專利名稱：用于光傳輸系統的通道波段轉換裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及光信號傳輸系統，尤其涉及光信號波段轉換裝置。
經過光纖傳送的光信號的波長一般在所謂的C波段內，其范圍是從1530毫微米(nm)到1562毫微米。利用具有晶體和光柵的半導體激光器來得到C波段中光信號的波長，該半導體激光器是專門設計用來提供在這些波長上的光發射的。(眾所周知，晶體提供激光器增益，而光柵將激光器鎖定在增益帶寬內的特定頻率上。)光設備的設計者已經極大地擴展了用于C波段的通道數，并且現在正指望使用所謂的L波段(以及其他的傳輸波段，例如所謂的S波段)，來進一步增加可以被復用到光纖路徑中的有用通道數。L波段的范圍是從1562nm到1610nm。由于用作經過C波段傳送光信號的傳輸設備被專門設計用于C波段，它不可能用于L波段(或者S波段)內的傳輸。原因是用于傳送光信號的各種設備被專門設計工作在C波段，如上面對于C波段激光器所述的。也就是說，這種設備的性能峰值是在C波段，但是在L波段(以及其他的傳輸波段，例如S波段)會急劇地下降。因此，希望在C波段之外精確傳輸光信號的人需要巧妙地設計專用于所希望波段，例如L波段的發射機設備的增益，該發射機設備諸如激光器晶體和光柵以及復用設備。不利的是，將用于激光器以及其他傳輸設備的晶體和光柵設計成工作于不同于C波段的信號波段中，是很困難也很昂貴的。
我們通過使用專門設計用于C波段的設備，并且將C波段信號轉換為諸如L或S波段的第二波段，來解決上述問題，并且輸出轉換后的信號來代替C波段的信號。具體地說，根據本發明的各個方面，發射機輸出具有諸如C波段的第一帶寬內各個波長的光信號。接著，C波段的信號與具有第一帶寬與諸如L波段的第二帶寬之間波長的光信號組合。非線性頻率轉換器處理組合的信號，以至少形成具有第二帶寬內的波長的光信號，該波長對應于第一帶寬內的光信號的波長。轉換后的信號接著被提供給相應輸出終端，例如光傳輸路徑。
本發明的這些以及其他方面將通過隨后的詳細描述以及附圖得到理解。其中
圖1是可以實現本發明原理的光傳輸系統的概括方框圖；圖2是圖1的通道轉換器的方框圖；圖3是描述將第一波段中的信號波長轉換到第二波段中信號波長的方式的功率圖；圖4描述了一個利用本發明原理的具體應用；圖5描述了另一個利用本發明原理的具體應用。
體現本發明原理的示意性光傳輸系統以簡化的形式示于圖1。尤其是，光傳輸系統包括多個常規的激光發射器110-1到110-N，復用器120，通道波段轉換器200-1以及200-2，光傳輸路徑130，以及光接收器140。每個發射機輸出一個相應的帶信息光信號，該光信號具有C波段內唯一的波長λi。光通道分別與發射機110-1到110-N相聯。這N個通道由它們各自的波長λ1，λ2，λ3…λN所識別，這些通道彼此之間被充分分開，以防止相鄰通道中的信號彼此干擾。例如這種間隔可以是20GHz或更少。發射機110-1到110-N輸出的信號被在常規的光MUX 120中組合(復用)，并且接著被輸出到通道波段轉換器200-1。根據本發明，通道波段轉換器200-1將第一波段，例如C波段內光信號的波長轉換到第二波段，例如L波段內的相應波長，并且將產生的復合信號輸出到光傳輸路徑130。光傳輸路徑130可以包括一個或多個放大器(未示出)。連接到路徑130另一端的通道波段轉換器200-2接收根據第二波段內信號形成的復合光信號，并且將這些信號的波長轉換回第一波段，例如C波段內的相應波長。轉換器200-2接著將轉換后的復合光信號提供給接收機140。接收機140將接收的復合光信號去復用成C波段內原來的分量光信號，并且將分量信號λ1到λN輸出到各自的輸出路徑。
通道波段轉換器(CBC)200-i的概括方框圖被示于圖2。CBC 200-I是非線性頻率轉換器，它包括例如為半導體激光泵的內部入口的激光泵10，耦合器15，可選擇的光放大器20，波長(λ)轉換器25-示意性地為一個所謂的周期性連接的鈮酸鋰(LiNbo)波導管一以及光信號過濾器30。具體地說，激光泵10包括被設計成輸出光信號的晶體以及光柵，該光信號具有大約在第一和第二光波段，例如在C波段與L波段之間的中點的頻率。
一個由激光器10輸出的信號的示意性實例在圖3中被示為信號“a”，信號“a”具有一個大約在第一和第二波段之間的波長，該第一和第二波段在圖中分別被示為C波段和L波段，并且根據能量守恒定律，第二波段的信號位于激光泵信號的光譜圖像上，以及第一波段的輸入波中。回到圖2，耦合器15可以是常規的WDM組合器，它將激光泵10的輸出與輸入的復合信號相組合，該復合信號根據第一波段內波長的光信號而形成，并且將產生的信號提供給可選擇的放大器20。放大器20利用預定放大因素來放大組合的信號，并且將放大的信號輸出到非線性波長轉換器25。(因該注意的是，如果激光泵輸出足夠功率的信號則可以不需要放大器20。)尤其是，波長轉換器25利用類似于四路波混合的非線性兩步函數來處理組合的信號。首先，激光泵信號與輸入的信號光混合，其次，這種混合的結果是，激光泵信號被散射成所需要波長帶中的新信號。如果出現了多個輸入信號波長，那么第二步處理對于每個這種輸入波長，產生轉換后的波長。換一種方式說，第二步在所需要的波段，例如L波段中生成每個這種輸入波長的鏡像。因此波長轉換器25輸出(a)第一帶寬中的原始信號，(b)第二波段中的對應信號以及(c)激光泵信號。光過濾器30以常規方式傳遞并輸出第二(所需要的)波段中的光信號，并且抑制第一波段中的原始光信號以及激光泵信號。
圖4示出了一種應用，其中在第二波段中傳送的光信號可以利用被設計成放大第一波段中的光信號的光放大器來放大。具體地說，通道波段轉換器410接收根據具有第二波段中波長(在圖中被指定為λ2B)的一個或多個光信號形成的光信號，并且以如上所述的方式來處理該信號。這樣一來，轉換器410將光信號輸出到路徑411，該路徑延伸到光放大器415的輸入端，前述光信號根據具有第一波段中波長(在圖中被指定為λ1B)的對應信號而形成。光放大器415被用于放大第一波段中的信號，因而能夠放大在其輸入端接收的信號，并且將信號的放大版本輸出到路徑416，該路徑延伸到通道波段轉換器420。接著，通道波段轉換器420以如上所述的方式處理在其接收段接收的信號，并且輸出具有第二波段中波長的對應信號，用于經過路徑421的傳輸，所有這些都是根據本發明的一個方面。有利的是，不必重新設計用于放大一個波段中的信號的光放大器，以便放大另一個波段，即第二波段中的信號。
圖5示出了另一種應用，其中在第二波段中傳送的光信號可以利用被設計成處理第一波段中光信號的光設備來處理。在該應用中，外部激光泵505-I將轉換泵信號(圖3中的信號“a”)提供給其相應的通道波段轉換器。這樣，除了激光泵，相同的通道轉換器可以被用于不同的應用中。然而，外部泵將被定做成用于特定的應用。類似地，通道轉換器510接收光信號，該光信號根據具有第二波段中波長(在圖5中被指定為λ2B)的一個或多個光信號而形成，并且以如上所述的方式處理該信號。這樣一來，轉換器510將根據具有第一波段中波長(在圖5中被指定為λ1B)的對應信號形成的信號，輸出到路徑511，該路徑延伸到常規光去復用器(例如所謂的WDM去復用器)。光去復用器515被用于去復用第一波段中的信號，因而能夠去復用在其接收段接收的信號，并且將該去復用信號(λ1到λN)輸出到并行路徑中的相應一個，該路徑延伸到光信號處理器525。假設處理器525執行所謂的遞減函數，其中帶信息信號λ3和λ4被從去復用信號流中去除(遞減)，并且以信號“b””和“c”形式提供給外部應用(未示出)。同時假設處理器525執行所謂的增加函數，其中其他的帶信息信號“b”和“c”從外部信號源接收(未示出)。處理器525接著通過將信號“d”和“c”加到以信號λ3和λ4的形式提供給光信號復用器530的并行流中。復用器530接著將在其輸入端接收的分量信號復用到路徑531中，該路徑延伸到通道波段轉換器535。通道波段轉換器535以如上所述的方式處理在其輸入端接收的信號，并且將具有第二波段中波長的對應信號輸出到傳輸路徑536(根據由外部激光泵505-2提供的信號的波長)，所有這些都根據本發明的一個方面。對于本發明的其他方面，激光泵505-2的波長可以被設置，以便轉換后的光信號在例如S波段的第三波段，，而不是例如S波段的第二波段。
因而應該認識的是，盡管在此示出的本發明在特定示意性實施例的上下文中被描述。本領域技術人員應該能夠設計出各種可替換的設置，這些設置盡管沒有在此明示或描述，但體現了本發明的原理，并且在其精神和范圍之內。例如，上述激光泵可以是一個波長可調諧的激光泵，其中所需要的波長可以通過調諧可調諧激光泵的波長來選擇。
權利要求
1．一種光傳輸系統，包括輸出具有第一帶寬內相應波長的光信號的發射機；產生具有第一帶寬和第二帶寬之外波長的的光信號的光信號產生器；以及非線性頻率轉換器電路，其將輸出的光信號與產生的光信號相組合，接著至少產生具有第二帶寬內波長的光信號，該波長與第一帶寬內光信號波長相對應，并且將新產生的光信號輸出到光傳輸路徑。
2．根據權利要求1的光傳輸系統，其中轉換器電路再生第一帶寬內的光信號以及由信號產生器所產生的光信號，并且其中轉換器電路包括可被這樣調諧的過濾器，即只有第二帶寬內的光信號被輸出到光傳輸路徑。
3．根據權利要求1的光傳輸系統，其中第一帶寬為C波段，而第二波段為L波段。
4．根據權利要求1的光傳輸系統，其中第一帶寬為C波段，而第二波段為S波段。
5．根據權利要求1的光傳輸系統，其中第一帶寬為L波段，而第二波段為S波段。
6．根據權利要求1的光傳輸系統，還包括連接到傳輸路徑的另一端的系統接收機，其中系統接收機包括非線性頻率轉換器電路，其將經過光傳輸路徑接收的光信號與具有第二帶寬和第三帶寬之外波長的光信號相組合，接著至少產生具有第三帶寬內波長的光信號，該波長與帶寬內的光信號波長相對應，并且將新產生的光信號輸出到輸出終端，以及光信號去復用器，其接收來自輸出終端的光信號，去復用該光信號，并且將該去復用信號傳送到相應的接收者。
7．根據權利要求6的光傳輸系統，其中第一帶寬為C波段，而第二波段為L波段。
8．根據權利要求6的光傳輸系統，其中第一帶寬為C波段，第二波段為L波段，而第三波段為S波段。
9．根據權利要求1的本發明，其中光信號產生器是一個波長可調諧的激光泵。
10．根據權利要求9的光傳輸系統，其中第二帶寬可以通過調諧激光泵的波長來選擇。
11．一種光傳輸系統，包括經過傳輸路徑接收光信號的裝置，該光信號是具有第一帶寬內相應波長的多個光信號的復合；第一非線性頻率轉換器，其將接收的光信號與具有第一和第二帶寬之間波長的光信號相組合，接著至少產生另一個光信號，該光信號是具有第二帶寬內波長的多個光信號的復合，該第二帶寬內的波長對應于第一帶寬內的光信號的波長，并且將其他復合光信號輸出到相應的輸出終端；將其他復合光信號去復用成相應的分量光信號的去復用器；光處理器，其用多個其他接收到的光信號分量來替代同樣數目的去復用后的光信號分量，并且將剩下的去復用后的光信號分量與其他接收到的光信號分量復用，將復用后的結果提供給第二非線性轉換器；并且其中第二非線性轉轉器將復用后的結果信號與具有第二帶寬與第三帶寬之間波長的光信號相組合，至少產生另一個光信號，該光信號是具有第三帶寬內波長的多個光信號的復合，該第三帶寬內的波長對應于第二帶寬內的光信號的波長，并且將第三帶寬內的復合光信號輸出到光傳輸路徑。
12．根據權利要求11的光傳輸系統，其中第一和第三帶寬為L波段，而第二帶寬為C帶寬。
13．根據權利要求11的光傳輸系統，其中第一和第三帶寬為S波段，而第二帶寬為C帶寬。
全文摘要
可以用于傳送信息/數據的光通道數量通過使用具有發射機的光傳輸設備而得到極大地提高,該發射機輸出具有第一帶寬,例如C波段內相應波長的光信號,將該信號與具有第一帶寬和第二帶寬,例如L波段之間波長的光信號相組合,并且利用非線性頻率轉換器,處理該組合信號,以至少形成具有第二帶寬內波長的光信號,該第二帶寬內波長對應于第一帶寬內光信號的波長。這樣,用于C波段的設備也可以被用于處理第二波段內的光信號。
文檔編號H04J14/00GK1283902SQ0012273
公開日2001年2月14日 申請日期2000年8月10日 優先權日1999年8月10日
發明者斯坦·魯米西, 古德·H·胡茲克, 周建會 申請人:朗迅科技公司