[发明专利]双波长极弱光信号低噪声高增益光放大装置及放大方法

权利要求书

1.双波长极弱光信号低噪声高增益光放大装置，其特征在于，包括第一级光放大单元、双波长匹配滤波单元和第二级光放大单元；

所述第一级光放大单元包括波分复用器a（1），所述波分复用器a（1）输入端用于输入双波长极弱光信号，所述波分复用器a（1）输出端依次连接掺铒光纤a（3）、双波长匹配滤波单元，所述波分复用器a（1）信号控制端连接泵浦源a（2），所述泵浦源a（2）连接第二级光放大单元；

所述双波长匹配滤波单元包括输入端连接掺铒光纤a（3）的光环形器a（4），所述光环形器a（4）包括两个输出端口，所述光环形器a（4）一个输出端口处连接光滤波器a（5）输入端，所述光环形器a（4）另一个输出端口处连接波分耦合器（6）一个耦合输入端，所述光滤波器a（5）输出端连接光环形器b（7）输入端，所述光环形器b（7）包括两个输出端口，所述光环形器b（7）一个输出端口处连接波分耦合器（6）另一个耦合输入端，所述波分耦合器（6）输出端依次连接光隔离器（9）、第二级光放大单元，所述光环形器b（7）另一个输出端口连接光滤波器b（8）输入端；

所述第二级光放大单元包括连接光隔离器（9）的波分复用器b（10），所述波分复用器b（10）输出端连接掺饵光纤b（11）输入端，所述掺饵光纤b（11）输出端连接光耦合器（12）输入端，所述光耦合器（12）包括两个输出端，其中一个输出端连接增益控制模块（13）控制端，另一个输出端连接增益平坦滤波器（14）的输入端，所述增益控制模块（13）输出端连接泵浦源b（15）、泵浦源a（2），所述泵浦源b（15）连接波分复用器b（10）输入端；

所述光滤波器a（5）、光滤波器b（8）分别连接一个TEC制冷片（16），两个所述TEC制冷片（16）均连接温度调谐控制模块（17）；

所述光滤波器b（8）输出端口处连接防反射端接模块（18）；

所述双波长极弱光信号的波长位于1530 nm~1565 nm之间，且双波长极弱光信号中两个波长最小间隔为国际电信联盟组织规定的0.4nm；双波长极弱光信号中每个波长对应的光功率最小功率不低于-60dBm。

2.根据权利要求1所述双波长极弱光信号低噪声高增益光放大装置，其特征在于，所述掺铒光纤a（3）长度为5~10m。

3.根据权利要求1所述双波长极弱光信号低噪声高增益光放大装置，其特征在于，所述掺铒光纤b（11）长度为25~35m。

4.根据权利要求1所述双波长极弱光信号低噪声高增益光放大装置，其特征在于，所述光滤波器a（5）的带宽与双波长极弱光信号中的一种波长为λ₁的信号带宽一致，所述光滤波器b（8）的带宽与双波长极弱光信号中的另一种波长为λ₂的信号带宽一致。

5.根据权利要求1所述双波长极弱光信号低噪声高增益光放大装置，其特征在于，所述双波长极弱光信号的调制格式可以是强度光信号、相位光信号以及高阶调制光信号中的任意一种。

6.双波长极弱光信号低噪声高增益光放大方法，其特征在于，使用权利要求1所述双波长极弱光信号低噪声高增益光放大装置，具体按照以下步骤实施：

步骤1、设定波长为λ₁和λ₂的双波长极弱光信号进入波分复用器a（1）输入端，输出耦合后的双波长极弱光信号和泵浦光，经过掺铒光纤a（3）后产生放大作用，增益控制模块（13）控制泵浦源a（2）的功率使得第一级光放大单元的增益在15~20 dB之间；

步骤2、第一级光放大单元输出的双波长λ₁和λ₂光信号依次通过光滤波器a（5）和光滤波器b（8）完成自发辐射宽带噪声滤除，并分别通过光环形器a（4）、光环形器b（7）进入波分耦合器（6）进行光信号的耦合，并输入波分复用器b（10）；

步骤3、耦合后的光信号输入掺饵光纤b（11）放大的增益至40~60dB，并输入至光耦合器（12），在光耦合器（12）内分为两个部分：

一部分输入增益控制模块（13），增益控制模块（13）根据接收的光信号功率调节泵浦源b（15）的输出功率；

另一部分输入至增益平坦滤波器（14）进行功率平坦化补偿，输出补偿后的双波长低噪声高增益放大输出信号；

当前端输入的双波长极弱光信号的功率发生变化时，增益控制模块（13）监测到的功率也会发生变化，增益控制模块（13）通过改变泵浦源a（2）和泵浦源b（15）的电流，形成反馈闭环使得输出的功率保持恒定；

所述光滤波器a（5）、光滤波器b（8）分别连接一个TEC制冷片（16），两个所述TEC制冷片（16）均连接温度调谐控制模块（17），温度调谐控制模块（17）分别控制两个TEC制冷片（16）的温度分别为T_a和T_b，使光滤波器a（5）的中心波长λ_a与波长λ₁相同，光滤波器b（8）的中心波长λ_b与波长λ₂相同，进而使双波长光信号处于良好的匹配滤波状态。