一種背向激光注入式光放大裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域，尤其涉及一種用于光網(wǎng)絡(luò)中抑制EDFA等放大器瞬態(tài)效應(yīng)的背向激光注入式光放大裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]接入網(wǎng)是光纖到戶的最后一公里，確保用戶可高速上網(wǎng)的技術(shù)保障。目前主流的接入技術(shù)是基于時分復(fù)用技術(shù)的GP0N，下行接入容量達lOGb/s，上行接入容量達2.5Gb/s,統(tǒng)稱為第一代光接入網(wǎng)(NG-P0N1)。隨著各種新網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的衍生，用戶對接入速率需求的不斷提升，下行接入容量40Gb/s，上行容量10Gb/s的下一代接入網(wǎng)-第二階段(NG-P0N2)獲得持續(xù)深入地研究。由于技術(shù)的成熟性和與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的兼容性，時分、波分混用的無源光通信網(wǎng)絡(luò)(TWDM-P0N)成為NG-P0N2的首選解決方案。相關(guān)標準化工作正在進行之中，預(yù)計2015年開始商用。在NG-P0N2中，接入距離延伸至40公里，用戶數(shù)最多可擴展至512個，鏈路損耗高達40dB。由于在光用戶單元(0NU)信號的輸出功率較低，為了提高上行信號的功率預(yù)算，需要在光線路終端(0LT)使用光放大器來提高上行信號的接收靈敏度，由于高增益低噪聲指數(shù)的優(yōu)點，摻鉺光纖放大器(EDFA)是實現(xiàn)提高接收靈敏度的較佳選擇。在NG-P0N2中，來自于不同用戶的數(shù)據(jù)信號具有突發(fā)的特征，不同用戶的突發(fā)數(shù)據(jù)包以時分復(fù)用的方式加載在同一波長上。這使得H)FA需要具備很好的應(yīng)付突發(fā)數(shù)據(jù)放大的能力，這一點有別于用于傳輸連續(xù)數(shù)據(jù)的現(xiàn)有通信主干網(wǎng)絡(luò)中的H)FA。由于鉺離子激發(fā)態(tài)壽命時間的存在，摻鉺光纖放大器在遭遇到突發(fā)數(shù)據(jù)的情況下會產(chǎn)生極大的上沖脈沖。這不但會影響接收機的接收靈敏度，甚至有可能打壞接收機內(nèi)的光電探頭。
[0003]為了解決EDFA突發(fā)光放大這一難題，美國專利《Method and apparatus forsuppressing optical surge in optical burst switching network
》(公告號:US 7844185 B2)提出了一種放大裝置(如圖1所示)，引入一束不同波長的補償光，與突發(fā)信號一起耦合輸入光放大器，放大信號光再經(jīng)一光濾波器濾波，過濾掉放大的補償光，輸出放大的信號光。首先通過計算，得到突發(fā)脈沖前后的輸入光功率變化值；在光放大器中，引入另一束輸入光用以補償該輸入信號的變化。這種被引入的新的輸入光可以完全補償信號光在脈沖突發(fā)前后的能量變化從而使光放大器的輸出信號不發(fā)生任何的變化，有效地抑制光放大器在遇到突發(fā)信號時的上沖脈沖的產(chǎn)生。中國專利申請《光網(wǎng)絡(luò)中基于S0A交叉增益調(diào)制效應(yīng)的全光突發(fā)放大器》(申請?zhí)?200810225331.X)提出一種光網(wǎng)絡(luò)中基于S0A交叉增益調(diào)制效應(yīng)的全光突發(fā)放大器，如圖2所示，輸入突發(fā)信號和本地一個連續(xù)光控制信號同時被輸入到S0A中去，由于S0A交叉增益調(diào)制效應(yīng)，控制信號被轉(zhuǎn)換成與原輸入信號互補的突發(fā)信號，因而二者的總功率變得基本恒定，將此合路信號輸入到H)FA中放大，可以大大抑制m)FA瞬態(tài)效應(yīng)，從而在經(jīng)過光濾波器之后即可得到無畸變放大的突發(fā)信號。
[0004]通過引入額外的激光源(控制信號)來補償突發(fā)信號的變化確實可以抑制光放大器的上沖脈沖，但其仍然存在如下不足:1)由于引入激光與信號光同向輸入，需要在輸出端使用濾波器將引入的激光功率濾除。因此激光器與濾波器的波長必須對準，所選用的激光源必須是具備溫控的分布式反饋激光器(DFB)。這將為光放大器帶來較高的額外費用。2)用于耦合和分離激光源的耦合器和濾波器需要加入到放大器的輸入端和輸出端，這也將帶來額外的費用。3)輸入端的耦合器所帶來的額外損耗將會劣化放大器的噪聲指數(shù)(NF)，從而劣化上行信號的接收靈敏度。基于上述幾點，即便這一方案可以解決突發(fā)數(shù)據(jù)給光放大器所帶來上沖問題，但在其成本和性能的設(shè)計上仍然存在很大程度的優(yōu)化空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提出一種背向激光注入式光放大裝置和方法，可用于光網(wǎng)絡(luò)中抑制m)FA等放大器瞬態(tài)效應(yīng)，對激光源的要求較低，且不需要濾波器，大大降低了成本；減少了輸入信號的損耗，避免噪聲指數(shù)劣化。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:一種背向激光注入式光放大裝置，用于光網(wǎng)絡(luò)中抑制突發(fā)信號的增益，包括放大器及其泵浦源和泵浦耦合器，還包括一控制器、輸入檢測單元、輸出檢測單元、激光源和激光耦合器；輸入檢測單元檢測到突發(fā)信號并通知控制器，突發(fā)信號正向進入放大器，同時控制器控制激光源發(fā)出激光，經(jīng)激光耦合器反向耦合進放大器，抑制突發(fā)信號的增益；放大的突發(fā)信號經(jīng)輸出檢測單元輸出；輸出檢測單元將放大的突發(fā)信號光功率反饋給控制器，控制器根據(jù)輸入突發(fā)信號光功率和放大的突發(fā)信號光功率的對比結(jié)果，調(diào)整激光源的輸出功率。
[0007]本發(fā)明提供的背向激光注入式光放大方法，用于光網(wǎng)絡(luò)中抑制突發(fā)信號的增益，包括:輸入檢測單元檢測輸入信號，當檢測到突發(fā)信號時，將突發(fā)信號光功率發(fā)送給控制器；突發(fā)信號正向進入放大器進行放大，同時控制器控制激光源發(fā)出激光，經(jīng)激光耦合器反向耦合進放大器，消耗放大器一部分處于高能級的鉺離子，抑制突發(fā)信號的增益；放大的突發(fā)信號經(jīng)輸出檢測單元輸出；輸出檢測單元將放大的突發(fā)信號光功率反饋給控制器，控制器根據(jù)輸入突發(fā)信號光功率和放大的突發(fā)信號光功率的對比結(jié)果，調(diào)整激光源的輸出功率。
[0008]進一步的，上述光放大裝置和方法中，所述輸入檢測單元包括一光電二極管。
[0009]進一步的，上述光放大裝置和方法中，所述激光耦合器可以是一光環(huán)行器、級聯(lián)光隔離器或WDM等。
[0010]進一步的，上述光放大裝置和方法中，所述激光源為法布里-珀羅激光器。
[0011]進一步的，上述光放大裝置和方法中，所述放大器可以是EDFA (摻鉺光纖放大器)、EYDFA (鉺鐿共摻光纖放大器)或S0A (半導(dǎo)體光放大器)等。
[0012]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明采用背向激光注入式來抑制突發(fā)信號增益的巨大上沖，具有如下優(yōu)勢:1)注入激光和信號光反向傳輸，激光和信號光的波長不需要錯開，所以激光源可以采用不具備溫控的法布里-珀羅激光器，大大降低了激光器帶來的額外成本；2)使用如環(huán)行器等隔離器實現(xiàn)激光的背向耦合，省去原有的濾波器和隔離器，進一步降低了成本；3)輸入端信號光直接進入H)FA，減少了輸入信號的損耗，避免噪聲指數(shù)劣化。
【附圖說明】
[0013]圖1為現(xiàn)有技術(shù)光突發(fā)網(wǎng)絡(luò)中放大裝置一示意圖； 圖2為現(xiàn)有技術(shù)光突發(fā)網(wǎng)絡(luò)中放大裝置二示意圖；
圖3為本發(fā)明背向激光注入式光放大裝置實施例示意圖。
[0014]附圖標示:101、輸入檢測單元；102、泵浦耦合器；103、泵浦源；104、EDFA ;105、激光耦合器；106、激光源；107、輸出檢測單元；108、控制器。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)