光纤信号放大系统、及光纤线路测量系统

文档序号:141601 发布日期:2021-10-22 浏览:23次 >En<

阅读说明:本技术 光纤信号放大系统、及光纤线路测量系统 (Optical fiber signal amplification system and optical fiber line measurement system ) 是由 孙少华 杨林慧 于 2021-08-05 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种光纤信号放大系统、及光纤线路测量系统。其中,该光纤信号放大系统,包括:远程增益单元,串联接入待测试光纤中间,其中,远程增益单元内置掺铒光纤,待测试光纤用于传输信号光;泵浦源,通过合波器接入远程增益单元,用于将泵浦光注入掺铒光纤,其中,泵浦光用于激励掺铒光纤中的铒离子,放大信号光。本发明解决了由于传统光纤系统传输距离较短,而造成长距离传输需要使用多个中继放大器的技术问题。(The invention discloses an optical fiber signal amplification system and an optical fiber line measurement system. Wherein, this optical fiber signal amplification system includes: the remote gain unit is connected in series to the middle of the optical fiber to be tested, wherein the erbium-doped optical fiber is arranged in the remote gain unit, and the optical fiber to be tested is used for transmitting signal light; and the pumping source is connected to the remote gain unit through the wave combiner and is used for injecting pumping light into the erbium-doped optical fiber, wherein the pumping light is used for exciting erbium ions in the erbium-doped optical fiber and amplifying signal light. The invention solves the technical problem that a plurality of relay amplifiers are needed for long-distance transmission due to the short transmission distance of the traditional optical fiber system.)

光纤信号放大系统、及光纤线路测量系统

技术领域

本发明涉及光纤测试领域,具体而言,涉及一种光纤信号放大系统、及光纤线路测量系统。

背景技术

当前电力通信网主要基于光纤通信,通信设备均部署在变电站。在特高压电网中,两个变电站之间的距离可达200km以上,如果使用传统掺铒光纤放大器EDFA的中继放大方法,需在变电站之间设置多个掺铒光纤放大器EDFA,作为中继放大器的掺铒光纤放大器EDFA虽然是全光放大器件,但是需要对其供电以驱动激光泵浦产生增益从而补偿通信信号的传输损耗。显然,通信线路的稳定性会受到中继放大器件自身,特别是其所在环境的影响。而特高压输电线路经过地域的地形地貌比较复杂,使用传统的多中继分立放大的方案,光通信线路的维护会变得相对困难。

针对上述由于传统光纤系统传输距离较短,而造成长距离传输需要使用多个中继放大器的问题,目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种光纤信号放大系统、及光纤线路测量系统,以至少解决由于传统光纤系统传输距离较短,而造成长距离传输需要使用多个中继放大器的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面,提供了一种光纤信号放大系统,包括:远程增益单元,串联接入待测试光纤中,其中,所述远程增益单元内置掺铒光纤,所述待测试光纤用于传输信号光;泵浦源,通过合波器接入所述远程增益单元,用于将泵浦光注入所述掺铒光纤,其中,所述泵浦光用于激励所述掺铒光纤中的铒离子,放大所述信号光。

可选地,所述远程增益单元,设置在所述待测试光纤的接收端。

可选地,所述泵浦源,设置在所述待测试光纤的接收端;或发射端。

可选地,所述合波器,串联接入所述远程增益单元外侧的所述待测试光纤中间,用于使所述信号光和所述泵浦光通过所述待测试光纤传输。

可选地,所述合波器,设置在所述远程增益单元内,与所述泵浦源通过预定光纤连接,使所述泵浦光通过所述预定光纤传输。

可选地,所述远程增益单元包括:第一光隔离器,设置在所述掺铒光纤与所述待测试光纤的接收端之间。

可选地,所述合波器包括:第一合波器,串联接入所述远程增益单元外侧的所述待测试光纤中间,并与所述泵浦源的第一端相连,用于将所述泵浦光通过所述待测试光纤注入所述掺铒光纤;第二合波器,设置在所述远程增益单元内,并通过预定光纤与所述泵浦源的第二端相连,用于将所述泵浦光通过所述预定光纤注入所述掺铒光纤。

可选地,所述远程增益单元,设置在所述待测试光纤的接收端;所述泵浦源,设置在所述待测试光纤的发射端;所述合波器,设置在所述远程增益单元内,与所述泵浦源通过预定光纤连接,使所述泵浦光通过所述预定光纤传输。

可选地,所述远程增益单元包括:第二光隔离器,设置所述掺铒光纤与所述待测试光纤的发射端之间。

根据本发明实施例的另一方面,还提供了一种光纤线路测量系统,包括:发射端,用于发射信号光,接收端,用于接收所述信号光,并基于所述信号光进行测量;待测试光纤,连接在所述发射端和所述接收端之间,用于传输所述信号光,其中,所述待测试光纤接有上述所述的光纤信号放大系统。

在本发明实施例中,远程增益单元串联接入待测试光纤中,其中,远程增益单元内置掺铒光纤,待测试光纤用于传输信号光;泵浦源,通过合波器接入远程增益单元,用于将泵浦光注入掺铒光纤,其中,泵浦光用于激励掺铒光纤中的铒离子,放大信号光,通过在待测试光纤中接入远程增益单元,可以在使用待测试光纤传输信号光的过程中,利用泵浦光激励远程增益单元中的铒离子放大信号光,达到了放大信号光的目的,可以提高信号光的传输距离,从而实现了在不使用中继放大器的情况下,提高光纤对信号光的传输距离的技术效果,进而解决了由于传统光纤系统传输距离较短,而造成长距离传输需要使用多个中继放大器技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:

图1是根据本发明实施例的光纤信号放大系统的示意图一;

图2是根据本发明实施例的光纤信号放大系统的示意图二;

图3是根据本发明实施例的光纤信号放大系统的示意图三;

图4是根据本发明实施例的一种光纤线路测量系统的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1是根据本发明实施例的光纤信号放大系统的示意图一,如图1所示,包括:远程增益单元10,串联接入待测试光纤12中,其中,远程增益单元10内置掺铒光纤14,待测试光纤12用于传输信号光;泵浦源16,通过合波器18接入远程增益单元10,用于将泵浦光注入掺铒光纤14,其中,泵浦光用于激励掺铒光纤14中的铒离子,放大信号光。

在本发明实施例中,远程增益单元串联接入待测试光纤中,其中,远程增益单元内置掺铒光纤,待测试光纤用于传输信号光;泵浦源,通过合波器接入远程增益单元,用于将泵浦光注入掺铒光纤,其中,泵浦光用于激励掺铒光纤中的铒离子,放大信号光,通过在待测试光纤中接入远程增益单元,可以在使用待测试光纤传输信号光的过程中,利用泵浦光激励远程增益单元中的铒离子放大信号光,达到了放大信号光的目的,可以提高信号光的传输距离,从而实现了在不使用中继放大器的情况下,提高光纤对信号光的传输距离的技术效果,进而解决了由于传统光纤系统传输距离较短,而造成长距离传输需要使用多个中继放大器技术问题。

可选地,泵浦光的波长为1450nm至1490nm。

可选地,泵浦刚的波长可以是1480nm。

可选地,发射信号光的一端为发射端,接收信号光的一端为接收端。

可选地,信号光可以作为测试信号,用于检测待测试光纤的事件信息,如连接头、熔接点、弯曲、弯断等。

作为一种可选的实施例,该系统还包括:远程增益单元,设置在待测试光纤的接收端。

本发明上述实施例,将远程增益单元设置在待测试光纤的接收端,可以对接收端接收的信号光进行放大,从而无需在发射端与接收端中间布置多个中继放大器即可使光纤实现对信号光的远距离传输。

作为一种可选的实施例,该系统还包括:泵浦源,设置在待测试光纤的接收端;或发射端。

本发明上述实施例,泵浦源可以设置在待测试光纤的接收端或发射端,通过灵活的设置泵浦源,可以基于使用环境灵活地对信号光进行放大。

可选地,根据泵浦源对泵浦光的输送方式的不同,又把泵浦源分为随路泵浦和旁路泵浦,其中,随路泵浦方式是指泵浦光和信号光使用同一根光纤进行传输;旁路泵浦方式则是指泵浦光使用一根额外的光纤(即预定光纤)传输。

作为一种可选的实施例,该系统还包括:合波器,串联接入远程增益单元外侧的待测试光纤中间,用于使信号光和泵浦光通过待测试光纤传输。

作为一种可选的实施例,该系统还包括:合波器,设置在远程增益单元内,与泵浦源通过预定光纤连接,使泵浦光通过预定光纤传输。

图2是根据本发明实施例的光纤信号放大系统的示意图二,如图2所示,远程增益单元包括:第一光隔离器21,设置在掺铒光纤与待测试光纤的接收端之间。

本发明上述实施例,在使用旁路泵浦的情况下,远程增益单元内设置有第一光隔离器,使掺铒光纤中放大信号光可以透过第一光隔离器向接收端单向传输。

作为一种可选的实施例,合波器包括:第一合波器,串联接入远程增益单元外侧的待测试光纤中间,并与泵浦源的第一端相连,用于将泵浦光通过待测试光纤注入掺铒光纤;第二合波器,设置在远程增益单元内,并通过预定光纤与泵浦源的第二端相连,用于将泵浦光通过预定光纤注入掺铒光纤。

本发明上述实施例,同时使用随路泵浦和旁路泵浦的方案,由第一合波器通过待测试光纤向掺铒光纤注入泵浦光,由第二合波器通过预定光纤向掺铒光纤注入泵浦光,可以进一步通过铒光纤放大信号光,使信号光可以传输更远距离。

作为一种可选的实施例,该系统还包括:远程增益单元,设置在待测试光纤的接收端;泵浦源,设置在待测试光纤的发射端;合波器,设置在远程增益单元内,与泵浦源通过预定光纤连接,使泵浦光通过预定光纤传输。

本发明上述实施例,在将泵浦源设置在发射端的情况下,采用旁路泵浦的方式使泵浦光通过预定光纤注入掺铒光纤中,可以降低信号光与泵浦光之间相互干扰。

图3是根据本发明实施例的光纤信号放大系统的示意图三,如图3所示,远程增益单元包括:第二光隔离器30,设置掺铒光纤与待测试光纤的发射端之间。

本发明上述实施例,将第二光隔离器设置在掺铒光纤与待测试光纤的发射端之间,可以使信号光可以通过第二光隔离器单向传输。

图4是根据本发明实施例的一种光纤线路测量系统的示意图,如图4所示,包括:发射端TX,用于发射信号光,接收端RX,用于接收信号光,并基于信号光进行测量;待测试光纤12,连接在发射端TX和接收端RX之间,用于传输信号光,其中,待测试光纤12接有上述光纤信号放大系统。

在本发明实施例中,远程增益单元串联接入待测试光纤中,其中,远程增益单元内置掺铒光纤,待测试光纤用于传输信号光;泵浦源,通过合波器接入远程增益单元,用于将泵浦光注入掺铒光纤,其中,泵浦光用于激励掺铒光纤中的铒离子,放大信号光,通过在待测试光纤中接入远程增益单元,可以在使用待测试光纤传输信号光的过程中,利用泵浦光激励远程增益单元中的铒离子放大信号光,达到了放大信号光的目的,可以提高信号光的传输距离,从而实现了在不使用中继放大器的情况下,提高光纤对信号光的传输距离的技术效果,进而解决了由于传统光纤系统传输距离较短,而造成长距离传输需要使用多个中继放大器技术问题。

本发明还提供了一种优选实施例,该优选实施例提供了一种无中继长距离光纤线路量测系统。

可选地,远程泵浦光放大器(ROPA,Remotely Optically Pumped Amplifier)简称远泵放大器,主要用于无中继系统中,用来提高系统功率预算,延长传输距离。当光纤线路跨距将Raman放大的指标都耗尽的时候,采用远程泵浦光放大器ROPA可将跨距损耗再提高10dB左右,可允许跨距上有更大程度的扩展。

可选地,无中继长距离光纤线路量测系统将远程泵浦光放大器ROPA与光纤拉曼放大器RFA结合起来使用可最大限度地延长传输距离,提高系统功率预算。

远程泵浦光放大器ROPA系统可以简单的描述为:将掺铒光纤(EDF)与相关的一些无源器件放置在特殊盒体内,在传输光纤特定位置处接入,而泵浦光源放置在终端。远泵线路中的小增益线路放大器,可以有效的提高无中继系统的传输距离。

在传输光纤(如待测试光纤)中间的适当位置熔入一个包含一段掺铒光纤与光隔离器等无源器件的盒体,称为远程增益单元(RGU:RemotelyGainUnit),并从发射端或接收端发射一个或多个波长在1480nm或者1380nm(高阶远泵,即泵浦源)附近的高功率泵浦光,经合波器注入光纤传输后注入铒纤并激励铒离子。信号光在铒纤内部获得放大,显著提高系统功率预算。由于泵浦激光器的位置和增益介质(即掺铒光纤)不在同一个位置,因此称为“远泵”。

可选地,远程泵浦光放大器ROPA依据远程增益单元在链路中放置的位置不同,可分为远泵前置放大器(Pre-ROPA)和远泵后置放大器(Post-ROPA)两类。

可选地,远泵前置放大器Pre-ROPA的泵浦源放置在接收端,远程增益单元RGU在链路中的位置靠近接收端,对信号光起到预防大的的作用。

可选地,远泵后置放大器Post-ROPA的泵浦源放置在发射端,远程增益单元RGU在链路中的位置靠近接收端。

另外,根据远泵泵浦的输送方式的不同,又把远泵(即泵浦源)分为随路泵浦和旁路泵浦两种方式。

可选地,随路泵浦方式是指泵浦光和信号光使用同一根光纤进行传输。

可选地,旁路泵浦方式则是指泵浦光使用一根额外的光纤(如预定光纤)传输。

需要说明的是,远泵一共有四种基本形式,但是后置远泵放大器如果采用随路泵浦方式,会有两个缺点。首先,由于从发射端注入传输光纤中的信号光和泵浦光都比较强,在发射端附近会引起信号的Raman增益,而此处信号强度已经由光纤的SBS阈值所限制,因此会引起系统比较大的非线性代价;其次,当高功率的泵浦光和信号光在同一根光纤中同向传输时,来自泵浦的相对强度噪声(RIN)会转换到信号上去,其原因是Raman散射过程的响应速度很快,所以对于后置远泵放大器最好采用旁路泵浦方式。

可选地,采用前置远泵配置方式时,多采用随路泵浦的方式。因为到达接收端的信号光已经非常小,将1480nm泵浦光反向注入传输光纤,与信号光在同一根光纤中,以相反的方向传输,可以同时兼顾起到拉曼Raman放大的作用,并且系统结构简单,易于施工与维护。

但是由于受拉曼Raman散射的影响,单根光纤中泵浦光功率被限制在2W以下。如果采用前置随路远泵后,链路预算仍不能满足要求,则可将随路泵浦与旁路泵浦一起使用,将泵浦光同时通过信号光纤与专用光纤分别传输注入远程增益单元RGU,以提高远程增益单元RGU对信号的增益。采用这种双路泵浦的方式可增加链路预算2dB左右。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的技术内容,可通过其它的方式实现。其中,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如所述单元的划分,可以为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,单元或模块的间接耦合或通信连接,可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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