信号光放大设备、方法及存储介质与流程

1.本发明涉及光信号处理领域，尤其涉及一种信号光放大设备、方法及存储介质。


背景技术：

2.现有技术中用于光通信的光放大设备，往往是将特定的信号光通过被泵浦激发处于特定激发态的增益介质而得到放大的信号光。由于增益介质中元素的能级状态及特性限定，如目前主要的光放大器的放大带宽一般在几十nm水平。基于受激拉曼散射非线性效应的拉曼(raman)放大器在配置合适的泵浦源和放大结构时可以实现100nm左右的有效光放大。但要实现更宽的放大带宽则会因为raman频移的限制产生较高的串扰从而影响放大的效果。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供一种信号光放大设备、方法及存储介质。
4.本发明实施例的技术方案是这样实现的：
5.第一方面，本发明实施例提供一种信号光放大设备，其特征在于，包括：信号输入单元、泵浦光发生器、波分复用器及非线性介质；
6.所述信号输入单元，与所述波分复用器连接，用于将待放大的信号光输入所述波分复用器；
7.所述泵浦光发生器，与所述波分复用器连接，用于将泵浦光输入所述波分复用器；所述泵浦光用于泵浦激发所述非线性介质，以在所述非线性介质中产生超连续的非线性效应；
8.所述波分复用器，分别与所述信号输入单元、所述泵浦光发生器及所述非线性介质连接，用于将所述信号光与所述泵浦光耦合并输出至非线性介质；
9.所述非线性介质，与所述波分复用器连接，用于通过所述泵浦光激发并基于所述超连续的非线性效应对所述信号光进行放大传输。
10.进一步地，所述设备还包括：
11.光放大器，连接在所述泵浦光发生器和所述波分复用器之间，用于将所述泵浦光的功率放大至等于或大于预设功率阈值，并将放大后的泵浦光输入至所述波分复用器；所述预设功率阈值为所述泵浦光在所述非线性介质中产生超连续的非线性效应所需的最低功率。
12.进一步地，所述设备还包括：
13.输入隔离器，连接在所述泵浦光发生器和所述波分复用器之间，用于抑制所述泵浦光在光路中的反射；
14.和/或，输出隔离器，与所述非线性介质连接，用于抑制放大后的信号光在所述非线性介质的输出端以及输出光路中的反射。
15.进一步地，所述设备还包括：
16.输出滤波器，与所述非线性介质连接，用于滤除放大后的信号光中的噪声信号。
17.进一步地，若所述信号光包含多个不同通道的波长，所述泵浦光的波长与所述信号光对应的第一波长范围中任一波长间的第一差值，均大于所述第一波长范围中的最大波长与最小波长间的第二差值。
18.进一步地，若所述信号光包含多个不同通道的波长，所述信号光对应的第一波长范围，落入第二波长范围；所述第二波长范围为所述非线性介质中产生超连续的非线性效应所形成的超连续光谱对应的波长范围。
19.第二方面，本发明实施例提供一种信号光放大方法，应用于如前述一个或多个技术方案所述的信号光放大设备，包括：
20.根据待放大的信号光的第一波长范围确定泵浦光的波长；所述泵浦光用于激发非线性介质产生超连续的非线性效应；
21.基于所述波长生成所述泵浦光；
22.将所述泵浦光与所述信号光合波并输入所述非线性介质，其中，所述非线性介质用于通过所述泵浦光激发并基于所述超连续的非线性效应对所述信号光进行放大传输。
23.进一步地，所述方法还包括：
24.确定第二波长范围；所述第二波长范围为所述非线性介质中产生超连续的非线性效应所形成的超连续光谱对应的波长范围；
25.若所述第一波长范围处于所述第二波长范围中增益达到预设值的波长区间，则输出在所述非线性介质中放大后的信号光；
26.若所述第一波长范围处于所述第二波长范围之外或处于所述第二波长范围中增益低于预设值的波长区间，则基于所述第一波长范围调整所述泵浦光，以使所述第一波长范围落入所述第二波长范围中增益达到预设值的波长区间。
27.进一步地，所述根据待放大的信号光的第一波长范围确定泵浦光的波长，包括：
28.确定待放大的信号光的第一波长范围中的最大波长与最小波长；
29.根据所述最大波长与所述最小波长，确定泵浦光的波长，其中，所述泵浦光的波长与所述第一波长范围中任一波长间的第一差值，均大于所述最大波长与所述最小波长间的第二差值。
30.第三方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令；计算机可执行指令被处理器执行后，能够实现前述一个或多个技术方案所述方法。
31.本发明实施例提供的信号光放大设备，包括：信号输入单元、泵浦光发生器、波分复用器及非线性介质；泵浦光发生器，与波分复用器连接，用于将泵浦光输入波分复用器；泵浦光用于泵浦激发非线性介质，以在非线性介质中产生超连续的非线性效应；波分复用器，分别与信号输入单元、泵浦光发生器及非线性介质连接，用于将信号光与泵浦光耦合并输出至非线性介质；非线性介质，与波分复用器连接，用于通过泵浦光激发并基于超连续的非线性效应对信号光进行放大传输。如此，通过将可与非线性介质产生超连续的非线性效应的泵浦光与信号光共同输入非线性介质，基于非线性效应可以产生的波长跨度更大的超连续光谱，对信号光进行放大，可以得到更宽的放大带宽，大大优化信号光的放大效果。
附图说明
32.图1为本发明实施例提供的一种信号光放大设备的结构示意图；
33.图2为本发明实施例提供的一种信号光放大设备的结构示意图；
34.图3为本发明实施例提供的一种信号光放大设备的结构示意图；
35.图4为本发明实施例提供的一种信号光放大设备的结构示意图；
36.图5为本发明实施例提供的一种信号光放大设备的结构示意图；
37.图6为本发明实施例提供的一种信号光放大方法的流程示意图；
38.图7为本发明实施例提供的一种信号光放大方法的流程示意图；
39.图8为本发明实施例提供的一种信号光放大方法的流程示意图。
40.附图标记说明
41.10、信号输入单元；20、泵浦光发生器；30、波分复用器；
42.40、非线性介质；50、光放大器；60、输入隔离器；
43.70、输出隔离器；80、输出滤波器；90、输出端口。
具体实施方式
44.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本发明的限制，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
45.在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
46.在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本发明实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
47.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本发明实施例的目的，不是旨在限制本发明。
48.如图1所示，本发明实施例提供一种信号光放大设备，其特征在于，包括：信号输入单元10、泵浦光发生器20、波分复用器30及非线性介质40；
49.所述信号输入单元10，与所述波分复用器30连接，用于将待放大的信号光输入所述波分复用器30；
50.所述泵浦光发生器20，与所述波分复用器30连接，用于将泵浦光输入所述波分复用器30；所述泵浦光用于泵浦激发所述非线性介质40，以在所述非线性介质40中产生超连续的非线性效应
51.所述波分复用器30，分别与所述信号输入单元10、所述泵浦光发生器20及所述非线性介质40连接，用于将所述信号光与所述泵浦光耦合并输出至非线性介质40；
52.所述非线性介质40，与所述波分复用器30连接，用于通过所述泵浦光激发并基于所述超连续的非线性效应对所述信号光进行放大传输。
53.在本发明实施例中，信号输入单元10可以包括用于生成待放大信号光的信号发生器，也可以为用于获取待放大的信号光的端口，例如与信号发生器输出端口连接的端口。可选地，输入的信号光可以为单通道信号，也可以为多通道信号。泵浦光用于在非线性传输介质中产生超连续的非线性效应。这里，泵浦光可以为脉冲光，也可以为连续光，相应地，泵浦光发生器20可以为产生脉冲的激光器，或者连续输出的激光器等。优选地，泵浦光可以采用窄线宽，例如100khz线宽的光源，相应地，泵浦光发生器20可以为窄线宽的半导体激光器，也可以是锁模窄线宽固体激光器或光纤激光器。
54.超连续的非线性效应，为可产生超连续现象的非线性效应，例如，当泵浦光入射非线性介质40时，在自发相位调制(self phase modulation，spm)、交叉相位调制(cross phase modulation，xpm)、四波混频(four wave mixing，fwm)、受激拉曼散射(stimulate raman scattering，srs)以及受激布里渊散射(stimulate brillouin scattering，sbs)等超连续的非线性效应，可以为非线性效应的作用下，产生超宽的输出光谱，即超连续光谱(super continuum spectrum)。
55.在一个实施例中，泵浦光发生器20用于产生窄线宽脉冲或连续泵浦光，可以为包含一个或多个不同波长的激光器，相应地，泵浦光发生器20所产生的窄线宽脉冲或连续泵浦光可以是一个波长，也可以是多个波长，以对非线性介质40进行更加充分的激发，实现对待放大信号光波长的高效放大。
56.波分复用器30用于将泵浦光和信号光同步传输至非线性介质40，降低耦合产生的损耗。可选地，波分复用器30可以为基于光纤拉锥的波分复用器30，也可以是基于薄膜滤光片(thin film filter，tff)的波分复用器30。
57.非线性介质40可以是可产生非线性效应的介质，如高非线性的固体，液体，气体等介质，以及可产生非线性效应的光纤，晶体，玻璃等，也可以是非线性光学晶体、非线性光学玻璃、非线性光纤等，例如非线性光子晶体光纤(highly nonlinear-photonic crystal optical fiber，hn-pcf)，或者非线性效应较强的高非线性光纤以及锥形光纤等。非线性介质40可以是前述的一种，也可以是多种相同或不同非线性介质的组合。
58.在一个实施例中，根据泵浦光与信号光的波长、非线性介质40色散、非线性转换效率等参数的不同，非线性介质40可以选择同一种介质，或者，也可以选择多种介质进行级联。若非线性介质40包括级联的多种不同介质，可以使用熔接、空间耦合、模式变换耦合等方式实现不同介质间的连接，以抑制不同介质之间的模场不匹配。
59.可选地，如果光在非线性介质40中的反射较强，可以在非线性介质40中的至少一个位置设置光隔离器以降低反射引起的影响。
60.在另一个实施例中，非线性介质40与波分复用器30的连接可以采用熔接、空间耦合、模式转换等方式，以提高连接的可靠性并降低连接损耗。
61.如此，通过波分复用器30的设置，以及基于非线性介质40的特性选用一定波长的泵浦光，与信号光共同传输至非线性介质40后，可激发非线性效应形成超连续光谱，进而通过超连续的非线性效应对信号光进行放大传输。这样既可以基于波分复用器30的传输提高信号光与泵浦光传输同步性，提高资源利用率，又可以基于超连续光谱极宽的波长跨度，大大增宽对信号光的放大带宽，优化信号光放大效果。
62.在一些实施例中，如图2所示，所述设备还包括：
63.光放大器50，连接在所述泵浦光发生器20和所述波分复用器30之间，用于将所述泵浦光的功率放大至等于或大于预设功率阈值，并将放大后的泵浦光输入至所述波分复用器30；所述预设功率阈值为所述泵浦光在所述非线性介质40中产生超连续的非线性效应所需的最低功率。
64.在本发明实施例中，光放大器50可以为一级光放大的单个放大器，也可以是多级级联的光放大器50，从而在泵浦光发生器20的光功率较低时，对泵浦光的功率进行充分放大，将窄线宽脉冲或连续泵浦光的功率放大到足以在非线性介质中产生超连续非线性效应的功率水平，以满足非线性介质40产生超连续的非线性效应的光强度需求。预设功率阈值可根据非线性介质40的性质确定，例如不同的非线性介质40对应的预设功率阈值存在不同。
65.在一个实施例中，如果是多级光放大器50级联，级间可以使用隔离器来防止反射激射导致输出不稳定或器件损坏，如果多级放大器之间存在模场不匹配，还可以在级间使用模式变换器以降低光衰减。
66.在另一个实施例中，泵浦光发生器20可生成一个或多个不同波长的泵浦光信号，相应地，所述信号光放大设备也可以包含一个或多个光放大器50，每个光放大器50可用于放大一个或多个泵浦光。其中，泵浦光发生器20生成的泵浦光波长个数与光放大器50的数量可自由组合。
67.在一个实施例中，泵浦光发生器20与光放大器50之间还可以设置一个波分复用器，该波分复用器与一个或多个泵浦光发生器20以及一个或多个光放大器50连接，用于对一个或多个泵浦光发生器20生成的多个不同波长的泵浦光信号进行合波，合波之后的多个泵浦光信号输入光放大器50。
68.在另一个实施例中，泵浦光发生器20与光放大器50之间还可以设置一个波分复用器，该波分复用器与一个或多个泵浦光发生器20以及一个或多个光放大器50连接，用于对一个或多个泵浦光发生器20生成的多个不同波长的泵浦光信号进行分波，分波之后的泵浦光信号输入光放大器50。
69.在另一个实施例中，同样可以将一个或多个光放大器50进行放大后的多个泵浦光信号进行合波，将合波后的泵浦光输入波分复用器30与信号光进行合波输出。
70.可选地，根据泵浦光波长不同，光放大器50可以选用基于掺杂光纤的光放大器50，例如掺钕光纤放大器、掺镱光纤放大器、掺铒光纤放大器，铒镱共掺光纤放大器等，也可以是基于掺杂玻璃或晶体的放大器，例如掺稀土晶体放大器、掺稀土玻璃放大器等。此外，如果是多级级联的光放大器50可以采用同类光放大器50，也可以采用不同类型的光放大器50进行级联。
71.在一些实施例中，所述设备还包括：
72.输入隔离器60，连接在所述泵浦光发生器20和所述波分复用器30之间，用于抑制所述泵浦光在光路中的反射；
73.和/或，输出隔离器70，与所述非线性介质40连接，用于抑制放大后的信号光在所述非线性介质的输出端以及输出光路中的反射。
74.在本发明实施例中，输入隔离器60，和/或，输出隔离器70，均用于抑制光的反射在光路中形成激射不稳或导致损坏器件，从而抑制对设备稳定性造成影响。如图3所示，所述
设备包括：输入隔离器60和输出隔离器70。这里，输出光路为与非线性介质的输出端连接的光路。
75.在一个实施例中，若所述设备中存在光放大器50，则输入隔离器60可以连接在光放大器50与波分复用器30之间，以在对泵浦光进行放大之后抑制光路中的光反射情况。
76.在一些实施例中，如图4所示，所述设备还包括：
77.输出滤波器80，与所述非线性介质40连接，用于滤除放大后的信号光中的噪声信号。
78.在本发明实施例中，通过在输出端设置输出滤波器80，将非线性介质40中产生的与信号光波长不符的非工作波长成分滤除，例如，滤除放大后的信号光的光谱中存在的带外噪声信号。这里，输出滤波器80可以是带通、带阻、高通、低通或周期性滤波器，例如费里-佩罗(febry-perot，fp)可调谐滤波器或光交叉复用器interleaver等。
79.在一个实施例中，若所述信号光放大设备包含输出隔离器70，则输出滤波器80可以连接在输出隔离器70与非线性介质40之间，或者，输出隔离器70与信号光放大设备的输出端口之间。可选地，输出滤波器80也可以与输出隔离器70集成为一个器件。
80.在另一个实施例中，如图5所示，信号光放大设备包含信号输入单元10、泵浦光发生器20、光放大器50、输入隔离器60、波分复用器30、非线性介质40、输出隔离器70、输出滤波器80以及输出端口90。
81.如此，基于输出滤波器80可以充分过滤放大后信号光中的噪声信号，提高信号光的放大效果以及信噪比。
82.在一些实施例中，若所述信号光包含多个不同通道的波长，所述泵浦光的波长与所述信号光对应的第一波长范围中任一波长间的第一差值，均大于所述第一波长范围中的最大波长与最小波长间的第二差值。
83.在本发明实施例中，若信号光中包含多个不同通道波长的信号，例如信号光存在一定的波长范围，即第一波长范围，由于泵浦光和信号光在非线性介质40中产生四波混频fwm，可能产生新的信号成分，进而对信号光形成串扰，影响信号光的放大效果及传输效率。
84.因此，泵浦光发生器20还可以用于设置泵浦光的波长，控制泵浦光与信号光中任一波长的波长间隔，均大于信号光自身的波长范围跨度，可以有效抑制四波混频产生的新的信号波长落入信号光的波长范围，进而最大程度降低对信号光的串扰影响。
85.在另一个实施例中，非线性介质40可以选用色散较高的介质，从而降低四波混频效应产生的新的信号波长产生的串扰影响。
86.如此，在利用超连续非线性效应进行信号光放大传输的基础上，基于泵浦光与信号光波长间隔的设置，大大降低非线性效应产生的新的信号成分对信号光产生串扰等的负面影响。
87.在一些实施例中，若所述信号光包含多个不同通道的波长，所述信号光对应的第一波长范围，落入第二波长范围；所述第二波长范围为所述非线性介质中产生超连续的非线性效应所形成的超连续光谱对应的波长范围。
88.在本发明实施例中，当超连续光谱的波长范围完全覆盖信号光的波长范围时，才可以对信号光进行有效的放大。
89.在一个实施例中，非线性效应产生的超连续非线性光谱对应的波长范围中，各位
置波长对应的增益可能存在不同，例如，基于泵浦光激发产生的超连续光谱中，可能具备与泵浦光波长对应的波长范围，为超连续非线性光谱的第二波长范围中增益最大的波长区间。因此，当第一波长范围落入所述增益最大的波长区间时，该超连续光谱对信号光的增益放大效果最佳。
90.如图6所示，本发明实施例提供了一种信号光放大方法，应用于如前述一个或多个技术方案所述的信号光放大设备，包括：
91.s110：根据待放大的信号光的第一波长范围确定泵浦光的波长；所述泵浦光用于激发非线性介质产生超连续的非线性效应；
92.s120：基于所述波长生成所述泵浦光；
93.s130：将所述泵浦光与所述信号光合波并输入所述非线性介质，其中，所述非线性介质用于通过所述泵浦光激发并基于所述超连续的非线性效应对所述信号光进行放大传输。
94.在一个实施例中，根据第一波长范围设置泵浦光波长，可以为在生成泵浦光之前，根据需要放大的信号光的波长范围、非线性介质的性质，预先计算不同波长的泵浦光在非线性介质中产生超连续非线性效应所形成的超连续非线性光谱的性质，例如超连续非线性光谱的波长范围等，进而与第一波长范围进行对比，确定所需的泵浦光波长。
95.在另一个实施例中，将泵浦光与信号光耦合，可以通过波分复用进行耦合，以降低耦合传输的损耗。
96.如此，将泵浦光与信号光耦合传输至非线性介质，一方面可以大大提高泵浦光与信号光传输的同步性，实现仅在需要信号放大的时候才对非线性介质进行泵浦激发，提高资源利用率。另一方面，基于非线性效应产生的波长范围更大的超连续光谱，又可以实现对信号光更大的放大带宽，优化放大效果。
97.在一些实施例中，如图7所示，所述方法还包括：
98.s140：确定第二波长范围；所述第二波长范围为所述非线性介质中产生超连续的非线性效应所形成的超连续光谱对应的波长范围；
99.s150：若所述第一波长范围处于所述第二波长范围中增益达到预设值的波长区间，则输出在所述非线性介质中放大后的信号光；
100.s160：若所述第一波长范围处于所述第二波长范围之外或处于所述第二波长范围中增益低于预设值的波长区间，则基于所述第一波长范围调整所述泵浦光，以使所述第一波长范围落入所述第二波长范围中增益达到预设值的波长区间。
101.在本发明实施例中，基于产生超连续现象的非线性效应对信号光进行放大，若满足非线性超连续光谱中增益最大的波长区间涵盖信号光的波长范围，则可以实现对信号光最大程度的放大。因此当第一波长范围没有落入该波长区间时，可以通过重新调整设置泵浦光波长，控制超连续光谱中增益最大的波长区间对应变化，以覆盖第一波长范围。这里，增益的预设值可以为根据泵浦光波长与非线性介质的性质确定，也可以根据产生的超连续非线性光谱的整体增益情况确定，增益达到该预设值的波长区间，可认为是超连续非线性光谱中增益较高的区间。
102.在一个实施例中，确定第一波长范围是否处于第二波长范围中增益达到预设值的波长区间，可以包括：确定第二波长范围中增益达到预设值的波长区间；若第一波长范围中
的最大波长小于所述波长区间中的波长上限值，且所述第一波长范围中的最小波长大于所述波长区间中的波长下限值，则所述第一波长范围处于所述波长区间。
103.在另一个实施例中，确定所述信号光的第一波长范围是否处于所述超连续光谱中增益最大的波长区间，还可以为确定第一波长范围是否与所述波长区间中的中心波长重合，或者，确定信号光的第一波长范围的中心波长是否与所述波长区间中的中心波长重合。
104.在一个实施例中，调整所述泵浦光可以为调节所述泵浦光的波长或增加泵浦光包含的波长数，以使多个泵浦光波长所产生的的超连续非线性光谱的较高增益区间可以覆盖所述的信号光的第一波长范围。
105.在另一个实施例中，调整所述泵浦光还可以为分别调节多个不同波长的泵浦光的功率，从而可以实现调节超连续非线性光谱的增益谱型，例如调节每个波长的泵浦光对应的增益最大的波长区间的位置关系，以使信号光的第一波长范围中包含的多个信号光波长均可以获得相等或相近的增益。
106.在一些实施例中，如图8所示，所述s110，包括：
107.s111：确定待放大的信号光的第一波长范围中的最大波长与最小波长；
108.s112：根据所述最大波长与所述最小波长，确定泵浦光的波长，其中，所述泵浦光的波长与所述第一波长范围中任一波长间的第一差值，均大于所述最大波长与所述最小波长间的第二差值。
109.在本发明实施例中，当泵浦光波长与信号光波长的间隔大于信号光自身波长范围时，可以抑制四波混频等非线性效应产生的新的信号成分落入信号光波长范围内，进而可以大大降低新的信号成分对信号光的串扰。因此，若保证泵浦光的第一波长与信号光波长区间中的任一波长的间隔，均大于信号光自身波长区间的宽度，则可以实现上述技术效果。
110.以下结合上述任一实施例提供一个具体示例：
111.超连续谱可以在窄线宽脉冲光泵浦的非线性介质中产生，其产生机理为：如果泵浦波长处于非线性介质的反常色散区，其超连续谱始于调制不稳定(mo dulation instability，mi)；如果泵浦波长处于非线性介质的正常色散区，其超连续谱始于自相位调制(self phase modulation，spm)并产生光孤子(soliton)，长波方向的光孤子在经历脉冲内受激拉曼散射(stimulated raman scatter，sr s)后形成孤子自频移(soliton self frequency shift，sfs)，从而在长波方向形成拉曼孤子超连续谱；短波方向的超连续谱在四波混频(four wave mixing，fwm)和孤子捕获机制下形成超连续谱。脉冲光泵浦产生超连续谱具有较高的转换效率，但光学和控制结构比较复杂。
112.超连续谱也可以在窄线宽连续光泵浦的非线性介质中产生，其产生机理为：连续泵浦光在非线性介质中产生的自发辐射噪声经过调制不稳把连续光分裂为一系列的脉冲并产生一阶光孤子，这些光孤子在经历脉冲内的srs形成孤子自频移从而在长波方向形成拉曼孤子超连续谱；在短波方向主要是通过四波混频以及孤子捕获形成超连续谱。连续光泵浦的超连续谱光源结构简单，但需要较长的非线性介质。
113.超连续谱光源可以产生几百nm甚至数千nm的连续光谱输出，可以覆盖从紫外到红外的光谱区域，实现宽光谱高功率的光谱输出。
114.本发明实施例利用产生超连续现象的非线性效应原理，通过在传统的超连续谱光源的光路结构中加入波分复用器并根据所要放大的光信号波长选定合适泵浦参数以及非
线性介质，将需要放大的光信号由波分复用器的信号端口注入，在信号光经过非线性介质时，当非线性介质受泵浦光作用产生多种复杂非线性效应并产生了超连续光谱的成分与信号光的波长重合，在满足特定的条件如偏振分量重合等条件下可以实现对信号光的有效放大。
115.泵浦光发生器即种子源，可以是脉冲的窄线宽激光器，也可以是连续输出的窄线宽激光器。光放大器，根据应用的不同可以是一级光放大，也可以是多级级联的光放大器，如果是多级光放大器级联，级间可以使用隔离器来防止反射激射导致输出不稳定或器件损坏。如果不同放大器模场的不匹配，还可以在级间使用模式变换器以降低光衰减，如果种子源的光功率足够高，也可以取消光放大器。隔离器，用以防止光的反射在光路中形成激射不稳或损坏器件。波分复用器，用于将经过放大的种子光(泵浦光)和需要进行放大的信号光低损耗的耦合进高非线性介质中。非线性介质，可以是高非线性的固体、液体、气体等介质，光学玻璃、光纤等也可以作为非线性介质使用，特别设计的高非线性光纤，光子晶体光纤等在色散、光功率密度等优化的条件下获得高效的宽谱的信号放大。非线性介质的两端与波分复用器或输出隔离器之间连接可以使用熔接、空间耦合、模式转换等方式以提高光连接的可靠性并降低连接损耗。信号输入当，可以为待放大信号输入端口，输入的信号可以是单通道信号，也可以是多通道信号。输出隔离器，用以防止反射导致激射不稳或损坏器件。
116.通过合理设计种子源与待放大信号波长之间的波长间隔以及非线性介质的色散，可以有效降低在待放大工作波长区间内因为fwm等产生新的波长成分从而影响放大的效率或对信号造成串扰。另外还可以通过在输出端增加滤波器的方式将产生的非工作波长成分滤除，滤波器可以是带通，高通，低通或周期性滤波器(如fp滤波器光交叉复用器或interleaver)，滤波器也可以和输出的隔离器集成为一个器件。
117.其中，种子源可以是单波长，也可以是两个或多个波长的激光器以实现对待放大工作波长的高效放大，也可以是可同时输出多个波长的激光器。
118.光放大器根据种子源波长不同可以是基于掺杂光纤的光放大器如掺钕光纤放大器，掺镱光纤放大器，掺铒光纤放大器，铒镱共掺光纤放大器，也可以是基于掺杂玻璃或晶体的放大器。根据种子源波长的不同，如果是多级光放大器可以是同类光放大器，也可以是不同类型的光放大器进行级联。
119.波分复用器可以是基于光纤拉锥的波分复用器，也可以是基于tff的波分复用器。
120.非线性介质可以是非线性光子晶体光纤hn-pcf，也可以是非线性效应较强的光纤或非线性光纤，考虑到种子源及非线性介质的波长、色散、非线性效率、待放大工作波长等因素，非线性介质可以是同种介质，也可以是不同介质的级联。如果是不同介质级联，在模场不匹配时可以使用熔接，空间耦合，模式变换耦合的方式实现连接。如果介质的反射较强，在介质的中间的不同位置也可以设置光隔离器以降低反射引起的影响。
121.输入隔离器及输出隔离器可以根据反射的强弱以及光路中信号对反射是否敏感，确定是否加入或移除。
122.本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令被处理器执行后，能够实现前述一个或多个技术方案所述方法。
123.本实施例提供的计算机存储介质可为非瞬间存储介质。
124.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
125.上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
126.另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理模块中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
127.在一些情况下，上述任一两个技术特征不冲突的情况下，可以组合成新的方法技术方案。
128.在一些情况下，上述任一两个技术特征不冲突的情况下，可以组合成新的设备技术方案。
129.本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
130.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。