降低四波混合光噪聲的裝置的制作方法

專利名稱：降低四波混合光噪聲的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種降低光通訊線路中光信號四波相互作用產生的光噪聲的光路，一種包括這種光路用于減小四波相互作用的光放大器，一種具有降低了的四波相互作用噪聲級的光學通信系統，它包括帶有聯級放大器的傳輸線，以及一個用于傳送具有降低了的四波相互作用噪聲的光倍號的過程。
四波相互作用，也稱為四光子相互作用或四波混合(FWM)，是一種非線性三階效應，它由已有的三個光信號相互作用產生一新信號。新產生的倍號頻率fF與相互作用的倍號頻率fi，fj，fk有關fF＝fi，fj，fk當相互作用信號偏振方向一致并且相位一致條件滿足下式時新信號即第四波以最大效率產生Δβ＝β(fi) ＋(fi)－β(k)－β(fF)＝0其中β(f)是頻率為f的信號的傳播常數。
相互作用的信號不必一定是三個獨立信號。兩個源信號相互作用也可以產生四波混合現象(退化例)，例如，當只有頻率為fi和fk的兩個信號相互作用時，可產生頻率為fF＝2·fi－fk和fF＝2·fk－fi的信號。
四波混合是應用波分復用(即WDM)技術的光纖通信的一個障礙。根據這項技術，多個信道通過通常由一條光纖構成的通訊線路同時傳輸，這些信道彼此相互獨立而且每個信道各自與一個特殊波長有關。
由于上述非線性三險現象，在光纖芯中有高輻射密度(特別是在放大的情況下)以及在信號間長距離相互作用的情況下，由于FWM，可能會發生通過信號對或三重信號之間的內調制作用產生信號的現象。例如，這種現象在1990年9月第8卷第9期的《光波技術雜志》的1402-1408頁上有描述。
產生出的信號的波長可以落在應用于通訊信道的波帶中，而且另外可能和其中一條信道的波長吻合或非常接近；這種情況的可能性隨著用于通訊的信道數量的增加迅速增大。
產生出的信號的波長可以落在應用于通訊信道的波帶中，而且另外可能和其中一條信道的波長吻合或非常接近；這種情況的可能性隨著用于通訊的信道數量的增加迅速增大。
眾所周知，發光信號在經過光纖發送途中經歷衰減，這需要借助在沿線路預定間隔上放置的相關放大器進行放大。
因此，可以方便地用光學放大器來放大信號同時保持其光學形式，即不用探測和再生相同的信號。所述的光學放大器是基于熒光雜質的特性，例如鉺、如果通過施加發光泵激能量被適當受激，在石英基光纖中，在對應最小衰減的光波段發出強輻射。
在帶有聯級光學放大器的多級通信線路中，在每一級由四波混合產生的信號，被以相同的方式作為通訊信號放大，被加到在其他級四波混合產生的信號中并促使在不同信道間產生串音。在通訊線的終點由各級中四波混合產生的信號被加到一起如果單獨的FWM信號有大的相位疊加，相加后的總FWM信號就會過強以致損壞通訊信號的正確接收。
用于通訊線的光纖存在色散，其原因在于與折射率分布以及所述光纖的材料構成相關的特性的組合，在傳輸信號中色散隨波長變化而變化，在所述波長的給定值λ0處變為零。
這種色散現象實質上包括信號形式的脈沖沿光纖傳播時產生的持續延遲，延遲的原因在于每個脈沖中都有各自的波長為特征的不同色散成分，它們以不同的速度沿光纖傳播。
由于這種延遲，在時間上接連的并在發射時可很好分辨的脈沖可以在接收時可有部分地疊加，當經過光纖傳播后它們不再可被獨立分辨，這樣就會產生接收錯誤。
通常被稱為色散移位(DS)的光纖是周知的，其光學特性被設計為色散消失點波長在1500和1600nm之間，這種光纖通常用于遠程通訊。
這種光纖被定義在1993年3月的ITU-TG.653建議中，其中光纖需具有在λ0為1550nm處色散為零，波長變化為在以上波長值處50nm范圍。
DS光纖描述例子在美國專利4,715,679，4,822,399，4,755,022中,并且被CORNING INC.，公司Corning，NY(US)商品化，商品名為SMF/DS(注冊商標)，被FIBRE OTTICHE SUDS.P.A.，Battipaglia(IT)商品化，商品名為SMDS。
應特別指出，已經提到以上定義的相位一致條件Δβ＝0滿足并且FWM產生的信號最強，如果通訊信號中的一個波長接近或與λ0相同，該波長處光纖色散變為零，或者如果通訊信號中的兩個波長對稱位于λ0兩側。
一種用于避免多信道系統信號相互調制FWM噪聲的技術在IEEE Photonics Technology Letters第3卷NO.6.1991年6月560-563頁中闡述，它用彼此偏振方向不同的信號。這種技術相當復雜，因為它必須在通訊線中使每一個輸入信號的偏振方向校準；它的效率也受到限制因為通常所用的光纖不會無變化地傳輸偏振信號。
發表在OFC/IOOC’93 Technical Digest 252-253頁上的文章FC4中所用的通信信道光學頻率并非等距離分布；通過選擇這些頻率使由在可能的通訊信號對或三信號組合間的四波混合產生的信號頻率離通訊信號的頻率足夠遠，這樣就可以用濾色片將它們與后者分離。但是，這種技術可用的頻率(或波長)段很明顯利用不足(與等距信道相比)；此外還要求信號波長的高穩定性，這就有必要用額外的設備去控制所述的穩定性。
P.R.Morkel名下的美國專利5410624號也提到了用于光學WDM通訊系統的非等距信道波長。為了降低FWM影響，將帶有光學循環器和窄帶反射光纖光柵的鏈的光信號頻譜再生裝置相結合，每個光柵都調到多路復用的波長中的一個上，其中所述的鏈連接到光學循環器的中間口中。
第三種技術，發表于Electronics Letters，第30卷，NO.11，95年5月26日，876-878頁，在于通訊線上的應用，光纖部分有一小絕對值的色散并且交替取正值和負值。應用這種技術的地方，不能用已有的通訊線，必須設新線。另外，完成需要的新線是困難的，原因在于為了得到色散特性在不同部分都適用的光纖必須有制造后的挑選，要考慮到制造在要求精度限度之內的具有固定色散特性光纖時直接遇到的困難。
一種不同的解決方法在K.Inoue的文章發表于1993年3月的光波技術月評中，Vol.11，No.3,455-461頁，在文章中提出沿多信道通訊線不同階段FWM產生的信號之間的相位關系是隨機的，這樣用來避免信道中相位相加。
為了使相位間的關系是隨機的，推薦用一種光路，沿著由M段光纖和(M-1)個線路放大器構成的光纖，該光路直接連接到每個放大器的上游和下游。
光路包括一個多路分解器用來在不同長度的光路徑上，根據頻率分離通訊信號，以及一個多路復用器用來將光學信號重新組合成單一輸出信號。連接多路分解器輸出與多路復用器輸入的光路徑是這樣選擇的任兩個光路徑之差都大于傳輸信號源相干長度Ic＝V/πΔv，在此V是介質中的光速，Δv是通訊信號源的線寬。在每階段由四波混合效應產生的信號彼此之間互無關系，由此它們在線末端相加由功率決定而不是由振幅決定，因為它出現在常規系統中，在相位一致(Δβ＝0)的條件下帶有光路的傳輸線中FWM產生輻射的總功率被降低，低于無光路的情況，低一個與線路上光纖段數目相對應的因子。
以上提到的文章指出這種技術可以用于多信道光通訊系統，在系統中每個通訊信道都由不同光路徑的不同波長信道中信號分離抽取得到，為了抽取連接信道到接收器，并且在一個共用路徑上多路復合剩余信道。
文章排除在裝備有能從線路中選取獨立信道的多路分解器的多信道光通訊系統中直接應用所描述的這種技術的可能性，選取信道時其他信道仍在公共光路徑中傳輸。作為這種多路分離器類型的例子，文章中提到了那些將法布里-珀羅濾波器與一個光學循環器相結合的系統。
然而申請人可以發現文章中建議的用于減少四波混合的光路，尤其必須用多路分離器去分離不同波長信號，有實際實現困難，尤其當有很多數目的信道時。配置與較少數目輸出級聯的幾個多路分離器的可行方案使儀器變得相當復雜、笨重以及使不同信道有不同程度的衰減。
連接多路復用器和多路分解器的光纖部分的總長度也使儀器明顯笨重，尤其當通訊信道數目很大時。事實上由于用于信道n的必需光纖長度至少應等于光源相干長度的n倍，這些部分的總長度至少為相干長度的N·(N＋1)/2倍，在此N是通訊信道的總數目。
此外，用上述文章中的技術制造的光路不能給出新配置，當信道中一個或更多需要加入或一個或多個通道波長改變時在這些情況下必須替換多路分解器和多路復用器。
D.R.Huber名下的美國專利NO.5,283,686公開了，其中，一種WDM光通訊系統包括一個光學放大器，一個光學循環器以及布拉格光柵光纖濾波器，每個通訊信道都要用到。系統能消除那些與通訊信道波長不同的自發發射。專利中末提及四波混合在通訊線中產生噪聲的問題。
同一申請人于1994年12月16日登記的專利申請MI94A002556其中涉及一種光學遠程通訊系統包括至少兩個調制在不同的波長上的光信號源，包括在一預定的傳輸波段內，有預定的傳播速度；多路合成所述信號的裝置用于單光纖的輸入；一個光纖線路，連接在所述多路合成裝置的一端；用于接收所述信號的裝置，包括根據各自的波長用于信號自身的光多路分解裝置；
其中所述信號有一光功率大于在至少為所述光纖線路的一部分中的預定值，該光纖線路包括一光纖，其色散值在所述傳播波段低于預定值，其特征在于所述光纖其色散隨波長增大而增大，在低于所述波段的最小波長一個量值的波長處表現為零值，在這一量值下沒有局部色散消失波長值，而在光纖中存在并且在所述波段內能產生四波混合現象。
問題在于實際中做出一種光學裝置，它能減少由沿通信線傳播的信號間的四波混合產生的輻射的功率，在通訊線上也不要求所用光纖不同于通用的DS光纖。
本發明的一個方面涉及到一種光學遠程通信系統，包括至少兩個調制在不同的波長上的光信號源，有各自的相干時間；一個多路合面器用于在單個共用光纖上合成所述信號；一個光纖線路連接在所述多路復用器的所述共用光纖的一端；用于接收所述信號的裝置，連接在所述光纖線路的第二端并且包括一多路分解器用于所述信號；一個元件，用來減少所述信號間的四波混合，沿所述光纖線路光學串接；在所述FWM衰減元件中包括一光路，它包括至少兩個波長選擇性濾波器，每一個都與一包括一個所述光學信號的波長段有關，所述濾波器沿光路徑彼此光學串接，包含在兩相鄰濾波器之間的所述光路徑中至少一般的長度大于與至少一個所述光信號源的相干時間所對應的長度。
最好所述的光路，對每一個所述的光學信號都包括一個波長選擇性濾波器與一個包含相應光信號不包含其他光信號的波段相對應，所述濾波器在光路徑上彼此光學串接，所述介于兩相鄰濾波器之間的光學路徑部分的長度大于與每個所述光信號源的相干時間相對應的長度。
特別是，所述光路包括一光學循環器，它有一輸入端口和一輸出端口與所述的光纖線路相連，并且至少有一個輸入/輸出端口連接在一個所述的波長選擇性濾波器上。
尤其所述波長選擇性濾波器是布拉格光柵濾波器，特別是由光纖構成。
在一個實施例中，沿所述光纖線路至少放置一個光學放大器有利地包括一個用熒光雜質摻雜的有源光纖，尤其熒光雜質是鉺，以及一個泵輻射源。
所述FWM衰減元件可以方便地光學串接在所述有源光纖中間位置。
在這種情況下一用于在所述FWM衰減元件外泵激輻射的光傳輸路徑可以安放在兩部分之間，其中所述的有源光纖被所述的元件分開。
另一方面，所述光放大器可以包括兩個有源光纖部分，每一個都帶有一泵激輻射源。
尤其是，所述有源光纖部分的長度，在有源光纖中的熒光雜質的濃度以及泵激源功率可有效地選擇，以這樣的方式以便使所述放大器總增益低于不含FWM衰減元件的相同放大器增益2dB，這樣兩有源光纖部分的光學連續性就得到恢復。
按照第二方面，本發明涉及一個用于傳輸光學信號的過程，包括產生有各自波長的兩個調制光信號；在一個光傳輸線一端多路合成所述信號，傳輸線包括至少一個單模光纖部分，在其中產生信號間的四波混合相互調制；在所述光傳輸線第二端接收所述信號，并且包括在所述光傳輸線中間位置有選擇性延遲所述信號的操作，其中所述選擇性延遲操作包括選擇性發送所述信號到預定長度的相應光路徑，該長度適于使所述信號相位相互無關；經過所述光路徑后重新合成所述信號；
其中至少所述光路徑中一段是共用的。
特別是，所述過程包括沿所述傳輸線至少一次光學放大所述信號的步驟。所述步驟中先執行選擇性延遲所述信號，并且光學放大所述信號的步驟緊隨其后。
按照第三方面，本發明涉及一種光放大器，包括第一和第二用熒光雜質摻雜的有源光纖；用于第一和第二有源光纖的泵激裝置，用于提供光泵激功率；在第一有源光纖中的耦合裝置用來耦合所述光泵激功率以及至少兩個傳輸信號，兩信號處于不同波長，有各自的相干時間；一個用于減少所述信號間的四波混合的元件，該元件光學串接于所述第一和第二有源光纖間，其中所述FWM衰減元件包括一含有不同長度光路徑的光路，所述信號被選擇性發送其上，所述長度選值使至少兩個信號的相對延遲大于各自的相干時間。
最好所述光路徑中一段對所述信號共用。
特別是所述熒光雜質是鉺，所述有源光纖含鋁、鍺、鑭作為附加雜質。
通過下面的描述參照附圖更多的細節會變得更為明顯，附圖中

圖1是根據本發明的波分復用光學通訊系統的框圖；圖2是兩級光線路放大器框圖；圖3為根據本發明用于降低由FWM產生的光噪聲的光路的框圖；圖4為用根據本發明的裝置的實驗框圖；圖5為用于圖4實驗裝置的通過兩個彼此串接的布拉格光柵型光纖濾波器的傳輸功率光譜曲線；圖6A，6B為與存在兩通訊信號時產生的FWM信號的歸一化功率的數字仿真和實驗的曲線，根據信號之一的波長變化，在圖4中實驗裝置的第一(A)和第二(B)級；圖7為上述實驗中測得的FWM信號歸一化功率曲線，根據傳輸信道之一的波長而變化，帶或不帶降低噪聲光路，與沒有降低噪聲光路的通訊線數字仿真相比較；圖8為根據本發明包括-降低FWM光噪聲光路的兩泵激級的線路放大器框圖；圖9為根據本發明的包括一個降低FWM光噪聲光路的單泵激級的線路放大器框圖；圖10為根據本發明的沿一條雙向通訊線上用于降低FWM光噪聲的光路框圖。
現在在圖1的幫助下來描述一波分復用光學遠程通訊系統。
當前描述涉及到一種用四個獨立通訊信道有不同波長的遠程通訊系統。然而這種特殊情況只是用于舉例以下描述意在應用，如無特殊聲明，可用于任意數目有不同波長的通訊信道。
圖1中的通訊系統包括一帶有光信源1，2，2’，2”的傳輸站3，每個光信號源都有不同的波長λ1，λ2，λ2’，λ2”，包含在依次放置于系統中的放大器的有效工作波段中，并有線寬Δv1，Δv2，Δv2’，Δv2”。
光學信號輸入到一信號合成器81，用于同時發送波長為λ1，λ2，λ2’，λ2”的信號，通過一單輸出光纖82。
通常，信號合成器81是一無源光學裝置，通過它將傳輸于相應光纖中的光信號疊加在單一光纖中；例如這種裝置由熔融光纖耦合器構成，用在平面光學，微型光學等領域，可在市場上買到。
通過光纖82光信號被送到一增強器83用來增強信號，使其足夠強能在新放大介質之前的下一相鄰光纖部分上傳播，到最后仍保持足夠的功率大小來確保傳輸質量。
連接到增強器83的是通常由階梯折射率型的單模光纖構成的光纖的一部分84a，裝在一光纜中，有幾十(或幾百)公里長，例如100公里長。
連接到所述光線路的第一部分84a末端的是第一個光路10a，描述如下，它是用來降低通訊信道間四波混合效應相互調制產生的光噪聲的。光路10a輸出終止在第一線路放大器85a處，它接收在光纖傳輸過程中衰減后的信號并將它們放大到足夠量以提供給第二光纖部分84b，84b與前一部分有同樣特性。
用于降低光噪聲的后續光路10b，10c，10d，線路放大器85b，85c，85d以及光纖部分84c，84d，84e覆蓋了整個傳輸距離直到一接收站6，接收站6包括一前置放大器87接收信號并放大直到功率大小達到與接收裝置靈敏度相適應的程度，補償后繼多路分解裝置的損失。
從前置放大器87出來的信號被送往多路分解器88，所述信號按其相關的頻率被分離，然后送到相應的接收裝置89，90，90’，90”。
多路分解器88是一個適于分發信號到多個光纖的裝置，光信號進入一輸入光纖，按相應的波長去分離它們；此多路分解器可以包括一熔融光纖分離器件，將輸入信號分離到幾個輸出光纖，每個所述信號輸入到一各自的帶通濾波器，濾波器的中心位于每個對應的波長。
例如，一類似于已描述過的信號合成器81的部件可被用到，它被以相反的配置安裝并與相對應的帶通濾波器相接。
上述類型的帶通濾波器，例如，由MICRON-OPTICS公司2801Buford Hwy，Suite 140，Atlanta Georgia，US商品化；一合適的型號是FFP-100。
所述的配置可給出特別滿意的效果，即在約500km距離傳輸時，以高傳輸速度，例如2.5Gbit/s(然而可以達到，用4個多路復用波長，用單波長傳輸速度對應10Gbit/s)，用4個線路放大器，一個增強器以及一個前置放大器。
對本發明的目的及以上應用，例如，增強器83是一商品中可以得到的光纖放大器，具有以下特性輸入功率-13.5-3.5dBm輸出功率 12-14dBm工作波長 1534-1560nm增強器不含有陷波濾波器。
一種合適的型號是TPA/E-MW可以從申請人處得到。
所述增強器用鉺摻雜有源光纖，是鋁/鍺/鉺型。
用增強器是為了使放大器工作在飽含狀態，在這種狀態下輸出功率與泵激功率有關，在歐州專利EP439,867中有詳細闡述，在此引用。
對本發明的目的及以上應用，前置放大器是指放置在線路的終端的一個放大器，能夠增大信號送至接收器，放大到量值適當高于接收器本身的靈敏度閾值(例如接收器輸入從-26到-11dBm)，同時產生最小的可能噪聲并使信號保持相同。
例如，前置放大器87要么用下邊將描述的象線路放大器85a-85d那樣的有源光纖線路放大器，要么用根據特殊要求而設計的前置放大器。
一種適合的型號為RPA/E-MW，可從申請人處得到。
以上描述的傳輸系統配置特別適于提供希望的性能，特別對于在多個WDM信道上傳輸，如果特殊選擇并實施分立線路放大器，要特殊連接使它能傳輸所選波長并保證其他波長不惡化。
特別是，可以保證所有信道的性能一致性，對在包含在1530和1560nm之間的波段內，有適于聯級操作的放大器，通過用有對幾個不同波長基本單一(或單化)的響應的線路放大器在一個級聯操作中。
為了上述目的，按框圖2所示，一放大器用作線路放大器，并且它包括一鉺摻雜有源光纖62和一相關的泵激光器64，由一個二向色耦合器63相連；一光學隔離器61放于光纖62的上游，在要放大信號的前進方向上，第二個光學隔離器65處于有源光纖下游。
所述放大器還包括第二個鉺摻雜有源光纖66由一個二向色耦合器67與一相關的泵激光器68相連；隨后不宜一光學隔離器69位于光纖66的下游。
作為另一種解決方式，未畫出，基于特殊使用要求，也可以用單級放大器做線路放大器。
在一個最佳實施例中，上述的線路放大器使用了鉺摻雜有源光纖，詳細描述在意大利應用專利No.MI94A000712，由同一申請人于1994年4月14日提出，在此參考并將其內容總結如下。
用在線路放大器中的有源光纖的一種組成及最佳的光學特性總結在下表中。Al2O3GeO2La2O3Er2O3NA λcwt％ wt％ wt％ wt％ nm(mol％)(mol％) (mol％)(mol％)4(2.6) 18(11.4) 1(0.2) 0.2(0.03) 0.219 911其中wt％＝(平均)纖芯中氧化物的重量百分含量mol％＝(平均)纖芯中氧化物的莫爾百分含量NA＝數值孔徑(n12-n22)1/2λc＝截止波長(LP11截止)組成的分析是在母棒(拉光纖前)用微探針和電子掃描顯微鏡相結合實現的(SEM HITACHI)。
分析是在放大1300倍沿直徑方向以200μm間隔離散點上完成的。所述的光纖用在石英玻璃管中的直空鍍技術制造。
在所說的光纖中，在復合步驟中在纖芯SiO2陣列中加入鍺雜質。
在光纖芯中加入鉺、鋁、鑭是用“溶解摻雜”技術完成的，用雜質氯化物的水溶液與光纖芯復合材料接觸，此操作在母棒固化之前的特作定狀態中進行。
“溶解摻雜”技術有關的更多細節可在例如US5,282,079中得到，在此作參考。
泵激光器64，68最好是量子阱型激光，有以下特性發射波長λp＝980nm最大光學輸出功率Pu＝80mW上述類型激光由例如LASERTRON公司，37 North venue，Burlington，MA(USA)制造。
二向色耦合器63，67為熔融光纖耦合器，由980nm以及在1530到1500之間波段內的單模光纖制成，根據偏振方向有＜0.2dB變化的光學輸出功率。
以上類的二向色耦合器在市場上可得到并可由例如GOULD公司，Fibre Optic Dirison，Baymeadow Drive，Gelm Burnie，DM(US)以及SIFAM有限公司，Fibre Optic Division，WoodlundRoad，Torquay，Deion(GB)制造。
光學隔離器61，65，69是與傳輸信號偏振方向無關的光學隔離器。隔離度大于35dB并且反射度小于-50dB。
光學隔離器可用例如型號MDLI-15 PIPT-A-S/N1016可從ISOWAVE，64Harding Avenne，Dower，NJ(US)或型號PIFI 1550 IP02可從ETEK DYNAMICS公司，1885 Lundy Ave.，San Jose，CA(US)得到。
所描述的線路放大器工作用光學總輸出功率(信號加自發射)大約為14dBm，對于小信號增益大約為30dB。
在提供的工作條件下，第二級的總輸入功率最好大約為10dBm，并且第二級工作在飽合狀態下，第二級總輸出功率最好每dB輸入功率變化引起小于0.2dBm變化。
根據本發明用于降低四波混合光噪聲的裝置現在將參照圖3來描述。
光路10包括一光學循環器15，循環器帶有3個出入口，用11，12，13來標識，一光學濾波器16有選擇地反射波長為λ1的光，連接在光學循環器出入口12以及選擇延遲環路波長為λ2包括一單模光纖部件18，它的一端接到濾波器輸出端口16以及一光學濾波器19在波長λ2有選擇性反射并連接到光纖部件18的另一端，單模光纖部件18的長度等于或大于最大值Ic的一半，此值介于光源1，2，2’，2”的相干長度V/Δv1，V/Δv2，V/Δv2’，V/Δv2”之間，在此V代表光纖中光輻射的傳播速度。
所謂在波長λ處有選擇反射對應于WDM通信系統中一個通訊信號的濾波器，是指一光學部件能反射一預定波段內某波長輻射的大部分并傳輸所述預定波段外某波長輻射的大部分，在此這個預定波段包括所述波長λ并不含其他通訊信號的波長。
光路10還包括選擇延遲光路17’，17”，每個都包括一單模光纖部件18’，18”長度等于或大于Ic/2，有一端連接到前一個選擇延遲光路的濾波器輸出，另一端連接到具有選擇反射波長λ1’，λ2”的光學濾波器19’，19”的輸入上。
光學循環器15的端口11和13可連接設計為波長λ1，λ2，λ2’，λ2”光學信號傳輸的光纖通訊線。
特別是，光路10是用來連接在有聯級光放大器的通訊線上，通訊線的描述參照圖1為例。在此情況下光學循環器15的端口11和13將被相應地連接到光纖84a-84d之一的輸出端以及線路放大器85a-85d之一的輸入端。
最后一個反射選擇濾波器(離光學循環器最遠的那個)的輸出端必須適當地終止，以避免寄生輻射反射向光學循環器。為此，本領域的普通技術人員所熟悉的一種技術可以被采用，例如以一帶角度的低反射連接器24做為終端。一種合適的連接器例如型號FC/APC由SEIKOH GIKEN，296-1 Matsuhidai，Matsudo，Chiba(JP)制造。如果光路10沿帶有聯級放大器的通訊線路放置，終端器也可以由一個二向色耦合器構成，用來將連接在光路10上游的放大器的殘留泵激輻射與同一放大器的自發射分離，由此可以對各自強度監視。
光路間不同元件的光學連接可由已知工藝中的一種制造，例如對焊技術，不同的選擇延遲光路17，17’，17”之間的光學連接也可以用光學連接器，最好是低反射類型，這樣可以很方便地減少或添加其他選擇延遲光路。
另一方式也可以完成選擇延遲線路，包括光學濾波器16和選擇延遲光路17，17’，17”，沿一單光纖部件，使濾波器16，19，19’，19”分開距離沿所述單光纖部件大于Ic/2，隨后將描述下一步的技術。光纖部件因此連接到光學循環器的端口12，這另一種解決方式有如下優點不要求選擇延遲線的不同元件間光學連接，這樣可徹底消除相應的衰減。
這種選擇延遲線也可以被制成模塊型，按另一種方案，沿光纖部件安放一給定數目的反射選擇濾光器，按以下描述的技術，相互距離大于Ic/2。
這種類型的光纖部分可以為濾波器的不同波長和不同波段的組合而安排，要么交替連接到光學連接器的端口12上要么互相串接，取決于在通訊系統中準備使用的信道的數目和特性。
在描述的每一類型中，沿選擇延遲線的選擇反射濾波器16，19，19’，19”的安放次序對本發明并不是最重要的在所述線路的實施中可改變次序。
光學循環器為無源光學元件通常提供3或4個順序排放的端口，單向傳輸輸入輻射，從每一端口傳向其他端口之一，更確切地說是傳向序列中的相鄰的下一個端口。循環器最好是偏振無關響應型。光學循環器是可得到的商品化元件。適用于本發明的例如CR1500型號，由JDS FITEL公司570Heston Drive，Nepean，Ontario(CA)制造或PIFC-100型號，由E-TEK DYNAMICS制造(已經提到過)。
適用于本發明的選擇性反射濾波器可以是例如布拉格光柵波導濾波器。它們反射一窄波段輻射并發送輻射到此波段之外。例如它們構成光波導的一部分，例如一光纖，沿光纖折射率表現出周期性變化如果在每一折射率變化處反射的信號部分彼此同相，就會產生相長干涉并使入射信號反射。反射最大的相長干涉條件可表達為關系式2·l＝λs/n，其中l是由折射率變化得到的光柵常數，λs為入射光波長，n為光波導芯折射率。所描述的現象在有關布拉格光柵的文獻中闡述。
用已有的技術可使折射率周期變化，例如用強紫外光(例如由準分子激光器，倍頻亞離子激光器，四倍頻NdYAG激光器產生的光)干涉條紋照射在去掉保護層的光纖部分。由一干涉儀系統使其自干涉，例如用一硅相掩模，描述于美國專利5,351,321中。光纖尤其是光纖芯曝光在沿光軸強度周期變化的紫外光中，光纖芯中被紫外光照射部分發生GE-O熔粘損壞并產生永久折射率變化。
選擇光柵常數使相長干涉條件滿足，反射波段中心波長可任意確定。
用這種技術可以制成在-3dB反射波段典型寬度只有0.2-0.3nm的濾波器，在波段的中間位置反射率可達99％，反射波段的中心波長在生產階段變化在大約±0.1nm，中心波長隨溫度變化低到0.02nm/℃。
光源1，2，2’，2”波長應該有容許區間寬于0.2±0.3nm，應提供相應寬度的帶通濾波器，例如目前用的半導體激光器光源，發射波長典型精度為±1nm。
含有所述特性的布拉格光柵光纖濾波器可被制造使用變光柵常數的光柵可以制造反射帶寬大于0.2-0.3nm的濾波器，例如已知用這種技術P.C.Hill et al.的文章發表在Electronics Letters.Vol.30，No 14，07/07/94，1172-1174頁。
如果用圖3所示的設備于通訊線路中，其工作條件必須要求對在通訊信號波長上的色散進行補償，布拉格光柵光纖濾波器有變常數光柵并按其特點制造，例如F，Ouellette在Optics letters Vol.12.No.10 847-849頁1987年10月的文章中的例子可用來作為選擇反射濾波器16，19，19’，19”。
如果在含有重要溫度變化的條件下使用光路10，光纖濾波器16，19，19’，19”可能需要穩定。
圖3所示裝置的操作可用如下方式波長λ1，λ2，λ2’，λ2”的信號到達光學循環器15的端口11后向循環器端口12傳播。然后信號到達選擇性反射濾波器16。波長為λ1的信號反射到循環器端口12并從此傳向循環器端口13。一波長在中心波長為λ1的窄波段外的輻射(輻射中包括的其他信號波長為λ2，λ2’，λ2”)從濾波器16發出并通過單模光纖部件18到達反射波長為λ2的輻射以及傳輸其他信號的選擇性光柵濾波器19。波長為λ2的信號通過光纖18和濾波器16返回光學循環器端口12并與波長為λ1的信號疊加。兩次通過光纖部件18的效果是，波長為λ2的信號與波長為λ1的信號相位無關，即由長度Ic產生的相移大于光源1和2的相干長度。在其他波長λ2’，λ2”上的信號傳輸通過濾波器19和光纖部件18’并到達濾波器19’，波長為λ2’的信號被反射。然后這個信號回到光學循環器端口12，與波長為λ1的信號相比，被以大于2·Ic的長度相移，并且與波長為λ2的信號相比被以大于Ic的長度相移，即被以大于兩信號中每一個的相干長度相移，因此，兩個信號相位無關。
最后波長為λ2”的信號被濾波器19”反射。兩次通過光纖部件18”的效果是，它與其他被大于相干長度的距離相移的信號疊加并與任一其他信號相位無關。
最后信號從光學循環器端口12傳播到循環器端口13，它連接到光通訊線路上如圖1所示。
以上描述可以直接擴展到較大數目其他波長的信號。本裝置可以容易地安排為操作許多不同波長信號，接著第一個為每一個通訊信道連接一選擇性延遲光路，可以按照任意次序。
本裝置既使制造成品后也可以方便地更改，所以它可以按所要求的信道數目重新配置。
以上參照圖3描述的減少光噪聲裝置涉及到一相同裝置的最佳配置，其中所述裝置包括一選擇性反射濾波器，每個通訊信號都由那里通過。
除了這個最佳配置外，該裝置可按另一種配置制造，在這種配置中只有一些通訊信道與選擇性反射濾波器相匹配，由單模光纖部件彼此分開，該單模光纖部件波長大于信號相干長度的一半，其他通訊信道被具有足夠寬反射波段的一個或多個反射器反射。這種配置使一些產生在光噪聲衰減裝置上游的FWM信號與相應的產生在該裝置下游的FWM信號相位無關。
為了驗證降低光學噪聲裝置的操作性，申請人在一個實驗的過程中，用一個傳統類型的光學通訊線路和一個根據發明的光學通訊線路進行比較。
參照圖4，現討論實驗的配置。
兩個相干光源被標為31和32，它們是外部諧振腔類型的可調諧半導體激光器，型號為HP81678A由惠普公司Rockwell，DM(US)生產，和型號為TSL-80由SANTEC，Micom ValleyTohkadai，Kamsue，Komaki，Aichi 485(JP)生產。這些光源的線寬大約是Δv＝100KHz。根據關系式Ic＝V/πΔv，其中V代表輻射沿光纖的傳播速度，取值Ic＝650m作為所用光源在光纖中的相干長度。
通過一個偏振控制裝置33，從光源32產生的信號的偏振方向和從光源31產生信號的偏振方向達成一致該裝置在光源32的輸出口并由在一個軸的兩翼的兩個元件構成，而且形成一個直徑大約為20-40mm的單模光纖線圈。兩個偏振一致的信號由一個-3dB的耦合器34組合并送到申請人已提到并可買到的型號為TPA/E-MW的一個增強器35。
放大的信號沿著由一個長度L1＝13.8km的色散位移單模光纖36構成的傳輸線的第一級傳輸。該光纖在1543nm波長附近色散為零，其色散曲線的斜度大約為0.1ps/(nm2·km)，在使用波長處吸收大約為0.21dB/km。
減小光學噪聲的光路20聯到光纖36的一端。它包括一個，可從已提到的JDS FITE得到的型號為CR1500的循環器15，通過端口11聯到光纖36；一個布拉格光柵光纖濾波器16聯到光學循環器的端口12，在波長1543.7nm處有其最大反射率；一個單模光纖18聯到濾波器輸出16，長460m，它的長度因此大于相干長度的一半(在這里使用的光源的條件下大約325m)；一個布拉格光柵光纖濾波器19聯到光纖18并且在實驗過程中很方便地用每次調節到信號的波長的光譜特性選擇。
圖5示出了通過依次聯到在實驗中使用的濾波器19的已描述過的濾波器16反射的功率光譜曲線47。在這次測量中，和在圖4中的試驗配置一樣，濾波器聯到一個光學循環器的中間端口。根據圖表左邊的比例，曲線47再現在所述循環器的輸出端口測量的功率，在圖5由曲線48(根據圖表左邊的比例)再現了一個光譜功率信號出現在循環器自身的輸入端口。
光路20還包括一個聯到濾波器19的輸出的可調諧干涉濾波器21，調節它以傳輸FWM產生信號的波長并去除在通過濾波器16和19的輻射行程后的剩余信號波長的分量。濾波器21聯到-3dB耦合器22的一個輸入，該耦合器的另一個輸入聯到光學循環器15的端口13。在光學器件之間的聯接由對焊實現。
濾波器21和耦合器22，不在圖3所示的噪聲衰減光路10的總圖中，通過它們，在通訊線的第一級由FWM產生的輻射允許通過通訊線的第二級。
因為以下原因允許這些輻射的通過該實驗只涉及兩個波長通訊信號的情況；在這些條件下，FWM產生的信號的波長和那兩個信號的波長有差別，而且沿著通訊線的傳播問題通過濾波器可以去除；正如前面已指出的過濾FWM輻射的技術在較高數量通訊信道的更普遍的情況下不能使用，在這些情況下，FWM產生的信號的波長能和信道自身的波長相同，因此不能被濾掉；為了能夠只用兩個通訊信號完成實驗，這個實驗能夠驗證在兩個階段從FWM產生的信號如何相加(這個實驗如此重要也是因為更普遍的情況)，必須允許在第一級由FWM產生的輻射通過第二級；濾波器21和耦合器22有以上功能。
-2dB耦合器22和34是熔融光纖，可從已提到的GOULD得到。光路20以下是由申請人制適的更特殊的型號為OLA/E-MW的一個線路放大器37，它是基于一個以波長λp＝980nm光學泵激的鉺摻雜有源光纖產生的。這個線路放大器，在-20dBm的輸入信道的總功率有大約30dB的增益。總光學輸出功率(信號加上放大的自發發射)相反大約為12-14dBm。
從線路放大器37出來的信號送到包括一個長度L2＝5.1km的色散移位單模光纖38的傳輸線的第二級。光纖在波長1545nm處色散為零，色散曲線斜率大約為0.1PS/(nm2·km)，在可用波長上的吸收率大約為0.21dB/km。
傳播進入光纖38后，信號由一個光學光譜分析器39進行分析，此分析器型號為MS9030A/MS9701B，由ANRITSU Corp.，5-10-27 Minato-ku，Tokyo(JP)制造。
圖6A和6B分別再現了沿著光纖36和光纖38產生的FWM信號在光源31的固定波長，光源32的可變波長下測量的功率圖。對于這次測量，兩個光纖的每個直接聯到聯接到放大器35的輸出的一個可變衰減器和光譜分析器39之間，暫時排除光路的其它器件并對兩個信道的每個發出一個2-4mw的功率到光纖輸入。但是在圖6A和6B中示出的用μw表示的功率值關于輸入信號每個信道1mw(0dBm)歸一化，根據關系式PFWM(norm)=PFWM/(Pin31·Pin322),]]>其中Pin31，Pin32是光學輸入載波器的功率值。直到在光纖36輸出或光纖38輸出分別測量的FWM信號為最大時，從光源32的信號的偏振方向被裝置33旋轉。對于光纖36(圖6A)，光源31的波長λ1固定在1533.58nm，以常數約0.05nm在1542.80nm和1543.80nm之間改變光源32的波長λ2，實現FWM產生功率的測量。測量結果在圖6A中用實方塊表示，用線41連接。清楚可見在波長1543.05m，1543.51nm和1543.66nm處的三個峰；根據申請人的想法，這可根據這樣的事實解釋，在以上波長上，實驗中使用的光纖36的色散值被取消而且滿足相位一致條件。在Journal of Lightwave Techology，Vol.10，No.11，Nowember1992，1553-1561頁介紹了基于一個數字結構的仿真，假設光纖36由三個DS光纖段形成，相應在λ01＝1543.05nm，λ02＝1543.51nm和λ03＝1543.66nm處色散為零。以下是三個光纖段的結構的其它參數衰減 α＝0.21dB/km；玻璃折射率 n＝1.45；模直徑 MFD＝8μm；非線性三級靈敏度X1111＝4.26-10-14m3/J；色散曲線的斜率 Dc’＝0.1PS/(nm2，km)在圖6B曲線42上再現了在信號波長X1＝1533.58nm和包含在1542.80nm和1543.80nm之間的λ2的交互調制峰PFWM的計算的歸一化功率。
根據曲線41和42之間的比較，我們可以看到，對于光纖36，有著與從同實驗定性的結構得到的非常相似的FWM交互調制峰的輪廓。這使人想到在被檢驗的波段，特別是關于FWM信號產生的波段，有在仿真中假設的類型的色散特性的光纖代表了實際光纖36的精確結構。
圖6B再現了與在實驗裝置的第二級中使用的光纖38相關的對應結果。曲線43，連接實驗測量的點，曲線43指出從在信號波長λ1＝1534.84和以常數0.1nm在1544.10nm和1546.00nm之間變化的信號波長λ2之間的交互調制產生的FWM信號的歸一化功率。兩個峰在波長1544.80nm和1545.40nm處。
相對于一個數字仿真，在其中光纖38的結構由在波長λ01＝1534.84和λ02＝1545.40nm分別有零色散的兩個光纖段構成，在實驗曲線43和44之間也有一個較好的對應，對于其它參數，和用于相對于光纖36的仿真的值相同。
這樣得到的關于光纖36和38色散的數據用于圖4所示的減小光學噪聲的裝置的全部行為的數字仿真。仿真數據與圖7中的實驗數據作比較。
圖7再現了在波長λ1＝1533.7nm的第一個信號和可采用不同值的波長λ2之間的交互調制產生的FWM信號的歸一化功率ρ。再現了有圖4所示的減小光學噪聲的光路20所得結果，也有沒有光路20時的所得結果。
就第二個信號的波長λ2的三個值，分別取λ21＝1545.50nm，λ22＝1546.70nm和λ23＝1547.80nm進行了實驗。不是用圖4所示的濾波器19，而是用以前描述過的類型的一個光學濾波器通過對焊依次聯接，這個濾波器的反射波段以對應波長為中心。
相反地，數字仿真對包含在1544nm和1549nm之間的λ2值進行。
在圖7曲線的X軸上指出的是λ2的值。
相反地，Y軸上的值是對應于在裝置輸出口測量的FWM信號的功率PFWM(tot)(總PFWM功率)和功率PFWM(1)和PFWM(2)的和之間差別的歸一化值的參數ρ的那些值；后者代表在分別沿著第一和第二級，也就是沿著在圖4所示圖中光纖36和38產生的FWM信號在第二級的輸出測量的功率。
另外，參數ρ由以下表達式給出ρ=PFWM(tot)-(PFWM(1)+PFWM(2))2·PFWM(1)·PFWM(2)]]>為了得到ρ，必須對實驗的每個波長λ2，除了裝置的FWM信號的全部功率外測量在沒有干涉的情況下沿著第一和第二級獨立產生的FWM信號的第二級的功率。
通過暫時聯接光譜分析器39到放大器37的輸出或第二級的輸入，沿著第一級的從裝置出來的FWM信號的光學功率PFWM(1)可以直接測量，用構成第二級的光纖38的已知衰減值除這個值。
在光學噪聲衰減光路20存在的情況下，通過暫時打開濾波器21輸出和耦合器22間的光學聯接，以防止在第一級產生的FWM信號在沒有改變進入第二級的信道功率情況下到達第二級，測量從沿著第二級的FWM得到的信號的光學功率PFWM(2)。
在沒有噪聲衰減光路20的情況下，通過暫時用一個對應衰減的衰減器代替第一級的光纖36，以便去除在沒有改變進入第二級的信道功率情況下FWM信號的產生，測量光功率PFWM(2)。
圖7的曲線中的點51，52，53再現對于所述的波長λ21，λ22、λ23的實驗結果，這相對于圖4的裝置的第一和第二級間有用于衰減光噪聲的光路20的情況。
可以注意到參數ρ取常數零值。
FWM產生的總功率，對于第二級的每個λ2波長，對應于在兩個階段產生的FWM信號功率的和。因此避免了任何因為在單個級中產生的兩個FWM信號之間的干涉而產生的附加作用。
在沒有噪聲衰減光路20的情況下，即通過直接把光纖36的輸出聯到在圖4裝置中的放大器37的輸入，當通過在圖7中的曲線的點54，55，56的測量證實，相反地，以上提到的干涉是存在的。在前兩種情況下，在裝置輸出的FWM信號的總功率比在第一級和第二級產生的FWM信號的功率總和大大約80％。
相對于第二個信號的波長λ2＝λ23，在測量56的情況下，在裝置輸出的FWM信號的總功率低于兩個級的FWM信號的功率的和；在這種情況下，第一和第二級的FWM信號之間的干涉部分相消，減小噪聲的光路20的聯接使FWM噪聲高于當光路20沒有的情況而產生的噪聲。
但是矛盾是很明顯的，因為通常光學傳輸光纖的信號波長和色散特性不能精確地確定。通常，正如所解釋的，在大多數適宜的情況下這不可能發生；相反，因為不確定性或因為在參數之一的甚至微小的變化，就會出現在兩個單獨級產生的FWM信號之間相長干涉的條件總是可能的。
在本發明中，通過限制總FWM信號的功率到單獨放大級產生的功率的和，避免了這種適宜的情況的發生。
圖7中的曲線57和58再現了沒有噪聲衰減光路的兩級裝置中的FWM信號的總功率的數字仿真結果。
對于曲線57的仿真，前面描述的結構和相關的數字參數用于裝置兩個級的光纖36和38。
相反，曲線58是對于所有其它參數值相同的數字仿真的結果，考慮了以下對于第一級的光纖36，使色散為零的波長λ101＝1543.1nmλ102＝1543.6nm和λ103＝1543.7nm。
這些值和用于第一數字仿真的色散值稍微有些偏差。所能見的曲線57和58之間的差別表明在兩個級沿著光纖消除色散值的非常小的變化時產生的FWM信號之間的干涉的高靈敏度。根據申請人的觀點，這個高靈敏度和對應的用于產生已知光纖的色散特性的缺乏精度一起可以解釋在實驗測量(特別是測量56)和數字仿真(曲線58)的結果之間的不完全的一致。
根據本發明的光學噪聲衰減光路特別適合用于沿著一條多級光學通訊線。另外，適合用于和一個放大器組合成一個線路放大器，例如和圖2所述的線路放大器的組合。
其中一個可能的方案如圖1所示，光學噪聲衰減光路置于在光學信號傳播方向上的放大器的下游。
在圖8中再現了一個包含一個減小因為四混波產生的噪聲的光路的雙泵激級線路放大器，和圖2的元件相對應的已描述的元件分配了同樣的參考標號。
這樣一個放大器包括一個鉺摻雜的有源光纖62和一個通過一個分色耦合器63聯接的相關泵激光纖64；在將被放大的信號的傳輸方向上，一個第一光學隔離器61置于有源光纖62的上游，同時已在圖3中描述過的一個光學噪聲衰減光路10置于有源光纖62的下游。
在光路10中的光學循環器防止逆反射信號或任意以與相對于通訊信號傳輸相反方向的光學噪聲。
放大器還包含一個第二鉺摻雜有源光纖66通過一個二向色耦合器67連帶一個相應象激光纖68；一個光學隔離器置于光纖66的下游。
與圖2的二級放大器中相應的元件的特征和類型可以根據以下在那些情況下的相同樣式優先選擇。
兩個級的有源光纖62和66的長度和從泵激光纖64和68發射的功率這樣合適地選擇，對于大約-16dBm的總輸入功率(信號加上自發發射)；輸入第二級的總功率大約是7dBm，從第二級輸出的總功率大約是13dBm。
在放大器兩級之間的光路10的定位使得增加噪聲并使因為光路的聯接的衰減減到最小；實際上，根據在飽和條件下的第二級的存在，光路10的衰減大都被補償，作為光路聯接的結果，放大器的總輸出功率的減少被限制在大約1dB。
在光路10連接在線路放大器的上游和下游的情況下，可以補償衰減，此衰減是由使用，與光路自身串聯，一小段有源光纖引起的，該一小段有源光纖通過一個二向色性耦合器饋入低功率泵激功率(例如用一小半導體激光器提供)，由此將信號放大到與光路10衰減相對應的值。
不管光路10是怎樣相對線路放大器放置的，所述光路具有過濾沿光通訊線傳輸的自發發射以及可能產生于放大器之內自發發射的優點。與噪聲衰減光路結合的放大器，事實上，放大通訊信號以及衰減光路10中濾波器反射波段之外的其他波長的輻射。
作為圖8描述的另一種方案，線路放大器也可以被做成單泵激級配置，根據特殊應用要求而定。在這種情況下一用于衰減FWM噪聲的裝置也可以結合放大器使用。在圖9所示配置中，參照圖3一同型光路10的沿放大器的光纖114被連接。通訊信號，通過一光學隔離器111傳輸，通過一個二向色耦合器112與來自光源113的泵激輻射相結合。在有源光纖114的中間位置，有一適當的用于泵激源的支路，通過二向色耦合器115和116，信號波段的光被送到光路10。第二個光學隔離器117放在有源光纖114的末端。
參照圖3描述的光噪聲衰減光路10，用沿光通訊線路自身給定方向傳輸的通訊信號間交互調制的方法產生光通訊線路不同級中的相互無關的FWM信號。
圖10示出根據本發明另一方式用于雙向光學WDM通訊系統的光噪聲衰減光路10’。
光路10’用于沿雙向光通訊線連接，特別是沿一包括無源光纖部分或雙向光學放大器的通訊線。
圖10所示提供的光路用于每一方向四個通訊信道的情況。然而所示裝置與圖3單向光路方式相同，可根據在每一方向傳輸實際用到的信道數調整。
光路10’包括一光學循環器15’，提供四個出入口，由次序11，12，13，14來區分。
參考四光學信號的情況，示出光路10’，四光學信號波長分別為λ1，λ2，λ2’，λ2”，來自連接到光學循環器端口11的通訊線的一部分，并且其他四個光信號分別為波長λ7，λ8，λ8’，λ8”，來自連接到光學循環器端口13的通訊線的一部分，信號的線寬由Δν1，Δν2，Δν2’，Δν2”，Δν7，Δν8，Δν8’，Δν8”分別表示。
連接到光學循環器15’的端口12的是一光濾波器16，它在波長λ1處有選擇性反射。連接到光濾波器16的是一選擇性延遲光路17工作在波長λ2處并包括一單模光纖部件18，其一端連接到濾波器16輸出而另一端連接到光學濾波器19，有在波長為λ2處的選擇性反射。單模光纖部件18的長度等于或大于光纖中光源1，2，2’，2”，7，8，8’，8”的相干長度V/πΔν1，V/πΔν2，V/πΔν2’，V/πΔν2”，V/πΔν7，V/7πΔν8，V/πΔν8’，V/πΔν8”中的最大值Ic的一半，其中V是光纖中輻射光的傳播速度。
連接到光學循環器15’的端口14的是一光學濾波器76，有一波長為λ7的選擇性反射。連接到光學濾波器76的是一選擇性延遲光路77，波長為λ8，包括一單模光纖部件78，一端連接到濾波器輸出而另一端連接到光學濾波器79，它有一波長為λ8的選擇性反射。單模光纖部件78長度等于或大于Ic/2。
光路10’包括其他選擇性延遲光路17’，17”，77’，77”，每個都由一單模光纖部件18’，18”，78’，78”構成長度等于或大于Ic/2，一端連接到前一選擇性延遲光路的濾波器輸出而另一端連接到一光學濾波器19’，19”，79’，79”的一個輸入，濾波器有波長為λ2’，λ2”，λ8’，λ8”的選擇性反射。
光學循環器15’的端口11和13提供用來沿通訊線的連接，最好接近雙向光放大器。
波長為λ1，λ2，λ2’，λ2”的信號，來自連接到光學循環器端口11的通訊線部分，光路的操作與圖3所示的光路10相同，并可參照前面的描述。
來自連接到光學循環器端口13的通訊線部分，波長為λ7，λ8，λ8’，λ8”的信號傳播路徑，包括從光學循環器端口14出來，經濾波器76反射或經相應的選擇性延遲光路77，77’，77”后又回到同一端口，然后從光學循環器端口11出來。與此相反，波長在濾波器76，79，79’，79”反射波段之外的信號通過終端24由光路10’出射。
通過這個光路，沿通訊線路兩個方向產生的FWM信號間的干涉得到了限制。
權利要求
1.一個光學遠程通訊系統包括至少兩個在不同波長上調制的光學信號源，具有各自的相干時間；一個多路復用器用來在一單獨的共用光纖中多路合成所述信號；一個光纖線路，連接在所述多路復用器的所述共用光纖的一端；接收所述信號的裝置，連接在所述光纖線路的另一端并包括一用于所述信號的多路分解器；其特征在于它包括一元件用于減少所述信號間的四波混合，該元件沿所述光纖線路光學串接并包括一光路，含有至少兩個波長選擇性濾波器，每個都與一包含所述光學信號之一的波段有關，所述濾波器沿一光路徑上互相光學串接，包含在兩相鄰濾波器之間的所述光路徑的至少一部分的長度是大于與所述光信號源的至少一個的相干時間相對應的長度。
2.根據權利要求1的光學遠程通訊系統，其特征在于所述光路，對于每一所述光信號，包括與一波段有關的波長選擇性濾波器，此波段包含對應的光學信號并且不包含其他信號，所述濾波器在一光路徑上彼此光學串接，包含在兩相鄰濾波器之間所述光路徑部分的長度大于與所述信號源的每一個的相干時間相對應的長度。
3.根據權利要求1的光學遠程通訊系統，其特征在于所述光路包括一光學循環器，有一輸入端口和一輸出端口與所述光纖線路相連并且至少有一個輸入/輸出端口與所述波長選擇濾波器之一相連。
4.根據權利要求1的光學遠程通訊系統，其特征在于所述波長選擇性濾波是布拉格光柵濾波器。
5.根據權利要求4的光學遠程通訊系統，其特征在于所述布拉格光柵濾波器是由光纖制成。
6.根據權利要求1的光學遠程通訊系統，其特征在于至少有1個光學放大器放置在所述光纖線路上。
7.根據權利要求6的光學遠程通訊系統，其特征在于所述光學放大器包括一摻雜了熒光摻雜質的有源光纖，以及一泵激輻射源。
8.根據權利要求7的光學遠程通訊系統，其特征在于所述熒光摻雜質是鉺。
9.根據權利要求7的光學遠程通訊系統，其特征在于FWM(四波混合)衰減元件是光學串接在沿所述有源光纖的中間位置處。
10.根據權利要求9的光學遠程通訊系統，其特征在于一光學傳輸路徑用于泵激在所述FWM衰減元件之外的輻射，放于兩部分之間，其中所述有源光纖被所述元件分開。
11.根據權利要求9的光學遠程通訊系統，其特征在于所述光學放大器包括兩個有源光纖部件，每個都提供有泵激輻射源。
12.根據權利要求9的光學遠程通訊系統，其特征在于所述有源光纖部件的長度，在有源光纖中熒光摻雜質濃度以及泵激光源功率有效選擇以這樣的方式，使所述放大器總增益比不含所述FWM衰減元件之相同放大器增益低2dB，這樣就使兩有源光纖部件之間的光學連續性得以恢復。
13.一個用于傳輸光信號的過程包括產生兩個有各自波長的調制光學信號；在一光傳輸線路的一端多路復合所述信號，該傳輸線包括至少一個單模光纖部件，其中信號間的四波混合產生相互調制；在所述光傳輸線路的第二端接收所述信號，其特征在于它包括在所述光傳輸線路的中間位置執行對所述信號選擇性延遲操作，其中所述選擇性延遲操作包括選擇性發送所述信號到各自預定長度的光路徑，所述長度適于使所述信號彼此相位無關；經過所述光路徑后重新合成所述信號；其中至少所述光路徑中一般是共用的。
14.根據權利要求13的用于傳輸光信號的過程，其特征在于它包括沿所述傳輸線至少光學放大一次所述信號的步驟。
15.根據權利要求14的用于傳輸光信號的過程，其特征在于選擇性延遲所述信號的所述步驟是即時在前并且由光學放大所述信號的步驟跟看。
16.一個光學放大器包括一個第一和一個第二有源光纖，摻雜有熒光雜質；用于第一和第二有源光纖的泵激裝置，適于提供光學泵激功率；在所述第一有源光纖中的耦合裝置用來耦合所述光學泵激功率以及至少兩個傳輸信號，信號有不同波長，各自的相干時間；用來減少所述信號間四波混合的元件，此元件光學串接于所述第一和第二有源光纖間，其特征在于所述FWM衰減元件包括一光路，含有不同長度的光路徑，在光路徑上所述傳輸信號被選擇性發送，并且所述長度值應滿足至少兩個信號經受大于各自的相干時間的相對延遲。
17.根據權利要求16的光學放大器，其特征在于至少所述光路徑的一段對所述信號是共用的。
18.根據權利要求16的光學放大器，其特征在于所述熒光摻雜質是鉺。
19.根據權利要求18的光學放大器，其特征在于所述有源光纖包括鋁、鍺、鑭做為附加摻雜質。
全文摘要
一個包括至少兩個不同波長調制光信號源的光學遠程通訊系統，每個信號源有各自的相干時間；一個多路復用器用來合成所述信號在一單獨的共用光纖里；一光纖線連接在所述多路復用器的所述共用光纖的一端；用于接收所述信號的裝置；用于降低信號間四波混合的元件，沿所述光纖線光學串接，其中所述降低FWM元件包括一光路，含有至少兩個波長選擇性濾波器。
文檔編號H04B10/18GK1146674SQ96110188
公開日1997年4月2日 申請日期1996年7月12日 優先權日1995年7月14日
發明者福斯特·梅利 申請人:皮雷利·卡維有限公司