在宽带波分复用光纤传输系统中用于长波长信道的控制方案技术方案

在此提供用于一个系统的一种光放大器设备，其中出现从相对较短波长的信号到相对较长波长的信号之间的功率转移。该设备包括：耦合到一个光传输介质的放大器级；监视第一频带的状态的监视器；以及根据所监视的第一频带的状态把至少一个泵浦光提供到该光传输介质的泵浦光源装置，从而所述至少一个第一泵浦光把附加的功率提供到与该第一频带的状态相关的较长波长信道。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及宽带WDM(波分复用)传输系统以及在这种系统中防止短波长信号丢失的保护方案。
技术介绍
现有光通信系统包括用于产生通过不同波长的多个光信号的波分复用所形成的WDM光信号的发送端、用于发送从该发送端发送的WDM光信号的光传输线路、以及用于接收所发送的WDM光信号的接收端。另外，该光通信系统根据需要包括一个或多个光转发器，其具有在该光传输线路中放大WDM光信号的功能。在这种光通信系统中，每个光信号的波长由于在光传输线路中的非线性光学效应而退化。为了防止波长的退化，减小发射到该传输线路的光信号的光功率是有效的，但是由于在该光放大器中的噪声累积，光功率的减小导致光信噪比(OSNR)的增加。因此，人们提出组合在转发器中提供的离散光放大器和使用共同的光传输线路作为光放大器介质的分布式光放大器。在离散光放大器中，放大介质和泵浦光源光被集中在一个区中，相反，分布式光放大器的放大介质被置于两个远程位置之间，并且该泵浦光源被提供在一个或两个位置中。光纤掺杂光放大器代表一组光纤放大器。在掺杂光纤放大器中，镧系稀土元素被添加到该光纤中。镧系稀土原子的电子激发能级通过在光纤的低吸收波长域的的受激发射而进行放大。该工作带宽不限于特定的波长范围钕(Nd)在1060nm波长放大，镨(Pr)在1300nm波长带放大，铥(Tm)在1450nm波长带放大，以及铒(Er)在1550波长带放大。其他光纤放大器组利用受激喇曼散射(SRS)的优点，受激喇曼散射是在点阵振动中的光量子和光声子之间的非弹性散射过程。它具有一个宽的增益宽度和13.3THz的增益偏移(大约100纳米)，如在下文参照图4所述。铒掺杂光纤放大器相反，在普通光纤中也出现SRS效应。另外，可以对任何的放大波长设施泵浦波长。在基于硅石的光纤中的低损耗传输窗口覆盖1450-1650nm的波长范围，在1550nm附近具有最小值。直到最近，仅仅采用覆盖所谓的C频带(1530-1565nm)的铒掺杂光纤放大器(EDFA)以及覆盖所谓的L频带(1570-1605nm)的增益偏移EDFA。在这些系统中，用于分布式喇曼放大(DRA)的泵浦波长比该信号的波长短得多。对光纤系统的传输容量的增加需求要求扩大在单个光纤中的光带宽。扩大到更长的波长具有几个缺点。在该波长域中的损耗曲线沿着所安装的光纤强烈地变化，这使得系统设计更加困难，并且还必须开发用于光学元件(例如，光电二极管)的材料和技术。喇曼放大在原理上可以用于该波长。但是泵浦波长将部分地与在C频带中的短波长信号相重叠。在低于1530nm的短波长侧，基于硅石的光纤的低耗尽区扩展到1450nm。用于该区域的喇曼泵浦波长不与该信号相重叠；但是，它们位于吸收损耗较高的光纤的水峰值(water-peak)处。但是，由于高功率泵浦激光器的可用性，喇曼放大是一种可以用于该波长域的可行技术。另外，铥掺杂放大器和增益偏移铥掺杂光放大器是用于比1530nm更低的波长带的放大器候选。附加的波长区被称为S频带(1450-1490nm)和S频带(1490-1530nm)。在这些新的宽带宽系统中，短波长信号作为相对于长波长信号的DRA泵浦光。S+和S频带波长通过SRS把光功率传送到C和L频带。S+和S频带信道的分布式喇曼泵浦波长由于SRS所导致的功率消耗以及在S+和S波长的增加的光纤损耗。如果所有波长被使用，功率传输被平衡。下面参照附图给出对常规的光通信系统的进一步描述。图1为一个典型的基于硅石的光纤的光损耗频谱的曲线图，其中低损耗区域覆盖从1450至1650nm的波长范围。光放大器允许一组波长的同时放大。C和L频带对应于铒掺杂和增益偏移铒掺杂放大器的波长范围。S+和S频带涉及铥掺杂和增益偏移铥掺杂光纤放大器的波长范围。当1450nm和1550nm的光线通过100km的具有0.26dB/km的损耗的光纤时，它分别具有26dB和20dB的损耗。因此，具有1450nm波长的光线的损耗大约为比最低损耗光波长更高的0.06dB/km。图2A示出一种常规的WDM发送系统。在包括图2A的附图中的光学元件的符号被定义为如图3A和3F中所示。图3A示出各种光放大器。C和L频带可以通过宽带C/L频带放大器分别放大。相应地，S和S+频带可以分别通过掺杂光纤放大器或喇曼放大器、或者通过覆盖整个S+和S频带波长范围的放大器所放到。对于这组放大器，在本说明书中双线三角形来表示。可变光学衰减器(VOA)可以被添加到该放大器作为用于调解放大器输出功率的装置。图3B示出一种光循环器，以及图3C示出一个光抽头。图3D示出一个光开关。图3E和3F示出一个WDM耦合器。再次转到图2A，WDM发送系统包括一个发送器、连接远程位置的传输光纤、补偿光纤损耗的离散光放大器和一个接收器。多光波长传输增加传输容量。光放大器以放大的自发辐射的形式增加噪声，其减小光信噪比，因此导致信号检测的错误。分布式喇曼放大可以提高信噪比，因为它沿着传输光纤放大该信号。另外，将在下文中详细描述的受激喇曼散射倾角可以在该系统中被补偿。存在有能够在C和L频带信道用途改变的条件下调节光谱倾斜的控制方案(OECC’99，“Optical SNRdegradation due to stimulated Raman scattering in dual-band WDMtransmission systems and its compensation by opticallevel management”，T.Hoshida，T.Terahara，J.Kumasako and H.Onaka)。分布式喇曼放大通常没有大到足以省略离散放大器。如图2B所示，计数器传播放大被用于平均导致功率波动的基于数位模式的放大。商用系统采用C和L频带放大器。在实验室中已经验证三频带(S、C、L)传输(EGOC2000，“Experimental Study on SRS loss and its compensationin three-band WDM transmission”，Yutaka Yano，Tadashi Kasamatsu，Yoshitaka Yokoyama和Takashi Ono)。在密集WDM系统中，如图2D所示的信道交织双向传输可以减小由于在相邻信道之间的非线性交互作用而导致的损害(交叉相位调制、四波混合)并且如此增加该系统的频谱效率。在该放大器级，光循环器(双向耦合元件)分离正向和反向传播信道。图4示出由于受激喇曼散射和光纤损耗的光功率耗尽。在具有高信道计数的宽带WDM传输系统中，SRS导致从短波长到长波长的功率转移。喇曼增益取决于在较短和较长波长之间的频率偏移。它在硅基光纤中在13.3THz附近具有一个最大值。因此，对于分布的喇曼泵浦，把大约位移100nm的泵浦波长分配到较短波长是最有效的。在宽带WDM系统中，短波长信号变为有效的用于长波长信道的有效的泵浦光源。图5示出使用DRA的SRS频谱倾斜补偿和预修正(转发器输出电平控制)。使用短波长信道的预修正和分布式喇曼放大，可以补偿较高的吸收损耗和SRS功率耗尽(ECOG2000，“Experimental Study on SRS lossand its com本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于一个系统的一种光放大器设备，其中出现从相对较短波长的信号到相对较长波长的信号之间的功率转移，该光放大器设备包括： 耦合到一个光传输介质的放大器级； 监视第一频带的状态的监视器；以及 根据所监视的第一频带的状态把至少一个泵浦光提供到该光传输介质的泵浦光源装置，从而所述至少一个第一泵浦光把附加的功率提供到与该第一频带的状态相关的较长波长信道。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：瑞纳海恩伯格，寺原隆文，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]