超长距离无中继光纤传输系统中实现高阶远泵放大的结构的制作方法

1.本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及超长距离光纤通信技术领域，具体是指一种超长距离无中继光纤传输系统中实现高阶远泵放大的结构。

背景技术：

2.光纤通信由于容量大、损耗低、保密性好、抗腐蚀、体积小、重量轻等突出优点，在现代信息社会里发挥着越来越重要的作用。由于光纤的衰减，一般情况下每隔80～100km就需要设置有电能供给的中继设备(中继器或光纤放大器)，对信号光进行补偿和修复。在一些地理条件和环境状况复杂、特殊，电能供给又不便的特殊场合(如连绵的高山，荒芜的戈壁、广袤的沙漠及海底等)，需要使用在传输线路中没有电供给的超长距离无中继光纤通信系统。超长距离无中继光纤通信系统发展到现在已将各种技术发挥到极致来提升传输跨距，包括功率放大技术、前置放大技术、前向误码纠错技术、拉曼放大技术、远泵放大器技术以及各种超低损耗光纤等。由于光纤的非线性影响，注入到光纤中的拉曼泵源和远泵泵源功率受到限制，从而超长距离无中继光传输技术发展遇到瓶颈，急需探寻新的技术方向来进行突破。

技术实现要素：

3.本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种具有更高的信号增益，系统具有更远的传输距离的超长距离无中继光纤传输系统中实现高阶远泵放大的结构。
4.为了实现上述目的，本发明的超长距离无中继光纤传输系统中实现高阶远泵放大的结构如下：
5.该超长距离无中继光纤传输系统中实现高阶远泵放大的结构，其主要特点是，所述的结构包括：
6.接收机，用于对光纤传输系统中的信号光进行接收和传输处理；
7.高阶泵浦源，所述的高阶泵浦源中设置有按照泵浦光的波长大小，依次排列设置的预设个数的泵浦光，各个所述的泵浦光之间用于通过损耗补偿，以保持在恒定功率值；以及
8.合束器，与所述的高阶泵浦源相连接，用于对所述的高阶泵浦源中的各个所述的泵浦光进行合并集成处理。
9.较佳地，所述的高阶泵浦源具体为：
10.设置有第一泵浦光p1、第二泵浦光p2以及第三泵浦光p3，各个泵浦光的波长关系设置为λ
p1
＞λ
p2
＞λ
p3
，且所述的第二泵浦光p2用于放大补偿所述的第一泵浦光p1，成为二阶泵浦光；所述的第三泵浦光p3用于放大补偿所述的第二泵浦光p2，成为三阶泵浦光。
11.较佳地，所述的第一泵浦光p1用于放大所述的光纤传输系统中的信号光ps，并成为一阶泵浦光。
12.较佳地，所述的合束器分别将所述的第一泵浦光p1、第二泵浦光p2以及第三泵浦光
p3集成在所述的光纤传输系统的接收端的射频处理单元rpu中，以供后续处理。
13.较佳地，集成在所述的射频处理单元rpu中的泵浦光经过第二远距离光纤(l2)传输到远泵前置edfa光模块中，用于进行增益放大处理。
14.较佳地，所述的接收机发送出的信号光同样通过所述的第二远距离光纤(l2)进行传输，并注入到所述的远泵前置edfa模块的增益介质中进行信号放大处理。
15.较佳地，经过远距离光纤传输后的剩余泵浦光以及所述的信号光通过波分复用器wdm进行耦合处理，以获取高阶泵浦合波信号。
16.采用了本发明的该超长距离无中继光纤传输系统中实现高阶远泵放大的结构，通过级联高阶泵浦方式，远泵模块的泵浦光在传输的过程中可以得到分布式放大从而增大了远泵放大器的增益，延长了系统的传输跨距。高阶远泵放大技术与普通的远泵放大技术相比具有更大的输出功率，从而远泵放大器具有更高的信号增益，系统具有更远的传输距离。
附图说明
17.图1为现有技术的远泵放大器在无中继系统中的应用原理图。
18.图2为现有技术的远泵前置放大器的内部结构图。
19.图3为本发明的高阶远泵放大技术原理图。
具体实施方式
20.为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
21.在详细说明根据本发明的实施例前，应该注意到的是，在下文中，术语“包括”、“包含”或任何其他变体旨在涵盖非排他性的包含，由此使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包含这些要素，而且还包含没有明确列出的其他要素，或者为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
22.高阶远泵技术实际上是利用光纤的受激拉曼效应来实现的，在无中继系统中一般采用二阶或三阶拉曼效应。级联拉曼效应是高频的大功率泵浦光的能量通过多次stokes频移，逐级将能量泵浦到低频光信号。级联拉曼放大能较好地抑制泵浦信号间的相对强度噪声(rin)，减少ase噪声，提高系统的光信噪比(osnr)。
23.以三阶拉曼泵浦效应为例来说明，在传统泵浦光p1之外再引入高阶泵浦源p2和p3。三个泵浦光的波长分别为：λ
p1
、λ
p2
、λ
p3
，满足如下的关系λ
p1
＞λ
p2
＞λ
p3
。p1作为信号光的直接泵浦源，p2产生的增益可以补偿p1在光纤中的损耗，p3产生的增益可以补偿p2在光纤中的损耗，这样p1在光纤中的传输损耗通过拉曼频移由p2和p3不断补偿，趋于恒定值，从而注入到远泵模块中的泵浦功率可以达到一定的值，延长了系统的传输跨距。
24.远泵前置放大器在系统中的应用如图1所示，远泵泵源输出的光经过远距离光纤l2后将剩余的泵浦光注入到远泵前置模块中对信号光进行放大。掺铒光纤有两个比较强的吸收带：1480nm波段和980nm波段。1480nm光损耗仅为0.24db/km左右，而980nm光在单模光纤中的衰减达到1.15db/km，所以远泵前置泵源泵浦波长选用1480nm。远泵放大器的内部结构如图2所示，1480nm的泵浦光经过长度为l2光纤后的剩余泵浦光和信号光通过波分复用器wdm注入到增益介质(edf)中将信号光放大。剩余泵浦光的功率越大，远泵模块的增益就
会越大，信号越强。但是对于一定功率的远泵泵源来说，剩余泵浦光的功率越大，则传输距离l越小，因此泵浦作用距离是是远泵放大技术中的核心，在很大程度上决定着无中继系统的实际传输跨距。
25.请参阅图3所示，该超长距离无中继光纤传输系统中实现高阶远泵放大的结构，其中，所述的结构包括：
26.接收机，用于对光纤传输系统中的信号光进行接收和传输处理；
27.高阶泵浦源，所述的高阶泵浦源中设置有按照泵浦光的波长大小，依次排列设置的预设个数的泵浦光，各个所述的泵浦光之间用于通过损耗补偿，以保持在恒定功率值；以及
28.合束器，与所述的高阶泵浦源相连接，用于对所述的高阶泵浦源中的各个所述的泵浦光进行合并集成处理。
29.作为本发明的优选实施方式，所述的高阶泵浦源具体为：
30.设置有第一泵浦光p1、第二泵浦光p2以及第三泵浦光p3，各个泵浦光的波长关系设置为λ
p1
＞λ
p2
＞λ
p3
，且所述的第二泵浦光p2用于放大补偿所述的第一泵浦光p1，成为二阶泵浦光；所述的第三泵浦光p3用于放大补偿所述的第二泵浦光p2，成为三阶泵浦光。
31.作为本发明的优选实施方式，所述的第一泵浦光p1用于放大所述的光纤传输系统中的信号光ps，并成为一阶泵浦光。
32.作为本发明的优选实施方式，所述的合束器分别将所述的第一泵浦光p1、第二泵浦光p2以及第三泵浦光p3集成在所述的光纤传输系统的接收端的射频处理单元rpu中，以供后续处理。
33.作为本发明的优选实施方式，集成在所述的射频处理单元rpu中的泵浦光经过第二远距离光纤(l2)传输到远泵前置edfa光模块中，用于进行增益放大处理。
34.作为本发明的优选实施方式，所述的接收机发送出的信号光同样通过所述的第二远距离光纤(l2)进行传输，并注入到所述的远泵前置edfa模块的增益介质(edf)中进行信号放大处理。
35.作为本发明的优选实施方式，经过远距离光纤传输后的剩余泵浦光以及所述的信号光通过波分复用器wdm进行耦合处理，以获取高阶泵浦合波信号。
36.在本发明的一具体实施例中，高阶远泵放大技术原理如图3所示，信号光和泵浦光通过两根光纤传输。对泵浦光来说，合束器将三个波长的泵浦光集成在接收端的rpu(射频处理单元)中，然后经过远距离光纤l2传输到远泵前置edfa光模块中。三个波长的泵浦光λ
p1
、λ
p2
和λ
p3
在远距离光纤中传输产生拉曼效应，波长为λ
p2
的泵浦光放大波长为λ
p1
的泵浦光，称为二阶泵浦光；波长为λ
p3
的泵浦光放大波长为λ
p2
的泵浦光，称为三阶泵浦光。经过远距离光纤传输后的剩余泵浦光和信号光通过波分复用wdm合波。波长为λ
p1
的泵浦光用来放大信号光λs，成为一阶泵浦光。通过这样的级联泵浦，泵浦光在传输的过程中可以分布式放大一阶泵浦光λ
p1
的功率以减缓一阶泵浦光的传输损耗，从而延长了系统的传输跨距。
37.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明
的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
38.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行装置执行的软件或固件来实现。
39.在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
40.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
41.采用了本发明的该超长距离无中继光纤传输系统中实现高阶远泵放大的结构，通过级联高阶泵浦方式，远泵模块的泵浦光在传输的过程中可以得到分布式放大从而增大了远泵放大器的增益，延长了系统的传输跨距。高阶远泵放大技术与普通的远泵放大技术相比具有更大的输出功率，从而远泵放大器具有更高的信号增益，系统具有更远的传输距离。
42.在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

技术特征：

1.一种超长距离无中继光纤传输系统中实现高阶远泵放大的结构，其特征在于，所述的结构包括：接收机，用于对光纤传输系统中的信号光进行接收和传输处理；高阶泵浦源，所述的高阶泵浦源中设置有按照泵浦光的波长大小，依次排列设置的预设个数的泵浦光，各个所述的泵浦光之间用于通过损耗补偿，以保持在恒定功率值；以及合束器，与所述的高阶泵浦源相连接，用于对所述的高阶泵浦源中的各个所述的泵浦光进行合并集成处理。2.根据权利要求1所述的超长距离无中继光纤传输系统中实现高阶远泵放大的结构，其特征在于，所述的高阶泵浦源具体为：设置有第一泵浦光p1、第二泵浦光p2以及第三泵浦光p3，各个泵浦光的波长关系设置为λ
p1
＞λ
p2
＞λ
p3
，且所述的第二泵浦光p2用于放大补偿所述的第一泵浦光p1，成为二阶泵浦光；所述的第三泵浦光p3用于放大补偿所述的第二泵浦光p2，成为三阶泵浦光。3.根据权利要求2所述的超长距离无中继光纤传输系统中实现高阶远泵放大的结构，其特征在于，所述的第一泵浦光p1用于放大所述的光纤传输系统中的信号光p
s
，并成为一阶泵浦光。4.根据权利要求3所述的超长距离无中继光纤传输系统中实现高阶远泵放大的结构，其特征在于，所述的合束器分别将所述的第一泵浦光p1、第二泵浦光p2以及第三泵浦光p3集成在所述的光纤传输系统的接收端的射频处理单元rpu中，以供后续处理。5.根据权利要求4所述的超长距离无中继光纤传输系统中实现高阶远泵放大的结构，其特征在于，集成在所述的射频处理单元rpu中的泵浦光经过第二远距离光纤(l2)传输到远泵前置edfa光模块中，用于进行增益放大处理。6.根据权利要求5所述的超长距离无中继光纤传输系统中实现高阶远泵放大的结构，其特征在于，所述的接收机发送出的信号光同样通过所述的第二远距离光纤(l2)进行传输，并注入到所述的远泵前置edfa光模块的增益介质(edf)中进行信号放大处理。7.根据权利要求6所述的超长距离无中继光纤传输系统中实现高阶远泵放大的结构，其特征在于，经过远距离光纤传输后的剩余泵浦光以及所述的信号光通过波分复用器wdm进行耦合处理，以获取高阶泵浦合波信号。

技术总结

本发明涉及一种超长距离无中继光纤传输系统中实现高阶远泵放大的结构，其中，所述的结构包括：接收机，用于对光纤传输系统中的信号光进行接收和传输处理；高阶泵浦源，所述的高阶泵浦源中设置有按照泵浦光的波长大小，依次排列设置的预设个数的泵浦光，各个所述的泵浦光之间用于通过损耗补偿，以保持在恒定功率值；以及合束器，与所述的高阶泵浦源相连接，用于对所述的高阶泵浦源中的各个所述的泵浦光进行合并集成处理。采用了本发明的该超长距离无中继光纤传输系统中实现高阶远泵放大的结构，通过级联高阶泵浦方式，远泵前置EDFA光模块的泵浦光在传输的过程中可以得到分布式放大从而增大了远泵放大器的增益，延长了系统的传输跨距。传输跨距。传输跨距。