[发明专利]一种背向激光注入式光放大装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种用于光网络中抑制EDFA等放大器瞬态效应的背向激光注入式光放大装置和方法。

背景技术

接入网是光纤到户的最后一公里，确保用户可高速上网的技术保障。目前主流的接入技术是基于时分复用技术的GPON，下行接入容量达10Gb/s，上行接入容量达2.5Gb/s，统称为第一代光接入网（NG-PON1）。随着各种新网络应用的衍生，用户对接入速率需求的不断提升，下行接入容量40Gb/s，上行容量10Gb/s的下一代接入网-第二阶段（NG-PON2）获得持续深入地研究。由于技术的成熟性和与现有网络结构的兼容性，时分、波分混用的无源光通信网络(TWDM-PON)成为NG-PON2的首选解决方案。相关标准化工作正在进行之中，预计2015年开始商用。在NG-PON2中，接入距离延伸至40公里，用户数最多可扩展至512个，链路损耗高达40dB。由于在光用户单元（ONU）信号的输出功率较低，为了提高上行信号的功率预算，需要在光线路终端（OLT）使用光放大器来提高上行信号的接收灵敏度，由于高增益低噪声指数的优点，掺铒光纤放大器（EDFA）是实现提高接收灵敏度的较佳选择。在NG-PON2中，来自于不同用户的数据信号具有突发的特征，不同用户的突发数据包以时分复用的方式加载在同一波长上。这使得EDFA需要具备很好的应付突发数据放大的能力，这一点有别于用于传输连续数据的现有通信主干网络中的EDFA。由于铒离子激发态寿命时间的存在，掺铒光纤放大器在遭遇到突发数据的情况下会产生极大的上冲脉冲。这不但会影响接收机的接收灵敏度，甚至有可能打坏接收机内的光电探头。

为了解决EDFA突发光放大这一难题，美国专利《Methodandapparatusforsuppressingopticalsurgeinopticalburstswitchingnetwork

》（公告号：US7844185B2）提出了一种放大装置（如图1所示），引入一束不同波长的补偿光，与突发信号一起耦合输入光放大器，放大信号光再经一光滤波器滤波，过滤掉放大的补偿光，输出放大的信号光。首先通过计算，得到突发脉冲前后的输入光功率变化值；在光放大器中，引入另一束输入光用以补偿该输入信号的变化。这种被引入的新的输入光可以完全补偿信号光在脉冲突发前后的能量变化从而使光放大器的输出信号不发生任何的变化，有效地抑制光放大器在遇到突发信号时的上冲脉冲的产生。中国专利申请《光网络中基于SOA交叉增益调制效应的全光突发放大器》（申请号：200810225331.X）提出一种光网络中基于SOA交叉增益调制效应的全光突发放大器，如图2所示，输入突发信号和本地一个连续光控制信号同时被输入到SOA中去，由于SOA交叉增益调制效应，控制信号被转换成与原输入信号互补的突发信号，因而二者的总功率变得基本恒定，将此合路信号输入到EDFA中放大，可以大大抑制EDFA瞬态效应，从而在经过光滤波器之后即可得到无畸变放大的突发信号。

通过引入额外的激光源（控制信号）来补偿突发信号的变化确实可以抑制光放大器的上冲脉冲，但其仍然存在如下不足：1）由于引入激光与信号光同向输入，需要在输出端使用滤波器将引入的激光功率滤除。因此激光器与滤波器的波长必须对准，所选用的激光源必须是具备温控的分布式反馈激光器(DFB)。这将为光放大器带来较高的额外费用。2）用于耦合和分离激光源的耦合器和滤波器需要加入到放大器的输入端和输出端，这也将带来额外的费用。3）输入端的耦合器所带来的额外损耗将会劣化放大器的噪声指数(NF)，从而劣化上行信号的接收灵敏度。基于上述几点，即便这一方案可以解决突发数据给光放大器所带来上冲问题，但在其成本和性能的设计上仍然存在很大程度的优化空间。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种背向激光注入式光放大装置和方法，可用于光网络中抑制EDFA等放大器瞬态效应，对激光源的要求较低，且不需要滤波器，大大降低了成本；减少了输入信号的损耗，避免噪声指数劣化。