[發明專利]一種用于光纖時頻同步的高增益低噪聲Raman+EDFA混合雙向中繼系統

有效

• 申請號: 202011010346.1
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112134622B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 商建明;穆寬林;王正康;喻松;喬耀軍;丁尚甦
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04B10/294
• 分類號: H04B10/294;H04B10/297;G02B6/293
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本發明公開了一種用于光纖時頻同步的高增益低噪聲Raman+EDFA混合雙向中繼系統，其特征在于，包括雙向拉曼放大部分和雙向摻鉺光纖放大部分。該發明利用時頻系統中已有的色散補償光纖作為Raman放大增益介質；利用Raman+EDFA混合放大克服Raman放大的低增益和EDFA的3dB噪聲指數極限。

技術領域

本發明屬于光傳輸領域，特別涉及一種用于光纖時頻同步的雙向中繼系統。

背景技術

精密時間、頻率同步技術在物理基本原理測試、原子鐘比對、深空探索、軍民信息網絡的下一代發展等方面都有著重大的技術推動意義。目前基于衛星的時間、頻率同步方法所能達到的傳輸相對穩定度最高只在10^-16/日，而利用基于光纖同步的光學時間、頻率信號的相對穩定度在1日積分時間已達到10^-20量級，足以滿足目前光鐘時頻信號傳輸和遠程比對的需求。

基于光纖鏈路的時頻同步技術很大程度受限于光纖本身的衰減，最大傳輸距離可達到一百多公里。而實際應用中的光學時頻同步距離常常達到數百公里，甚至上千公里。為增加傳輸距離，需要使用中繼系統對光纖鏈路衰減進行補償。同時，光纖時頻同步技術中需要對信號同時進行前后對向傳輸。研究表明，任何中繼系統的增益是有限的，并且中繼的間隔越短，其給時頻同步系統帶來的噪聲越小。但是由于實際環境條件的限制，中繼系統往往是只能安裝在某些固定位置的機房中，導致各中繼的間隔不相等，而且可能出現長跨段鏈路的情況。此時需要具有高增益和低噪聲的雙向中繼系統對長跨段鏈路信號功率衰減進行補償。

摻鉺光纖放大器(EDFA)由于其高增益、結構簡單和易于實現的特點而常被用來作為光纖傳輸中的中繼放大，但是EDFA的最小噪聲指數(NF)為3dB。EDFA的使用必將導致接收端光信噪比(OSNR)的下降，從而惡化時頻同步系統的整體性能，并且EDFA的噪聲指數與其增益成正比關系。

在光纖時頻同步系統中需要使用色散補償光纖(DCF)對傳輸鏈路中的色散效應進行補償。DCF具有較小的纖芯直徑，其本身也可以作為光纖拉曼放大器(FRA)的理想增益介質。研究表明，由于此時使用的增益光纖DCF為鏈路的固有部分，該FRA的等效NF可降到0dB以下。但FRA的增益較低，很難滿足功率補償的要求。

綜上所述，可以結合EDFA的高增益和FRA的低噪聲特性，制作出同時擁有高增益和低噪聲的Raman+EDFA混合雙向中繼系統用于補償光纖時頻同步的信號功率衰減。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明提出一種用于光纖時頻同步的高增益低噪聲Raman+EDFA混合雙向中繼系統，其目的是對基于光纖的遠距離時間、頻率同步技術中的長跨段鏈路衰減和色散效應進行補償。

(二)技術方案

為解決上述技術問題，本發明提出一種用于光纖時頻同步的高增益低噪聲Raman+EDFA混合雙向中繼系統，包括雙向拉曼放大部分和雙向摻鉺光纖放大部分，所述雙向拉曼放大部分的一端與所述雙向摻鉺光纖放大部分的一端相連接；所述雙向拉曼放大部分的另一端以及所述雙向摻鉺光纖放大部分的另一端作為雙向信號的輸入輸出端。

作為優選例，所述雙向拉曼放大部分包括1455nm拉曼泵浦激光器、1455:1550nm波分復用器和色散補償光纖，所述1455nm拉曼泵浦激光器的輸出端與所述1455:1550nm波分復用器的1455nm端口相連；所述1455:1550nm波分復用器的公共端與所述色散補償光纖相連，所述1455:1550nm波分復用器的1550nm端和所述色散補償光纖的另一端作為雙向拉曼放大部分的信號輸入輸出端。