应用于光纤时频传递的低噪声高对称性的双向光放大器的制造方法
【技术领域】
[OOOU 本发明设及一种低噪声高对称性的双向光放大器炬i-邸FA)，主要应用于高精度 光纤时频传递的双向中继放大，也可W应用于商用链路的双向中继放大。
【背景技术】
[0002] 高精度时间频率传递技术在多方面有着重要应用，如时间频率计量、导航定位、基 础物理、粒子加速器、天文学等。对于长链路高精度光纤时频传递，调制的光信号会因为链 路中的各种吸收和散射而产生损耗，当入射到低噪声探测器的光功率太低时，光电探测器 的散粒噪声将淹没输入信号，导致接收端的信号信噪比太低，影响时频传递的稳定性，如果 链路距离超过了探测器可探测范围，甚至无法接收到时频信号。所W为了保证在远端能接 收到时频信号并提高接收信号的质量，必须对光信号进行放大，而渗巧光纤放大器是直接 进行光放大，无需转换成电信号，代替了传统的光-电-光型复杂模式。高精度光纤时频传 递主要是采用单纤中信号双向还回主动反馈补偿方式来实现高精度的要求，所W其中继放 大必须满足双向放大要求。且该种方式最大前提假设是往返链路是对称的，任何不对称都 会严重影响传递系统的稳定度，所W中继放大也必须满足对称要求。由于任何光器件的加 入都会额外引入不对称，所W渗巧光纤放大器的结构越简单越好，即其包含的光器件越少 越好。另外高精度光纤时频传递对链路的噪声要求非常严格，器件引入的噪声会直接影响 链路短期稳定度，双向光放大器作为有源器件更需要低噪声性能来保证链路的稳定。由于 渗巧光纤放大器的放大特性，会引入额外的噪声（自发福射光、自发福射拍频光、被放大瑞 利散射光），如果不加隔离滤波（隔离器、滤波器等光器件）等措施，容易导致激光振荡、频 率波动等，噪声特性比较差。所W同时保证双向渗巧光纤放大器的双向对称和低噪声性能 任然是个比较重要的研究课题。
[0003] 为了解决长距离高精度时频传递的中继放大问题，人们已经提出了若干 技术方案。在先技术之 一 ；0.Lopez,A.Amy-Klein,M.Lours,Ch.Chardonnet,and G.Santarelli, "High-resolutionmicrowavefrequencydisseminationonan86-km urbanopticallink, "Appl.Phys.B98(4), 723 - 727(2010)，利用两个环形器将两个单向 放大的光放大器连接，分上下两路来分别对两个方向的光信号进行放大，两个方向上的光 放大是完全独立的。该种方式最大的缺点是上下两路的两个光放大器之间的不一致性，放 大器内部所有器件包括无源和有源都会导致不一致，该会导致两个方向的光信号放大的不 对称性，直接影响高精度时频传递的稳定度。而且该方式用了两个光放大器，制作成本高。
[0004] 在先技术之二：t. 'Sliwczy'nski,P.Krehlik,t.Buczek,and M.Lipi'nski,"Frequencytransferinelectronicallystabilizedfiberoptic linkexploitingbidirectionalopticalamplifiers,"IEEETrans.Instrum. Meas. ,vol. 61,no. 9,pp. 2573 - 2580,Sep. 2012,采用光放大器最简单也是最核屯、的结构， 就只有渗巧光纤和累浦光源，其他分光的无源光器件，像滤波片式波分复用器、环形器、隔 离器，都略去不用。该种方法的优势在于用最少的光器件来最大限度地提高双向光放大器 的对称性，但是同时由于缺少该些分光的无源光器件，会使自发福射光、瑞利散射光等该些 噪声来源自由地在链路中传播，也将导致系统稳定度降低。
[0005] 在先技术之毛庆和，王劲松等，双向渗巧光纤放大器的特性分析[J]. ACTA OPTICA SINICA，Vol. 19, No. 11，Nov. 1999,采用四个环形器将光路分成两路，但是经过同一 段渗巧光纤，在一定程度上提高了两路的对称性，但是其采用两个累浦光源依然带来潜在 的不对称性。而且环形器的方式不能隔离瑞利散射光，噪声依然很大。
【发明内容】
[0006] 为了克服在先技术的缺点，更好地满足高精度时频传递的实际需求，本发明基于 WDM技术提出了一种低噪声高对称性的双向光放大器。
[0007] 基于WDM技术的双向还回时频传递技术的基本原理是时间信号和频率信号分别 调制在两台不同波长（^1、^2)的激光器上，然后通过DWDM合束进入光纤链路，到了远端解 调之后再调制在两台另两个不同波长（A 3、A 4)的激光器上还回到本地端从而获得光纤链 路噪声情况进行反馈补偿。
[000引本发明的技术解决方案如下；
[0009] 一种应用于光纤时频传递的低噪声高对称性的双向光放大器，其特点在于：包括 四个多通道光波复用器、多个相应波长隔离器、一段渗巧光纤、累浦激光器、累浦激光隔离 器、分束器和两个波分复用器；
[0010] 所述的多通道光波复用器的通道分成对称两部分，一部分用于正向传输，一部分 用于反向传输，每两个多通道光波复用器组成一组，且相同通道通过所述的相应波长隔离 器相连，所述的隔离器方向顺着传输方向设置；每组有两个公共端口，分别作为合束输入端 口和合束输出端口，所述的合束输入端口接入待放大的光信号，合束输出端口连接所述的 一个波分复用器的传输信号输入端口；
[0011] 沿所述的累浦激光器的输出光路方向依次设置所述的累浦激光隔离器和分束器， 该分束器的两个分束端分别与两个波分复用器的累浦信号输入端口相连；
[0012] 所述的两个波分复用器的公共端之间通过所述的渗巧光纤相连。
[0013] 进一步，所述的多个相应波长隔离器的波长根据多通道光波复用器的通道波长选 择，隔离度根据实际需求选择。
[0014] 所述的多通道密集型光波复用器的波长W及波长通道个数根据实际传递信号载 波波长大小W及个数需求而选择。密集型光波复用器主要用不同波长通道来分离传递信 号，使两端输入的每个波长调制信号之间相互独立，往返的两个方向上的的调制信号之间 也相互独立，同时密集型光波复用器窄带宽通道起到了光滤波器作用，消除被放大的自发 福射光W降低放大器的噪声，提高系统的信噪比。
[0015] 进一步，所述的累浦激光器是980nm累浦激光器或1480nm累浦激光器。
[0016] 更进一步，980nm累浦激光器的波长为980nm，此波长处不存在激发态吸收，累浦 效率较高。正反向采用同一个累浦激光器进行双向累浦方式消除了因不同累浦激光器W及 单向累浦方式带来的不对称。
[0017] 所述的相应波长隔离器是载波波段的非保偏光纤隔离器。在两个方向的输入端加 光隔离器消除因放大的自发福射反向传播可能引起的干扰，输出端保护器件免受来自下段 的反向瑞利散射和端面反射光，同时输入和输出端插入光隔离器也为了防止连接点上反射 引起激光振荡，抑制光路中的反射光返回光源侧，从而既保护了光源又使系统工作稳定。
[0018] 980皿隔离器是为防止反射光回到980皿激光器，提高980皿激光器的输出稳定 度。
[0019] 进一步，所述的分束器为980nm分束器，分束比例为1: 1，实现正反向两端输入累 浦光一致。
[0020] 进一步，所述的波分复用器为滤波片式波分复用器或波长合束器。
[002U 更进一步，所述的滤波片式波分复用器是通980皿波长光