【YD通讯标准】 混合光纤放大器

ICS33.180.30
中华人民共和国通信行业标准
YD/T3127-2016
混合光纤放大器
Hybridopticalfiberamplifier
2016-07-11发布
2016-10-01实施
中华人民共和国工业和信息化部发布前
范围·
规范性引用文件
缩略语
4术语和定义·
技术要求
性能要求·
推荐工作条件
5.3环保符合性…
激光安全
外观检查·
测试方法
测试环境要求·
测试仪器要求
6.3光学性能参数测试
6.4瞬态性能参数测试·
7环境和机械性能试验·
机械性能试验·
环境试验
环境和机械性能试验要求
电气性能试验
可靠性试验
检验分类
出厂检验
8.3型式检验…·
标志、包装、运输和储存
包装·
运输·
YD/T3127-2016
YD/T3127-2016
本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。本标准在制定过程中，技术要求主要参考了ITU-TG.661-2007《光放大器器件和子系统的定义及相关参量的测量方法》、ITU-TG.662-2005《光纤放大器器件和子系统的J一般特性》、ITU-TG.663-2011《光纤放大器器件和子系统的相关应用》等标准。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中国通信标准化协会提出并归口。本标准起草单位：武汉烽火科技集团有限公司、中国信息通信研究院、中兴通讯股份有限公司。本标准主要起草人：付成鹏、龚雪、何万晖、陈俊、卜勤练、余春平、赵文玉、武成宾。HiiKANiKAca
1范围
混合光纤放大器
YD/T3127-2016
本标准规定了后向泵浦分布式拉曼放大器与掺光纤放大器（EDFA）组成的混合光纤放大器（以下简称HYFA）的缩略语、术语和定义、技术要求、测试方法、环境和机械性能试验、检验、标志、包装、运输和储存要求。
本标准适用于C波段HYFA。
注：目前HYFA产品形式主要是后向泵浦分布式拉曼放大器与掺钼光纤放大器（EDFA）的组合形式，其他组合形式待研究。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T2421.1-2008电工电子产品环境试验概述和指南GB/T2828.1-2012计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划GB/T16849-2008光纤放大器总规范GB/T18898.1-2002掺饵光纤放大器C波段掺钼光纤放大器GB/T20184-2006拉曼光纤放大器技术条件GBT26125-2011电子电气产品六种限用物质（铅、永、、六价、多漠联苯和多漠二苯醚的测定
GB/T26572-2011电子电气产品中限用物质的限量要求YD/T3024-2016阵列掺钼光纤放大器SJ/T11364-2006电子信息产品中污染控制标志要求IEC60825-1:2014激光器产品防护-第1部分：设备分类和技术要求（Safetyoflaserproducts-Partl:Equipmentclassificationand requirements）TelcordiaGR-63-CORE：2012网络设备建造系统（NEBS）要求：物理保护（Networkequipment-buildingsystem（NEBS）Requirements:PhysicalProtection）TelcordiaGR-418-CORE：1999光纤传输系统通用可靠性保证要求（GenericReliabilityAssuranceRequirements for Fiber Optic Transport Systems)TelcordiaGR-468-CORE：2004电信设备用光电子器件通用可靠性保证要求（GenericReliabilityAssurance Requirements for Optoelectronic Devices Used in Telecommunications Equipment)TelcordiaGR-1089-CORE:2011电磁兼容和电气安全-电信网络设备通用准则（ElectromagneticCompatibility and Electrical Safety-Generic Criteria forNetwork Telecommunications Equipment)TelcordiaGR-1312-CORE：1999光纤放大器和专有波分复用系统总规范（GenericRequirementsfor Optical Fiber Amplifiers and Proprietary Dense Wavelength-Division Multiplexed Systems1
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3缩略语
下列缩略语适用于本文件。
Auto Pump Power Reduction
Amplified Spontaneous EmissionDistributeRamanFiberAmplifie)Erbium-Doped FiberAmplifier
ElectromagneticInterference
Electro-Static Discharge
HybridOptical FiberAmplifierOptical Time Domain ReflectometerPolarizationDependent Gain
Power of Input Unamplified
Relative Humidity
ReconfigurableOpticalAdd-DropMultiplexerRaman PumpingUnit
Variable Optical Attenuator
术语和定义
自动泵浦功率降低
放大的自发辐射
分布式拉曼光纤放大器
掺饵光纤放大器
电磁干扰
静电放电
混合光纤放大器
光时域反射仪
偏振相关增益
未放大的输入光功率
相对湿度
可重构光分插复用器
拉曼泵浦单元
可变光衰减器
GB/T16849-2008、GB/T20184-2006、YD/T3024-2016《阵列掺饵光纤放大器》界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
混合光纤放大器HybridOpticalFiberAmplifier将DRFA与EDFA集成于一体并进行整体控制，称为混合光纤放大器，如图1所示。在完整的混合放大器中，应包含传输光纤、提供拉曼泵浦光的RPU部分、EDFA部分及相应的检测和控制单元，但厂家提供的HYFA产品是不包含传输光纤的。在本标准中，HYFA特指不包含传输光纤的模块部分。传输光纤ai信号输入
逐浦输出
控制单元
a传输光纤的长度至少要超过50km以便实现充分的分布式拉曼放大：DFA
bRPU与EDFA中间，即图1参考点C处，允许厂家引出中间级输出与中间级输入两端口。图1混合光纤放大器的功能示意
拉曼增益Ramangain
HYFA中，用于拉曼放大部分的放大器所产生的增益。一般为参考点C开泵时的信号光功率（单位为dBm）与参考点B关泵时信号光功率（单位为dBm）的差值，单位为dB。2
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自动泵浦功率降低AutoPumpPowerReductionYD/T3127-2016
HYFA根据线路反射或信号过低等异常情况实现自动泵浦功率降低（APPR）的一种功能，无论在何种情况下，直接入射到空气中的泵浦功率应满足IEC60825-1:2014等级1M的要求。4.4
拉曼泵浦波长范围RamanpumpWavelengthRangeRPU部分泵浦工作波长范围，单位为nm。4.5
拉曼泵浦光反射RamanpumpReflection在标称工作条件下，从传输光纤及光纤端面返回的泵浦光功率（单位为dBm）与总输出泵浦光功率（单位为dBm）之差，单位为dB4.6
未放大的输入光功率PowerofInputUnamplified光信号在被放大前进入RPU（图1中参考点B）的功率，单位为dBm。注：在拉曼开泵情况下，输入光功率无法直接测量，需要通过拉曼放大产生的ASE及拉曼增益进行计算。4.7
接头损耗pointloss
在距离HYFA输入端（泵浦输出端）20km以内所有光缆（或光纤）连接头的插损，单位为dB。4.8
接头损耗检测精度AccuracyofPointLossDetection对于距离HYFA输入端（泵浦输出端）20km以内所有光缆（或光纤）连接头的插损检测值与实际插损值的偏差，单位为dB/dB。
注：单位dB/dB表示实际每dB损耗的偏差量。5技术要求
5.1性能要求
HYFA的相关性能参数见表1。
表1HYFA性能参数
性能参数
工作波长范围
输入功率范围
最大拉曼泵浦输出功率
拉曼泵浦波长范围
拉曼增益
EDFA增益
总增益b
增益斜率
增益起伏
40/80波
48/96波
最小值
最大值
TiiKANniKAcawww.bzxz.net
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性能参数
未放大信号功率上报精度
噪声系数b
输出端泵浦泄漏
拉曼泵浦光偏振度
偏振相关增益
瞬态持续时间
瞬态增益增加量
瞬态增益减小量
瞬态增益偏差量
输入端最大光反射容限
输出端最大光反射容限
接头损耗
接头损耗检测精度
拉曼增益与传输光纤类型及光纤损耗系数相关。表1（续）
多波输入，输入功率>一32dBm
多波输入，输入功率一40dBm<输入功率<—32dBm
16dB加载/下载，100us上升下降16dB加载/下载，100us上升下降沿16dB加载/下载，100us上升下降沿不考虑增益平坦度影响
单独每个光缆（或光纤）连接头的接头损耗
最小值
最大值
bEDFA增益、总增益等指标与实际应用场景关系较大，而噪声指数又与EDFA增益及拉曼增益密切相关，这些指标若用个很宽的范围来表示的话，与实际产品偏差较大，因此本标准不对这三项指标做统一要求，用“”代替。。单波输入情况未被放大的信号光功率上报精度可以较多波情况下劣化0.5dB5.2推荐工作条件
HYFA的推荐工作条件见表2。
表2HYFA的推荐工作条件
参数名称
工作温度
相对工作湿度
储存温度
储存相对湿度
a风速>1.5m/s（高温时的风速）5.3环保符合性
待研究
待研究
待研究
待研究
最小值
最大值
HYFA的组成单元分类应符合GB/T26572-2011中表1的规定，有毒有害物质的限量要求按GB/T26125-2011规定检测，应符合GB/T26572-2011中表3的要求。5.4激光安全
HYFA中输入端（RPU部分）和输出端（EDFA输出）均为人眼不可见的激光，在安装使用和维护过程中，严禁直视器件输出端面或与之相连接的光纤连接器/尾缆的端面。HYFA无论在何种情况下，直接入射到空气中的泵浦功率或信号光功率应满足IEC60825-1:2014等级1M的要求。HYFA由于集成了高功率输出的拉曼光纤放大器，在使用过程中除了满足IEC60825-1:2014等级1M的要求外，还应保护传输线路中连接器处的光纤端面不被烧坏。其实现方法之一是可集成OTDR功4
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能，使HYFA具备光纤线路自诊断功能，能够准确检测2Okm以内的光缆（或光纤）连接头损耗，当单个光缆（或光纤）连接头损耗大于0.5dB时，拉曼应处于APR模式或关泵模式。5.5外观检查
HYFA的外观应平滑、洁净、均匀、无伤痕及裂纹，整个HYFA牢固，尾纤无松动或与连接器插拔平顺；HYFA标志清晰，各个输入、输出光纤接口标志清晰可辨；激光安全标志要有明确的告警标示，并明确标明产品满足IEC60825-1:2014等级1M的要求。测试方法
6.1测试环境要求
测试环境要求应满足GB/T2421.1-2008中5.3的要求6.2测试仪器要求
测试所用的仪器仪表应在有效校准期内。如无特殊要求，其精度应高于所测参数精度的至少一个数量级。
6.3光学性能参数测试
6.3.1常规光学性能测试
按GB/T18898.1-2002规定的测试条件和测试方法进行下列常规光学性能测试：输入功率范围、输出功率范围、工作波长范围；增益、增益平坦度、PDG；
一反向ASE功率：
输入光反射、输出光反射、输入端光最大光反射容限、输出端光最大光反射容限：输入端泵浦泄漏功率、输出端泵浦泄漏功率；偏振模色散。
6.3.2总增益、增益起伏、增益斜率及噪声系数测试6.3.2.1测试仪表
测试仪表包括
1）C-band多波长光源：光源稳定度<0.05dB，工作波长范围见表1；2）光谱分析仪。
6.3.2.2测试框图
测试框图如图2所示。
传输光纤
多波长光源
6.3.2.3测试步骤
光谱分析仪
图2HYFA总增益、增益起伏、增益斜率及噪声系数测试框1）在关机状态下，断开HYFA与传输光纤的连接，将光谱仪设置为放大器测试模式，用光谱分析仪扫描多波长光源经光纤传输后的功率谱（图2中的A点），并且设定光谱分析仪的波长扫描范围为工作波长范围：
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2）连接HYFA与传输光纤，在开机状态下，用光谱分析仪扫描多波长光源经HYFA放大后的功率谱（图2中的B点）：
3）扫描完成后，光谱仪会自动计算出各个波长所对应的增益与噪声系数，单位为dB4）从测量得到的波道增益，按YD/T3024-2016《阵列掺光纤放大器》中的定义4.2和4.3分别计算增益斜率和增益起伏两个参数。6.3.3泵浦光偏振度测试
按照GB/T20184-2006中6.4.6的规定进行测试。6.3.4偏振相关增益
6.3.4.1测试仪表
测试仪表包括：
1）可调谐光源；
2）偏振控制仪：
3）光谱分析仪。
6.3.4.2测试框图
偏振相关增益（PDG）测试框图如图3所示。传输光纤
可调谐光源
6.3.4.3测试步骤
偏振控制仪
图3偏振相关增益测试框
1）调节偏振控制仪，使激光器输出的光在某一偏振状态下：光谱分析仪
2）将可调谐光源的输出波长调节到起始波长，在不开机的情况下，用光谱分析仪测量信号光经传输光纤后B点的光功率，记为Po，单位为dBm；3）在开机的情况下，用光谱分析仪测量信号光经放大器后C点的光功率，记为P1，单位为dBm；4）增益G的计算方法见公式（1），单位为dB：G=P-P
5）改变偏振状态，重复以上4个测试步骤，记录下最大增益Gmax，和最小增益Gmin6）偏振相关开关增益变化量△G计算方法见公式（2），单位为dB：△G-Gmax-Gmin
7）在工作波长范围内，以1nm的波长间隔使可调谐光源的输出光波长增加，重复以上各步骤得到整个波长范围内的偏振相关增益。6.4瞬态性能参数测试
6.4.1测试装置
瞬态性能参数的测试装置如图4所示。图4中的测试装置仅是一种典型的、使用简单光器件的瞬态测量方法。与此测试装置原理类似，但具有相同或更好性能指标的测试装置也可用于瞬态性能参数测试。
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多波长光源
或宽带光源
6.4.2测试设备要求
光调制
耦合器
可调谐光源
信号发生器
传输光纤
图4瞬态性能参数试验装置
1）多波长光源或宽带光源
一多波长光源应符合以下要求：●波长范围应覆盖HYFA的工作波长范围：带通
滤波器
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待测波道
光探测器
示波器
·各个波长间的间隔应大于或等于50GHz，并尽可能按HYFA标称工作状态时的情况配置。若光源波长数目不足，可适当增加波长间隔，但不宜大于400GHz；多波长光源各个波长间的光功率差不大于1.5dB：·在可变光衰减器1（VOA1）的衰减值最小时，多波长光源的输出功率在经过测试光路中其他器件及100km或50km传输光纤后，在待测HYFA输入端应大于或等于HYFA的最大输入功率。一宽带光源应符合以下要求：
?宽带光源后加上一个可调谐带阻型光滤波器可用于代替多波长光源：·宽带光源输出功率的95%以上应在HYFA的工作波长范围内：·在工作波长范围内，其峰-峰值功率的变化应小于1dB；●可调谐带阻型光滤波器用于阻塞残留（预存）波道附近的宽带光，在残留（预存）波长的土75GHz范围内，其衰减深度大于15dB：·除阻塞带附近125GHz的范围外，在整个HYFA的工作波长范围内，可调谐带阻型光滤波器插入损耗的不均匀性应小于0.5dB。实际测试中，常用满足上述要求的可重构光分插复用器（ROADM）作为可调谐带阻型光滤波器。
2）可调谐光源要求如下：
一波长可调谐的范围应覆盖残留（预存）波道的测试范围：一可调谐光源的最大输出功率应大于每个HYFA单波道输入时的最大值。3）可变光衰减器（VOA）：VOA1和VOA2的动态范围应满足测试所要求的功率变化范围。注：若光源的输出功率可在所要求的动态范围内调节，则无需相应的VOA。4）光调制器要求如下：
一光调制器的开关速度应满足所需的最小上升和下降时间的要求：一光调制器的消光比应大于波道数自减少时输入光功率最大变化量5dB以上，注：光调制器也可用满足上述性能要求的快速光开关代替。YD/T3127-2016
5）耦合器：选择恰当的耦合比，使得多波长光源（宽带光源）和可调谐光源输出的光功率满足测试要求。
6）带通滤波器要求如下：
一支持测试所需的残留（预存）波道的波长变化范围，可使用可调谐滤波器、多个不同波长的滤波器级联或解复用器件实现带通滤波器：一在残留（预存）波道的中心波长两侧，1dB带宽至少为±20GHz:一除残留（预存）波道中心波长附近土100GHz范围外，在整个HYFA的工作波长范围内，衰减量至少比最小插损值大20dB，若使用解复用器代替带通滤波器，则要求相邻信道隔离度大于20dB。7）光探测器要求如下：
一带宽能支持测试所需的最快上升和下降时间，建议带宽至少大于50MHz；一在残留（预存）波道功率变化范围的土5dB以内，探测器工作在线性区域，8）示波器：带宽能支持测试所需的最快上升和下降时间，建议带宽至少大于50MHz。9）信号发生器：应能产生测试所需的最快上升和下降时间的“on”，“off”信号。10）传输光纤：50km或100km，损耗系数小于等于0.23dB/km@G.652光纤。11）功率计：测量范围大于HYFA的输入功率范围，测量精度<0.1dB6.4.3测试步骤
1）按测试要求配置多波长光源的各个输出波长，若使用宽带光源，则按残留（预存）波道的波长设置阻塞滤波器的波长：
2）设置光调制器为“on”的状态，使用校准的功率计测量经过50km或100km传输光纤后的输出功率，调整多波长光源（宽带光源）的功率和VOA1的衰减值以达到所需功率：3）连接可调谐光源，同时设置光调制器为“off”的状态，按待测残留（预存）波道的中心波长设置可调谐光源的波长，用功率计在待测HYFA输入端测量残留（预存）波道功率，调整VOA2的衰减值以达到所需功率：
4）设置光调制器为“on”的状态，连接待测HYFA，置于自动增益控制（AGC）模式，设置所需的增益值，并把待测HYFA置于正常工作状态：5）设置信号发生器产生脉冲的上升、下降和持续时间，使光调制器输出的增/减波道的上升时间和下降时间满足测试条件，通常按光功率在10%~90%之间变化的时间来计算上升和下降时间，推荐设置为100us。脉冲的持续时间应大于0.5s，以避免增/减波道过程间的互相干扰：6）设置带通滤波器的中心波长为残留（预存）波道中心波长，通过校准的光探测器和示波器即可测量残留（预存）波道的瞬态参数，若使用解复用器，则在与残留（预存）波道中心波长相应的输出端口引出待测波道：
7）通过示波器测量瞬态过程中待测波道功率的变化，按相关定义得到瞬态持续时间、瞬态增益增加量、瞬态增益减小量和瞬态增益偏差等参数：8）在整个工作波长范围内，选择不同波长的残留（预存）波道重复进行上述测试步骤，以瞬态增益增加量（瞬态增益减小量）最大处的瞬态参数作为待测HYFA的瞬态参数值。注：瞬态持续时间、瞬态增益增加量、瞬态增益减小量和瞬态增益偏差等参数定义参照YD/T3024-2016《阵列掺饵光纤放大器》。
7环境和机械性能试验
7.1机械性能试验
7.1.1试验环境要求
应满足GB/T2421.1-2008中5.3的要求。机械性能试验
HYFA机械性能试验要求见表3。
表3HYFA机械性能试验要求
试验项目
尾纤保持力
光纤侧拉
光纤弯折
光纤扭转
试验方法
Telcordia GR-1312-CORE:
199910.3.1
Telcordia GR-1312-CORE:
199910.3.1
TelcordiaGR-1312-CORE:
199910.3.1
Telcordia GR-1312-CORE:
199910.3.1
Telcordia GR-1312-CORE:
199910.3.1
Telcordia GR-1312-CORE:
199910.3.1
试验条件
250um光纤：0.5kg负荷，测试3次，每次5s900um光纤a：1.0kg负荷，测试3次，每次5sYD/T3127-2016
2mm或更粗的增强性光纤：2.0kg负荷，测试3次，每次5s250um光纤：0.25kg负荷，90°，4个方向，持续5s，距离光纤根部22cm~28cm900um光纤b：0.5kg负荷，90°，4个方向，持续5s，距离光纤根部22cm~28cm2mm或更粗的增强性光纤：1.0kg负荷，负荷点距离光纤根部22cm~28cm，90°，4个方向，持续5s
250um和900um光纤：不进行此项试验：2mm或更粗的增强性光纤：在距离HYFA出纤口1m或者光纤尾端10cm这两个位置，选择长度较短的一个，施加0.5kg负荷，弯曲半径12.7mm，弯曲180°300次
250um光纤：0.25kg负荷，+180-360°，+360，-360°，+360°，-360°扭转，100次，距应力释放端10cm900um光纤：0.5kg负荷，+180°，—360°，+360°，—360°，+360°，—360°扭转，100次
2mm或更粗的增强性光纤：1.36kg负荷，一90%，+180°，一90°扭转，100次5Hz~50Hz，0.1oct/min，加速度1.5g：之后50Hz~500Hz，0.25oct/min，加速度3g冲击试验平台：200g，1.33ms脉宽，每个方向5次或者TelcordiaGR-63-CORE:2012中5.3.2自由跌落试验方法，跌落高度1m对900um松套管光纤，若套管不是与HYFA连接的受力部件，则采用250um光纤试验方法b若HYFA的出纤口在某一方向上受机械结构限制不能进行90°弯曲，则在其余三个方向进行试验每项试验前，先将试样在室温下放置10min，进行性能参数测试，并记录其光学性能参数；在每项试验过程中，试样为非工作状态（不通电）；每进行完一项试验，在室温下恢复10min后，再次进行功能性测试，并记录其光学性能参数。每项试验后，应满足下面的要求：1）不得出现变形、裂痕等机械损伤：不得出现光纤断裂、光纤外层破损、尾纤拉出或尾纤密封损环等物理损伤。但机械冲击试验后充许表面出现擦痕、凹坑等损伤。2）光学性能参数的变化应符合表5要求，7.2环境试验
7.2.1存储/热冲击试验
存储/热冲击试验包含三项：
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