CN100365959C - 光信号的倾斜和功率水平调整的方法 - Google Patents
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Abstract
在传输路段(SLWR)上经过耦合器(K1)从激光泵中将具有波长(λP)的泵能量馈入，波长位于光信号(OS)的波长(λS)以下。随着泵功率的增加光接收信号(OSE)被削弱，此时比较高频的信号被很大地阻尼。
Description
技术领域
本发明涉及光信号的倾斜和功率水平调整的方法。
背景技术
光信号是经过光波导传输的。为了其加强常常使用光纤放大器。这种光纤放大器或者使用专门计量的光纤段或者使用正常传输光纤上的非线性效应，如在ntz，第43卷，(1990)第1册，8至13页中叙述的光纤-喇曼-放大器。
在很多传输装置上也使用阻尼环节，用阻尼环节调整所要求的功率水平值，例如放大器的输入功率水平，这例如在IEEE光子技术学，第6卷，第4册，1994年4月，509至512页中叙述的。
现代的传输系统借助于波长复用方法，WDM，传输多个信号，其中分别的多个传输频道组合成一个传输带，其被共同放大，通过喇曼效应在传输带之间产生影响，其中的单个的信号(频道)的功率水平是不同出现的，其作为倾斜表示，并且目前通过非线性的放大器和滤波器进行补偿。受到刺激的喇曼-漫射的基础理论叙述在非线性光纤光学中，第二版，Govind P.Agrawal，学术出版社，第8章。
在欧洲专利EP0139081A2中描述了一个光通信系统，其中传输的光信号基于受刺激的喇曼效应通过具有不同波长的多个泵浦信号放大，不同的泵浦信号如此选择，该放大曲线或者信号功率水平尽可能地理想。
由欧洲专利EP0734105A2已知了一个纤维放大器，其借助于泵浦信号和功率水平来补偿差量。图47示出了与泵浦功率有关的信号功率水平(SLOOP增盖)的倾斜。
在GB2294170A中描述了一个用于放大的装置，其监视激活的信道的数目，并且在一个频道出错时将功率水平保持在一个预定值上。
在日本的公开号为59065828/申请号为57176312的摘要中描述了用于连续的光信号(恒波)的放大器。该短波信号源11的光借助于在斯托克斯(stokes)波长上的辅光源13至20基于受刺激的喇曼效应转换到最大波长的辅光源的波长。
倾斜的任意位置的调整或补偿，尤其是在具有多个传输带的WDM系统中，小于所采用的文献位置。
尤其是在传输多组信号的WDM系统中，受到刺激的喇曼-效应，SRS，的作用是，将“长波”频道中传输的信号放大牺牲了“短波”传输的信号；用另外的表达方法，从短波“蓝色”频道中将能量夺去，信号随着波长的减小(频率增加)很快被阻尼，而这对长波“红色”频道是有益的。波长愈长，对相应的传输频道愈有益。相应的也适合于具有高比特率的频谱成分。
在附图1和2中表示了SRS-效应的作用。左图表示与波长无关的蓝色传输带(波长范围)恒定的接收功率水平λB。右图表示了如果同时将其它的“红色”波长范围使用于光信号传输时的接收功率水平。蓝色传输带的波长愈短，阻尼愈大。
附图2表示了“红色”传输带λR的功率水平情况。左图还是表示了只在这个传输带上传输信号情况下线性的功率水平曲线。如果附加在“蓝色”波长范围进行传输时，功率水平随着波长增加很快被提高。这与在传输带上的信号是否以相同的或者相反的方向传输关系不大(联合-传播波-相反-传播波)。在图1和图2的右图中所表示的功率水平的改变相应于波长作为倾斜表示，该波长相应地围绕一个共同的旋转点旋转。
在当前典型的两次八频道的传输系统中由于上述效应在传输路段(大约40-80km)上出现附加阻尼以及在0.4至0.7dB之间的放大。在具有10个或更多的传输段上的传输路段上和相应很多中间放大器，这些功率水平变化相应的相加。如果传输带中的一个中断，则在未受干扰的传输带上的信号功率水平也变化得很快。接收方的自动放大调节一般不能很快平衡这个功率水平波动，其后果是毫微秒级的故障脉冲。在这种情况下要求很快重新建立当前的功率水平。
对于很多应用场合信号频带的功率水平和倾斜常常可以相互独立的进行调整。
发明内容
因此本发明的任务是，给出调整宽带光信号倾斜的方法和装置。该方法应该另外也能够用于同时的功率水平调整。
因此本发明的其它任务是，给出当其它传输带中断时在未受干扰的传输带上很快稳定倾斜和信号功率水平的方法和适合的装置。
本发明的第一方面提供了通过馈入至少两个具有不同波长的泵浦信号来调节通过光波导传输的宽带光信号的倾斜的方法，其特征在于，具有小于光信号的最小波长的波长的第一个泵浦信号被馈入，具有大于光信号的最大波长的波长的第二个泵浦信号被馈入，并且该第二泵浦信号含有一个不同于第一泵浦信号的距所述光信号平均波长的波长间隔，并且泵浦信号的波长和泵浦信号的功率水平被如此选择使得所述光信号含有预先确定的倾斜。
本发明的第二方面提供了通过馈入泵浦信号来调节通过光波导传输的宽带光信号的倾斜的方法，其特征在于，馈入一个泵浦信号，它的波长大于光信号的最大波长，并且它的波长和功率水平如此地被选择使得该光信号在预定的功率水平改变时含有所希望的倾斜。
本发明的第三方面提供在光信号通过光波导进行传输时调节信号的倾斜的方法，其中，多个泵浦信号馈入到光波导中，其特征在于，多个传输带通过光波导进行传输，传输带的信号功率水平被测量，在至少一个传输带的信号功率水平改变，尤其是出错时，至少一个泵浦信号被馈入到光波导中并且它的功率水平如此地被调节使得至少一个没有受到干扰的传输带的倾斜在接收侧至少保持几乎的恒定。
本发明的第四方面提供用于由至少两个泵浦激光器调节通过光波导传输的宽带的光信号的倾斜和功率水平的装置，该泵浦信号被馈入到光波导中，其特征在于，具有小于光信号的最小波长的波长的第一个泵浦信号被馈入，具有大于光信号的最大波长的波长的第二个泵浦信号被馈入，并且该第二泵浦信号具有一个与第一泵浦信号不同的距所述光信号平均波长的的波长问隔，并且泵浦信号的波长和功率水平如此地被选择，光信号至少大约含有预先确定的倾斜和预先确定的的功率水平。
本发明的第五方面提供了用于由至少两个泵浦激光器调节通过光波导进行光信号传输时信号的倾斜和功率水平的装置，所述泵浦激光器向所述光波导中馈入泵浦信号，其特征在于，含有一个控制装置，其测量至少两个传输带的信号功率水平，并且在至少一个传输带的信号功率水平改变，尤其是出错时，如此地调节泵浦信号的功率使得在至少一个没有受到干扰的传输带中，倾斜在接收侧几乎保持恒定。
按照本发明方法的优点是，在应用两个泵浦信号时，信号功率水平和倾斜可以另外相互独立进行调整。通过本方法信号，例如波长信号不仅可以放大而且也可以削弱。此外将倾斜可以在比较大的范围内改变，这样产生一个所期望的信号畸变。通过泵浦激光器将泵浦信号分成具有传输带波长以上的和/或以下的。这些泵浦信号从信号中或者将能量夺走或者向它输入能量。通过改变泵浦能量将信号放大或阻尼，此时同时出现倾斜。
通过适当选择泵浦激光器波长可以控制增益/阻尼和在其它范围的倾斜。另外通过一个具有较大波长的合适的泵浦信号已经能够实现该所要求的倾斜。
有利的是，如果将泵浦能量在接收方的端部馈入时，因为这导致其比较好的噪声性能。倾斜是和泵浦激光器波长与信号(平均的)的波长之间的距离有关。有利的是将装置也可以只构成为阻尼环节。通过选择泵浦波长则倾斜程度可以依赖阻尼确定。将这样的“光阻尼环节”也可以使用作为接收方光信号的功率水平调节。在一种特别简单的根据各个应用场合设置的阻尼环节上只使用一个激光器，从而建立在阻尼和倾斜之间所希望的关系。
如果使用泵浦激光器或者作为能源馈入或者作为能源吸收，泵浦激光器对中断的传输带起到补偿的作用，当传输带中断时在未受干扰的传输带上功率水平几乎保持恒定。因为为了补偿中断的传输带需要改变泵浦激光器的功率是已知的，将其相应的功率很快改变，从而尽可能少地出现传输故障。准确的微调一般是不需要的，然而可以追加安排。
如果在接收方使用泵浦激光器，一般产生比较好的信号-噪声-比。这里必要时控制装置也可以在接收放大器中存取，以便通过控制其传输情况达到最佳的功率水平曲线。
为了同时用功率水平平衡未受干扰传输带的倾斜，如果在未受干扰运行情况下关闭泵浦激光器的频率大约对应于中断的传输带的平均频率时是有利的。
对于中断传输带的最佳补偿是适合的，使用具有低于和/或高于传输带不同波长的多个泵浦激光器。用具有不同波长的两个泵浦信号进行最佳的补偿已经是可能的。适合的-然而常常是不能实现的-也可以使用一个泵浦激光器，其频率位于两个波长范围之间，因为可以以关于倾斜或放大相同的处理传输带。
附图说明
借助于附图叙述本发明的实施例。
附图表示：
附图1和2示出了SRS-效应的作用。
附图3光信号功率水平调整原理图，
附图4随着两个泵浦信号变化的光信号的功率水平曲线和
附图5功率水平调节装置。
附图6具有一个泵浦激光器的传输路段，
附图7在接收方插入泵浦激光器的传输路段，
附图8在发送方和接收方插入泵浦激光器的传输路段，
附图9在有利的实施例中在接收方插入两个泵浦激光器的传输路段和
附图10在接收方插入两个泵浦激光器用于双方向运行。
具体实施方式
附图3表示了传输段具有发送装置S，例如激光器或放大器，这个发送装置将具有比较大波长范围λs的光信号OSs馈入光波导LW，并且具有接收装置R，这个接收装置同时有一个放大器。例如光信号可以涉及到具有比较大带宽的数字复用信号或者涉及到波长复用信号。将由于传输路段被阻尼的光信号(接收信号)OSE输入给接收装置R。
在接收方安装了两个泵浦激光器PL1和PL2，泵浦激光器将位于光信号最小波长λMI以下的波长为λB的泵浦信号PS1，和将位于光信号最大波长λMA以上的波长为λR的泵浦信号PS2(附图2)，经过耦合器K馈入光波导。泵浦信号PS2使光信号OSE削弱。泵浦信号的功率愈大，光信号变得愈弱。这种削弱随着光信号的波长与泵浦激光器的波长的差值而增加。泵浦信号PS1又提高了信号功率水平，但是倾斜是在同一个回转方向上的。但是因为与频带λs的距离以及与其平均的波长以及与其最小的波长λMI的距离不等于与第二个泵浦信号的波长λR的距离，在放大和倾斜之间出现另外的关系。这样在可调整的阻尼值或放大值时可以实现不同的倾斜。
如果应该实现与波长有关的“阻尼环节”时，具有“红色”波长的(大于最大波长λMA)泵浦激光器的作用必须是主要的。如果相反实现放大器时，具有“蓝色”波长的(小于最小波长λMI)泵浦激光器的作用必须是主要的。
在简化的“阻尼环节”实施形式中只使用“红色”泵浦激光器，然而在其中单独调整倾斜和功率水平不再是可能的。
此外放大器也可以用至少两个“蓝色”的泵浦激光器来实现，泵浦激光器在相同的放大时使不同的倾斜成为可能。同样阻尼环节也可以用至少两个“红色”泵浦激光器来实现，泵浦激光器在相同的阻尼值时使不同的倾斜成为可能。
在附图4上表示了两个泵浦激光器的作用。用虚线表示的功率水平曲线(P-功率水平，λ-波长)上边的光接收信号OSE1至少在小波长时功率水平比较大，并且在大波长时功率水平小。这条曲线过补偿了在传输路段上起作用的喇曼-效应，是用发送方或接收方的滤波器或放大器达到的。
但是一旦将泵浦激光器PL2接通，则使被接收信号OSE2削弱，此时短波的(高频的)信号被严重削弱。如果泵浦激光器PL1工作，则功率水平又被提高，然而使接收信号OSE的倾斜再一次加强，并且得到直线的功率水平曲线。
因为泵浦激光器波长与接收信号的距离是不同的，倾斜和功率水平在一定的范围内是可以相互独立调整的。如果两个泵浦激光器的波长大于接收信号的最大波长时，可以将阻尼在比较大的范围并且与倾斜无关地进行调整。相应的也适合于蓝色泵浦激光器。
在附图5上表示了将泵浦激光器PL作为安装在接收方调节电路中的一部分。将光接收信号OSE的一部分作为测量信号经过测量耦合器K2脱耦，并且输入给控制装置ST，控制装置将光接收信号的幅值通过泵浦激光器的控制保持恒定，泵浦激光器将其泵浦信号经过耦合器K1(这里作为耦合器将每个装置理解为使得馈入信号成为可能)馈入光波导。控制装置可以附加的在接收部分存取和按照预先规定的示意图控制泵浦激光器和放大以及增益倾斜。代替控制装置也可以使用调节电路或使用控制与调节的组合。
附图6表示了具有发送装置S，光波导LW和接收装置R的一个路段，例如发送装置是将光信号OS馈入光波导LW的一个发送方放大器。光信号例如是由二乘八个频道组成的，频道是在蓝色的传输带λB(1535至1547nm)和红色的传输带λR(1550至1562nm)上发送的。在发送方-或者在被表示的放大器之间的任意路段的开始-安排了第一个泵浦激光器PL1，泵浦激光器将具有恒定波长λL1的泵浦信号PS经过光耦合器K2(作为耦合器始终将每个装置理解为将信号馈入成为可能)送入光波导(LW)的光导纤维。这不仅可以是长波的“红色”泵浦激光器，其波长位于“红色”传输带以上大约为1600(直到大约1630nm)，而且可以是波长为1480nm(直到大约1440nm)的短波“蓝色”泵浦激光器。
将泵浦激光器不仅可以使用在(与适当的滤波器或者放大器共同)未受干扰运行中用于补偿喇曼-效应或者其它的非线性，而且还可以使用在当传输带中断时用于补偿由于喇曼-效应引起的功率水平变化。
人们从这里出发，当未受干扰运行时泵浦激光器是工作的，则(一般来说)其功率小于信号功率。如果使用长波泵浦激光器时和如果红色频带中断时，则必须将泵浦功率提高，以便从蓝色传输带上取走更多能量。如果相反蓝色频带中断时，则将泵浦激光器的功率降低，以便从“红色”传输带取走比较少的能量。
在短波“蓝色”泵浦激光器上情况正好相反。如果红色频带中断时，则必须将功率降低，因为从蓝色传输带上已经取走比较少的能量。如果相反蓝色传输带中断时，则必须提高泵浦激光器的功率，以便输入给红色传输带与目前相同的能量。
为了确定中断的传输带或者也确定单个的频道，适合的控制ST必须首先分别测量两个传输带的信号功率水平。为此将传输的信号经过测量耦合器K1和适合的光滤波器FI1、FI2输入给测量装置ME。将被测量的信号功率水平数值，例如总功率水平输入给控制装置SE，控制装置对应于变化将泵浦振荡器的功率进行微调。
泵浦激光器只有当干扰情况时将泵浦功率进行耦合，也可以在中断的传输带的平均频率上工作，以便有可能进行最佳的补偿。
当使用适当的测量装置时也可以将泵浦激光器使用于修正任意信号的功率水平和倾斜。
附图7是在接收方安排了具有相应的耦合器K3的泵浦激光器PL2和具有相应的耦合器K4的控制装置ST。接收方的装置宁愿选择比较适合的噪声性能。控制装置ST此外可以从放大级V和从接收部件R的阻尼环节D中存取，并且使总的放大/阻尼以及倾斜最佳化。
在附图8上表示了一个路段，在其中发送方的-这可以是在发送装置S和接收装置R之间的任意点-第一个泵浦激光器PL1和接收方的第二个泵浦激光器PL2将具有相同波长λL1的泵浦信号经过耦合器K2以及K3馈入。因此可以使用比较弱的泵浦激光器。通过发送方的激光器对中断的信号/传输带也有一个快速的反应。同样也可以使用具有不同波长的泵浦激光器，以便对中断的信号得到比较好的补偿。
在这些和其它的附图上放弃了对控制装置和测量耦合器的详细叙述。
在附图9上是将具有不同波长λL2和λL3的泵浦信号PS2、PS3通过安装在接收方的泵浦激光器PL2、PL3馈入。因此激光器的功率可以小一些。通过适当的红色和蓝色的泵浦激光器的组合不仅可以最佳的修正倾斜而且也可以最佳的修正功率水平变化。原则上比较好的补偿也可以通过具有不同泵浦频率的两个红色或者两个蓝色的泵浦激光器达到。
将具有相应波长的泵浦信号可以附加地在发送方馈入给相应的补偿单元KE。然后例如也有可能，将发送方的补偿单元用控制装置和将接收方的泵浦激光器用调节器来装备。当然原则上也可以使用多于两个泵浦激光器。同样本方法也可以使用在多于两个的传输带上。
附图10表示了双向运行的传输路段。不同传输方向的信号是用分支W分开的。两个泵浦激光器PL2和PL3(或者也可以各自两个)在两个传输路段的端部馈入泵浦信号PS2和PS3，以便对于每个接收信号-即使当信号中断时-也可以得到最佳的补偿。
Claims (20)
1.通过馈入至少两个具有不同波长的泵浦信号来调节通过光波导(LW)传输的宽带光信号的倾斜的方法，其特征在于，
具有小于光信号的最小波长的波长的第一个泵浦信号被馈入，
具有大于光信号的最大波长的波长的第二个泵浦信号被馈入，
并且该第二泵浦信号含有一个不同于第一泵浦信号的距所述光信号平均波长的波长间隔，并且上述两个泵浦信号的波长和泵浦信号的功率水平被如此选择使得所述光信号含有预先确定的倾斜。
2.通过馈入泵浦信号来调节通过光波导传输的宽带光信号的倾斜的方法，其特征在于，
馈入一个泵浦信号，它的波长大于光信号的最大波长，并且它的波长和功率水平如此地被选择使得该光信号)在预定的功率水平改变时含有所希望的倾斜。
3.如权利要求2的方法，其特征在于，
馈入至少一个另外的泵浦信号，它的波长同样大于光信号的最大波长。
4.在光信号通过光波导(LW)进行传输时调节信号的倾斜的方法，其中，多个泵浦信号馈入到光波导中，其特征在于，
多个传输带通过光波导进行传输，
所述传输带的信号功率水平被测量，
在至少一个传输带的信号功率水平改变时，至少一个泵浦信号被馈入到光波导(LW)中并且它的功率水平如此地被调节使得至少一个没有受到干扰的传输带的倾斜在接收方保持恒定。
5.如权利要求4的方法，其特征在于，
馈入至少一个另外的具有不同的泵浦波长的泵浦信号。
6.如权利要求4的方法，其特征在于，馈入
-具有小于传输带的最小波长的波长的第一个泵浦信号，以及
-具有大于传输带的最大波长的波长的第二个泵浦信号。
7.如权利要求4的方法，其特征在于，
用于补偿出错的传输带所使用的泵浦激光器的泵浦波长相当于该传输带的平均波长。
8.如权利要求4到7之一的方法，其特征在于，
在传输带出错时，泵浦信号的功率水平基于已知的必要的功率改变快速地被调节，并且实现倾斜和信号功率水平的再调节。
9.如权利要求4到7之一的方法，其特征在于，
泵浦信号的波长和功率水平分别如此地被选择或者调节使得在所希望的功率水平时所希望的倾斜出现。
10.如上述权利要求4-7之一的方法，其特征在于，在没有干扰的运行情况下，接收的光信号或者传输带出现在接收侧的倾斜通过调节泵浦信号进行最小化。
11.如上述权利要求4-7之一的方法，其特征在于，接收的光信号或者传输带的功率水平通过泵浦信号的单独调节来保持恒定。
12.如权利要求4到7之一的方法，其特征在于，
将泵浦信号在传输路段中接收方的端部馈入。
13.如权利要求4到7之一的方法，其特征在于，
至少一个泵浦信号在发送方和接收方分别被馈入。
14.如权利要求5到7之一的方法，其特征在于，
在双向的传输中，泵浦信号在传输路段的两端被馈入。
15.用于由至少两个泵浦激光器调节通过光波导(LW)传输的宽带的光信号的倾斜和功率水平的装置，泵浦信号被馈入到光波导中，其特征在于，该装置包括：
具有小于光信号的最小波长的波长的第一个泵浦信号被馈入的装置，具有大于光信号的最大波长的波长的第二个泵浦信号被馈入的装置，并且该第二泵浦信号具有一个与第一泵浦信号不同的距所述光信号平均波长的波长间隔，并且上述两个泵浦信号的波长和功率水平如此地被选择，使得所述光信号含有预先确定的倾斜和预先确定的功率水平。
16.用于由至少两个泵浦激光器调节通过光波导进行光信号传输时信号的倾斜和功率水平的装置，所述泵浦激光器向所述光波导中馈入泵浦信号，其特征在于，
含有一个控制装置，其测量至少两个传输带的信号功率水平，并且在至少一个传输带的信号功率水平改变时，如此地调节泵浦信号的功率使得在至少一个没有受到干扰的传输带中的倾斜在接收方保持恒定。
17.如权利要求16的装置，其特征在于，
所述的至少两个泵浦激光器，的泵浦信号的波长如此选择，并且它的功率如此调节，使得没有受到干扰的传输带至少保持所希望的倾斜和所希望的功率水平。
18.如权利要求16的装置，其特征在于，
所述控制装置，基于已知的必要的功率改变来调节在传输带出错时泵浦激光器的功率。
19.如权利要求18的装置，其特征在于，
所述控制装置(ST)在泵浦激光器的功率被调节之后，该控制装置再调节没有受到干扰的传输带的倾斜和/或功率水平。
20.如权利要求17或18或19的装置，其特征在于，
所述控制装置附加调节在发送部件和/或接收部件中的光放大器的放大和/或倾斜。
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