CN109378688A - 用于单纤双向传递的双向光放大器 - Google Patents
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Abstract
一种应用于单纤双向传递的同路径放大的双向光放大器，包括四个多通道密集型光波分复用器、两个相应波长范围的光隔离器、一段掺铒光纤、一个泵浦激光器、一个泵浦激光隔离器、一个分束器以及两个波分复用器。本发明制作简单方便，相较其他双向光放大器成本更低，且结构简单对称，闭环运行状态下可以同时抑制住正向和反向的各种有源器件和无源器件的温度漂移；噪声低，能够抑制住背向放大的自发辐射和瑞利散射等相关噪声，能够充分满足长距离时频传递以及各种数字通信传输等各种场景下的低噪声，高对称和中继放大的要求。
Description
技术领域
本发明涉及双向光放大器(SF&SP-BOA)，特别是一种用于单纤双向传递的双向光放大器，主要应用于长距离高精度射频以及光频的时频传递的双向中继放大，也可以应用于商用链路的双向中继放大或者单向中继放大。
背景技术
频率标准是现代社会各种重要技术的基础，比如导航定位、互联网通信、物理常数的精密测量等，高精度时间频率传递技术在这些方面更是有着重要应用。对于长距离高精度光纤时频传递，被调制的光信号会因为链路中的各种散射和吸收而产生损耗，如果入射到低噪声光电探测器的光功率过低的话，光电探测器的热噪声有可能将淹没输入信号，导致接收端的信号信噪比过低，影响时频传递的稳定性，如果链路距离超过了探测器可探测范围，甚至无法接收到时频信号。所以为了保证在远端能接收到时频信号并提高接收信号的信噪比，必须对光信号进行放大，而掺铒光纤放大器是直接进行光放大，无需转换成电信号，代替了传统的光-电-光型复杂模式。高精度光纤时频传递主要是采用在一条光纤链路中信号通过双向还回主动或被动反馈补偿的方式来实现高精度的要求，所以中继光放大必须满足双向放大的要求。且这种方式最大的前提假设是往返链路是对称的，任何不对称都会严重影响传递系统的稳定度，所以中继光放大也必须满足高对称性的要求。另外高精度光纤时频传递对链路的噪声要求非常严格，器件引入的噪声会直接影响链路短期稳定度，双向光放大器作为有源器件更需要低噪声性能来保证链路的稳定。由于掺铒光纤放大器的放大特性，会引入额外的噪声，包括自发辐射噪声、自发辐射自/互拍频噪声和被放大的瑞利散射噪声，如果不加隔离滤波(隔离器、滤波器等光器件)等措施，容易导致激光振荡、频率波动等，噪声特性比较差。所以同时保证双向光放大器的双向对称和低噪声性能仍然是一个比较重要的研究课题。
为了解决长距离高精度时频传递的中继放大问题，人们已经提出了若干技术方案。
在先技术之一：(参见Lopez O,Amy-Klein A,Lours M,et al.High-resolutionmicrowave frequency dissemination on an 86-km urban optical link[J].AppliedPhysics B,2010,98(4):723-727)利用两个环形器和两个单向光放大器组成了一个双向光放大器，两个环形器将两个单向光放大器分为上下两路，分别对两个方向的光信号进行放大，这两个方向上的光放大是完全独立的。这种方式虽然结构很简单，但是上下两路采用独立的光放大器，会由于放大器内部的所有器件包括无源和有源器件的不同造成两个方向的光信号放大的不一致，从而提高时频传递链路的不对称性，这将直接影响高精度时频传递的稳定度。而且该方式用了两个光放大器，制作成本高。
在先技术之二：(参见Krehlik P,etal.Frequency Transfer in Electronically Stabilized Fiber Optic LinkExploiting Bidirectional Optical Amplifiers[J].IEEE Transactions onInstrumentation&Measurement,2012,61(9):2573-2580)，采用光放大器最简单也是最核心的结构，只有掺铒光纤和泵浦光源，其他分光的无源光器件，比如滤波片式波分复用器、环形器、隔离器都略去不用。这种方法的特点在于用最少的光学器件最大限度地提高了双向光放大器的对称性，但同时由于缺少这些分光的无源器件，会使自发辐射光、瑞利散射光等噪声来源自由地在光纤链路中传播，也将导致系统稳定性下降。
在先技术之三：(参见刘琴,陈炜,徐丹,et al.Bidirectional erbium-dopedfiber amplifiers used in joint frequency and time transfer based onwavelength-division multiplexing technology[J].Chinese Optics Letters,2015,13(11):15-19)利用光波分复用器的不同通道来实现正反向信号的双向传输，同时结合隔离器实现了不同信号之间的单独隔离，消除了链路中的端面反射光和背向瑞利散射光被放大的可能，也防止了连接点上反射引起的激光振荡，另外利用同一个泵浦激光器双向泵浦并且使用同一段掺铒光纤实现信号光放大来保证双向放大的对称性，但是这种方法并不能消除掉反向放大的自发辐射光在对应传播波长的信道中带来的噪声，这将对时频传递的短期稳定度造成劣化。
发明内容
为了克服在先技术的缺点，更好地满足高精度时频传递的实际需求，本发明提出一种用于单纤双向传递的同路径放大的双向光放大器。基于WDM技术的双向还回时频传递技术的基本原理是时间信号和频率信号分别调制在两台不同载波波长(λ1、λ2)的激光器上，然后通过DWDM合束进入光纤链路，到了远端解调之后再调制在另外两台不同载波波长(λ3、λ4)的激光器上，返回到本地端从而获得光纤链路噪声的反馈补偿。
本发明的技术解决方案如下：
一种用于单纤双向传递的同路径放大的双向光放大器，其特点在于：包括依次排列的第一多通道密集型光波分复用器、第二多通道密集型光波分复用器、第三多通道密集型光波分复用器、第四多通道密集型光波分复用器，在所述的第二多通道密集型光波分复用器和第三多通道密集型光波分复用器之间是单向光放大器；
所述的第一多通道密集型光波分复用器用于正向传输的分束和反向传输的合束，所述的第二多通道密集型光波分复用器用于单向光放大器的合束输入，所述的第三多通道密集型光波分复用器用于单向光放大器的分束输出，所述的第四多通道密集型光波分复用器用于反向传输的分束和正向传输的合束；
所述的单向光放大器包括第一光隔离器、第二光隔离器、一段掺铒光纤、一个泵浦激光器、一个泵浦激光隔离器、一个分束器、第一波分复用器和第二波分复用器；所述的泵浦激光器输出的泵浦光经所述的泵浦激光隔离器后输入所述的分束器，该分束器将入射光分为两路泵浦光，一路经所述的第一波分复用器后进入所述的掺铒光纤，另一路经第二波分复用器后进入所述的掺铒光纤；
正向输入的光信号经所述的第一多通道密集型光波分复用器分束后，经所述的第二多通道密集型光波分复用器合束输入进单向光放大器，在单向光放大器中，依次经所述的第一光隔离器和第一波分复用器后进入所述的掺铒光纤，通过掺铒光纤经泵浦将光信号放大后，依次经第二波分复用器和第二光隔离器后从单向光放大器中输出，从单向光放大器中输出的光信号输入进所述的第三多通道密集型光波分复用器分束，经所述的第四多通道密集型光波分复用器合束后输出；
反向输入的光信号经所述的第四多通道密集型光波分复用器分束后经所述的第二多通道密集型光波分复用器合束输入进单向光放大器，依次经所述的第一光隔离器和第一波分复用器后进入所述的掺铒光纤，通过掺铒光纤经泵浦将光信号放大后，依次经第二波分复用器和第二光隔离器后从单向光放大器中输出，从单向光放大器中输出的光信号输入进所述的第三多通道密集型光波分复用器分束，经所述的第一多通道密集型光波分复用器合束后输出。
所述的第一光隔离器和第二光隔离器的波长范围应大于实际传递信号载波波长的范围，所述的第一光隔离器和第二光隔离器的隔离度根据放大器的噪声要求选择。
所述的多通道密集型光波分复用器的波长以及波长通道个数根据实际传递信号载波波长大小以及个数需求而选择。多通道密集型光波复用器主要用不同波长通道来分离传递信号，使两端输入的每个波长调制信号之间相互独立，往返的两个方向上的调制信号之间也相互独立，同时多通道密集型光波复用器窄带宽通道起到了光滤波器作用，能够滤除因自发辐射产生的大部分其它波段的被放大的宽频光以降低放大器的噪声，提高系统的信噪比。
进一步，所述的泵浦激光器是980nm泵浦激光器或1480nm泵浦激光器。
更进一步，980nm泵浦激光器的波长为980nm，与1480nm泵浦波长相比较，它产生的噪声较低且能得到较大的粒子数反转，泵浦效率较高。正反向采用同一个泵浦激光器的双向泵浦的方式既消除了因不同泵浦激光器和单向泵浦方式的不对称，又能够得到很好的噪声性能和放大倍率。
所述的相应波长范围的光隔离器是载波波段的非保偏光隔离器。在两个方向的输入端加光隔离器消除因放大的自发辐射反向传播可能引起的干扰，输出端保护器件免受来自下段的反向瑞利散射和端面反射光的干扰，同时输入输出端插入光隔离器也为了防止连接点上反射引起激光振荡，抑制光路中的反射光返回光源侧，从而既保护了光源又使系统工作稳定。
980nm隔离器是为防止反射光回到980nm的泵浦激光器中，提高980nm泵浦激光器的输出稳定度。
进一步，所述的分束器为980nm分束器，分束比例为1:1，实现正反向两端输入泵浦光一致，提高了放大倍率、泵浦的均匀性和对称性。
进一步，所述的波分复用器为滤波片式波分复用器或波长合束器。
所述的掺铒光纤的长度根据放大倍数和噪声要求适当选择，一般应为3-10m。正反向采用同一根掺铒光纤消除了因不同掺铒光纤带来的不对称。
所有连接点都是通过熔接方式连接，为了尽量避免端面反射的影响。
本发明的特点和优点是：
1)制作简单方便，相较其他单纤双向光放大器成本更低。
2)噪声低，能够抑制住背向放大的自发辐射和瑞利散射等相关噪声，从而满足时频传递对长距离低噪声要求。
3)闭环运行状态下可以同时抑制住正向和反向的各种有源器件和无源器件的温度漂移，充分满足时频传递对称的要求。
4)放大倍数大，能够满足长距离中继放大的要求。
附图说明
图1是本发明用于单纤双向传递的同路径放大的双向光放大器的结构图；
图2是本发明用于单纤双向传递的同路径放大的双向光放大器的工作过程及噪声测试方法图；
图3是本发明用于单纤双向传递的同路径放大的双向光放大器的工作过程及对称性和稳定性测试方法图；
图4是本发明用于单纤双向传递的同路径放大的双向光放大器噪声性能和对称性能测试结果图；
图5是本发明用于单纤双向传递的同路径放大的双向光放大器实施例一；
图6是本发明用于单纤双向传递的同路径放大的双向光放大器实施例二；
图7是本发明用于单纤双向传递的同路径放大的双向光放大器实施例三；
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
本发明用于单纤双向传递的同路径放大的双向光放大器的结构如图1所示，由图可见，本发明用于单纤双向传递的同路径放大的双向光放大器，包括依次排列的第一多通道密集型光波分复用器11、第二多通道密集型光波分复用器12、第三多通道密集型光波分复用器13、第四多通道密集型光波分复用器14，在所述的第二多通道密集型光波分复用器12和第三多通道密集型光波分复用器13之间是单向光放大器；
所述的第一多通道密集型光波分复用器11用于正向传输的分束和反向传输的合束，所述的第二多通道密集型光波分复用器12用于单向光放大器的合束输入，所述的第三多通道密集型光波分复用器13用于单向光放大器的分束输出，所述的第四多通道密集型光波分复用器14用于反向传输的分束和正向传输的合束；
所述的单向光放大器包括第一光隔离器21、第二光隔离器22、一段掺铒光纤3、一个泵浦激光器4、一个泵浦激光隔离器5、一个分束器6、第一波分复用器71和第二波分复用器72；所述的泵浦激光器4输出的泵浦光经所述的泵浦激光隔离器5后输入所述的分束器6，经该分束器6分为两路泵浦光，一路经所述的第一波分复用器71后进入所述的掺铒光纤3，另一路经第二波分复用器72后进入所述的掺铒光纤3；
正向输入的光信号经所述的第一多通道密集型光波分复用器11分束后，经所述的第二多通道密集型光波分复用器12合束输入所述的单向光放大器，在单向光放大器中，依次经所述的第一光隔离器21和第一波分复用器71后进入所述的掺铒光纤3，通过掺铒光纤3经泵浦将光信号放大后，依次经第二波分复用器72和第二光隔离器22后从单向光放大器中输出，从单向光放大器中输出的光信号输入所述的第三多通道密集型光波分复用器13分束，经所述的第四多通道密集型光波分复用器14合束后输出；
反向输入的光信号经所述的第四多通道密集型光波分复用器14分束后经所述的第二多通道密集型光波分复用器12合束输入所述的单向光放大器，依次经所述的第一光隔离器21和第一波分复用器71后进入所述的掺铒光纤3，通过掺铒光纤3经泵浦将光信号放大后，依次经第二波分复用器72和第二光隔离器22后从单向光放大器中输出，从单向光放大器中输出的光信号输入进所述的第三多通道密集型光波分复用器13分束，经所述的第一多通道密集型光波分复用器11合束后输出。
本发明由四个多通道密集型光波分复用器1(DWDM)、两个相应波长范围的光隔离器2、一段掺铒光纤3、一个980nm泵浦激光器4、一个980nm光隔离器5、一个分束器6以及两个滤波片式波分复用器7组成。
这里以正反两路信号放大为例来说明。该双向光放大器基本工作方式是调制有时频微波信号的λ2和λ4两波长光信号(经过一段光纤链路后)从左端输入密集型第一多通道密集型光波分复用器11后，分别通过两个通道输出，然后经过密集型第二多通道密集型光波分复用器12的两个对应通道合束进入到单向光放大器中。在单向光放大器中，光信号首先经过相应波长范围的第一光隔离器21，再经过滤波片式第一波分复用器71合束进入到一段掺铒光纤3中，掺有Er3+的石英光纤3具有激光增益特性，同时980nm泵浦激光器4的泵浦光经过980nm泵浦光隔离器5后，经过分束器6分为两路，分别通过滤波片式分第一波分复用器71和第二波分复用器72合束也进入到这一段掺铒光纤3中，使λ2和λ4两波长的光信号得到均匀对称的放大，放大后的光信号通过滤波片式第二波分复用器72后再通过相应波长范围的第二光隔离器22从单向光放大器中输出，输出的光信号通过密集型第三多通道密集型光波分复用器13将两个波长的光信号分开，最后经过密集型第四多通道密集型光波分复用器14实现合束进入到下一段光纤链路中。同样调制有时频微波信号的λ1和λ3两波长光信号从右端返回输入密集型光波分复用器14后，分别通过密集型光波分复用器14的另两个通道输出后，直接经密集型光波分复用器12的两个对应通道合束后进入到单向光放大器中，同时980nm泵浦激光器4的经过980nm光泵浦光隔离器5后，经过分束器6分为两路，分别通过滤波片式分第一波分复用器71和第二波分复用器72合束也进入到这一段掺铒光纤3中，使λ1和λ3两波长的光信号得到均匀对称的放大，放大后的光信号通过滤波片式第二波分复用器72后再通过相应波长范围的第二光隔离器22从单向光放大器中输出，再经密集型光波分复用器13另两个通道输出后，再经密集型光波分复用器11的两个对应通道合束后从左端输出。
在本发明中，所述的密集型波分复用器起到的是正反向信号的分束/合束、窄带宽通道的光滤波器、分离出背向放大的残余自发辐射和瑞利散射噪声以及使得两个方向的信号光都从同一个方向输入进单向光放大器进行同向同路径放大的作用，结合单向光放大器中一定波长范围的隔离器用来实现光信号的隔离，一方面消除了自发辐射光和反向放大的自发辐射光在对应传播波长的信道中带来的噪声干扰，另一方面消除了背向瑞利散射和端面反射光，防止连接点上反射引起激光振荡，保证双向放大的低噪声性和稳定性。另外外部双向结构的对称和使用同一个泵浦激光器双向泵浦以及使用同一段掺铒光纤实现信号光的同向放大来保证了双向放大的对称性。
本发明的工作过程及性能测试方法如图2和图3所示。在时频系统中，光纤时频传递系统的链路传递特性通常采用“自外差比对法”，时频源产生的时频信号一分为二后，一路作为参考信号，不做传输等额外处理，另一路经过光纤链路传递到用户端后与参考信号拍频，获得时频信号在传递前后的差异，显然可以认为该差异描述的就是传递系统的性能，定义为传递稳定度。传递稳定度通常用迭代阿伦偏差(OverlappingAllanDeviation)这一参量来表征。双向光放大器是属于光纤传递链路中的有源器件，所以在图2中，通过链路中有无双向光放大器得到两组传递性能，这两组性能的对比可以来表征双向光放大器的噪声性能和对称性。
频率信号发生器9产生的1GHz频率标准信号经功率分配器组10一分为四，其中两路进入鉴相电路111和鉴相电路112的参考信号输入端口，另外两路分别进入内调制激光器81和内调制激光器82的射频输入端口，内调制激光器81和内调制激光器82分别输出调制有1GHz标准频率信号的信号光(波长分别为λ1和λ2)分别通过波分复用器121和波分复用器122进入到光衰减器131和光衰减器132中，然后从两端分别进入双向光放大器进行放大，再分别经过光衰减器132和光衰减器131，通过波分复用器122和121分别进入到探测器142和141中，恢复出从各自的本地端传输到各自的远端的频率标准信号。远端恢复出的频率标准信号分别进入鉴相电路111和鉴相电路112的传输信号输入端口，与参考频率信号进行比对。对最终得到的相位差值进行统计计算可以得到正向链路和反向链路的传递稳定度，用迭代阿伦偏差表示。
为了反映双向光放大器的噪声性能和对称性，上述操作中去掉双向光放大器，其他保持不变，包括信号输出幅度，探测器输入光功率。同样可以得到无双向光放大器的正反向链路的传递稳定度。
图3的实验系统为通过闭环来验证双向光放大器的噪声特性和对称性，可以利用此系统来验证链路中放入不同双向光放大器时的短稳和长稳的变化。频率信号发生器9产生的1GHz标准频率信号经功率分配器组(图中略)一分为三，其中两路进入本地端和远端的鉴相电路112和111的参考信号输入端口，另外一路进入内调制激光器81的射频输入端口，内调制激光器81输出的调制有1GHz标准频率信号的信号光进入光滤波器151(可用波分复用器代替)和扰偏器161，再分别经过环形器171、频率补偿系统18和光衰减器131后进入双向光放大器，再经过20km的实验室光纤链路后经远端的光衰减器132和环形器172、远端的光滤波器152后进入到远端的探测器141中。探测器141将频率信号解调出来后功分为两路，一路经过微波放大器192、微波滤波器202后进入到鉴相电路111的传输信号输入端口，与本地端的参考频率信号进行比对；另一路经过微波放大器191、微波滤波器201后进入到远端的内调制激光器82的射频输入端口，内调制激光器82将这个频率信号经光滤波器153、扰偏器162、环形器172、衰减器132后再次经过20km实验室光纤链路进入到双向光放大器中，经过光放大后再经衰减器131和频率补偿系统18、环形器171后通过光滤波器154进入到本地端的探测器142中将标准频率信号解调出来。解调出的频率信号进入到本地端的鉴相电路112的传输信号输入端口中与本地端的参考频率信号进行比对。对最终得到的相位差值进行统计计算可以得到单向链路的传递稳定度，用迭代阿伦偏差表示。
采用如图2所示的测试方法，可以得到正反向频率传递的阿伦方差测试结果如图4所示。其中，“有EDFA正向”和“无EDFA正向”分别表示正向频率有和无双向光放大器的结果，“有EDFA反向”和“无EDFA反向”分别表示反向频率有和无双向光放大器的结果。通过“有EDFA正向”和“无EDFA正向”(或者“有EDFA反向”和“无EDFA反向”)的比较可以得到双向光放大器作为链路一部分引入的不稳定度，反应了双向光放大器引入的噪声情况，而“有EDFA正向”和“有EDFA反向”这两条曲线做差值运算与“无EDFA正向”和“无EDFA反向”做差值运算得到的结果进行比较得到的是双向光放大器的不对称性所引入的不稳定度，反应了双向光放大器的对称性能。采用如图3所示的闭环测试方法，可以得到单向频率传递的阿伦方差测试结果亦在图4当中，为“20km测试结果”，该测试结果曲线通过与“无EDFA正向”或“无EDFA反向”的曲线进行比较可以验证双向光放大器的对称性能，对称性好的双向光放大器在闭环状态下可以抑制住大部分影响长期稳定度的噪声。
λ1、λ2分别采用1548.51nm和1547.72nm；衰减器131和132的衰减值分别为25dB和24dB；双向光放大器正反向放大倍数均为28dB。选择的密集型光波复用器1的每个通道带宽为0.4nm，插入损耗平均为1.0db，隔离度为40db；隔离器2的插入损耗为0.63db，隔离度为60db；掺铒光纤3的长度为5m，数值半径为0.22，在1550nm处的吸收系数为39db/m；980nm泵浦激光器4的功率为99mA@54mW；980nm隔离器5插入损耗为0.58db，隔离度为36db；980分束器6分束比为49.6:50.4，插入损耗分别为3.05db和3.15db；滤波片式波分复用器7插入损耗分别是0.58db和0.32db，隔离度分别是52db和25db。
从正向或反向有无双向光放大器的对比结果可以看出双向光放大器的加入导致Allan方差有一定程度的劣化，正向传输劣化了3.03×10-15@1s，1.20×10-16@104s，反向传输劣化了1.61×10-15@1s，1.43×10-16@104s。相对于传递的频率信号的稳定度(例如氢钟信号的稳定度为2×10-13@1s&1×10-15@104s)，该劣化的量还不足以影响氢钟信号的稳定度，所以该双向光放大器的低噪声性能完全可以满足时频传递低噪声的要求。双向光放大器引入了一定的不对称，但是其导致的不稳定度非常小，只有1.42×10-15@1s，2.3×10-17@104s。因此，虽然加了双向光放大器之后，长稳劣化了一个数量级，但是这种劣化完全可以通过闭环来尽可能地消除掉，利用图3所示的实验系统也验证了这个结论，图4中，“20km测试结果”这条曲线秒稳为9.7×10-15@1s，长稳为2.1×10-17@104s，与“无EDFA正向”和“无EDFA反向”的曲线几乎重合在了一起，只有部分微小的劣化，这可能是传递系统的其它噪声比如电学噪声等等造成的。
实施例一：两路信号的双向放大
如图5所示，整体采用如图1所示的结构，包含四通道光波分复用器1：第一四通道光波分复用器11、第二四通道光波分复用器12、第三四通道光波分复用器13、第四四通道光波分复用器14；相应波长范围的光隔离器2：光隔离器21、光隔离器22；掺铒光纤3；泵浦激光器4；泵浦激光隔离器5；分束器6；波分复用器7：第一波分复用器71、第二波复用器72。多通道密集型光波分复用器有四个通道，能允许两路信号的双向放大，主要用在同时传递频率和时间微波信号的时频系统中，通道波长根据实际使用的载波波长选择。
实施例二：一路信号的双向放大
如图6所示，整体采用如图1所示的结构，包含双通道光波分复用器1：第一双通道光波分复用器11、第二双通道光波分复用器12、第三双通道光波分复用器13、第四双通道光波分复用器14；相应波长范围的光隔离器2：光隔离器21、光隔离器22；掺铒光纤3；泵浦激光器4；泵浦激光隔离器5；分束器6；波分复用器7：第一波分复用器71、第二波分复用器72。多通道密集型光波分复用器只有两个通道，只能允许一路信号的双向放大，主要用在只传频率或只传时间微波信号或者是同波长光载波时频同传的时频传递系统或光频传递系统中，通道波长根据实际使用的载波波长选择。
实施例三：允许频率和时间微波信号的双向同时放大外，还可以融入到实际商业链路中实现一路数字信号的双向放大
如图7所示，整体采用如图1所示的结构，包含六通道光波分复用器1：第一六通道光波分复用器11、第二六通道光波分复用器12、第三六通道光波分复用器13、第四六通道光波分复用器14；相应波长范围的光隔离器2：光隔离器21、光隔离器22；掺铒光纤3；泵浦激光器4；泵浦激光隔离器5；分束器6；波分复用器7：第一波分复用器71、第二波分复用器72。多通道密集型光波分复用器有六个通道，除了能允许频率和时间微波信号的双向同时放大外，还可以融入到实际商业链路中实现一路数字信号的双向放大。除了在时频系统中由于有双向还回的要求必须双向放大外，该双向放大器在商业链路中也可以只使用其单向放大功能。
Claims (6)
1.一种用于单纤双向传递的同路径放大的双向光放大器，其特征在于：包括依次排列的第一多通道密集型光波分复用器(11)、第二多通道密集型光波分复用器(12)、第三多通道密集型光波分复用器(13)、第四多通道密集型光波分复用器(14)，在所述的第二多通道密集型光波分复用器(12)和第三多通道密集型光波分复用器(13)之间是单向光放大器；
所述的第一多通道密集型光波分复用器(11)用于正向传输的分束和反向传输的合束，所述的第二多通道密集型光波分复用器(12)用于单向光放大器的合束输入，所述的第三多通道密集型光波分复用器(13)用于单向光放大器的分束输出，所述的第四多通道密集型光波分复用器(14)用于反向传输的分束和正向传输的合束；
所述的单向光放大器包括第一光隔离器(21)、第二光隔离器(22)、一段掺铒光纤(3)、一个泵浦激光器(4)、一个泵浦激光隔离器(5)、一个分束器(6)、第一波分复用器(71)和第二波分复用器(72)；所述的泵浦激光器(4)输出的泵浦光经所述的泵浦激光隔离器(5)后输入所述的分束器(6)，经该分束器(6)分为两路泵浦光，一路经所述的第一波分复用器(71)后进入所述的掺铒光纤(3)，另一路经第二波分复用器(72)后进入所述的掺铒光纤(3)；
正向输入的光信号经所述的第一多通道密集型光波分复用器(11)分束后，经所述的第二多通道密集型光波分复用器(12)合束输入所述的单向光放大器，在单向光放大器中，依次经所述的第一光隔离器(21)和第一波分复用器(71)后进入所述的掺铒光纤(3)，通过掺铒光纤(3)经泵浦将光信号放大后，依次经第二波分复用器(72)和第二光隔离器(22)后从单向光放大器中输出，从单向光放大器中输出的光信号输入所述的第三多通道密集型光波分复用器(13)分束，经所述的第四多通道密集型光波分复用器(14)合束后输出；
反向输入的光信号经所述的第四多通道密集型光波分复用器(14)分束后经所述的第二多通道密集型光波分复用器(12)合束输入所述的单向光放大器，依次经所述的第一光隔离器(21)和第一波分复用器(71)后进入所述的掺铒光纤(3)，通过掺铒光纤(3)经泵浦将光信号放大后，依次经第二波分复用器(72)和第二光隔离器(22)后从单向光放大器中输出，从单向光放大器中输出的光信号输入进所述的第三多通道密集型光波分复用器(13)分束，经所述的第一多通道密集型光波分复用器(11)合束后输出。
2.根据权利要求1所述的用于单纤双向传递的同路径放大的双向光放大器，其特征在于：所述的第一多通道密集型光波分复用器(11)、第二多通道密集型光波分复用器(12)、第三多通道密集型光波分复用器(13)和第四多通道密集型光波分复用器(14)的波长和波长通道个数相同，且可根据实际传递信号载波波长大小以及个数需求而选择相应的通道。
3.根据权利要求1所述的用于单纤双向传递的同路径放大的双向光放大器，其特征在于：所述的泵浦激光器是980nm泵浦激光器或1480nm泵浦激光器。
4.根据权利要求3所述的用于单纤双向传递的同路径放大的双向光放大器，其特征在于：所述的泵浦激光隔离器是980nm的隔离器，所述的分束器为980nm分束器，分束比例为1:1
5.根据权利要求1所述的用于单纤双向传递的同路径放大的双向光放大器，其特征在于：所述的波分复用器为滤波片式波分复用器或波长合束器。
6.根据权利要求1至5任一项所述的用于单纤双向传递的同路径放大的双向光放大器，其特征在于：所述的第一光隔离器(21)和第二光隔离器(22)的波长范围应大于实际传递信号载波波长的范围，所述的第一光隔离器(21)和第二光隔离器(22)的隔离度根据放大器的噪声要求选择。
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