專利名稱：多波長光源的產(chǎn)生裝置及使用其檢測光放大器的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種多波長光源的產(chǎn)生裝置及其在光放大器增益平坦度和噪聲系數(shù)測試方面的應用。
背景技術(shù)：
在密集波分復用系統(tǒng)中，尤其是長距離的傳輸系統(tǒng)中，光放大器增益平坦度和噪聲系數(shù)對于系統(tǒng)的傳輸性能是一個影響至關重要的指標，所以需要對系統(tǒng)中所用的光放大器增益平坦度和噪聲系數(shù)進行準確的測試。在測試中一種容納光放大器正常工作范圍內(nèi)的所有信號通路并且根據(jù)實際通路數(shù)進行變化的多波長光源就顯得尤其重要。本多波長信號源構(gòu)成裝置的發(fā)明就是基于這個背景下而提出的。
傳統(tǒng)多波長信號源的構(gòu)成一種是采用多個激光器的方式，基本原理是采用一定的控制方式，從而讓不同激光器發(fā)出不同波長的信號光，將這些激光器有效的組合到一起即構(gòu)成所需的信號光源。這種信號源屬于相干光源，并且可應用范圍較廣，但需要多個價格昂貴的激光器作為發(fā)光體，并且隨著密集波分系統(tǒng)傳輸?shù)臄U容，激光器的數(shù)量還會增多，成本很高；并且其波長和光功率控制部分的構(gòu)成裝置也較為復雜。目前在光放大器的測試中通常都采用上述這種多波長信號源，在波分復用系統(tǒng)中一種典型的多波長信號源的產(chǎn)生裝置是將SDH分析儀輸出的光信號經(jīng)過耦合器進行功率平均分配之后的各個通路光功率均勻分配到OTU1、OTU2、…OTUn(光轉(zhuǎn)發(fā)器件)的輸入，SDH分析儀和耦合器是為了給各OTU加入合適功率、合適速率的調(diào)制信號，在光轉(zhuǎn)發(fā)器件的輸出端得到功率平均的各波長信號光功率，然后合波器件將上述多波長信號耦合進一根光纖中，從而在合波器件的輸出端得到功率均勻的各種波長信號。
另外一種光放大器測試中采用的光源裝置是基于單波長光源逐個產(chǎn)生的原理進行的。這種方法雖然在測試單波長的增益和噪聲系數(shù)方面較為準確，但從根本上來說，并不符合多波長信道同時工作的情況，光放大器的功率點并沒有工作在實際狀態(tài)下，另該方法測試所需時間冗長，不具備實時和快速性。公開發(fā)表的專利文獻《98117158.3多信道光纖放大器的增益測量裝置》就是基于單波長光源的測試原理提出的，為了模擬光放大器工作在實際的功率點下，在采用一個可調(diào)波長信號源的情況下，增加了多個其數(shù)目少于多波長光信道數(shù)目的信號源，公布了一種用以放大預定波長范圍的輸入多信道光信號的多信道光纖放大器的增益測量裝置。它的組成部分包括多個其數(shù)目少于多信道光信號的信道數(shù)目的光信號源、一探詢信號源、一光學多路復用器、一光學放大部分、一測量系統(tǒng)。該裝置較為復雜，并且由于光源的單一產(chǎn)生性導致花費時間較多，隨著波分復用系統(tǒng)的信道數(shù)目的增長時間還會繼續(xù)延長，造成工作效率較低。公開發(fā)表的專利文獻《6016213 Method and apparatusfor optical amplifier gain and noise figure measurement》也是基于單波長光源的原理提出的，它使用已知損耗的光形成自激回路，調(diào)節(jié)波長回路將光放大器連接到示波器。光路包括控制波長的可調(diào)濾波器和控制增益的可調(diào)衰減器。使用光譜分析儀測試其增益和信噪比的變化大小，從而得到光放大器的增益和噪聲特性。該文獻只考慮了單波長工作的情況，并沒有模擬眾多信道同時工作的實際情況，在測試結(jié)果上與實際偏差較大。另該裝置較為復雜，不適合工程大批量的測試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種裝置簡單、成本低的多波長光源的產(chǎn)生裝置及使用其對光放大器測試的方法。
本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種多波長光源的產(chǎn)生裝置，噪聲源與分波部分連接，分波部分分波出來的各信道波長的光信號與合波部分的各信道連接，合波部分與信號光的放大部分連接；信號光的放大部分由光纖放大器和可調(diào)衰減器構(gòu)成。分波部分由信道交織器和分波器件組成。
本發(fā)明還提供了一種多波長光源產(chǎn)生裝置檢測放大器的方法，它包括下列步驟(1)將噪聲源、分波部分、合波部分、光纖放大器和可調(diào)衰減器依次連接，之后再與待測光放大器件連接，并與測量系統(tǒng)部分連接，即組成一個測試裝置；(2)噪聲源發(fā)出一個噪聲信號譜，經(jīng)過上述測試裝置進行測量；(3)通過儀表內(nèi)部的數(shù)據(jù)計算或人工數(shù)據(jù)整理，得到待測光放大器指標的測試結(jié)果。
本發(fā)明具有下述有益效果采用本發(fā)明的一種多波長光源的產(chǎn)生裝置與傳統(tǒng)的多波長光源相比，取得了成本低、裝置簡單的特點，它通過一個簡單易行的裝置模擬波分復用系統(tǒng)中光器件測試所需要的多波長信號源，產(chǎn)生了所需要的大容量的多波長信號光源。并且本裝置所產(chǎn)生的信號光源具有著較高的信噪比，在光通訊領域中有著較大的應用，本發(fā)明列舉了通過這個裝置模擬出的信號源對光放大器的增益平坦度和噪聲系數(shù)進行測試方面的應用，在光放大器的增益平坦度和噪聲系數(shù)的測試上有著顯著的應用效果。同時節(jié)省了購買不同信號源激光器所需要的高昂成本，在測試應用方面更加簡潔有效，尤其適合實驗室光源不足和工程環(huán)境下條件不具備的情況下的場合。并且在本發(fā)明中對比了用傳統(tǒng)多個激光器作為信號源和本裝置產(chǎn)生的信號源對相同光放大器進行增益平坦度和噪聲系數(shù)測試的實際結(jié)果，獲得了基本一致的結(jié)果，也說明了本發(fā)明的正確性和實用性。


圖1是一種形成信號光源的裝置結(jié)構(gòu)圖。
圖2是一個經(jīng)過本裝置產(chǎn)生的典型32波的信號光譜圖。
圖3是應用本裝置產(chǎn)生的多波長信號源進行光放大器增益平坦度和噪聲系數(shù)測試的光路原理圖。
圖4是一只標稱為14dB增益的光放大器增益測量結(jié)果。
圖5是一只標稱為22dB增益的光放大器增益測量結(jié)果。
圖6是一只標稱為14dB增益的光放大器噪聲系數(shù)測試結(jié)果。
圖7是一只標稱為22dB增益的光放大器噪聲系數(shù)測試結(jié)果。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
多波長光源的產(chǎn)生裝置包括噪聲源部分噪聲源部分由一個寬帶噪聲譜組成，可以為網(wǎng)絡分析儀或者光譜分析儀發(fā)出的噪聲源，也可以為可調(diào)光源發(fā)出的寬帶噪聲源，這里要保證的就是噪聲譜曲線要在所需要的工作波長范圍內(nèi)盡量保持波形平坦，如發(fā)出的光不是很平坦，可以適當加入一定增益斜率的放大器對噪聲譜進行微小的調(diào)節(jié)。噪聲源部分的輸出與分波部分的梳狀濾波器的輸入部分相連。
分波部分分波部分的原理通常分為兩種，一種是利用介質(zhì)膜的原理達到不同頻率光信號的解復用過程；一只寬帶濾波片可以使2個波段的光進行解復用，濾波片樹狀級聯(lián)(1只接2只，2只接4只，4只接8只…)，依此類推直到通道的數(shù)量滿足系統(tǒng)實際所能承載的最大通路數(shù)為止。一種是利用陣列波導光柵的原理達到不同頻率光信號的解復用過程；入射光照射到光柵上后，由于光柵的角色散作用，不同波長的光信號以不同的角度進行反射，然后經(jīng)透鏡會聚到不同的輸出光纖，從而完成波長的選擇功能，獲得系統(tǒng)實際運轉(zhuǎn)時所需要的最大復用通路數(shù)，只是這種方法由于材料的熱膨脹系數(shù)和折射率隨溫度漂移而產(chǎn)生微小的變化，從而在使用這種器件時要注意采用良好的溫控措施。不管哪種原理的分波器件，都要保證各個信道之間的插入損耗一致性要好，從而保證各個信道波長的光功率基本相同。分波出來的各信道波長的信號光通過光纖與合波部分的各信道相連。
合波部分合波部分的原理與分波部分的原理具有光學可逆的特點，根據(jù)合波與分波的光學指標要求不同，可以選擇不同性能的器件，構(gòu)成不同的符合系統(tǒng)設計需求的合波或者分波部分。合波部分通常為三種，前兩種基本原理與分波部分相同，只不過是分波部分的反過程。第三種原理直接采用功率耦合的形式，對波長則沒有選擇性，它所起的作用只是將不同波長的光信號在功率上進行耦合，最后合并成一路進入光纖傳輸。合波器件也同分波器件一樣，都需要保證各個信道之間的插入損耗一致性要好，也就是說耦合進光纖的各個信道波長之間的光功率基本相同。
信號光的放大部分信號光的放大部分由一只光纖放大器和一只可調(diào)衰減器構(gòu)成，由于噪聲源和合分波的部分插入損耗的原因，光信號功率通常很小，光纖放大器的作用是將經(jīng)過分波和合波之后的光信號功率進行放大；可調(diào)衰減器的作用是對放大后的光信號功率進行靈活的調(diào)整，從而得到多波長光源應用所需要的不同光功率的數(shù)值。(信號光的放大部分是否有其他構(gòu)成方式)將噪聲源、分波部分、合波部分、信號光的放大部分依次連接，即組成一個多波長光源的產(chǎn)生裝置。
將噪聲源、分波部分、合波部分、光纖放大器和可調(diào)衰減器依次連接，之后再與待測光放大器件連接，并與測量系統(tǒng)部分連接，即組成一個測試裝置。
一般情況下，待測光放大器件本身已經(jīng)給定標稱的增益和正常的輸入光功率范圍。
測量系統(tǒng)部分由測試光譜的光譜分析儀等光譜測試儀表組成，如果儀表本身沒有內(nèi)帶衰減器，則尚需在進入儀表之前外加可調(diào)衰減器，可調(diào)衰減器的作用是讓進入儀表的光功率在儀表的正常接收范圍內(nèi)，防止造成儀表的損害。測量部分完成待測放大器的各信道輸入光功率、各信道輸出光功率、輸入信噪比、輸出信噪比等數(shù)據(jù)的采集，并處理相關通道的數(shù)據(jù)，通過儀表內(nèi)部的數(shù)據(jù)計算或者人工的數(shù)據(jù)整理得到待測放大器指標的測試結(jié)果。
如圖1所示噪聲源發(fā)出一個平坦的寬帶噪聲信號譜，在不經(jīng)過任何處理的情況下直接輸入光分波部分的輸入口，分波部分是由帶有濾波特性的波分復用器件組成，在本裝置中使用了一個Interleaver信道交織器和一個分波器件的組合，Interleaver信道交織器的作用是將信號解復用為兩組頻率間隔均為合波信號的兩倍、頻移為頻率間隔的一半的信道，從而得到信噪比很高的高質(zhì)量信號光；具體波長范圍根據(jù)實際光放大器所放大的波長范圍進行選取，Interleaver信道交織器可以完成C波段和L波段的信道交織復用和解復用。分波器件的主要作用是將其它不需要的信號光部分進行一下過濾處理，余下WDM傳輸系統(tǒng)所需要的多通路信號光，同時對波長進行一下糾偏處理。經(jīng)過光分波器件的處理，在光分波器件的輸出口均勻分出WDM系統(tǒng)傳輸所需要的不同波長的信噪比較高的CH1、CH2……CHn這N個通路的光，并且由于分波器件的插入損耗一致性較好，N個通路之間的光功率基本相同。接著用N根稍短一些的光纖，將分波器件分出來的不同波長的CH1、CH2……CHn這N個通路的光功率均勻的信號光與合波器件N個波長相對應的通路CH1、CH2……CHn一一對接，經(jīng)過合波器件的轉(zhuǎn)換處理后，將從光分波器件分離出來的N個波長的信道光耦合進一根光纖中，從合波器件的輸出口輸出，這樣就完成了多波長信號光源的最初產(chǎn)生過程。由于噪聲源和合分波的部分插入損耗的原因，光信號功率通常很小，使用光放大器將經(jīng)過分波和合波之后的產(chǎn)生的多波長光信號功率進行放大；再經(jīng)過可調(diào)衰減器的作用對放大后的光信號功率進行靈活的調(diào)整，從而得到任意可調(diào)的不同光功率的多波長信號源。
在圖2中，給出了C波段典型32通路信號的產(chǎn)生光譜圖。圖中經(jīng)過合波器件、分波器件、放大器件之后的信號光譜圖是本裝置實現(xiàn)準確測試光放大器增益平坦度和噪聲系數(shù)的重要保證。其最大波長和最小波長光功率之差小于3dBm，并且各信道的信噪比情況均＞35dB。
在圖3中，表示用本發(fā)明所產(chǎn)生的多波長光源進行光放大器增益平坦度和噪聲系數(shù)測試的整體光路原理圖，它包括光源產(chǎn)生部分和測試系統(tǒng)部分。光源產(chǎn)生部分共分為噪聲源部分、分波部分、合波部分、放大部分，這部分的具體原理描述見圖一所描述的實施方式。測量系統(tǒng)裝置是由待測增益平坦度的光放大器、進行光譜記錄的光譜分析儀組成。光譜分析儀先將輸入待測光放大器的各信道輸入光掃描進儀表進行存儲；接著將光信號輸入待測放大器的輸入口，將光譜分析儀與放大器的輸出口對接，從儀表上均勻的掃描出經(jīng)過放大器的輸出波形，與前面存儲的各信道輸入光信號的功率做差運算，得到各信道的經(jīng)由待測光放大器的增益情況，增益最大和增益最小的兩個通路相減即為所測光放大器的增益平坦度；用光譜分析儀掃描的放大器前后的信噪比情況，通過計算或者儀表讀數(shù)(儀表內(nèi)部自帶計算設置)得到待測光放大器各信道的噪聲系數(shù)。
在圖4和圖5中，給出了兩只典型光放大器分別用標定信號源和本發(fā)明所用裝置產(chǎn)生信號源的增益測試結(jié)果曲線對比圖。兩種方法所測得的22dB增益的光放大器增益平坦度分別為0.67dB和0.76dB，14dB增益的光放大器增益平坦度分別為0.64dB和0.59dB，兩種測試方法的誤差在±0.1dB范圍內(nèi)。圖中所給出的結(jié)果，保證了本多波長光源發(fā)明的實用性。
在圖6和圖7中，給出了兩只典型光放大器分別用標定信號源和本發(fā)明所用裝置產(chǎn)生信號源的噪聲系數(shù)結(jié)果曲線對比圖。兩種方法所測得的22dB增益的光放大器噪聲系數(shù)最大值分別為5.46dB和5.49dB，14dB增益的光放大器噪聲系數(shù)最大值分別為5.08dB和5.25dB，兩種測試方法的各通路的噪聲系數(shù)數(shù)值誤差變化情況均在±0.2dB范圍內(nèi)。圖中所給出的結(jié)果，保證了本多波長光源發(fā)明的實用性。
權(quán)利要求
1.一種多波長光源的產(chǎn)生裝置，其特征在于，噪聲源與分波部分連接，所述分波部分分波出來的各信道波長的光信號與合波部分的各信道連接，所述合波部分與信號光的放大部分連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多波長光源的產(chǎn)生裝置，其特征在于所述信號光的放大部分由光纖放大器和可調(diào)衰減器構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多波長光源的產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述分波部分由信道交織器和分波器件組成。
4.一種使用權(quán)利要求2所述的多波長光源產(chǎn)生裝置檢測放大器的方法，其特征在于，它包括下列步驟(1)將噪聲源、分波部分、合波部分、光纖放大器和可調(diào)衰減器依次連接，之后再與待測光放大器件連接，并與測量系統(tǒng)部分連接，即組成一個測試裝置；(2)噪聲源發(fā)出一個噪聲信號譜，經(jīng)過上述測試裝置進行測量；(3)通過儀表內(nèi)部的數(shù)據(jù)計算或人工數(shù)據(jù)整理，得到待測光放大器指標的測試結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多波長光源的產(chǎn)生裝置及使用其檢測光放大器的方法，旨在提供一種裝置簡單、成本很低，能夠應用在波分復用系統(tǒng)的光器件評估和測試中，有效、簡捷、準確的對光放大器增益平坦度和噪聲系數(shù)進行指標上的測試裝置及測試方法。噪聲源部分與分波部分連接，分波部分分波出來的各信道波長的光信號與合波部分的各信道連接。合波部分與信號光的放大部分連接。信號光的放大部分由光纖放大器和可調(diào)衰減器構(gòu)成。分波部分由信道交織器和分波器件組成。將上述裝置與待測光放大部分、光譜分析儀依次連接，用于光放大器增益平坦度和噪聲系數(shù)測試。
文檔編號H04B10/02GK1527524SQ03115728
公開日2004年9月8日 申請日期2003年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月8日
發(fā)明者王占山 申請人:中興通訊股份有限公司