【国家标准(GB)】 喇曼光纤放大器技术条件

1CS 33. 180.20
中华人民共和国国家标准
GB/T20184—2006
喇曼光纤放大器技术条件
Technical condition for Raman Fiber Amplifier2006-04-05发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2006-10-01实施
GB/T 20184—2006
规范性引用文件
3术语和定义
要求…
测量·
机械和环境性能试验
8检验规则·
包装、标志、运输、旺存和安全自
-iKANKAca-
GB/T20184—2006
本标雄中关于分布式喇曼光纤放大的技术要求，由于相关技术较成熟，因此该要求较具体并且量化；而分立式喇曼光纤放大器和混合应用的技术尚未成熟，故其技术要求为框架式，没有量化指标。本标准在制定过程中还注意了与已有的国家标准GB/T18898.1—2002掺光纤放大器C波段
掺饵光纤放大器的技术内容协调统一。本标准由中华人民共和国信息产业部提出。本标准由信息产业部(通信)归口。本标准起草单位：武汉邮电科学研究院本标雄主要起草人：梁臣桓、付成鹏、印新达。1范围
喇虫光纤放大器技术条件
-TT KAoNT KAca-
GB/T20184—2006
本标准规定了喇曼光纤放大器（以下简称RFA)的术语和定义、分类，规定了RFA的技术要求和试验方法；规定了检验规则及包装，标志、运输，贮存和安全的要求。本标摊适用于RFA器件。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后的所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T2421—1999电工电子产品环境试验第1部分：总则（GB/T16850.1—1997光纤放大器试验方法基本规范第1部分：增益参数的试验方法G3/T16850.21999光纤放大器试验方法基本规范第2部分：功率参数的试验方法（eqVIEC61290-2,1998)
GB/T 16850.3—1999
GB/I16850.42006Www.bzxZ.net
光纤放大器试验方法基本规范第3部分：噪声参数的试验方法光纤放大器试验方法基本规范第4部分：模拟参数一一增益斜率的试验光纤放大器试验方法基本规范第3部分：反射参数的试验方法GB/T 16850.3-2001
GB/T16850.6—2001光纤放大器试验方法基本规范第6部分：录浦泄漏参数的试验方法（egVIFC 61290-6-1:1998)
YD/T1065-2000单模光纤偏振模色散试验方法IEC608251:2001激光器产品安全第1部分设备分类要求和用户指南3术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。3.1
喇曼光纤放大器Raman Fiber Amplifier基于光纤中受激喇受散射效应（SRS)并以传输光纤、色敷补偿光纤或高非线性光纤作为增益介质的光放大器（()A）。喇曼光纤放大器主要有分布式喇受光纤放大器和分立式（义称渠总式）喇曼光纤放大器两种类型。
分布式喇曼光纤放大器Distributed Raman Fiher Amplifier(DRFA)基于传输光纤中的受激喇曼散射效应，以传输光纤本身作为增益介质，在喇曼泵浦单元（RamanPumpUnit.以下简称RPl:)的作用下，使信号在整个传输线路上都得到放大的一种光纤放大器。在实际参数测量过程中，把喇受泵浦模块与传输光纤~-起作为一整体米测最，DRFA符号如图1a）.图1b）、图Ic)所示。
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信号轴入
传输光纤
信号辅入
信号输入
泵浦轴出
a）后向DRFA
传物光虾
蔡浦输出
前向DRFA
传输光纤
泵滞输出
信号输出
信号出
信号输出！
泵滤勃出
e）双向DRFA
图1分布式喇曼光纤放大器示意图 Discrete Raman Fiber Amplifier分立式喇曼光纤放大器
基于光纤中的受激喇曼散射效应，以色散补偿光纤或高非线性光纤作为增益介质，在喇曼泵浦模块的作用下，使信得到放大的一种光纤放大器。分立式喇曼光纤故大器被想像戒一个“黑盒子”，如图2所示，至少具有两个光端口和供电的电连接口（图中未给出）。信号籍入
信号编出
图2分立式喇曼光纤放大器示意图3.4
输出信号功率 output sigoal power在标称工作条件下，对一个规定的输人信号光功率所对应的输出信号光功率，以dBm表示。注，标称工作条件是由制造者对RFA的正常运行而提出的条件：3.5
最大输出信号功率
maximom output signal power
在标称工作条件下，从RFA能够得到的最大输出信号光功率，以dBm表示。2
输入功率范围 input power rangeKANiKAca
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当RFA的输出信号光功率在规定的输出功率范固内、使其满足性能规范要求时,RFA输人信号功率所在的光功率范围。
输出功率范
output power range
当RFA的输入信号光功率在规定的输入功牵范围内,使其满足性能规范要求时,RFA输出信号功率所在的光功率范围。
泵浦光反射
pump optical refiectance
在标称工作条件下，从泵浦输出端口被传输光纤端面反射的泵浦光功率与,总输出泵浦光功率之比，以 dB表示。
注：用给定的轴出泵捕光功率进行测量。3.9
输入光反射input optical reflectance在标称工作条件和工作波长情况下，从输入端口被RFA反射的人射光功率与总人射光功率之比，以dB表示。
注：用给定的输人信号光功率进行测量。3.10
输出光反射 output optical reflectance在标称工作条件和工作波长情况下，从输出端口被RFA反射的人射光功率与总人射光功率之比，以dB表示。
注：用给定的输人停号光功率进行登。3.11
输入端量大光反射容限maximum optical reflectance tolerable at input在RFA能满足其规范时，从其输入端口充许的最大友射。注1：用给定的输人信号光功率进行测量。注 21噪声指数是对反射最敏感的参数。3.12
输出端最大光反射容限maximum optical reflectance tolerable at output在RFA能满足其规范时，从其输出端口允许的最大反射。注：同3.11的注。
增益gadn
从 RFA输出端口输出的信号光功率与输人端口输人信号功率的比值,以dB表示。注1：增益包括输人光纤跳线和RFA之间的连接摄耗注 2 :假定跳线与用作 RFA 输入端口和输出端口的光纤是同类型号。注 3:往意,应从信号光功率中排除 ASE噪声功率。3. 14
small-signal gain
小信号增益
放人器工作在线性区时的增益。这时，在给定的信号波长和泵浦光功率下，它基本与输人信号功率无关。
开-关增益
on-off gain
在RFA开与关的状态下，信号光功率的变化，以dB表示。3
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净增益平坦度net gain flatness一定波长范围内，在DRFA正常工作状态下，以光纤的起始端作为参考输入端，在一定的输入信号功率范围内，光纤放大器信号增益随波长的最大变化量。3.17
polarization dependent gain
偏振相关增益
在规定的波长范围内：出于输入信号光偏振状态变化引起的RFA信号增益的最大变化量，以l13表示。
工作波长范围operation wavelength range-个工作波长 ^附近，从^nin至^mx的规定范围,在此范围内,RFA 能在规定的光学特性下正常工作,用 nm 表示,
wavelength bandwidith of power功率波长带宽
一个波长范围，在此波长范围内，当信号光在输人光功率范制内变化时，输出信号光功率在规定范围内。
前向ASE功率forwardASEpower
在标称工作条件下，从信号输出端输出的与ASE有关的特定波长带宽内的ASF噪声光功率。注：应该说明分布式的前向ASE是指与信号光传播方向同的ASE光功率，分立式的参考面为信号输出端口的ASE光功率。
反向ASE功率
reverse ASE power
RFA在正常工作条件下，从信号输人端输出的与ASE有关的特定波长带宽内的ASE噪声光功率。
注：应该说明分布式的及向ASE是指与信号光传播方向相反的ASE光功率，分立式的参考面为信号输人端口的ASE光功率。
翰入端泵浦泄漏pump leakage at lnputRFA正常工作吋信号输人光端口泄漏的泵浦光功率。注：应该说明分布式的疹书面为传输光纤的输人端口：分立式的参考面为信号输人端口。3.23
输出端泵浦泄漏punop leakageat ontputRFA正常T作时传输信号输出光端口泄漏的泵浦光功率。3.24
偏振模色散polarizationmodedispersion在标称波长范国内,由于通过 RFA所产生的任意正交偏振光之间最大群时延差,以 Ps 表示。3.25
最大总输出功率maximum total outpnt powerRFA工作在绝对最大额定值时,在输出端口的最高光功率,以dBm表示。3.26
泵浦输出总功率total output power of pumpDRFA泵浦输出总功率定义为喇曼泵浦模块总的泵浦输出功率。4
噪声指数noisefigure(NF）
FiiKANiKAca
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光信号受限于散弹噪声通过RFA传输引起的具有特定量子效率光检测器输出端信噪比（SNR）的减少量，即输人端SNVR与输出端SNR之比，以dB表示。3.28
等效噪声指数effective nolsefigure(NF）RFA的等效声指数定义为在喇曼泵浦关与开的两种状态下,信噪比之比，用 dH表示。3.29
泵浦光的偏振度degreeofpolarizationof pump描述喇曼泵浦源偏振程度的物理量，采用通过Jones矩阵计算出输出光的斯托克斯参量（S。，S,，S2,S,),S。为总的光强度,Si一I1一1,,1为沿 X轴偏振光强度分量,I、为沿 Y 轴偏振光强度分量，S2=1/4一1-/1x/4为沿+元/4方向的线偏振光强度分量，1-/为沿—元/4方向的线偏握光强度分量，S,=I,—I,,I,为左旋圆偏振光强度分量,I,为右旋圆偏振光强度分量,同时 S=+I,=Ix/4十=1,十」，，为了计算方便一般把上述公式化为如下表达：[S. = 2I —S.
S2 = 2I S:
Is, = 2 S.
然后由斯托克斯参量计算输出光的信振度（DOP）。DOP = S +S +S
信号光插入损耗insertionlossof signal在标称波长范围内，在关泵浦状态下·信号光经喇曼泵浦模块的输人输出端口后功率的变化，以d1表示。
波道增益channel gain
对于规定的多波道配置，每一波道上(,)的增益定义为：G,(dR)_ Po, Pr
戏中：
Pa,-—-表示第j波道的输出功率,单位 dBm,j—1,2..n,n为总波道数。P,--表示第i波道的输人功率,单位 dBtm,i1、2.n,n 为总波道数。注也于 RFA饱和功率是由所有波长输人信号复合效应确定,所以信号增益与所有信号输人功率相关。3.32
多波遵增益变化multichannel gain yariation相互波道间增益差inter-channel gain difference对于规定的多波道配置，任意两波道之间的波道增益差。多波道增益变化可用下式表示：G(dB) =G -Gi
式中：
G,表示第j波道的波道增益.j=l.2n.但j+i,n为总波道数。G.-一·表示第 波道的波道增益,i=1,2-..n.但 i≠j·n为总波道数。1)
注：通常情况下，这一参数被规定为波道增益变化最大值，表示为多波道增益变化最大绝对慎，输人功率通常将取规定的最大值和最小值，也可以是规定达到中心增益值或总输出功率时的输人功率。5
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最大多波道增益变化（又称增益平坦度）可用下式表示：AGmx(dB) = MAX..(I AGn i)
式中：
表示第和第i波道之间的多波道增益变化，.i=1.2#，但i，n为总波道数。AGi
增益交叉饱和gaincross-saturation在规定的多波道配置中，当所有其他波道输人功率保持恒定时，某一给定波道的输入功率的变化AP:对于另外波道的增益变化AG，的比率。增益交叉饱和可用下式表示：
GXS,(dB/dB)AG/△P
式中：
（4）
j.i——为1.2n,但 j产i,n为总波道数注：通常，这一参数被指定为当每个波道处于最小允许功率时的多被道中的一种树始输入功率分配，其他分配可在相应的详细规范里表示。
多波道增益变化差mltichannelgain-changedifference相互波间增益变化差inter-channelgain-changedifference对于某一规定的波道配置，在两个规定的波道输入功率设定值中，某一波道增益变化值与相关的另一波道增益变化值之间的差。
多波道增益变化差可用下式囊示：GD(dB) --[G\—G[G-G]
式中：
G——是第波道在规定的波道输入功率设定值(1)的波道增益，j-1.2.…nn为总波道数。G2>——是第波道在规定的波道输人功率值设定值(2)的波道增益，=1,2n，n为总波道数。G17是第：波道在规定的波道输人功率值设定值（1)的波道增益j一1、2..…n.n为总波道数。G2》是第i波道在规定的波道输人功率值设定值(2)的波道增益，j=1、2…..n，n为总波道数。注1：通常，两个规定的波道输入功率设定值中：1)为所有输人功率调至最小值，（2)为所有输入功率调至最大值，注2：通常应规定的多被道最大增益变化差，不同输入设定值的情况应在相应的详细规范中加以定义。注3：当不能使用增益斜率定义时,该参数可用作替代多波道增益斜率。3.35
多波道增益斜率multichanael gain slope相互波道间增益变化率inter-channel gain-changeratio在第；波道中，由第（1)功率值变到第（2)功率值时，每一波道增益变化相对于参考波道增益变化的比率。多波道增益斜率可用下式表示：GT(dB/dB) -[G}>—G]/[G—G\] 式中
G\—是第波道在规定的波道输人功率值(1)的波道增益，j=1、2\n，n为总波道数。G\-.—是第波道在规定的波道输人功率值(2)的波道增益，j=1.2n，n为总波道数。G(—：是参考波道r在规定的波道输入功率设定值(1)的波道增益。G(——是参考波道r在规定的波道输入功率设定值(2)的波道增益。注1：多波道增益斜率通常用作预计基于参考波道变化的各种输人波道功率设定值的每一波道的增益。注2：通常，把输入波道功率值调到：(1)为所有功率中等于最人允许值；(2)为所有功率中等于最小允许值。6
注3：参考波道可在适合详细规范中规定+参考波道的多被道增益斜率用dH/dB来定义。KAoNiKAca-
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注4：在混合多级放大的情况下，应减少使用多波道增益斜率对不同情况下被道增益的预测·在不均勾增益段和特殊的情况下应便用具有自动增益控制的放大器。3. 36
波道增加/移去增益响应（稳态）channeladdition/removalgainresponse（steady-state）对于某一规定的多波道配置，由于增加/移去一个或多个别的波道而引起任一波道所产生的波道增益的稳态变化。
注1，通常，当每一输人波道的最整和最初功率等于最小允许值时，最大波道增加/移去增益响应为规定的参数。不同的最终或最初功率可在适合的详细规范里标出。注2，当加上所有波道或在所有波道中减到仅剩下一个波道时，通常会预期发生最坏情况的被道增加/去增益响应。
波道增加/移去瞬时增益响应channet addition/removal transient gain response对于规定的多波道配置，在波道增加/移去瞬时期间，由于增/移去个别的波道而引起任一波道的最大波道增益的变化。
注1：通常，当每一输人波道的最整和最初功率等于量小允许值时，最大被道增加/移去增益响应为规定的参数。不同的最终或最韧功率可在适合的详细规范里标出。注2：当加上所有波道戒在所有波道中减到仅剩下一个波道时，通常会预期发生最坏情况的波道增加/移去瞬时增益响应。
波道增加/移去瞬时响应时间带数channeladdition/removal transientresponsetimeconstant从波道增加/移去到该波道或别的波道的输出功率达到并维持在稳态值的十NdB～一NdB的时间间隔。
注：N值应在相应的详细规范中规定。3.39
波道噪声指数channel noise figure对于规定的多波道配置，在规定的光带宽中每波道的噪声指数称为波道噪声指数，用dB表示。3.40
波道信号自发辑射噪声指数channel signal-spontaneous noise rigure对于规定的多波道配置，每波道的信号自发插射噪声指数称为波道信号自发辐射噪声指数，用dB表示。
4分类
4、1按原理结构分类
按RFA的原理结构分为如下两类：一一分布式哪要光纤放大器
--分立式喇曼光纤放大器。
4.2按泵浦功率入射方式分类
按RFA泵滞人射功率方式分成如下三类一前向泵浦RFA；
一后向泵浦RFA：
-双向泵浦RFA。
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4.3按应用功能分类
按照分立式喇曼光纤放大器应用功能分为如下三类：-RFA-BA：喇曼光纤功率放大器；RFA-PA：喇曼光纤预放大器；
-RFA-LA：喇曼光纤线路放大器。4.4按工作波长分类
RFA按其工作波长可分为：
C波段喇曼光纤放大器(C-band RFA)：上作波长 1529 nm~1562 nmL波段喇曼光纤放大器(L-band RFA)：工作波长 1570 nm～1604 nmC→L波段喇曼光纤放大器(C-L-hand RFA):工作波长 1529 nm～1604 nm4.5带各种RFA的结构型式分类
应定义各种喇曼光纤放大器应用的参考平面和一般结构型式,由于 DRFA 是由喇曼泵模块与传输光纤共同组成的,因此DRFA的实际的输人输出参考平面应在传输光纤的输人输出端，但是为了测试方便就把DRFA等效为一集总式的放大器来考虑，而且这种等效法测量是在喇曼泵浦源关与开两种状态下系统性能的比较，因此就把DRFA的输人输出参考平面定义为传输光纤输出端或喇曼泵涌模块的信号输出端（反向泵浦或双问泵浦结构）。下面是DRFA分立式RFA、DRFA+EDFA混合放大器与分立式RFA+EDFA混合放大器的输人、输出参考面和结构型式。a）带后向 DRFA结构型式
带后向 DRFA结构的输入,输出参考平面如图 3所示，输入、输出参考平面
（关系为输入数考平面
开系为输出帮考平面）
传轴光纤
B泵浦输出
信号输出端
图 3 带后向 DRFA 结构的输入、输出示意图h）带前向 DRFA结构的型式
带前向 DRFA结构的输人、输出参考平面如图 4所示。Rx
输入、输出参考平面
(关萍为轴入参考平面
传输光纤
系蒲出
开泵为输出塞考平面）
图 4带前向 DRFA结构的输入,输出示意图8
c）带双向DRFA结构的型式
带双向 DRFA 结构的输入,输出参考平面如图 5 所示。传轴光纤
蔡涌输出
源浦输出
信号输出
TKANKAca
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输入输出参考平面
(关系为输入参考平面
开泵为输出参者平面)
图 5 带双向 DRFA 结构的输入,输出参考平面示意图d）分立式RFA结构型式
分立式RFA结构型式输入、输出参考平面如图6所示。分近式 RFA 糖入参考平面
分立式RFA 输出参考平面
信号辖出
图 6 分立式 RFA 输入、输出参考平面示意图c）带后向DRFA与EDFA（或分立式RFA)结构的型式带后DRFA与EDFA(或分立式RFA)混合结构型式如图7所示。RPU关泵时为输入餐者平面
EDFA联分立式RFA
传转光
滤合光纤放大器(lybridFibe
信号输出期
输出参考平面
图7带后向DRFA与EDFA（或分立式RFA）混合结构的输入、输出参考平面示意图f）带前向DRFA与EDFA(或分立式RFA)结构型式带前向DRFA与EDFA(或分立式RFA)混合结构型式如图8所示。9
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