[发明专利]基于相位敏感放大的同频单纤双向传输系统

权利要求书

1.基于相位敏感放大的同频单纤双向传输系统，其特征在于，包括正向信号发射单元、反向信号发射单元、正向信号复制单元、反向信号复制单元、双向传输链路单元、第一相位敏感放大器、第二相位敏感放大器、正向信号接收单元以及反向信号接收单元；

双向传输链路单元包括依次连接的第一光环形器、单模光纤以及第二光环形器；

正向信号发射单元和反向信号发射单元用于产生经过数据调制的光信号；

正向信号复制单元和反向信号复制单元包括非线性光学元件，用于将经过数据调制的光信号与一束泵浦激光进行非线性混频，产生与经过数据调制的光信号相位共轭的副本；

双向传输链路单元用于传输经过数据调制的光信号、副本以及泵浦激光；

第一相位敏感放大器和第二相位敏感放大器用于对经过数据调制的光信号进行相干放大，对后向瑞利散射噪声进行非相干放大；

正向信号接收单元和反向信号接收单元用于对经过相位敏感放大器的光信号进行相干探测后转换为电信号，进行数字信号处理恢复出调制信号；

正向传输和反向传输的光信号采用相同的光载波频率，即正向光信号和反向光信号在同一单模光纤占用相同的频谱进行传输。

2.根据权利要求1所述的基于相位敏感放大的同频单纤双向传输系统，其特征在于，在正向传输方向上，正向信号发射单元产生经过数据调制的正向光信号；正向信号复制单元将输入的正向光信号与一束的泵浦激光在非线性光学元件中进行非线性混频，产生与正向光信号相位共轭的副本；正向光信号、正向副本和泵浦激光通过第一光环形器输入到单模光纤中进行正向传输；第二光环形器用于将经过单模光纤传输的正向光信号、正向副本和泵浦激光发送到第一相位敏感放大器；第一相位敏感放大器对正向光信号进行相干放大，对后向瑞利散射噪声进行非相干放大；正向光信号经过第一相位敏感放大器处理后进入正向信号接收单元，进行相干探测后转换为电信号，并经过后续数字信号处理恢复出调制信号。

3.根据权利要求2所述的基于相位敏感放大的同频单纤双向传输系统，其特征在于，在反向传输方向上，反向信号发射单元产生经过数据调制的反向光信号；反向信号复制单元将输入的反向光信号与一束泵浦激光在非线性光学元件中进行非线性混频，产生与反向光信号相位共轭的副本；反向光信号、反向副本和泵浦激光通过第二光环形器输入到单模光纤中进行反向传输；第一光环形器用于将经过单模光纤传输的反向光信号、反向副本和泵浦激光发送到第二相位敏感放大器；第二相位敏感放大器对反向光信号进行相干放大，对后向瑞利散射噪声进行非相干放大；反向光信号经过第二相位敏感放大器处理后进入反向信号接收单元，进行相干探测后转换为电信号，并经过后续数字信号处理恢复出调制信号。

4.根据权利要求3所述的基于相位敏感放大的同频单纤双向传输系统，其特征在于，正向传输和反向传输所采用的泵浦激光分别选用不同的频率以避免两束泵浦光之间的后向瑞利散射效应的干扰。

5.根据权利要求1所述的基于相位敏感放大的同频单纤双向传输系统，其特征在于，第一相位敏感放大器和第二相位敏感放大器结构相同，均包括色散补偿单元、波分复用器、泵浦恢复单元、相位同步单元、非线性光学元件和光滤波器；

经过单模光纤传输的光信号、副本和泵浦由于光纤的色散效应发生相位偏差，色散补偿单元对该相位偏差进行补偿，使信号获得最大相敏增益；

波分复用器，用于将泵浦与光信号、副本进行分离，泵浦光进入泵浦恢复单元；

泵浦恢复单元，用于产生与输入泵浦激光相位同步并且具有高强度的激光，作为相位敏感放大器的泵浦光；

相位同步单元，用于修正由于环境振动或温度变化引起的光纤元件中的相位偏差，使相位敏感放大过程稳定地进行；

光信号、副本和泵浦激光一同进入非线性光学元件进行相位敏感放大，这个过程选择性地对与泵浦光的相位相关的光信号进行相干放大，对与泵浦光的相位无相关性的后向瑞利散射噪声进行非相干放大，相干放大的增益高于非相干放大的增益，使后向瑞利散射噪声得到抑制，光信号的信噪比得到提升；

光滤波器，用于隔离非线性光学元件输出的泵浦和副本，将光信号提取出来送进信号接收单元。