[发明专利]一种用于光纤时频同步的高增益低噪声Raman+EDFA混合双向中继系统

说明书

本发明公开了一种用于光纤时频同步的高增益低噪声Raman+EDFA混合双向中继系统，其特征在于，包括双向拉曼放大部分和双向掺铒光纤放大部分。该发明利用时频系统中已有的色散补偿光纤作为Raman放大增益介质；利用Raman+EDFA混合放大克服Raman放大的低增益和EDFA的3dB噪声指数极限。

技术领域

本发明属于光传输领域，特别涉及一种用于光纤时频同步的双向中继系统。

背景技术

精密时间、频率同步技术在物理基本原理测试、原子钟比对、深空探索、军民信息网络的下一代发展等方面都有着重大的技术推动意义。目前基于卫星的时间、频率同步方法所能达到的传输相对稳定度最高只在10^-16/日，而利用基于光纤同步的光学时间、频率信号的相对稳定度在1日积分时间已达到10^-20量级，足以满足目前光钟时频信号传输和远程比对的需求。

基于光纤链路的时频同步技术很大程度受限于光纤本身的衰减，最大传输距离可达到一百多公里。而实际应用中的光学时频同步距离常常达到数百公里，甚至上千公里。为增加传输距离，需要使用中继系统对光纤链路衰减进行补偿。同时，光纤时频同步技术中需要对信号同时进行前后对向传输。研究表明，任何中继系统的增益是有限的，并且中继的间隔越短，其给时频同步系统带来的噪声越小。但是由于实际环境条件的限制，中继系统往往是只能安装在某些固定位置的机房中，导致各中继的间隔不相等，而且可能出现长跨段链路的情况。此时需要具有高增益和低噪声的双向中继系统对长跨段链路信号功率衰减进行补偿。

掺铒光纤放大器(EDFA)由于其高增益、结构简单和易于实现的特点而常被用来作为光纤传输中的中继放大，但是EDFA的最小噪声指数(NF)为3dB。EDFA的使用必将导致接收端光信噪比(OSNR)的下降，从而恶化时频同步系统的整体性能，并且EDFA的噪声指数与其增益成正比关系。

在光纤时频同步系统中需要使用色散补偿光纤(DCF)对传输链路中的色散效应进行补偿。DCF具有较小的纤芯直径，其本身也可以作为光纤拉曼放大器(FRA)的理想增益介质。研究表明，由于此时使用的增益光纤DCF为链路的固有部分，该FRA的等效NF可降到0dB以下。但FRA的增益较低，很难满足功率补偿的要求。

综上所述，可以结合EDFA的高增益和FRA的低噪声特性，制作出同时拥有高增益和低噪声的Raman+EDFA混合双向中继系统用于补偿光纤时频同步的信号功率衰减。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提出一种用于光纤时频同步的高增益低噪声Raman+EDFA混合双向中继系统，其目的是对基于光纤的远距离时间、频率同步技术中的长跨段链路衰减和色散效应进行补偿。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提出一种用于光纤时频同步的高增益低噪声Raman+EDFA混合双向中继系统，包括双向拉曼放大部分和双向掺铒光纤放大部分，所述双向拉曼放大部分的一端与所述双向掺铒光纤放大部分的一端相连接；所述双向拉曼放大部分的另一端以及所述双向掺铒光纤放大部分的另一端作为双向信号的输入输出端。

作为优选例，所述双向拉曼放大部分包括1455nm拉曼泵浦激光器、1455:1550nm波分复用器和色散补偿光纤，所述1455nm拉曼泵浦激光器的输出端与所述1455:1550nm波分复用器的1455nm端口相连；所述1455:1550nm波分复用器的公共端与所述色散补偿光纤相连，所述1455:1550nm波分复用器的1550nm端和所述色散补偿光纤的另一端作为双向拉曼放大部分的信号输入输出端。