專利名稱：波分復用系統的放大器及光信號的放大方法
技術領域：
本發明涉及在波分復用傳輸系統中使用的放大器單元，該放大器單元具有第一光放大器、第二光放大器和這兩個放大器之間的連接器以及由色散補償光纖構成的光纖部分，色散補償光纖至少被一個抽運光源泵激并被用作喇曼放大器。
此外，本發明還涉及用于放大通過玻璃纖維傳輸鏈路傳輸的光信號的方法。從傳輸鏈路輸入的此信號通過第一光放大器，此放大信號通過分插模塊后被色散補償光纖補償并同時利用喇曼效應進行放大以通過第二光放大器。
各種光波分復用(WDM)傳輸系統為本技術領域所公知。經過光波分復用(WDM)后，它們提供良好的玻璃纖維帶寬利用率。在這些環境中，可以在一條光纖內同步傳送多個頻率不同的調制光載波。在傳送端為各信道設置獨立的激光器。利用頻率相關的連接設備，將所有激光器產生的光信號發送到玻璃纖維內。通過光復用器和光去復用器可以將波長聚焦或去耦。在采用波分復用的網絡結構中，在用于發送和提取單獨波長信道的各網絡節點，光分插(optical add-drop)模塊是必需的。含有光分插模塊的典型物理網絡結構是WDM環網絡，它包括多個分插模塊和中心節點，中心節點可以接入轉換中心和其它服務提供商。環網絡可以以單向和雙向的方式運行。同時，WDM環網絡內的節點的作用不僅僅是提供光分插模塊，而且還放大并且在可能時再生光信號。因此，網絡節點通常含有用于放大光信號的裝置。在這方面，尤其使用EDFA(摻鉺光纖放大器)用于進行放大。此外，在傳輸系統中對傳送光纖引起的色散效應進行補償。在此，使用了色散補償光纖(DCF)。色散補償作用可以是負補償也可以是正補償。例如，利用光纖中的特定折射率分布實現負色散。例如，可以用被降低折射率的環圍繞高摻雜核然后用未摻雜的石英護層圍繞。然而，核材料內的摻雜密度高會增加光纖的衰減。60ps/(nm*km)的色散系數被認為是典型數值。DCF與標準單模光纖互聯，這樣，選擇次長度時，低于1ps/km*nm的數值成為平均色散系數。
在現有技術中，例如，在“Raman Amplification for lossCompensation...”by Hansen et al.，Electronic Letters，1998，Volume34，Number11，page1136中披露使用喇曼放大過程對DCF內的損耗進行補償的方法。在這方面，目的是利用喇曼效應獲得無損耗DCF部分。由于光纖的模場直徑，所以DCF的喇曼放大作用強。結果，泵激輸出被有效射出。在喇曼放大器中，利用受激材料的更高能能級的喇曼效應可以實現泵激光的相干散射。此所謂較高能級上的反斯托克斯散射可以泵激低于1500nm波長范圍內的信號波長、波長為100nm的喇曼放大器，但是仍可以發射信號波長。在光纖的受激振蕩級光散射的結果是，在信號波長的波長范圍內發射喇曼放大后的光信號。在現有技術中，此效應可以對DCF內的損耗進行補償。
在美國第5,887,093號專利中也披露了一種放大模塊。所提供的模塊對DCF內的損耗進行補償。
根據本發明的放大器單元具有第一光放大器(2)、第二光放大器(3)、這兩個放大器之間的連接器(10)以及由色散補償光纖構成的光纖部分(5)，色散補償光纖(5)至少被一個泵激光源(6)泵激并被用作喇曼放大器，從另一方面來說，根據本發明放大器的優勢在于建議了一種包括放大器和色散補償光纖的完整模塊，通過利用不同的放大級以及通過利用色散補償光纖內的喇曼放大器級可以優化該放大器單元，并且至少可以對色散補償光纖內的損耗進行過補償。
本發明的方法可以有利地開發并改進本發明說明書中說明的放大器單元。其優勢尤其在于，通過將放大器與喇曼放大器組合在一起可以優化放大器單元的整個放大曲線。優勢在于，在放大器單元內，還可以對光分插模塊內的損耗進行補償。
附圖中示出了典型實施例，并在以下的說明中更詳細地說明此典型實施例。附圖包括
圖1示出放大器單元的圖解表示；圖2示出放大器單元的第一實施例；圖3示出放大器單元的第二實施例；圖4示出放大器單元的第三實施例；以及圖5示出喇曼放大器的示意圖。
圖1示出放大器單元1的圖解結構。利用隔離器4將由傳輸鏈路到達的光發送到放大器單元1。隔離器4被連接到第一放大器2的輸入端。第一放大器2的輸出端被連接到第二放大器3的輸入端。第二放大器3的輸出端通過另一個隔離器4連接到傳輸鏈路的下一部分。在第一放大器2的輸出端與第二放大器3的輸入端之間是連接器10，在連接器10中圖示出各種部件。所述各部件共同產生內部損耗。例如，P’out與P’in之間的損耗可以為9dB。放大器單元內的損耗不僅會降低功率，而且會提高傳輸鏈路噪聲。
圖2示出根據本發明的放大器單元。通過隔離器4將從傳輸鏈路到達的光信號Pin發送到第一放大器2。第一放大器2的輸出端被連接到分插模塊4。分插模塊4被連接到喇曼泵激DCF部分。喇曼泵激DCF部分的輸出端被連接到第二放大器3的輸入端。通過另一個隔離器4將輸出信號Pout發送到傳輸鏈路。在此實施例中，兩個放大器2與放大器3之間的內部連接鏈路有兩個產生光損耗的因素。第一個產生損耗的部件是分插模塊，第二個部件是DCF。在此放大器單元中，DCF光纖的喇曼放大信號不僅可以對DCF內的各損耗進行補償，而且可以對放大器2與放大器3之間的整個傳輸鏈路進行補償。放大器2和放大器3均為EDFA，它通過耦合器連接到泵激光源。本發明不涉及其精確設計問題。因此，可以在信號方向也可以在與信號相反的方向對適當的EDFA進行泵激并且至少使用一臺泵激光源。多級EDFA具有與放大器相同的優勢圖3示出根據本發明的放大器單元1的進一步實施例。在此實施例中，喇曼放大器5被連接到第一放大器2的上游。
圖4示出具有第一放大器的放大單元，第一放大器是屬于色散補償光纖的光纖段。此段光纖被喇曼泵激。此段光纖可以被設置為第一放大器，也可以在出口處被設置為第二放大器。
圖5示出喇曼放大DCF的圖解結構。將光信號Pin發送到DCF10。通過波長相關的耦合器，將泵激光源6輸出的泵激光射入DCF10。在這方面，在此圖中使用了兩個泵激光源，在光傳播方向或在光傳播的反向進行泵激。在另一個實施例中，可以用其它方式進行泵激。放大后的信號Pout離開DCF10。泵激源的波長接近100nm，并且低于波分復用的波長(1500nm)。
在WDM網絡中，利用多個泵激光源對喇曼泵激DCF進行泵激，并且根據放大器單元的要求對喇曼泵激DCF進行調節。對喇曼放大器選擇泵激光源的過程可以以這樣的方式對放大頻譜進行配置，即喇曼泵激DCF校正并優化放大器的放大頻譜。在一個實施例中，這是傳輸線中的各EDFA，在另一個優選實施例中，至少放大器是喇曼色散補償光纖。
至少在另一個實施例中，放大器是喇曼放大器。
這樣，在整個波長范圍內實現了對WDM傳輸網絡重要的平直放大分布。
權利要求
1.一種在波分復用傳輸系統中使用的放大器單元(1)，該放大器單元(1)具有第一光放大器(2)、第二光放大器(3)和在兩個放大器之間的連接器(10)以及由色散波長光纖構成的光纖部分(5)，色散波長光纖(5)至少被一個泵激光源(6)泵激并被用作喇曼放大器(5)，其特征在于，色散波長光纖(5)的光放大過程可以對放大器之間的連接器(10)產生的光損耗進行過補償。
2.根據權利要求1所述的放大器單元(1)，其特征在于，至少第一放大器(2)是被用作喇曼放大器的色散波長光纖(5)。
3.根據權利要求1所述的放大器單元(1)，其特征在于，可以以這樣的方式對用于色散波長光纖(5)的泵激光源(6)進行調節，即使得放大器(2、3)以及喇曼放大器(5)的整個放大曲線平滑。
4.根據權利要求1所述的放大器單元(1)，其特征在于，連接器中的光損耗是由光分插模塊(4)產生的。
5.根據權利要求1所述的放大器單元(1)，其特征在于，色散波長光纖被引入第一光放大器(2)的上游輸入端。
6.根據權利要求1所述的放大器單元(1)，其特征在于，色散波長光纖被引入第二光放大器(3)的上游。
7.一種用于放大通過玻璃纖維傳輸鏈路傳輸的光信號的放大方法，由傳輸鏈路輸入的信號通過第一光放大器，放大的信號通過內插模塊然后被色散補償光纖補償并利用喇曼效應進行同步放大，然后通過第二光放大器。
8.一種用于放大通過玻璃纖維傳輸鏈路傳輸的光信號的放大方法，由傳輸鏈路輸入的信號被色散補償光纖補償并同時被受激喇曼效應放大，然后通過第一光放大器，放大的信號通過內插模塊，接著通過第二光放大器。
9.根據權利要求7或8所述的方法，其特征在于，通過調節泵激光使得放大器模塊的放大曲線平滑，可以控制色散補償光纖的喇曼發射。
全文摘要
本發明披露了一種用于波分復用傳輸系統的放大器單元,該放大器單元具有第一光放大器、第二光放大器以及兩個放大器之間的連接器。放大器單元含有由色散補償光纖構成的光纖部分,所述色散補償光纖至少被一個泵激光源泵激并被用作喇曼放大器。色散補償光纖的光放大過程可以對兩個放大器之間的連接器中的損耗進行過補償。
文檔編號H04B10/2525GK1329267SQ01119438
公開日2002年1月2日 申請日期2001年6月5日 優先權日2000年6月9日
發明者博特蘭德·得塞尤克斯, 米歇爾·瑟特姆 申請人:阿爾卡塔爾公司