專利名稱：探測光學傳輸系統中拉曼增益的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種在光學傳輸系統中響應于傳輸信號的稠密頻帶的傳感器。
眾所周知，當在光纖中傳播多個光學信道時，所謂的受激拉曼散射(增益)會導致光學信道與較長波長的信道發生干涉。這種干涉導致短波長信道的功率減小以及長波長信道的功率增大。結果，短波長信道的功率被泵浦到長波長信道中。當信道被按15THz劃分時會發生非常顯著的效果。當在光纖上傳遞適當數量的信道，而每個信道有較高而功率水平時，這種效果攪起較長波長的信道之間很顯著地功率發散。
當在一根光纖上傳輸光學信道的不止一個頻帶、即C和L帶時，拉曼散射效應增強。在這種情況下，該效應與信道分離大致成線性關系，并且可以通過相加每個信道所起的作用來決定。如果信道的不同頻帶由不同的光源產生，則信道的整個頻帶根據是否有對應的光源而可能突然喪失或存在的可能性提高。這個問題通過其它頻帶的頻譜的突然改變而得以證實，其它頻帶的頻譜的突然改變會顯著地提高頻帶的誤差率。因此，需要立即調節受影響的頻帶以改變平均信號水平和傾斜，如在微秒的時間內。
現有技術利用光譜分析儀產生做上述調節所需的信息。
但是，需要的是一種這樣的傳感器，它在無論信道的另一頻帶中的信道數如何，都能迅速地分析信道的頻帶以便迅速地探測功率水平由于欄目散射/泵浦所致的改變。
我們已經認識到，拉曼散射效應可以通過確定總功率和實時加權總功率之比而非常迅速地確定。
具體地說，傳感器處理一組入射的信道信號以產生第一信號P0和第二信號P1，其中第一信號P0表示信道信號組的總功率，第二信號P1表示信道信號組經過預定的加權函數后信道組的總功率。作為第一和第二信號的函數，系統將補償任何可能影響信道信號的拉曼散射。
在附圖中
圖1表示不同頻帶中的信號并用于定義后述的不同項；圖2表示可以實施本發明原理的光學系統框圖；圖3是圖2所示傳感器的簡略框圖；圖4是根據本發明一個方面的產生加權信號的另一方式。
根據本發明的各個方面，我們已經認識到，信道的任意頻帶可能由于拉曼散射而處于另一信道的效果可以通過一個有效功率為PE且有效波長為λE的信號模擬。
如果所有的信號頻帶都處于一個特定的頻帶內，如處于13THz～16THz中，則任何兩個信道之間的拉曼干涉都可以由下列關系式表示PR＝γ·ILIS(λL-λS)(1)這里γ是欄目干涉系數，IL和IS(所有偏振方向的平均)是最長和最短波長信道的強度，□L和□S是波長。在具有□L波長的單信道上單頻帶中的j信道的效果可以通過相加每個效應而確定PR=γΣjILIj(λL-λj)-----(2)]]>此處任務方程(2)可以分成兩個和，則PR=γ·ILλLΣjIj-γ·ILΣjIjλj-----(3)]]>此處第一項和是頻帶P0中的總功率。
參見圖1，它表示不同頻帶內的信號，我們定義□□□j＝□j-□min，并且□□B＝□max－□min，因此方程(3)可以寫成PR=γ·IL(λL-λmin)P0-γ·ΔλBΣjIjΔλjΔλB----(4)]]>
注意，上述的求和是在從頻帶開始的距離處線性加權的頻帶中功率之和。其它非P0的項是常數。因此，方程(4)可以重新寫成PR＝C0P0＋C1P1(5)這里P1是加權和。拉曼泵浦的總效應可以通過在實時直接提供P0和P1的裝置獲得。
實時本發明原理的光學傳遞系統以簡化的形式示于圖2。更具體地說，光學系統包括頭端節點100，節點尤其具有多個激光發射器(XMTR)110-1～110-n，多路復用器115和光學放大器120。每個發射器產生一個載帶信息的光學信號并把此信號提供到多路復用器115的各個入口。如此產生的光學信號λ1和λn可以構成光學信號/信道的兩個不同頻帶，以致于λ1和λn將分別具有兩個不同頻帶中信號的最長和最短波長。多路復用器115把信號多道傳遞到延伸到光學放大器(OA)的輸出端，把多路傳遞的信號放大并輸出到延伸到下一個下游節點的光路區段。下游/中間節點的數量可以沿光學傳遞路徑130設置，由區段130的虛線部分表示。節點200表示每個這樣的中間節點。所以，對節點200的下列討論同樣適于其它類似分布的節點。
節點200尤其包括光學放大器210、信號變換單元、加/減裝置等，由節點200中的虛線230表示，其中光學放大器210放大經路徑130接收的光學信號并經分離器215把放大的信號輸出到其它的處理設備如多路分解器。光學信號分離器215把小部分的放大信號提供給傳感器220，并把剩余的放大信號提供給其它設備以進一步處理。傳感器220處理放大信號部分以判斷作為沿傳遞路徑130發生的拉曼散射的結果，信號是否傾斜。傳感器220把其判斷結果提供給控制電路225，如果需要，控制電路再指使光學放大器235傾斜在相反方向的輸入端接收的信號以補償拉曼散射效應。
從圖3中可以更詳細地看，傳感器220尤其包括帶通濾波器10，帶通濾波器調節到經路徑221接收的信號的一個頻帶。假設濾波器10調諧到信號的L頻帶，則那些信號通過濾波器10，而不同頻帶/波長的信號就被濾去。分離器15把從濾波器10出射的信號分成兩個信號，分布把分離信號的大致相等部分經路徑17提供給總功率探測器40-1和經路徑16提供給常規的信號循環器20。眾所周知，在循環器部分接收到的信號在特定的方向循環，如逆時針方向，并在下一個出口輸出。例如，在出口20-1接收到的信號循環到下一個出口如出口20-2并在該出口輸出；在出口20-2接收的信號類似地循環到下一個出口如出口20-3并在該出口輸出，等等。所以，在出口20-1接收的L帶信號循環到出口20-1并輸出，經常規Dragone路由器30的路徑31至區段32-1呈現。Dragone路由器30的區段32-1以常規的方式把經路徑31接收的信號多路分解，并把形成信號頻帶的信號組份輸出到延伸到Dragone路由器30的區段32-2的各個輸出口。Dragone路由器30的區段32-2把信號的濾波頻帶的多路分解后的信號λ1～λn輸出到可變反射濾波器(VRF)35的各個入口。VRF35以與信號的波長成比例地反射在其入口接收到的光信號。所以，由濾波器35提供的反射水平在頻帶內線性提高，從最長波長λ1到最短波長λn，以致于前面的信號被反射的最多，后面的信號被反射的最少。例如，反射率可以是R(λ)＝(λ-λmin)/(λmax-λmin)，其范圍是從0(對于最短波長)到1(對于最長波長)。在這種方式中，形成頻帶的信號與他們各自的波長成比例地線性加權。反射的、加權的信號返回到Dragone區段32-2，該區段把加權信號沿路徑送到Dragone區段32-1。然后，后一區段把加權的信號多路傳輸到延伸到循環器20的出口20-2的路徑31上。如上所指，在出口20-2接收到的信號并循環到循環器20的出口20-3并輸出，在那兒多路傳輸的加權信號呈現到加權的功率探測器40-2。加權功率探測器40-2以常規的方式探測信號的功率水平，它接收信號P1并輸出到放大器45-2。(探測器40-2可以利用常規的光探測器這樣做，常規的探測器輸一個其功率水平與在其輸入端接收到的(未加權)信號的水平成正比的信號)。類似地，總功率探測器40-1探測其接收的信號中的功率水平并將信號P0輸出到放大器45-1。放大器45-1將信號P0放大常數C0(由電阻R1值表示)以形成目標(sought after)信號C0P0。類似地，放大器45-2將信號P1放大C1(由電阻R2值表示)以形成目標信號C1P1。求和放大器50相加放大器45-1和45-2的輸出以合并信號C0P0和C1P1作為線性加權和，形成以上定義的信號PR。然后把后一信號提供給控制器225，控制器調節被放大器235放大的信號的傾斜以校正拉曼散射效應。
根據本發明的一個方面，利用一個包括頻帶如L頻帶中所有預定信號的信號并再利用這些信號的一半對在工廠的給定安裝校驗電阻R1和R2的值。更具體地說，可以利用波長λmin和λmax進行校正。對于λmax，P0設置為等于P1，對于λmin，P1設置為等于0。要確定效應功率PE和λE，PE＝P0并且λE＝λmin＋ΔλBP1/P0。
在本發明的另一實施例中，可以用一種可變損耗裝置與一個反射器的組合代替可變反射濾波器(VRF)35，如圖4所示。特別是，插入在多路分解信號的每個光路中的損耗量與信號的波長成正比。即把最大的損耗插入到具有最短波長的信號的路徑中，把最小的損耗插入到具有最長波長的信號的路徑中。然后通過光學反射器把信號反射/返回到Dragone區段32-2。在這種方式中，信號根據它們在到達反射器以及在返回Dragone區段32-2的路途中遇到的損耗量加權。
(注意，對于具有足夠大自由頻譜范圍(FSR)的Dragone路由器，區段32-2中的強度在整個信道上均勻。另外，注意到對于較小的FSR，強度可以通過高斯函數近似。因而，具有較大FSR的Dragone路由器優于具有較小FSR的Dragone路由器。但是，如果使用后一類型的路由器，需要R(λ)包括高斯整形因子。
另外，注意到可以利用反射器中其它的R(λ)函數處理其它的波長相關效應。例如，可以通過把偏振分離器防止到濾波器10和濾波器15(圖3)之間并復制分離器15后的電路來實現一個與偏振有關的傳感器，使得可以獲得每個偏振的傳感器值。)
應該立即，雖然在此舉例說明的本發明以具體實施例的角度進行了描述，但本領域的技術人員將能夠在不脫離本發明實質和范圍的前提下做多種改型。例如，本發明的傳感器可用于處理拉曼散射以外的傳輸損耗。
權利要求
1.一種傳輸節點，包括經傳輸路徑在輸入端接收由多種波長的光信號構成的一個光信號的裝置，其中每個光信號的水平受沿傳輸路徑發生的拉曼散射影響；傳感器裝置，用于產生第一信號P0和第二信號P1，其中第一信號P0表示接收的光學信號組的總功率，第二信號P1表示信號組經過預定的加權函數后光學信號組的總功率；和控制裝置，用于補償作為第一和第二信號的水平之和的函數的拉曼散射的影響。
2.如權利要求1所述的光學節點，其特征在于傳感器裝置包括放大器裝置，用于對信號P0放大第一常數C0倍，對信號P1放大第二常數C1倍，和加法器裝置，用于將乘積P0C0與P1C1合并以形成信號PR，表示信號組受拉曼散射影響的程度。
3.如權利要求1所述的光學節點，其特征在于多個光學信號包括光學信號的不同頻帶，并且節點還包括帶通濾波器，對光學信號的頻帶之一濾波以形成組信號。
4.如權利要求3所述的光學節點，其特征在于傳感器包括一個總功率探測器和一種這樣的裝置，該裝置用于把信號組功率的第一部分提供給總功率探測器，并把信號組功率的第二部分提供給預定的加權函數，產生信號組的加權形式。
5.如權利要求4所述的光學節點，其特征在于預定的加權函數包括一個多路分解信號組的路由器，該路由器把多路分解的信號提供給加權裝置，以與它們各自的波長成比例地減小多路分解的信號的每個功率水平，并把加權的信號沿路徑送到多路復用的輸出端，輸送給用于探測加權信號的功率并產生信號P1的探測器。
6.如權利要求5所述的光學節點，其特征在于加權裝置是一種可變反射裝置。
7.如權利要求5所述的光學節點，其特征在于加權裝置是一種可變損耗裝置。
8.一種傳感器，包括用于接收多個光學信號并對多個光學信號濾波以形成信號組的裝置；第一裝置，用于處理信號組的功率水平的第一部分以產生第一功率信號P0；第二裝置，用于處理信號組的功率水平的第二部分以形成加權的信號組，并處理加權的信號組以產生第二加權功率信號P1；和第三裝置，用于產生作為第一和第二功率信號P0和P1函數的信號，該信號表示具體的傳輸損耗是否已經影響了接收到的多個光學信號的各自水平。
9.如權利要求8所述的傳感器，其特征在于傳輸損耗是拉曼散射。
10.如權利要求8所述的傳感器，其特征在于傳感器裝置還包括放大器裝置，用于對信號P0放大第一常數C0倍，對信號P1放大第二常數C1倍，和加法器裝置，用于將乘積P0C0與P1C1合并以形成信號PR，表示該多個光學信號受拉曼散射影響的程度。
11.如權利要求8所述的傳感器，其特征在于多個光學信號包括光學信號的不同頻帶，并且其特征在于用于濾波的裝置是帶通濾波器。
12.如權利要求11所述的傳感器，其特征在于第二裝置包括一個多路分解信號組的路由器，該路由器把多路分解的信號提供給加權裝置，以與它們各自的波長成比例地減小多路分解的信號的每個功率水平，并把加權的信號沿路徑送到多路復用的輸出端，輸送給用于探測加權信號的功率并產生信號P1的探測器。
13.如權利要求12所述的光學節點，其特征在于加權裝置是一種可變反射裝置。
14.如權利要求12所述的光學節點，其特征在于加權裝置是一種可變損耗裝置。
全文摘要
一種獨特的傳感器用于探測可能影響輸入光學信道信號的傳輸損耗。具體地說,傳感器選擇一組輸入的信道信號并在選擇的信號組上產生第一功率信號P
文檔編號H04B10/17GK1332370SQ01121058
公開日2002年1月23日 申請日期2001年6月18日 優先權日2000年6月22日
發明者法蒂瑪·施哈德, 內森·M·登基, 林文華 申請人:朗迅科技公司