《一種實現目標拉曼增益鎖定的方法及其拉曼光纖放大器》是武漢光迅科技股份有限公司於2011年6月24日申請的專利，該專利的申請號為2011101740194，公布號為CN102307068A，授權公布日為2012年1月4日，發明人是付成鵬、張鵬、江毅、余春平、張翠紅。該發明屬於通訊領域。
《一種實現目標拉曼增益鎖定的方法及其拉曼光纖放大器》公開了一種實現目標拉曼增益鎖定的方法及其拉曼光纖放大器。其放大器包括有藕合器和控制單元，控制單元中包括有增益鎖定模組，藕合器的輸出端和控制單元的輸入端之間連線有由濾波器和光功率探測器所構成的探測電路。其方法採用控制單元調節泵浦雷射器的功率，使探測的帶外ASE光信號功率同目標帶外ASE光信號功率達成一致，達到目標放大增益的鎖定。該發明的光路結構簡單，可以根據線路情況靈活配置拉曼增益，實現拉曼光纖放大器增益的自動控制和鎖定。
2020年7月，《一種實現目標拉曼增益鎖定的方法及其拉曼光纖放大器》獲得第二十一屆中國專利銀獎。
（概述圖為《一種實現目標拉曼增益鎖定的方法及其拉曼光纖放大器》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種實現目標拉曼增益鎖定的方法及其拉曼光纖放大器
- 類別：專利
- 公布號：CN102307068A
- 公布日：2012年1月4日
- 申請號：2011101740194
- 申請日：2011年6月24日
- 申請人：武漢光迅科技股份有限公司
- 地址：湖北省武漢市洪山區郵科院路88號光迅科技開發管理部
- 發明人：付成鵬、張鵬、江毅、余春平、張翠紅
- Int.Cl.：H04B10/17(2006.01)I
- 專利代理機構：武漢科皓智慧財產權代理事務所(特殊普通合夥)
- 代理人：張火春
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
截至2011年6月，分散式拉曼光纖放大器已在通信系統中大量套用，由於分散式拉曼放大器的增益介質就是傳輸光纖本身，因此進入拉曼泵浦模組的輸入功率無法實時監控，只有在關泵情況下才能探測到進入拉曼泵浦模組的信號功率，如果拉曼泵浦模組的泵浦雷射器處於開的的狀態，那么進入拉曼泵浦模組的信號功率就是放大後的功率了，也就是說泵浦模組無法同時既檢測到關泵時的輸入功率，又同時檢測到開泵時的信號功率，所以分散式拉曼光纖放大器的增益控制就不能像傳統的EDFA那樣通過比較輸入輸出功率進行增益控制了。
以往分散式拉曼放大器的輸入功率大多比較小，由於分散式拉曼放大器的飽和輸入信號功率很高，以前的拉曼大多工作在小信號的線性放大區，只要保持固定的泵浦功率水平，在小信號區隨著輸入功率的變化增益基本是不變的，但是目前由於寬頻的迅猛發展，人們對頻寬的需求越來越高，運營商就不停的升級波長數目，導致了進入拉曼的功率有了很大的提升，使拉曼放大器工作線上性增益區與飽和增益區的拐點處，因此為了防止系統中的上下信道對增益的影響，引入拉曼增益鎖定是必要的。同時在分散式拉曼光纖放大器的實際套用中，不同的客戶會遇到不同類型的光纖，如SMF-28，Leaf，Truewave光纖等，即使同一類型的光纖，由於批次的不同，可能也會存在不同的衰減係數，這些都會導致泵浦功率恆定或驅動電流恆定時的較大的增益誤差，考慮到光纖隨時間的老化以及隨周圍環境溫度的變化等因素的影響，會使光纖的損耗係數變大，從而使拉曼增益減小；在工程安裝過程中，不同的節點損耗也會導致較大的增益誤差（泵浦功率恆定）。在施工過程中，往往還會存在不同長度的跨段，為了套用靈活，拉曼增益可變也是系統的切實需求，綜合以上各種因素，對拉曼放大器進行增益鎖定並實現增益可調，是系統所需。
摻鉺光纖放大器EDFA是通過能級躍遷實現信號的放大，因此有無信號輸入對EDFA的ASE影響很大，但是在分散式拉曼放大器中，放大過程是通過非線性效應受激拉曼散射實現的，不存在能級躍遷，分散式拉曼放大器的ASE功率水平與有無信號光無關，在拉曼增益一定的情況下，拉曼的ASE功率水平將保持不變，，由於工作頻寬內的ASE上疊加有信號，因此頻寬內的ASE功率是無法監控的，但是頻寬外的ASE功率是可以監控的，因此通過控制頻寬外的ASE功率水平可實現拉曼的增益鎖定，為了得到不同組拉曼增益，就是要得到不同組的頻寬外ASE功率水平，因此增益可調的分散式拉曼放大器在技術上是可行的。
專利CN1412616A描述了一種通過ASE進行增益鎖定的方法，其方法是在5％信號光探測處加入探測不同波長附近的若干個帶通濾波器與光電探測器組合來探測不同頻率處的ASE光功率，近而通過控制這幾個點的ASE光功率的大小實現對拉曼放大器的拉曼增益的實時動態控制。該方法在ASE取值上有二點需要改進：一、在工作波長附近取值，頻寬不夠寬，取得的ASE功率值相對來說非常小，PIN的暗電流都會對增益精度帶來比較大的影響；二、在工作波長附近進行ASE取值，雖然帶通濾波器是非ITU-T的標準通道，但是光源本身的SSE也會對ASE功率造成比較大的影響，特別是針對DPSK調製的40Gbit/s與100Gbit/s信號，其信號頻寬比較寬，很多基底的SSE功率都會串擾到ASE的取值區間，另外還有一個無法避免的現象就是在系統級聯中由EDFA產生的ASE功率是無法避免的。以上兩點將制約該技術的可行性。另外，該專利只是針對某個固定增益進行增益鎖定，並沒有增益可變的實現方法。
專利CN101552428A描述了一種根據探測拉曼放大器工作頻寬外的ASE功率與工作頻寬內ASE和信號功率的方法來實現信號功率探測與ASE補償的技術及其裝置，該專利僅是利用帶外ASE的功率進行帶內ASE的功率探測，進而實現信號功率的監控，並沒有利用ASE功率進行增益鎖定與調整，另外該方案中並沒有涉及系統中EDFA自身的帶外ASE對整個信號功率探測的影響，因為該專利的主要目的是用來解決光纖斷裂或沒有信號光時的泵浦關泵問題，系統中EDFA自身的帶外ASE對其影響不大，因為當光纖斷裂或沒有信號光輸入時，EDFA本身就沒有ASE功率輸出。
發明內容
專利目的
《一種實現目標拉曼增益鎖定的方法及其拉曼光纖放大器》的目的就是克服2011年6月以前技術存在的問題和不足，提供一種拉曼光纖放大器實現目標增益鎖定的方法及可實現目標增益鎖定的拉曼光纖放大器。
技術方案
《一種實現目標拉曼增益鎖定的方法及其拉曼光纖放大器》採用的技術方案是：
一種實現目標拉曼增益鎖定的方法，包括有如下步驟：步驟1：從拉曼光纖放大器之耦合器的輸出端提取光信號；步驟2：對步驟1提取的光信號進行一級帶通濾波，將濾波工作頻寬的複合帶外光信號和複合帶內光信號進行分離；步驟3：對步驟2分離出的複合帶外光信號進行二級濾波，將包含其中的監控光信號濾出，提取帶外ASE光信號；步驟4：探測步驟3提取的帶外ASE光信號功率；步驟5：確立增益值和拉曼增益自身產生的帶外ASE光信號功率之間的數學關係；步驟6：由步驟5所述數學關係獲得目標增益值對應的拉曼增益自身產生的帶外ASE光功率，將該帶外ASE光功率確立為標準帶外ASE光功率；步驟7：通過拉曼光纖放大器之控制單元調節拉曼光纖放大器之泵浦雷射器的功率，使步驟4探測的帶外ASE光信號功率同標準帶外ASE光信號功率達成一致，並予以鎖定。
所述的步驟6確立標準帶外ASE光功率由如下步驟替代：步驟6-1：在拉曼光纖放大器上電且其泵浦雷射器關閉的條件下，進行所述的步驟1至步驟4，獲取帶外光信號功率並同時探測分離出的複合帶內光信號功率Pin；步驟6-2：將複合帶內光信號功率值Pin與拉曼光纖放大器的信號光丟失門限值進行比較，並通過拉曼光纖放大器之控制單元控制其泵浦雷射器的關閉和開啟；當複合帶內光信號功率值Pin小於拉曼光纖放大器的信號光丟失門限值時，其泵浦雷射器保持關閉狀態；反之，則予以開啟；步驟6-3：確立拉曼光纖放大器增益值與帶外平均增益值之間的數學對應關係；步驟6-4：根據步驟6-3確立的數學對應關係，確定目標增益值對應的帶外平均增益值，並以其乘以步驟6-1獲得的帶外光信號功率，獲得第一修正值；步驟6-5：由步驟5所述數字關係獲得目標增益對應的帶外ASE功率值，將步驟6-4獲得的第一修正值、由步驟5獲得的目標增益值對應的帶外ASE功率值相加，將相加值確立為標準帶外ASE信號功率。
所述的步驟6確立標準帶外ASE光功率由如下步驟替代：步驟6-1：在拉曼光纖放大器上電且其泵浦雷射器關閉的條件下，進行所述的步驟1至步驟4，獲取帶外信號功率並同時探測分離出的複合帶內光信號功率Pin；步驟6-2：將複合帶內光信號功率值與拉曼光纖放大器的信號光丟失門限值進行比較，並通過拉曼光纖放大器之控制單元控制其泵浦雷射器的關閉和開啟；當複合帶內光信號功率值Pin小於拉曼光纖放大器的信號光丟失門限值時，其泵浦雷射器保持關閉狀態；反之，則予以開啟；步驟6-3：確立拉曼光纖放大器增益值與帶外平均增益值之間的數學對應關係；步驟6-4：根據步驟6-3確立的數學對應關係，確定目標增益值對應的帶外平均增益值，並以其乘以步驟6-1獲得的帶外光信號功率，獲得第一修正值；步驟6-5：確立步驟6-1得到的複合帶內光信號功率Pin與帶內、帶外隔離度i的數學對應關係；步驟6-6：根據步驟6-5確立的數學對應關係，獲得第二修正值
，步驟6-7：由步驟5所述數字關係獲得目標增益對應的帶外ASE功率值，將步驟6-4獲得的第一修正值和步驟6-6獲得的第二修正值、由步驟5獲得的目標增益對應的帶外ASE功率值相加，將相加值確立為標準帶外ASE信號功率。
所述的耦合器的輸出端和控制單元的輸入端之間連線有由濾波器和光功率探測器所構成的探測電路，其中：信號濾波器的公共端與耦合器的輸出端的小端相連線，其反射端與監控信道濾波器的公共端相連線；監控信道濾波器的反射端與第一光功率探測器的接收端相連通；第一光功率探測器的輸出端與控制單元的輸入端相連線；其中：所述信號濾波器用來從拉曼光纖放大器之耦合器的輸出端提取光信號；所述信號濾波器還用來對所提取的光信號進行一級帶通濾波，將濾波工作頻帶的複合帶外光信號和複合帶內光信號進行分離；所述監控信道濾波器用來對分離出的複合帶外光信號進行二級帶通濾波，將包含其中的監控光信號濾出，提取帶外ASE光信號；所述第一光功率探測器用來探測所提取的帶外ASE光信號的功率；所述控制單元存儲有增益值和拉曼增益自身產生的帶外ASE光信號功率之間的數學關係，其根據所述數學關係將目標增益值對應的拉曼增益自身產生的帶外ASE光功率確立為標準帶外ASE光功率；所述控制單元調節拉曼光纖放大器之泵浦雷射器的功率，使第一光功率探測器探測的帶外ASE光信號功率同標準帶外ASE光信號功率達成一致，並予以鎖定。
所述的信號濾波器的透射端和所述的控制單元的輸入端之間連線有第二光功率探測器，用於探測分離出的複合帶內光信號功率Pin；所述控制器存儲還有拉曼光纖放大器增益值與帶外平均增益值之間的數學對應關係；所述控制器還可以使用如下方式來確立標準帶外ASE光功率：在拉曼光纖放大器上電且其泵浦雷射器關閉的條件下，獲取第一光功率探測器探測的帶外光信號功率和第二光功率探測器探測的分離出的複合帶內光信號功率Pin；將複合帶內信號功率值Pin與拉曼光纖放大器的信號光丟失門限值進行比較，控制其泵浦雷射器的關閉和開啟；當複合帶內信號功率值Pin小於拉曼光纖放大器的信號光丟失門限值時，其泵浦雷射器保持關閉狀態；反之，則予以開啟；根據存儲的拉曼光纖放大器增益值與帶外平均增益值之間的數學對應關係，確定目標增益值對應的帶外平均增益值，並以其乘以第一光功率探測器探測的帶外光信號功率，獲得第一修正值；根據存儲的增益值和拉曼增益自身產生的帶外ASE光信號功率之間的數學關係，確定目標增益值對應的帶外ASE功率值；將所述獲得的第一修正值和目標增益值對應的帶外ASE功率值相加，獲得標準帶外ASE信號功率。
所述的信號濾波器的透射端和所述的控制單元的輸入端之間連線有第二光功率探測器，用於探測分離出的複合帶內光信號功率Pin；所述控制器還存儲有拉曼光纖放大器增益值與帶外平均增益值之間的數學對應關係；所述控制器還可以使用如下方式來確立標準帶外ASE光功率：在拉曼光纖放大器上電且其泵浦雷射器關閉的條件下，獲取第一光功率探測器探測的帶外光信號功率和第二光功率探測器探測的分離出的複合帶內光信號功率Pin；將複合帶內信號功率值Pin與拉曼光纖放大器的信號光丟失門限值進行比較，控制其泵浦雷射器的關閉和開啟；當複合帶內信號功率值Pin小於拉曼光纖放大器的信號光丟失門限值時，其泵浦雷射器保持關閉狀態；反之，則予以開啟；根據存儲的拉曼光纖放大器增益值與帶外平均增益值之間的數學對應關係，確定目標增益值對應的帶外平均增益值，並以其乘以第一光功率探測器探測的帶外光信號功率，獲得第一修正值；根據存儲的增益值和拉曼增益自身產生的帶外ASE光信號功率之間的數學關係，確定目標增益值對應的帶外ASE功率值；根據複合帶內信號功率Pin與帶內、帶外隔離度i的數學對應關係，獲得第二修正值，將所述獲得的第一修正值、第二修正值和目標增益值對應的帶外ASE功率值相加，獲得標準帶外ASE信號功率。
所述信號濾波器和監控信道濾波器可以採用帶通濾波器。
所述信號濾波器的工作寬頻為拉曼光纖放大器工作波段。
所述監控信道濾波器的工作寬頻採用將監控信號濾除的工作波段。
所述的信號濾波器的反射端和監控信道濾波器的公共端之間級聯有多個信號濾波器（2-1、2-2、…2-n）；其每一信號濾波器的公共端與其上級信號濾波器的反射端相連線且其工作頻寬相同。
有益效果
《一種實現目標拉曼增益鎖定的方法及其拉曼光纖放大器》具有如下優點：
1.採用該發明的ASE功率取值方法，對拉曼光纖放大器進行增益鎖定，該發明的ASE功率取值範圍寬，取值功率大，受光探測器暗電流影響小；
2.採用該發明的ASE光功率的取值點距離喇曼光纖放大器工作波長遠，因此受系統信號本身放大的自發輻射SSE的影響小；
3.該發明的光路結構簡單，易於實現，在提高產品性能的同時，可以有效降低成本；
4.可以根據線路情況靈活配置拉曼增益，並且實現拉曼光纖放大器增益的自動控制。
附圖說明
圖1－《一種實現目標拉曼增益鎖定的方法及其拉曼光纖放大器》的實現拉曼光纖放大器增益自動控制裝置結構圖；
圖2－《一種實現目標拉曼增益鎖定的方法及其拉曼光纖放大器》為了增加帶內外隔離度增加帶通濾波器的結構示意圖；
圖3－有EDFA放大器的系統進入拉曼放大器時的光譜圖或者拉曼放大後的光譜圖；
圖4－在帶外ASE區增加濾除OSC信號帶通濾波器後的光譜圖；
圖5－拉曼增益與由拉曼增益自身產生的帶外ASE功率關係曲線；
圖6－拉曼信號增益與帶外平均增益關係曲線。
其中：
1－分光耦合器；2－信號濾波器；2-1－第一信號濾波器2-n－第n信號濾波器；3－泵浦雷射器組；4－泵浦信號合波器；5－第一光探測器；6－第二光探測器；7－監控信道濾波器；8－DWDM信號組；9－摻鉺光纖放大器EDFA；10－傳輸光纖；15—控制單元；11－信號帶通濾波器工作頻寬內的光譜區域；12－信號帶通濾波器工作頻寬外的ASE短波長區域；13－信號帶通濾波器工作頻寬外的ASE長波長區域；14－被濾出OSC信號的光譜。
權利要求
1.一種實現目標拉曼增益鎖定的方法，其特徵在於包括有如下步驟：
步驟1：從拉曼光纖放大器之耦合器的輸出端提取光信號；
步驟2：對步驟1提取的光信號進行一級帶通濾波，將濾波工作頻寬的複合帶外光信號和複合帶內光信號進行分離；
步驟3：對步驟2分離出的複合帶外光信號進行二級濾波，將包含其中的監控光信號濾出，提取帶外ASE光信號；
步驟4：探測步驟3提取的帶外ASE光信號功率；
步驟5：確立增益值和拉曼增益自身產生的帶外ASE光信號功率之間的數學關係；
步驟6：由步驟5所述數學關係獲得目標增益值對應的拉曼增益自身產生的帶外ASE光功率，將該帶外ASE光功率確立為標準帶外ASE光功率；
步驟7：通過拉曼光纖放大器之控制單元調節拉曼光纖放大器之泵浦雷射器的功率，使步驟4探測的帶外ASE光信號功率同標準帶外ASE光信號功率達成一致，並予以鎖定。
2.根據權利要求1所述的一種實現目標拉曼增益鎖定的方法，其特徵在於：
所述的步驟6確立標準帶外ASE光功率由如下步驟替代：
步驟6-1：在拉曼光纖放大器上電且其泵浦雷射器關閉的條件下，進行所述的步驟1至
步驟4，獲取帶外光信號功率並同時探測分離出的複合帶內光信號功率Pin；
步驟6-2：將複合帶內信號功率值Pin與拉曼光纖放大器的信號光丟失門限值進行比較，並通過拉曼光纖放大器之控制單元控制其泵浦雷射器的關閉和開啟；當複合帶內信號功率值Pin小於拉曼光纖放大器的信號光丟失門限值時，其泵浦雷射器保持關閉狀態；反之，則予以開啟；
步驟6-3：確立拉曼光纖放大器增益值與帶外平均增益值之間的數學對應關係；
步驟6-4：根據步驟6-3確立的數學對應關係，確定目標增益值對應的帶外平均增益值，並以其乘以步驟6-1獲得的帶外光信號功率，獲得第一修正值；
步驟6-5：由步驟5所述數學關係獲得目標增益值對應的帶外ASE功率值，將步驟6-4獲得的第一修正值、由步驟5獲得的目標增益值對應的帶外ASE功率值相加，將相加值確立為標準帶外ASE信號功率。
3.根據權利要求1所述的一種實現目標拉曼增益鎖定的方法，其特徵在於：
所述的步驟6確立標準帶外ASE光功率由如下步驟替代：
步驟6-1：在拉曼光纖放大器上電且其泵浦雷射器關閉的條件下，進行所述的步驟1至
步驟4，獲取帶外信號功率並同時探測分離出的複合帶內信號功率Pin；
步驟6-2：將複合帶內信號功率值與拉曼光纖放大器的信號光丟失門限值進行比較，並通過拉曼光纖放大器之控制單元控制其泵浦雷射器的關閉和開啟；當複合帶內信號功率值Pin小於拉曼光纖放大器的信號光丟失門限值時，其泵浦雷射器保持關閉狀態；反之，則予以開啟；
步驟6-3：確立拉曼光纖放大器增益值與帶外平均增益值之間的數學對應關係；
步驟6-4：根據步驟6-3確立的數學對應關係，確定目標增益值對應的帶外平均增益值，並以其乘以步驟6-1獲得的帶外光信號功率，獲得第一修正值；步驟6-5：確立步驟6-1得到的複合帶內信號功率Pin與帶內、帶外隔離度i的數學對應關係；
步驟6-6：根據步驟6-5確立的數學對應關係，獲得第二修正值;
步驟6-7：由步驟5所述數學關係獲得目標增益值對應的帶外ASE功率值，將步驟6-4獲得的第一修正值和步驟6-6獲得的第二修正值、由步驟5獲得的目標增益對應的帶外ASE功率值相加，將相加值確立為標準帶外ASE信號功率。
4.一種實現目標拉曼增益鎖定的拉曼光纖放大器，包括有耦合器（1）和控制單元（15），其特徵在於：
所述的耦合器（1）的輸出端和控制單元（15）的輸入端之間連線有由濾波器和光功率探測器所構成的探測電路，其中：信號濾波器（2）的公共端與耦合器（1）的輸出端的小端相連線，其反射端與監控信道濾波器（7）的公共端相連線；監控信道濾波器（7）的反射端與第一光功率探測器（5）的接收端相連通；第一光功率探測器（5）的輸出端與控制單元（15）的輸入端相連線；其中：所述信號濾波器（2）用來從拉曼光纖放大器之耦合器的輸出端提取光信號,對所提取的光信號進行一級帶通濾波，將濾波工作頻帶的複合帶外光信號和複合帶內光信號進行分離；所述監控信道濾波器（7）用來對分離出的複合帶外光信號進行二級帶通濾波，將包含其中的監控光信號濾出，提取帶外ASE光信號；所述第一光功率探測器（5）用來探測所提取的帶外ASE光信號的功率；所述控制單元存儲有增益值和拉曼增益自身產生的帶外ASE光信號功率之間的數學關係，其根據所述數學關係將目標增益值對應的拉曼增益自身產生的帶外ASE光功率確立為標準帶外ASE光功率；所述控制單元調節拉曼光纖放大器之泵浦雷射器的功率，使第一光功率探測器（5）探測的帶外ASE光信號功率同標準帶外ASE光信號功率達成一致，並予以鎖定。
5.根據權利要求4所述的一種實現目標拉曼增益鎖定的拉曼光纖放大器，其特徵在於：
所述的信號濾波器（2）的透射端和所述的控制單元（15）的輸入端之間連線有第二光功率探測器（6），用於探測分離出的複合帶內光信號功率Pin；所述控制器還存儲有拉曼光纖放大器增益值與帶外平均增益值之間的數學對應關係；所述控制器還可以使用如下方式來確立標準帶外ASE光功率：在拉曼光纖放大器上電且其泵浦雷射器關閉的條件下，獲取第一光功率探測器（5）探測的帶外光信號功率和第二光功率探測器（6）探測的分離出的複合帶內光信號功率Pin；將複合帶內信號功率值Pin與拉曼光纖放大器的信號光丟失門限值進行比較，控制其泵浦雷射器的關閉和開啟；當複合帶內信號功率值Pin小於拉曼光纖放大器的信號光丟失門限值時，其泵浦雷射器保持關閉狀態；反之，則予以開啟；根據存儲的拉曼光纖放大器增益值與帶外平均增益值之間的數學對應關係，確定目標增益值對應的帶外平均增益值，並以其乘以第一光功率探測器（5）探測的帶外光信號功率，獲得第一修正值；根據存儲的增益值和拉曼增益自身產生的帶外ASE光信號功率之間的數學關係，確定目標增益值對應的帶外ASE功率值；將所述獲得的第一修正值和目標增益值對應的帶外ASE功率值相加，獲得標準帶外ASE信號功率。
6.根據權利要求4所述的一種實現目標拉曼增益鎖定的拉曼光纖放大器，其特徵在於：所述的信號濾波器（2）的透射端和所述的控制單元（15）的輸入端之間連線有第二光功率探測器（6），用於探測分離出的複合帶內光信號功率Pin；所述控制器還存儲有拉曼光纖放大器增益值與帶外平均增益值之間的數學對應關係；所述控制器還可以使用如下方式來確立標準帶外ASE光功率：在拉曼光纖放大器上電且其泵浦雷射器關閉的條件下，獲取第一光功率探測器（5）探測的帶外光信號功率和第二光功率探測器（6）探測的分離出的複合帶內光信號功率Pin；將複合帶內信號功率值Pin與拉曼光纖放大器的信號光丟失門限值進行比較，控制其泵浦雷射器的關閉和開啟；當複合帶內信號功率值Pin小於拉曼光纖放大器的信號光丟失門限值時，其泵浦雷射器保持關閉狀態；反之，則予以開啟；根據存儲的拉曼光纖放大器增益值與帶外平均增益值之間的數學對應關係，確定目標增益值對應的帶外平均增益值，並以其乘以第一光功率探測器（5）探測的帶外光信號功率，獲得第一修正值；根據存儲的增益值和拉曼增益自身產生的帶外ASE光信號功率之間的數學關係，確定目標增益值對應的帶外ASE功率值；根據複合帶內信號功率Pin與帶內、帶外隔離度i的數學對應關係，獲得第二修正值，將所述獲得的第一修正值、第二修正值和目標增益值對應的帶外ASE功率值相加，獲得標準帶外ASE信號功率。
7.根據權利要求4或5或6所述的一種實現目標拉曼增益鎖定的拉曼光纖放大器，其特徵在於：所述信號濾波器（2）和監控信道濾波器（7）可以採用帶通濾波器。
8.根據權利要求4或5或6所述的一種實現目標拉曼增益鎖定的拉曼光纖放大器，其特徵在於：所述信號濾波器（2）的工作寬頻為拉曼光纖放大器工作波段。
9.根據權利要求4或5或6所述的一種實現目標拉曼增益鎖定的拉曼光纖放大器，其特徵在於：所述監控信道濾波器（7）的工作寬頻採用將監控信號濾除的工作波段。
10.根據權利要求4或5或6所述的一種實現目標拉曼增益鎖定的拉曼光纖放大器，其特徵在於：所述的信號濾波器（2）的反射端和監控信道濾波器（7）的公共端之間級聯有多個信號濾波器（2-1、2-2、…2-n）；其每一信號濾波器的公共端與其上級信號濾波器的反射端相連線且其工作頻寬相同。
實施方式
《一種實現目標拉曼增益鎖定的方法及其拉曼光纖放大器》所涉及的一種實現目標拉曼增益鎖定的拉曼光纖放大器具體如圖1所示，泵浦雷射器組3的輸出端與泵浦信號合波器4的泵浦端相連，泵浦信號合波器4的公共端與傳輸光纖相連,泵浦信號合波器4的信號端與分光耦合器的輸入端相連，分光耦合器可以採用10/90分光比，也可以採用其它分光比，將分光耦合器的分光比大端做為信號輸出端，分光比的小端則與信號濾波器2的公共端相連，信號濾波器2的反射端與監控信道濾波器7的公共端相連，監控信道濾波器7的反射端與第一光探測器5相連，監控信號濾波器7的透射端為OSC（optical supervisory channel）信號輸出端。信號濾波器2的透射端與第二光探測器6相連，控制單元15分別與第一光探測器5及第二光探測器6相連。
信號帶通濾通器2將輸入信號分為濾波器工作頻寬的複合帶外光信號和複合帶內光信號。複合帶內光信號包括帶內信號和帶內ASE光，複合帶外光信號包括帶外ASE光和OSC（optical supervisory channel）信號光。在信號濾波器2的工作頻寬外的波段增加一個監控信道濾波器7的濾波作用，可有效抑制光監控信道中的信號功率即OSC信號對拉曼光纖放大器帶外ASE的影響。第一光探測器5實現對先後通過信號濾波器2和監控信道濾波器7的頻寬外的ASE光進行光功率探測，第二光探測器6實現在信號濾波器2工作波長範圍的帶內ASE光和帶內信號光，即複合帶內光信號進行光功率探測。
該發明根據帶外ASE光進行功率鎖定，使拉曼光纖放大器的增益不受外界環境條件的變化而變化，即在不同類型的光纖中，如SMF-28，Leaf，Truewave光纖等，無需人為的調節泵浦功率即可實現某一設定的增益，在光纖老化、環境溫度變化等因素的影響下，拉曼增益能夠保持設定值不變，增強了拉曼光纖放大器的通用性與方便性；根據存儲在控制單元內部的拉曼增益與帶外ASE的關係列表及拉曼增益與帶外平均增益列表實現目標增益可變的分散式拉曼光纖放大器。
該發明拉曼增益與拉曼增益自身產生的帶外ASE光功率的關係通過列表的方法建立一一對應關係或通過建立函式關係的方法存儲在控制單元內。列表的具體實現是通過定標方式實現的，通過定標方式確定拉曼增益與拉曼增益自身產生的帶外ASE光功率的一一對應關係後，再通過最小二乘法線性擬合或插值或其它擬合方式，建立起拉曼光纖放大器增益與拉曼增益自身產生的帶外ASE光功率的函式關係。控制單元可以根據拉曼光纖放大器增益與拉曼增益自身產生的帶外ASE光功率的關係，設定增益值，自動調節泵浦功率，使帶外ASE光功率達到目標增益值所對應的拉曼增益自身產生的帶外ASE光功率值。
該發明的目標拉曼增益鎖定的過程具體如下：在實際套用中，DWDM信號組8經過摻鉺光纖放大器9放大後，再經過傳輸光纖10進入泵浦信號合波器4後，所有的信號光和ASE光進入耦合器1，信號光通過耦合器的大端輸出。一小部分信號光和ASE光則通過耦合器1小端進入信號濾波器2，信號濾波器2把這部分信號光和ASE光分為透射端信號端和反射端信號端，透射端信號包括帶內信號和帶內ASE光，即複合帶內光信號。該發明中的帶內信號和帶外信號的確定是相對於濾波器波段進行劃分的，此時的複合帶內光信號是指在信號濾波器2工作波長範圍內信號光和ASE光，其光譜如圖3所示的信號濾波器工作頻寬內的光譜區域11。而工作頻寬外的光譜如圖3所示中的信號濾波器工作頻寬外的ASE短波長區域12、信號濾波器工作頻寬外的ASE長波長區域13兩個區域中譜線。信號濾波器2的反射端信號包括帶外信號和帶外ASE，即複合帶外光信號，所述複合帶外光信號中的帶外信號作用是實現對傳輸系統中進行監控，即OSC（optical supervisory channel）信號。信號濾波器2反射端信號，即複合帶外光信號再通過監控信道濾波器7進行濾波處理，OSC信號被濾出，在該發明中，OSC信號沒有進行使用。監控信道濾波器7的反射端為帶外ASE光，該帶外ASE光信號通過第一光探測器5進行光功率探測。當第一光探測器5探測值達到某增益，那么控制單元15可以根據存儲其中的增益與拉曼增益自身產生的帶外ASE功率的列表關係或函式關係查找目標增益對應的ASE功率值，控制單元15開始驅動進行控制，將帶外的ASE功率穩定在這個查找的帶外ASE功率值水平上，從而可以實現拉曼光纖放大器的增益鎖定。當拉曼光纖放大器的增益發生變化時，控制單元15也可以根據預先存儲在控制單元15內部的增益與拉曼增益自身產生的帶外ASE功率列表關係或函式關係，調節泵浦的泵浦功率，使帶外ASE功率值達到新增益需求情況下的功率水平，從而實現目標增益的鎖定。
經過信號濾波器的複合帶外信號譜線如圖3所示的位於信號濾波器工作頻寬外的ASE短波長區域12和信號濾波器工作頻寬外的ASE長波長區域13。圖4中信號濾波器工作頻寬外的ASE短波長區域12去除監控信道濾波器7濾出的OSC信號頻寬部分，即圖4中所示的被濾出OSC信號的光譜14，剩餘譜線就是帶外ASE光區域。
該發明的信號濾波器（2）可以採用帶通濾波器，但不限定為帶通濾波器，還可以採用同拉曼光纖放大器工作波段一致的其它類型濾波器。監控信號濾波器（7）可以採用帶通濾波器，也可以選擇不限於帶通濾波器的其它類型濾波器，只要所選擇的濾波器能夠實現將OSC監控信號濾除的功能。
該發明的第一光探測器5主要作用是實現對通過信號濾波器2和監控信道濾波器7工作範圍的頻寬外的ASE光源進行光功率探測，但是該光探測器探測精準度會受到二部分光功率的影響，一部分是由於系統中EDFA自身產生的帶外ASE光，這部分ASE光會被拉曼光纖放大器進行放大，這個EDFA產生的帶外ASE對系統的影響是必須要避免的問題。一部分是帶內信號串擾到帶外的部分；
在拉曼光纖放大器工作頻寬外的不同波長處，放大增益是不相同的，而工作頻寬外的ASE光不是某一波長，是一個比較寬的光譜，在這個比較寬的範圍內，每一點處的增益是不相同的，因此可以用平均增益來描述整個帶外光譜的增益。由於系統中EDFA自身產生的帶外ASE光，這部分ASE光被拉曼光纖放大器放大，其增益就是某一拉曼增益情況下所對應的拉曼光纖放大器帶外的平均增益，在不同拉曼增益情況下，拉曼光纖放大器帶外的平均增益也會不同。該發明通過採用以下步驟，消除了系統中EDFA自身的帶外ASE對拉曼增益控制的影響。
1）拉曼放大器上電後泵浦功率不能立即打開，首先通過控制單元15採集系統中進入到拉曼放大器中的系統中EDFA的帶外ASE功率，即第一光探測器5測到的功率值，然後把這個值存儲到控制單元15內；
2）根據光探制器6所探測到的光功率與信號光丟失門限的比較，信號光丟失門限值是一個預定值，判決是否開泵；
3）如果第二光探測器6探測到的功率值小於拉曼光纖放大器的信號光丟失門限，泵浦就不會打開，此時拉曼光纖放大器處於沒有增益的非工作狀態；
4）拉曼光纖放大器拉曼增益與帶外的拉曼光纖放大器平均增益的關係的獲得，通過列表的方法建立一一對應關係或通過建立函式關係的方法存儲在控制單元15內。列表的具體實現是通過定標方式實現的，通過定標方式確定拉曼光放大器拉曼增益與帶外的拉曼平均增益的一一對應關係後，再通過最小二乘法線性擬合或插值或其它擬合方式，建立起拉曼增益與帶外的拉曼平均增益的函式關係,如圖6所示；
5）如果第二光探測器6探測到的功率值大於拉曼放大器的信號光丟失門限值時，拉曼放大器被控制單元15進行控制開泵；
6）如果要求拉曼增益達到設定的增益值，通過拉曼光纖放大器拉曼增益與帶外的拉曼光纖放大器平均增益的關係查表或者拉曼光纖放大器拉曼增益與帶外的拉曼光纖放大器平均增益的函式關係，查找對應於目標增益的帶外拉曼光纖放大器平均增益；
7）將系統中進入拉曼光纖放大器的由EDFA產生的帶外ASE功率乘以目標增益的帶外拉曼光纖放大器平均增益，得到第一修正值，並儲存於控制單元。
由於第一光探測器5所探測到的帶外ASE功率就包含控制在拉曼默認增益時拉曼自身產生的帶外ASE功率加上所得的第一修正值，不同的拉曼增益會對應不同的帶外平均增益。這樣在實際套用中就消除了系統的帶外ASE對拉曼增益控制的影響。
《一種實現目標拉曼增益鎖定的方法及其拉曼光纖放大器》通過採用以下兩種解決方案，消除了帶內信號串擾的影響。
第一方式：如圖2所示，在信號濾波器2的反射端後側依次串聯多個相同的帶通濾波器，下一級帶通濾波器相當放置於上一級帶通濾波器的反射連線埠。以上帶通濾波器的工作頻寬同信號濾波器2的工作頻寬相同，以上措施可以抑制信號濾波器2工作頻寬內的信號功率串擾到工作頻寬外的ASE處，減小了由於帶內與帶外隔離度不足導致的對帶外ASE探測精準度的影響。
第二方式：如果為了降低成本與體積，不想串聯多個帶通濾波器來增加隔離度，或者串聯多個帶通濾波器後隔離度仍然達不到要求，可以通過控制單元15利用帶內功率與隔離度的關係計算出帶內功率串擾到帶外的大小。其實現步驟是：第二光探測器6探測到的帶內功率為Pin dBm，帶內外隔離度為i dB，隔離度的取值可以通過定標實現，那么由帶內串擾進帶外的功率為.mW，即第二修正值，以上計算由控制單元15實現。而這部分功率不是由於拉曼光纖放大器增益產生的，因此在進行拉曼光放大器增益鎖定時，這部分功率由控制單元15自動計入第一光探測器5的功率值，進行增益鎖定時，經控制單元驅動調整到的目標增益對應的帶外ASE光功率值，即調整後的第一光探測器5的功率值，包含預先存儲里的該增益對應的功率值加上帶內串擾進帶外的功率為。
為了有效消除帶內信號串擾的影響，可以單獨採用上述第一種方式或者第二種方式，也可以採用第一種方式和第二種方式的組合。
《一種實現目標拉曼增益鎖定的方法及其拉曼光纖放大器》有效消除了系統中EDFA自身帶外ASE對拉曼增益控制的影響以及帶內信號串擾的影響，該發明的控制單元計算出來的標準帶外ASE光功率值，即：目標增益對應拉曼增益自身產生的帶外ASE功率值+第一修正值+第二修正值，由控制單元控制並且運算。第一光探測器5探測出實時帶外ASE功率值，將實時帶外ASE功率值與標準帶外ASE光功率值進行比較後，調整泵浦雷射器功率，使實時帶外ASE功率值達到標準帶外ASE光功率值，實現拉曼光纖放大器目標增益的鎖定。採用該發明的修正帶外ASE功率值進行目標增益鎖定的方法，可以能夠進一步提高第一光探測器對帶外ASE光功率的探測精度，從而使拉曼光纖放大器準確地實現鎖定客戶所要求的目標放大增益。
當系統中未採用EDFA，拉曼光纖放大器就不存在系統中EDFA自身帶外ASE對拉曼增益控制的影響，同時該發明採用串聯多個帶通濾波器進行消除帶內信號串擾，或者帶內信號對帶外信號的影響很微小時，此時第一光探測器5探測的實際帶外ASE功率值不需要通過控制單元進行修正運算，此時只需要調節拉曼光纖放大器的泵浦雷射器功率，使帶外ASE功率值達到目標增益所對應的帶外ASE光信號功率值（此時該值即為標準帶外ASE光功率值），就可以實現拉曼光纖放大器目標增益的鎖定。
雖然《一種實現目標拉曼增益鎖定的方法及其拉曼光纖放大器》已經詳細地示出並描述了一個相關的特定的實施例參考，但該領域的技術人員應該能夠理解，在不背離該發明的精神和範圍內可以在形式上和細節上作出各種改變。這些改變都將落入該發明的權利要求所要求的保護範圍。
榮譽表彰
2020年7月，《一種實現目標拉曼增益鎖定的方法及其拉曼光纖放大器》獲得第二十一屆中國專利銀獎。
