CN102307068B - 一种实现目标拉曼增益锁定的方法及其拉曼光纤放大器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现目标拉曼增益锁定的方法及其拉曼光纤放大器。其放大器包括有藕合器和控制单元，控制单元中包括有增益锁定模块，藕合器的输出端和控制单元的输入端之间连接有由滤波器和光功率探测器所构成的探测电路。其方法采用控制单元调节泵浦激光器的功率，使探测的带外ASE光信号功率同目标带外ASE光信号功率达成一致，达到目标放大增益的锁定。本发明的光路结构简单，可以根据线路情况灵活配置拉曼增益，实现拉曼光纤放大器增益的自动控制和锁定。

Description

一种实现目标拉曼增益锁定的方法及其拉曼光纤放大器
技术领域
本发明本发明属于通讯领域，特别涉及一种拉曼光纤放大器及其对目标增益锁定的方法。
背景技术
目前，分布式拉曼光纤放大器已在通信***中大量应用，由于分布式拉曼放大器的增益介质就是传输光纤本身，因此进入拉曼泵浦模块的输入功率无法实时监控，只有在关泵情况下才能探测到进入拉曼泵浦模块的信号功率，如果拉曼泵浦模块的泵浦激光器处于开的的状态，那么进入拉曼泵浦模块的信号功率就是放大后的功率了，也就是说泵浦模块无法同时既检测到关泵时的输入功率，又同时检测到开泵时的信号功率，所以分布式拉曼光纤放大器的增益控制就不能像传统的EDFA那样通过比较输入输出功率进行增益控制了。
以往分布式拉曼放大器的输入功率大多比较小，由于分布式拉曼放大器的饱和输入信号功率很高，以前的拉曼大多工作在小信号的线性放大区，只要保持固定的泵浦功率水平，在小信号区随着输入功率的变化增益基本是不变的，但是目前由于宽带的迅猛发展，人们对带宽的需求越来越高，运营商就不停的升级波长数目，导致了进入拉曼的功率有了很大的提升，使拉曼放大器工作在线性增益区与饱和增益区的拐点处，因此为了防止***中的上下信道对增益的影响，引入拉曼增益锁定是必要的。同时在分布式拉曼光纤放大器的实际应用中，不同的客户会遇到不同类型的光纤，如SMF-28，Leaf，Truewave光纤等，即使同一类型的光纤，由于批次的不同，可能也会存在不同的衰减系数，这些都会导致泵浦功率恒定或驱动电流恒定时的较大的增益误差，考虑到光纤随时间的老化以及随周围环境温度的变化等因素的影响，会使光纤的损耗系数变大，从而使拉曼增益减小；在工程安装过程中，不同的节点损耗也会导致较大的增益误差(泵浦功率恒定)。在施工过程中，往往还会存在不同长度的跨段，为了应用灵活，拉曼增益可变也是***的切实需求，综合以上各种因素，对拉曼放大器进行增益锁定并实现增益可调，是***所需。
掺铒光纤放大器EDFA是通过能级跃迁实现信号的放大，因此有无信号输入对EDFA的ASE影响很大，但是在分布式拉曼放大器中，放大过程是通过非线性效应受激拉曼散射实现的，不存在能级跃迁，分布式拉曼放大器的ASE功率水平与有无信号光无关，在拉曼增益一定的情况下，拉曼的ASE功率水平将保持不变，，由于工作带宽内的ASE上叠加有信号，因此带宽内的ASE功率是无法监控的，但是带宽外的ASE功率是可以监控的，因此通过控制带宽外的ASE功率水平可实现拉曼的增益锁定，为了得到不同组拉曼增益，就是要得到不同组的带宽外ASE功率水平，因此增益可调的分布式拉曼放大器在技术上是可行的。
专利CN1412616A描述了一种通过ASE进行增益锁定的方法，其方法是在5％信号光探测处加入探测不同波长附近的若干个带通滤波器与光电探测器组合来探测不同频率处的ASE光功率，近而通过控制这几个点的ASE光功率的大小实现对拉曼放大器的拉曼增益的实时动态控制。该方法在ASE取值上有二点需要改进：一、在工作波长附近取值，带宽不够宽，取得的ASE功率值相对来说非常小，PIN的暗电流都会对增益精度带来比较大的影响；二、在工作波长附近进行ASE取值，虽然带通滤波器是非ITU-T的标准通道，但是光源本身的SSE也会对ASE功率造成比较大的影响，特别是针对DPSK调制的40Gbit/s与100Gbit/s信号，其信号带宽比较宽，很多基底的SSE功率都会串扰到ASE的取值区间，另外还有一个无法避免的现象就是在***级联中由EDFA产生的ASE功率是无法避免的。以上两点将制约该技术的可行性。另外，该专利只是针对某个固定增益进行增益锁定，并没有增益可变的实现方法。
专利CN101552428A描述了一种根据探测拉曼放大器工作带宽外的ASE功率与工作带宽内ASE和信号功率的方法来实现信号功率探测与ASE补偿的技术及其装置，该专利仅是利用带外ASE的功率进行带内ASE的功率探测，进而实现信号功率的监控，并没有利用ASE功率进行增益锁定与调整，另外该方案中并没有涉及***中EDFA自身的带外ASE对整个信号功率探测的影响，因为该专利的主要目的是用来解决光纤断裂或没有信号光时的泵浦关泵问题，***中EDFA自身的带外ASE对其影响不大，因为当光纤断裂或没有信号光输入时，EDFA本身就没有ASE功率输出。
发明内容
本发明的目的就是克服现有技术存在的问题和不足，提供一种拉曼光纤放大器实现目标增益锁定的方法及可实现目标增益锁定的拉曼光纤放大器
本发明采用的技术方案是：
一种实现目标拉曼增益锁定的方法，包括有如下步骤：步骤1：从拉曼光纤放大器之耦合器的输出端提取光信号；步骤2：对步骤1提取的光信号进行一级带通滤波，将滤波工作带宽的复合带外光信号和复合带内光信号进行分离；步骤3：对步骤2分离出的复合带外光信号进行二级滤波，将包含其中的监控光信号滤出，提取带外ASE光信号；步骤4：探测步骤3提取的带外ASE光信号功率；步骤5：确立增益值和拉曼增益自身产生的带外ASE光信号功率之间的数学关系；步骤6：由步骤5所述数学关系获得目标增益值对应的拉曼增益自身产生的带外ASE光功率，将该带外ASE光功率确立为标准带外ASE光功率；步骤7：通过拉曼光纤放大器之控制单元调节拉曼光纤放大器之泵浦激光器的功率，使步骤4探测的带外ASE光信号功率同标准带外ASE光信号功率达成一致，并予以锁定。
所述的步骤6确立标准带外ASE光功率由如下步骤替代：步骤6-1：在拉曼光纤放大器上电且其泵浦激光器关闭的条件下，进行所述的步骤1至步骤4，获取带外光信号功率并同时探测分离出的复合带内光信号功率Pin；步骤6-2：将复合带内光信号功率值Pin与拉曼光纤放大器的信号光丢失门限值进行比较，并通过拉曼光纤放大器之控制单元控制其泵浦激光器的关闭和开启；当复合带内光信号功率值Pin小于拉曼光纤放大器的信号光丢失门限值时，其泵浦激光器保持关闭状态；反之，则予以开启；步骤6-3：确立拉曼光纤放大器增益值与带外平均增益值之间的数学对应关系；步骤6-4：根据步骤6-3确立的数学对应关系，确定目标增益值对应的带外平均增益值，并以其乘以步骤6-1获得的带外光信号功率，获得第一修正值；步骤6-5：由步骤5所述数字关系获得目标增益对应的带外ASE功率值，将步骤6-4获得的第一修正值、由步骤5获得的目标增益值对应的带外ASE功率值相加，将相加值确立为标准带外ASE信号功率。
所述的步骤6确立标准带外ASE光功率由如下步骤替代：步骤6-1：在拉曼光纤放大器上电且其泵浦激光器关闭的条件下，进行所述的步骤1至步骤4，获取带外信号功率并同时探测分离出的复合带内光信号功率Pin；步骤6-2：将复合带内光信号功率值与拉曼光纤放大器的信号光丢失门限值进行比较，并通过拉曼光纤放大器之控制单元控制其泵浦激光器的关闭和开启；当复合带内光信号功率值Pin小于拉曼光纤放大器的信号光丢失门限值时，其泵浦激光器保持关闭状态；反之，则予以开启；步骤6-3：确立拉曼光纤放大器增益值与带外平均增益值之间的数学对应关系；步骤6-4：根据步骤6-3确立的数学对应关系，确定目标增益值对应的带外平均增益值，并以其乘以步骤6-1获得的带外光信号功率，获得第一修正值；步骤6-5：确立步骤6-1得到的复合带内光信号功率Pin与带内、带外隔离度i的数学对应关系；步骤6-6：根据步骤6-5确立的数学对应关系，获得第二修正值步骤6-7：由步骤5所述数字关系获得目标增益对应的带外ASE功率值，将步骤6-4获得的第一修正值和步骤6-6获得的第二修正值、由步骤5获得的目标增益对应的带外ASE功率值相加，将相加值确立为标准带外ASE信号功率。
所述的耦合器的输出端和控制单元的输入端之间连接有由滤波器和光功率探测器所构成的探测电路，其中：信号滤波器的公共端与耦合器的输出端的小端相连接，其反射端与监控信道滤波器的公共端相连接；监控信道滤波器的反射端与第一光功率探测器的接收端相连通；第一光功率探测器的输出端与控制单元的输入端相连接；其中：所述信号滤波器用来从拉曼光纤放大器之耦合器的输出端提取光信号；所述信号滤波器还用来对所提取的光信号进行一级带通滤波，将滤波工作频带的复合带外光信号和复合带内光信号进行分离；所述监控信道滤波器用来对分离出的复合带外光信号进行二级带通滤波，将包含其中的监控光信号滤出，提取带外ASE光信号；所述第一光功率探测器用来探测所提取的带外ASE光信号的功率；所述控制单元存储有增益值和拉曼增益自身产生的带外ASE光信号功率之间的数学关系，其根据所述数学关系将目标增益值对应的拉曼增益自身产生的带外ASE光功率确立为标准带外ASE光功率；所述控制单元调节拉曼光纤放大器之泵浦激光器的功率，使第一光功率探测器探测的带外ASE光信号功率同标准带外ASE光信号功率达成一致，并予以锁定。
所述的信号滤波器的透射端和所述的控制单元的输入端之间连接有第二光功率探测器，用于探测分离出的复合带内光信号功率Pin；所述控制器存储还有拉曼光纤放大器增益值与带外平均增益值之间的数学对应关系；所述控制器还可以使用如下方式来确立标准带外ASE光功率：在拉曼光纤放大器上电且其泵浦激光器关闭的条件下，获取第一光功率探测器探测的带外光信号功率和第二光功率探测器探测的分离出的复合带内光信号功率Pin；将复合带内信号功率值Pin与拉曼光纤放大器的信号光丢失门限值进行比较，控制其泵浦激光器的关闭和开启；当复合带内信号功率值Pin小于拉曼光纤放大器的信号光丢失门限值时，其泵浦激光器保持关闭状态；反之，则予以开启；根据存储的拉曼光纤放大器增益值与带外平均增益值之间的数学对应关系，确定目标增益值对应的带外平均增益值，并以其乘以第一光功率探测器探测的带外光信号功率，获得第一修正值；根据存储的增益值和拉曼增益自身产生的带外ASE光信号功率之间的数学关系，确定目标增益值对应的带外ASE功率值；将所述获得的第一修正值和目标增益值对应的带外ASE功率值相加，获得标准带外ASE信号功率。
所述的信号滤波器的透射端和所述的控制单元的输入端之间连接有第二光功率探测器，用于探测分离出的复合带内光信号功率Pin；所述控制器还存储有拉曼光纤放大器增益值与带外平均增益值之间的数学对应关系；所述控制器还可以使用如下方式来确立标准带外ASE光功率：在拉曼光纤放大器上电且其泵浦激光器关闭的条件下，获取第一光功率探测器探测的带外光信号功率和第二光功率探测器探测的分离出的复合带内光信号功率Pin；将复合带内信号功率值Pin与拉曼光纤放大器的信号光丢失门限值进行比较，控制其泵浦激光器的关闭和开启；当复合带内信号功率值Pin小于拉曼光纤放大器的信号光丢失门限值时，其泵浦激光器保持关闭状态；反之，则予以开启；根据存储的拉曼光纤放大器增益值与带外平均增益值之间的数学对应关系，确定目标增益值对应的带外平均增益值，并以其乘以第一光功率探测器探测的带外光信号功率，获得第一修正值；根据存储的增益值和拉曼增益自身产生的带外ASE光信号功率之间的数学关系，确定目标增益值对应的带外ASE功率值；根据复合带内信号功率Pin与带内、带外隔离度i的数学对应关系，获得第二修正值将所述获得的第一修正值、第二修正值和目标增益值对应的带外ASE功率值相加，获得标准带外ASE信号功率。
所述信号滤波器和监控信道滤波器可以采用带通滤波器。
所述信号滤波器的工作宽带为拉曼光纤放大器工作波段。
所述监控信道滤波器的工作宽带采用将监控信号滤除的工作波段。
所述的信号滤波器的反射端和监控信道滤波器的公共端之间级联有多个信号滤波器(2-1、2-2、…2-n)；其每一信号滤波器的公共端与其上级信号滤波器的反射端相连接且其工作带宽相同。
本发明的一种实现目标拉曼增益锁定的方法及其拉曼光纤放大器，具有如下优点：
1.采用本发明的ASE功率取值方法，对拉曼光纤放大器进行增益锁定，本发明的ASE功率取值范围宽，取值功率大，受光探测器暗电流影响小；
2.采用本发明的ASE光功率的取值点距离喇曼光纤放大器工作波长远，因此受***信号本身放大的自发辐射SSE的影响小；
3.本发明的光路结构简单，易于实现，在提高产品性能的同时，可以有效降低成本；
4.可以根据线路情况灵活配置拉曼增益，并且实现拉曼光纤放大器增益的自动控制。
附图说明
图1－本发明的实现拉曼光纤放大器增益自动控制装置结构图；
图2－本发明为了增加带内外隔离度增加带通滤波器的结构示意图；
图3－有EDFA放大器的***进入拉曼放大器时的光谱图或者拉曼放大后的光谱图；
图4－在带外ASE区增加滤除OSC信号带通滤波器后的光谱图；
图5－拉曼增益与由拉曼增益自身产生的带外ASE功率关系曲线；
图6－拉曼信号增益与带外平均增益关系曲线。
其中：
1－分光耦合器
2－信号滤波器
2-1－第一信号滤波器
2-n－第n信号滤波器
3－泵浦激光器组
4－泵浦信号合波器
5－第一光探测器
6－第二光探测器
7－监控信道滤波器
8－DWDM信号组
9－掺铒光纤放大器EDFA
10－传输光纤
15—控制单元
11－信号带通滤波器工作带宽内的光谱区域
12－信号带通滤波器工作带宽外的ASE短波长区域
13－信号带通滤波器工作带宽外的ASE长波长区域
14－被滤出OSC信号的光谱
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明做进一步说明。
本发明所涉及的一种实现目标拉曼增益锁定的拉曼光纤放大器具体如图1所示，泵浦激光器组3的输出端与泵浦信号合波器4的泵浦端相连，泵浦信号合波器4的公共端与传输光纤相连,泵浦信号合波器4的信号端与分光耦合器的输入端相连，分光耦合器可以采用10/90分光比，也可以采用其它分光比，将分光耦合器的分光比大端做为信号输出端，分光比的小端则与信号滤波器2的公共端相连，信号滤波器2的反射端与监控信道滤波器7的公共端相连，监控信道滤波器7的反射端与第一光探测器5相连，监控信号滤波器7的透射端为OSC(optical supervisory channel)信号输出端。信号滤波器2的透射端与第二光探测器6相连，控制单元15分别与第一光探测器5及第二光探测器6相连。
信号带通滤通器2将输入信号分为滤波器工作带宽的复合带外光信号和复合带内光信号。复合带内光信号包括带内信号和带内ASE光，复合带外光信号包括带外ASE光和OSC(optical supervisory channel)信号光。在信号滤波器2的工作带宽外的波段增加一个监控信道滤波器7的滤波作用，可有效抑制光监控信道中的信号功率即OSC信号对拉曼光纤放大器带外ASE的影响。第一光探测器5实现对先后通过信号滤波器2和监控信道滤波器7的带宽外的ASE光进行光功率探测，第二光探测器6实现在信号滤波器2工作波长范围的带内ASE光和带内信号光，即复合带内光信号进行光功率探测。
本发明根据带外ASE光进行功率锁定，使拉曼光纤放大器的增益不受外界环境条件的变化而变化，即在不同类型的光纤中，如SMF-28，Leaf，Truewave光纤等，无需人为的调节泵浦功率即可实现某一设定的增益，在光纤老化、环境温度变化等因素的影响下，拉曼增益能够保持设定值不变，增强了拉曼光纤放大器的通用性与方便性；根据存储在控制单元内部的拉曼增益与带外ASE的关系列表及拉曼增益与带外平均增益列表实现目标增益可变的分布式拉曼光纤放大器。
本发明拉曼增益与拉曼增益自身产生的带外ASE光功率的关系通过列表的方法建立一一对应关系或通过建立函数关系的方法存储在控制单元内。列表的具体实现是通过定标方式实现的，通过定标方式确定拉曼增益与拉曼增益自身产生的带外ASE光功率的一一对应关系后，再通过最小二乘法线性拟合或插值或其它拟合方式，建立起拉曼光纤放大器增益与拉曼增益自身产生的带外ASE光功率的函数关系。控制单元可以根据拉曼光纤放大器增益与拉曼增益自身产生的带外ASE光功率的关系，设定增益值，自动调节泵浦功率，使带外ASE光功率达到目标增益值所对应的拉曼增益自身产生的带外ASE光功率值。
本发明的目标拉曼增益锁定的过程具体如下：在实际应用中，DWDM信号组8经过掺铒光纤放大器9放大后，再经过传输光纤10进入泵浦信号合波器4后，所有的信号光和ASE光进入耦合器1，信号光通过耦合器的大端输出。一小部分信号光和ASE光则通过耦合器1小端进入信号滤波器2，信号滤波器2把这部分信号光和ASE光分为透射端信号端和反射端信号端，透射端信号包括带内信号和带内ASE光，即复合带内光信号。本发明中的带内信号和带外信号的确定是相对于滤波器波段进行划分的，此时的复合带内光信号是指在信号滤波器2工作波长范围内信号光和ASE光，其光谱如图3所示的信号滤波器工作带宽内的光谱区域11。而工作带宽外的光谱如图3所示中的信号滤波器工作带宽外的ASE短波长区域12、信号滤波器工作带宽外的ASE长波长区域13两个区域中谱线。信号滤波器2的反射端信号包括带外信号和带外ASE，即复合带外光信号，所述复合带外光信号中的带外信号作用是实现对传输***中进行监控，即OSC(optical supervisory channel)信号。信号滤波器2反射端信号，即复合带外光信号再通过监控信道滤波器7进行滤波处理，OSC信号被滤出，在本发明中，OSC信号没有进行使用。监控信道滤波器7的反射端为带外ASE光，该带外ASE光信号通过第一光探测器5进行光功率探测。当第一光探测器5探测值达到某增益，那么控制单元15可以根据存储其中的增益与拉曼增益自身产生的带外ASE功率的列表关系或函数关系查找目标增益对应的ASE功率值，控制单元15开始驱动进行控制，将带外的ASE功率稳定在这个查找的带外ASE功率值水平上，从而可以实现拉曼光纤放大器的增益锁定。当拉曼光纤放大器的增益发生变化时，控制单元15也可以根据预先存储在控制单元15内部的增益与拉曼增益自身产生的带外ASE功率列表关系或函数关系，调节泵浦的泵浦功率，使带外ASE功率值达到新增益需求情况下的功率水平，从而实现目标增益的锁定。
经过信号滤波器的复合带外信号谱线如图3所示的位于信号滤波器工作带宽外的ASE短波长区域12和信号滤波器工作带宽外的ASE长波长区域13。图4中信号滤波器工作带宽外的ASE短波长区域12去除监控信道滤波器7滤出的OSC信号带宽部分，即图4中所示的被滤出OSC信号的光谱14，剩余谱线就是带外ASE光区域。
本发明的信号滤波器(2)可以采用带通滤波器，但不限定为带通滤波器，还可以采用同拉曼光纤放大器工作波段一致的其它类型滤波器。监控信号滤波器(7)可以采用带通滤波器，也可以选择不限于带通滤波器的其它类型滤波器，只要所选择的滤波器能够实现将OSC监控信号滤除的功能。
本发明的第一光探测器5主要作用是实现对通过信号滤波器2和监控信道滤波器7工作范围的带宽外的ASE光源进行光功率探测，但是该光探测器探测精准度会受到二部分光功率的影响，一部分是由于***中EDFA自身产生的带外ASE光，这部分ASE光会被拉曼光纤放大器进行放大，这个EDFA产生的带外ASE对***的影响是必须要避免的问题。一部分是带内信号串扰到带外的部分；
在拉曼光纤放大器工作带宽外的不同波长处，放大增益是不相同的，而工作带宽外的ASE光不是某一波长，是一个比较宽的光谱，在这个比较宽的范围内，每一点处的增益是不相同的，因此可以用平均增益来描述整个带外光谱的增益。由于***中EDFA自身产生的带外ASE光，这部分ASE光被拉曼光纤放大器放大，其增益就是某一拉曼增益情况下所对应的拉曼光纤放大器带外的平均增益，在不同拉曼增益情况下，拉曼光纤放大器带外的平均增益也会不同。本发明通过采用以下步骤，消除了***中EDFA自身的带外ASE对拉曼增益控制的影响。
1)拉曼放大器上电后泵浦功率不能立即打开，首先通过控制单元15采集***中进入到拉曼放大器中的***中EDFA的带外ASE功率，即第一光探测器5测到的功率值，然后把这个值存储到控制单元15内；
2)根据光探制器6所探测到的光功率与信号光丢失门限的比较，信号光丢失门限值是一个预定值，判决是否开泵；
3)如果第二光探测器6探测到的功率值小于拉曼光纤放大器的信号光丢失门限，泵浦就不会打开，此时拉曼光纤放大器处于没有增益的非工作状态；
4)拉曼光纤放大器拉曼增益与带外的拉曼光纤放大器平均增益的关系的获得，通过列表的方法建立一一对应关系或通过建立函数关系的方法存储在控制单元15内。列表的具体实现是通过定标方式实现的，通过定标方式确定拉曼光放大器拉曼增益与带外的拉曼平均增益的一一对应关系后，再通过最小二乘法线性拟合或插值或其它拟合方式，建立起拉曼增益与带外的拉曼平均增益的函数关系,如图6所示；
5)如果第二光探测器6探测到的功率值大于拉曼放大器的信号光丢失门限值时，拉曼放大器被控制单元15进行控制开泵；
6)如果要求拉曼增益达到设定的增益值，通过拉曼光纤放大器拉曼增益与带外的拉曼光纤放大器平均增益的关系查表或者拉曼光纤放大器拉曼增益与带外的拉曼光纤放大器平均增益的函数关系，查找对应于目标增益的带外拉曼光纤放大器平均增益；
7)将***中进入拉曼光纤放大器的由EDFA产生的带外ASE功率乘以目标增益的带外拉曼光纤放大器平均增益，得到第一修正值，并储存于控制单元。
由于第一光探测器5所探测到的带外ASE功率就包含控制在拉曼默认增益时拉曼自身产生的带外ASE功率加上所得的第一修正值，不同的拉曼增益会对应不同的带外平均增益。这样在实际应用中就消除了***的带外ASE对拉曼增益控制的影响。
本发明通过采用以下两种解决方案，消除了带内信号串扰的影响。
第一方式：如图2所示，在信号滤波器2的反射端后侧依次串联多个相同的带通滤波器，下一级带通滤波器相当放置于上一级带通滤波器的反射端口。以上带通滤波器的工作带宽同信号滤波器2的工作带宽相同，以上措施可以抑制信号滤波器2工作带宽内的信号功率串扰到工作带宽外的ASE处，减小了由于带内与带外隔离度不足导致的对带外ASE探测精准度的影响。
第二方式：如果为了降低成本与体积，不想串联多个带通滤波器来增加隔离度，或者串联多个带通滤波器后隔离度仍然达不到要求，可以通过控制单元15利用带内功率与隔离度的关系计算出带内功率串扰到带外的大小。其实现步骤是：第二光探测器6探测到的带内功率为Pin dBm，带内外隔离度为i dB，隔离度的取值可以通过定标实现，那么由带内串扰进带外的功率为mW，即第二修正值，以上计算由控制单元15实现。而这部分功率不是由于拉曼光纤放大器增益产生的，因此在进行拉曼光放大器增益锁定时，这部分功率由控制单元15自动计入第一光探测器5的功率值，进行增益锁定时，经控制单元驱动调整到的目标增益对应的带外ASE光功率值，即调整后的第一光探测器5的功率值，包含预先存储里的该增益对应的功率值加上带内串扰进带外的功率为
为了有效消除带内信号串扰的影响，可以单独采用上述第一种方式或者第二种方式，也可以采用第一种方式和第二种方式的组合。
本发明有效消除了***中EDFA自身带外ASE对拉曼增益控制的影响以及带内信号串扰的影响，本发明的控制单元计算出来的标准带外ASE光功率值，即：目标增益对应拉曼增益自身产生的带外ASE功率值+第一修正值+第二修正值，由控制单元控制并且运算。第一光探测器5探测出实时带外ASE功率值，将实时带外ASE功率值与标准带外ASE光功率值进行比较后，调整泵浦激光器功率，使实时带外ASE功率值达到标准带外ASE光功率值，实现拉曼光纤放大器目标增益的锁定。采用本发明的修正带外ASE功率值进行目标增益锁定的方法，可以能够进一步提高第一光探测器对带外ASE光功率的探测精度，从而使拉曼光纤放大器准确地实现锁定客户所要求的目标放大增益。
当***中未采用EDFA，拉曼光纤放大器就不存在***中EDFA自身带外ASE对拉曼增益控制的影响，同时本发明采用串联多个带通滤波器进行消除带内信号串扰，或者带内信号对带外信号的影响很微小时，此时第一光探测器5探测的实际带外ASE功率值不需要通过控制单元进行修正运算，此时只需要调节拉曼光纤放大器的泵浦激光器功率，使带外ASE功率值达到目标增益所对应的带外ASE光信号功率值(此时该值即为标准带外ASE光功率值)，就可以实现拉曼光纤放大器目标增益的锁定。
虽然本发明已经详细地示出并描述了一个相关的特定的实施例参考，但本领域的技术人员能够应该理解，在不背离本发明的精神和范围内可以在形式上和细节上作出各种改变。这些改变都将落入本发明的权利要求所要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种实现目标拉曼增益锁定的方法，其特征在于包括有如下步骤：
步骤1：从拉曼光纤放大器之耦合器的输出端提取光信号；
步骤2：对步骤1提取的光信号进行一级带通滤波，将滤波工作带宽的复合带外光信号和复合带内光信号进行分离；
步骤3：对步骤2分离出的复合带外光信号进行二级滤波，将包含其中的监控光信号滤出，提取带外ASE光信号；
步骤4：探测步骤3提取的带外ASE光信号功率；
步骤5：确立增益值和拉曼增益自身产生的带外ASE光信号功率之间的数学关系；
步骤6：由步骤5所述数学关系获得目标增益值对应的拉曼增益自身产生的带外ASE光功率，将该带外ASE光功率确立为标准带外ASE光功率；
步骤7：通过拉曼光纤放大器之控制单元调节拉曼光纤放大器之泵浦激光器的功率，使步骤4探测的带外ASE光信号功率同标准带外ASE光信号功率达成一致，并予以锁定。
2.根据权利要求1所述的一种实现目标拉曼增益锁定的方法，其特征在于：
所述的步骤6确立标准带外ASE光功率由如下步骤替代：
步骤6-1：在拉曼光纤放大器上电且其泵浦激光器关闭的条件下，进行所述的步骤1至步骤4，获取带外光信号功率并同时探测分离出的复合带内光信号功率Pin；
步骤6-2：将复合带内信号功率值Pin与拉曼光纤放大器的信号光丢失门限值进行比较，并通过拉曼光纤放大器之控制单元控制其泵浦激光器的关闭和开启；当复合带内信号功率值Pin小于拉曼光纤放大器的信号光丢失门限值时，其泵浦激光器保持关闭状态；反之，则予以开启；
步骤6-3：确立拉曼光纤放大器增益值与带外平均增益值之间的数学对应关系；
步骤6-4：根据步骤6-3确立的数学对应关系，确定目标增益值对应的带外平均增益值，并以其乘以步骤6-1获得的带外光信号功率，获得第一修正值；
步骤6-5：由步骤5所述数学关系获得目标增益值对应的带外ASE功率值，将步骤6-4获得的第一修正值、由步骤5获得的目标增益值对应的带外ASE功率值相加，将相加值确立为标准带外ASE信号功率。
3.根据权利要求1所述的一种实现目标拉曼增益锁定的方法，其特征在于：
所述的步骤6确立标准带外ASE光功率由如下步骤替代：
步骤6-1：在拉曼光纤放大器上电且其泵浦激光器关闭的条件下，进行所述的步骤1至步骤4，获取带外信号功率并同时探测分离出的复合带内信号功率Pin；
步骤6-2：将复合带内信号功率值与拉曼光纤放大器的信号光丢失门限值进行比较，并通过拉曼光纤放大器之控制单元控制其泵浦激光器的关闭和开启；当复合带内信号功率值Pin小于拉曼光纤放大器的信号光丢失门限值时，其泵浦激光器保持关闭状态；反之，则予以开启；
步骤6-3：确立拉曼光纤放大器增益值与带外平均增益值之间的数学对应关系；
步骤6-4：根据步骤6-3确立的数学对应关系，确定目标增益值对应的带外平均增益值，并以其乘以步骤6-1获得的带外光信号功率，获得第一修正值；
步骤6-5：确立步骤6-1得到的复合带内信号功率Pin与带内、带外隔离度i的数学对应关系；
步骤6-6：根据步骤6-5确立的数学对应关系，获得第二修正值
步骤6-7：由步骤5所述数学关系获得目标增益值对应的带外ASE功率值，将步骤6-4获得的第一修正值和步骤6-6获得的第二修正值、由步骤5获得的目标增益对应的带外ASE功率值相加，将相加值确立为标准带外ASE信号功率。
4.一种实现目标拉曼增益锁定的拉曼光纤放大器，包括有耦合器(1)和控制单元(15)，其特征在于：
所述的耦合器(1)的输出端和控制单元(15)的输入端之间连接有由滤波器和光功率探测器所构成的探测电路，其中：信号滤波器(2)的公共端与耦合器(1)的输出端的小端相连接，其反射端与监控信道滤波器(7)的公共端相连接；监控信道滤波器(7)的反射端与第一光功率探测器(5)的接收端相连通；第一光功率探测器(5)的输出端与控制单元(15)的输入端相连接；其中：所述信号滤波器(2)用来从拉曼光纤放大器之耦合器的输出端提取光信号,对所提取的光信号进行一级带通滤波，将滤波工作频带的复合带外光信号和复合带内光信号进行分离；所述监控信道滤波器(7)用来对分离出的复合带外光信号进行二级带通滤波，将包含其中的监控光信号滤出，提取带外ASE光信号；所述第一光功率探测器(5)用来探测所提取的带外ASE光信号的功率；所述控制单元存储有增益值和拉曼增益自身产生的带外ASE光信号功率之间的数学关系，其根据所述数学关系将目标增益值对应的拉曼增益自身产生的带外ASE光功率确立为标准带外ASE光功率；所述控制单元调节拉曼光纤放大器之泵浦激光器的功率，使第一光功率探测器(5)探测的带外ASE光信号功率同标准带外ASE光信号功率达成一致，并予以锁定。
5.根据权利要求4所述的一种实现目标拉曼增益锁定的拉曼光纤放大器，其特征在于：
所述的信号滤波器(2)的透射端和所述的控制单元(15)的输入端之间连接有第二光功率探测器(6)，用于探测分离出的复合带内光信号功率Pin；所述控制器还存储有拉曼光纤放大器增益值与带外平均增益值之间的数学对应关系；
所述控制器还可以使用如下方式来确立标准带外ASE光功率：在拉曼光纤放大器上电且其泵浦激光器关闭的条件下，获取第一光功率探测器(5)探测的带外光信号功率和第二光功率探测器(6)探测的分离出的复合带内光信号功率Pin；将复合带内信号功率值Pin与拉曼光纤放大器的信号光丢失门限值进行比较，控制其泵浦激光器的关闭和开启；当复合带内信号功率值Pin小于拉曼光纤放大器的信号光丢失门限值时，其泵浦激光器保持关闭状态；反之，则予以开启；根据存储的拉曼光纤放大器增益值与带外平均增益值之间的数学对应关系，确定目标增益值对应的带外平均增益值，并以其乘以第一光功率探测器(5)探测的带外光信号功率，获得第一修正值；根据存储的增益值和拉曼增益自身产生的带外ASE光信号功率之间的数学关系，确定目标增益值对应的带外ASE功率值；将所述获得的第一修正值和目标增益值对应的带外ASE功率值相加，获得标准带外ASE信号功率。
6.根据权利要求4所述的一种实现目标拉曼增益锁定的拉曼光纤放大器，其特征在于：
所述的信号滤波器(2)的透射端和所述的控制单元(15)的输入端之间连接有第二光功率探测器(6)，用于探测分离出的复合带内光信号功率Pin；所述控制器还存储有拉曼光纤放大器增益值与带外平均增益值之间的数学对应关系；
所述控制器还可以使用如下方式来确立标准带外ASE光功率：在拉曼光纤放大器上电且其泵浦激光器关闭的条件下，获取第一光功率探测器(5)探测的带外光信号功率和第二光功率探测器(6)探测的分离出的复合带内光信号功率Pin；将复合带内信号功率值Pin与拉曼光纤放大器的信号光丢失门限值进行比较，控制其泵浦激光器的关闭和开启；当复合带内信号功率值Pin小于拉曼光纤放大器的信号光丢失门限值时，其泵浦激光器保持关闭状态；反之，则予以开启；根据存储的拉曼光纤放大器增益值与带外平均增益值之间的数学对应关系，确定目标增益值对应的带外平均增益值，并以其乘以第一光功率探测器(5)探测的带外光信号功率，获得第一修正值；根据存储的增益值和拉曼增益自身产生的带外ASE光信号功率之间的数学关系，确定目标增益值对应的带外ASE功率值；根据复合带内信号功率Pin与带内、带外隔离度i的数学对应关系，获得第二修正值将所述获得的第一修正值、第二修正值和目标增益值对应的带外ASE功率值相加，获得标准带外ASE信号功率。
7.根据权利要求4或5或6所述的一种实现目标拉曼增益锁定的拉曼光纤放大器，其特征在于：
所述信号滤波器(2)和监控信道滤波器(7)可以采用带通滤波器。
8.根据权利要求4或5或6所述的一种实现目标拉曼增益锁定的拉曼光纤放大器，其特征在于：
所述信号滤波器(2)的工作宽带为拉曼光纤放大器工作波段。
9.根据权利要求4或5或6所述的一种实现目标拉曼增益锁定的拉曼光纤放大器，其特征在于：所述监控信道滤波器(7)的工作宽带采用将监控信号滤除的工作波段。
10.根据权利要求4或5或6所述的一种实现目标拉曼增益锁定的拉曼光纤放大器，其特征在于：所述的信号滤波器(2)的反射端和监控信道滤波器(7)的公共端之间级联有多个信号滤波器(2-1、2-2、…2-n)；其每一信号滤波器的公共端与其上级信号滤波器的反射端相连接且其工作带宽相同。
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