請日期2002年10月17日 優先權日2002年10月17日
發明者楊滔滔, 印新達 申請人:武漢光迅科技有限責任公司