專利名稱：使用寬帶噪聲調(diào)制實(shí)現(xiàn)光監(jiān)測(cè)信道的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及光放大器電路。更特別地，并且不構(gòu)成任何限制，本發(fā)明涉及用于使用寬帶噪聲調(diào)制實(shí)現(xiàn)與上述電路相關(guān)的光監(jiān)測(cè)信道的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
鋪設(shè)新光纖曾經(jīng)是用于處理光通信網(wǎng)絡(luò)中光纖耗盡的唯一方法。該方案不僅是勞動(dòng)力和成本密集的，而且該方案不能讓網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商向用戶提供額外的業(yè)務(wù)。在80年代早期，時(shí)域復(fù)用(“TDM”)技術(shù)提高了光通信網(wǎng)絡(luò)的比特速率。利用TDM技術(shù)，通過將時(shí)間分成小的片斷、并且將不同的信號(hào)復(fù)用到這些分開的時(shí)間片斷中，提高了單根光纖的容量。
在TDM系統(tǒng)中，每根光纖能夠傳輸來自于單個(gè)激光器的光信號(hào)。將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后在電域重新整形、重新定時(shí)并且重新放大(“3R再生”)，最后又轉(zhuǎn)換回光信號(hào)，這樣導(dǎo)致了額外的損耗。在80年代后期采用了能在單根光纖中同時(shí)傳輸不同波長(zhǎng)的多個(gè)信號(hào)的波分復(fù)用(“WDM”)網(wǎng)絡(luò)，并且很多情況下證明它是更好的TDM替代物。
在90年代，WDM網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到能夠允許通過一根光纖在同一個(gè)光窗內(nèi)以不同的波長(zhǎng)傳輸多達(dá)4個(gè)不同的信號(hào)。由于顯而易見的原因，這種WDM網(wǎng)絡(luò)需要使用窄激光。
為了提高可以提供的業(yè)務(wù)的數(shù)量，可以使信道間隔更加緊密，從而產(chǎn)生了密集波分復(fù)用(“DWDM”)。這種技術(shù)通過使用現(xiàn)有的光纖路由和終端設(shè)備，經(jīng)濟(jì)地提高了傳輸容量。
DWDM系統(tǒng)可以被描述為一組平行的光信道，其中每個(gè)信道使用略微不同的波長(zhǎng)，但都共享單個(gè)傳輸媒質(zhì)或者光纖。在一個(gè)典型的實(shí)施例中，將各種信號(hào)輸入到光傳輸模塊。通過適合的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)發(fā)器，將光輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換到在圍繞特定波長(zhǎng)的光窗中所定義的波長(zhǎng)，例如1550納米(“nm”)。然后DWDM光耦合器將這些光信號(hào)復(fù)用到單根光纖中，并且將其傳送到光纖放大器(“OFA”)。OFA只在光域中工作，也就是說它可以將光信號(hào)進(jìn)行放大，而不會(huì)在放大之前將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)然后又將放大的電信號(hào)轉(zhuǎn)換回光信號(hào)。而且，OFA只執(zhí)行1R(即，光重新放大)再生，而不是如前所述的3R再生，并且可以同時(shí)對(duì)DWDM信號(hào)的每一個(gè)波長(zhǎng)進(jìn)行放大，而不要求在放大之前分用信號(hào)和在放大之后重新復(fù)用信號(hào)。OFA的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)在于，它們對(duì)于信號(hào)速度和數(shù)據(jù)類型是透明的。
目前所使用的更普遍的一種OFA類型是摻鉺光纖放大器(“EDFA”)，它包括一段摻雜了鉺離子的光纖。將位于數(shù)據(jù)波長(zhǎng)范圍之外的泵浦激光的輻射耦合到光纖，以對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行放大。特別地，在一個(gè)實(shí)施例中，通過光隔離器將輸入到OFA中的數(shù)據(jù)信號(hào)提供給波長(zhǎng)組合器，其中光隔離器的作用是削弱反射。光隔離器后的輸入信號(hào)檢測(cè)器對(duì)輸入信號(hào)的電平進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)該電平生成相應(yīng)的電信號(hào)。泵浦激光器向波長(zhǎng)組合器提供第二個(gè)輸入。泵浦激光器產(chǎn)生波長(zhǎng)為例如980或者1480nm的光，而將被放大的信號(hào)的光波長(zhǎng)為例如1550nm。將泵浦激光的光子導(dǎo)入摻鉺光纖，在該光纖中光子激勵(lì)光纖的鉺原子。一些鉺原子通過自發(fā)輻射返回到基態(tài)。當(dāng)將被放大的信號(hào)光的光子被導(dǎo)入由泵浦激光光子所激勵(lì)的鉺原子時(shí)，鉺原子發(fā)射對(duì)應(yīng)于信號(hào)光光子的光子。
如前面所指出的，使用EDFA放大光信號(hào)的副作用是光子的自發(fā)輻射，這些光子隨后被放大，從而加入了噪聲。所導(dǎo)致的偽信號(hào)就是已知的放大自發(fā)輻射。
當(dāng)OFA以給定的因數(shù)放大信號(hào)而沒有向信號(hào)增加信息時(shí)，通常必須分別執(zhí)行與放大器監(jiān)測(cè)和控制相關(guān)的信令。用于實(shí)現(xiàn)這些信令的一種技術(shù)是，通過使泵浦光包含將被傳輸?shù)谋O(jiān)測(cè)信號(hào)的方式對(duì)泵浦激光單元的控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，從而傳輸監(jiān)測(cè)消息。該技術(shù)的缺點(diǎn)在于它要求應(yīng)用兩個(gè)分離的光系統(tǒng)——一個(gè)用于接收負(fù)載信號(hào)，而另一個(gè)用于接收監(jiān)測(cè)信號(hào)。另外，它只能夠連同其周期長(zhǎng)于熒光狀態(tài)生命周期的頻率一起使用。
另一種技術(shù)對(duì)一個(gè)單獨(dú)的光波長(zhǎng)(例如，1510nm或1565nm)進(jìn)行調(diào)制，以便攜帶監(jiān)測(cè)和控制信號(hào)。該技術(shù)相對(duì)昂貴，而且在使用Raman放大器或者L/C波段耦合器時(shí)，有時(shí)候需要波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器以便將監(jiān)測(cè)信道從光譜的一部分移到另一部分。還有另一種技術(shù)是使用前向糾錯(cuò)(“FEC”)開銷比特以便攜帶監(jiān)測(cè)信號(hào)。該技術(shù)需要在每一側(cè)對(duì)FEC成幀器進(jìn)行接入，這可能會(huì)出現(xiàn)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是一種用于從在光路中鋪設(shè)的光纖放大器傳輸監(jiān)測(cè)信道的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括增益級(jí)放大器和噪聲調(diào)制器模塊。噪聲調(diào)制器模塊包括摻鉺光纖(“EDF”)，用于接收激勵(lì)EDF的泵浦并且發(fā)射放大的噪聲信號(hào)，以及調(diào)制器，用于對(duì)放大的噪聲信號(hào)和監(jiān)測(cè)信號(hào)一起進(jìn)行調(diào)制，其中將調(diào)制后的噪聲信號(hào)輸入回光路。
另一個(gè)實(shí)施例是一種用于從光纖放大器傳輸監(jiān)測(cè)信道的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括第一放大級(jí)；其輸入連接到第一放大級(jí)輸出的第二放大級(jí)；以及噪聲調(diào)制器模塊。噪聲調(diào)制器模塊包括摻鉺光纖(EDF)，用于接收激勵(lì)EDF的泵浦并且發(fā)射放大的噪聲信號(hào)，以及調(diào)制器，用于對(duì)放大的噪聲信號(hào)和監(jiān)測(cè)信號(hào)一起進(jìn)行調(diào)制，其中將調(diào)制后的噪聲信號(hào)輸入回第一放大級(jí)。
另一個(gè)實(shí)施例是一種用于從光纖放大器傳輸監(jiān)測(cè)信道的設(shè)備，其中光纖放大器包括第一放大級(jí)、和其輸入端連接到第一放大級(jí)輸出端的第二放大級(jí)。該設(shè)備包括用于在第二放大級(jí)的輸入端使用剩余泵浦以生成放大的噪聲信號(hào)的裝置；用于將放大的噪聲信號(hào)和監(jiān)測(cè)信號(hào)一起進(jìn)行調(diào)制的裝置；以及用于將調(diào)制后的噪聲信號(hào)輸入到第一放大級(jí)的裝置。
另一個(gè)實(shí)施例包括一種用于從光纖放大器傳輸監(jiān)測(cè)信道的方法，其中光纖放大器包括第一放大級(jí)、和其輸入端連接到第一放大級(jí)輸出端的第二放大級(jí)。該方法包括在第二放大級(jí)的輸入端使用剩余泵浦以生成放大的噪聲信號(hào)；將放大的噪聲信號(hào)和監(jiān)測(cè)信號(hào)一起進(jìn)行調(diào)制；以及將調(diào)制后的噪聲信號(hào)輸入到第一放大級(jí)。


通過對(duì)照附圖參考以下的具體描述，可以更加全面地理解本發(fā)明，其中圖1是通常用于傳輸系統(tǒng)后置放大器和在線增強(qiáng)放大器(in-linebooster amplifier)的兩級(jí)EDFA(摻鉺光纖放大器)結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例的示意性框圖；圖2是用于利用寬帶噪聲調(diào)制實(shí)現(xiàn)光監(jiān)測(cè)信道的兩級(jí)EDFA(摻鉺光纖放大器)結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例的示意性框圖；圖3是用于利用寬帶噪聲調(diào)制實(shí)現(xiàn)光監(jiān)測(cè)信道的兩級(jí)EDFA(摻鉺光纖放大器)結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例的示意性框圖；以及圖4是圖2所示的實(shí)施例的操作流程圖。
具體實(shí)施例方式
在附圖中，貫穿其中的多個(gè)視圖，以相同的參考標(biāo)號(hào)來表示相同或者近似的單元，并且所描繪的不同元件并不一定按照比例進(jìn)行繪制。
圖1是通常被用于傳輸系統(tǒng)后置放大器和在線增強(qiáng)放大器的兩級(jí)EDFA(摻鉺光纖放大器)結(jié)構(gòu)100的實(shí)施例的示意性框圖。如圖1所示，結(jié)構(gòu)100包括第一級(jí)102，它包括輸入端103a和輸出端103b，和第二級(jí)104，它包括輸入端105a和輸出端105b，并且在第一級(jí)102和第二級(jí)104之間設(shè)置有中間級(jí)接入部分106。通常，第一級(jí)102是低噪980nm泵浦的EDFA，而第二級(jí)是反向泵浦1480nm增益級(jí)。剩余的1480nm泵浦功率存在于第二級(jí)輸入端105a處。
可以認(rèn)識(shí)到，結(jié)構(gòu)100包括兩級(jí)，是因?yàn)榈驮敕糯笃魍ǔ２荒芴峁└叩娘柡洼敵龉β?，而具有高飽和輸出的放大器不具有可接受的噪聲特征。如圖1所示對(duì)兩種放大器進(jìn)行組合，產(chǎn)生一種同時(shí)具有好的噪聲特征和高飽和輸出功率的放大器。作為一個(gè)次要的優(yōu)點(diǎn)，兩級(jí)結(jié)構(gòu)允許通過中間級(jí)接入部分106接入兩級(jí)之間的光纖。中間級(jí)接入部分106的主要作用是作為連接可變衰減器的位置，可變衰減器能夠用于調(diào)節(jié)組合的放大器的光譜傾斜以補(bǔ)償不同的輸入和輸出電平。中間級(jí)接入部分106也可以用作連接例如監(jiān)控器的位置，并且只要不增加太多的損耗，就可以忽略對(duì)于放大器工作的影響。
圖2是用于利用寬帶噪聲調(diào)制實(shí)現(xiàn)光監(jiān)測(cè)信道的兩級(jí)EDFA(摻鉺光纖放大器)結(jié)構(gòu)200的實(shí)施例的示意性框圖。與圖1所示的結(jié)構(gòu)100類似，結(jié)構(gòu)200包括第一級(jí)202，它包括輸入端203a和輸出端203b，和第二級(jí)204，它包括輸入端205a和輸出端205b，并且在第一級(jí)202和第二級(jí)204之間設(shè)置有中間級(jí)接入部分206。第一級(jí)202是低噪980nm泵浦的EDFA，而第二級(jí)是反向泵浦1480nm增益級(jí)。如前所述，剩余的1480nm泵浦功率存在于第二級(jí)輸入端205a處。應(yīng)當(dāng)注意到，盡管圖2所示的實(shí)施例被描述為利用1480nm泵浦的增益級(jí)來實(shí)現(xiàn)第二級(jí)204，但是也可以使用具有其它泵浦波長(zhǎng)的放大器，例如980nm EDFA。與結(jié)構(gòu)100不同，結(jié)構(gòu)200還包括連接在第一級(jí)的輸入端203a和第二級(jí)的輸入端205a之間的噪聲調(diào)制器模塊222。
噪聲調(diào)制器模塊222包括1550/1480波分復(fù)用(“WDM”)耦合器224，用于濾除剩余的1480nm泵浦功率。然后，利用過濾后的剩余功率對(duì)一段摻鉺光纖(“EDF”)226進(jìn)行激勵(lì)。EDF 226在1550nm窗口內(nèi)發(fā)射寬帶放大的自發(fā)輻射噪聲，然后將其輸入到調(diào)制器228，并且和在線路230上輸入到調(diào)制器的監(jiān)測(cè)信號(hào)一起進(jìn)行調(diào)制。將在線路232上從調(diào)制器228輸出的調(diào)制后的噪聲信號(hào)經(jīng)由例如偏斜耦合器234反饋回第一級(jí)202的輸入端203a，并且將其傳送到傳輸系統(tǒng)的遠(yuǎn)端。調(diào)制后的噪聲是寬帶信號(hào)，并且通過C/L波段耦合器和拉曼(Raman)放大器。與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)速率相比，監(jiān)測(cè)調(diào)制速率較低，因此可以通過在接收機(jī)端使用較窄的光濾波器對(duì)噪聲進(jìn)行取樣，來恢復(fù)監(jiān)測(cè)信號(hào)。
應(yīng)當(dāng)注意，除第二級(jí)204的剩余泵浦外的泵浦源可以用于激勵(lì)噪聲調(diào)制器模塊222。特別地，可以預(yù)期，為此目的可以使用外部泵浦源或者第一級(jí)202的剩余泵浦。
一些放大器在第二級(jí)的輸入端包括1480/1550nm WDM耦合器以便允許使用外部泵浦模塊。圖3是用于使用為與該種放大器一起使用而設(shè)計(jì)的寬帶噪聲調(diào)制來實(shí)現(xiàn)光監(jiān)測(cè)信道的兩級(jí)EDFA(摻鉺光纖放大器)結(jié)構(gòu)300的實(shí)施例的示意性框圖。
與圖1所示的結(jié)構(gòu)100和圖2所示的結(jié)構(gòu)200類似，結(jié)構(gòu)300包括第一級(jí)302，它包括輸入端303a和輸出端303b，和第二級(jí)304，它包括輸入端305a和輸出端305b，并且在第一級(jí)302和第二級(jí)304之間設(shè)置有中間級(jí)接入部分306。第一級(jí)302是低噪980nm泵浦的EDFA，而第二級(jí)是反向泵浦1480nm增益級(jí)。在圖3所示的實(shí)施例中，第二級(jí)304包括外部泵浦輸入端311，外部泵浦(未顯示)可以與其相連。在該實(shí)施例中，剩余1480n泵浦功率存在于外部泵浦輸入端311處。與結(jié)構(gòu)200類似，結(jié)構(gòu)300還包括連接在第一級(jí)的輸入端303a和第二級(jí)的輸入端305a之間的噪聲調(diào)制器模塊307。
然后，利用存在于外部泵浦輸入端311的過濾后的剩余功率，對(duì)噪聲調(diào)制器307的一段摻鉺光纖(EDF)308進(jìn)行激勵(lì)。EDF 308在1550nm窗口內(nèi)發(fā)射寬帶放大的自發(fā)輻射噪聲，然后將其輸入到調(diào)制器309，并且與在線路310上輸入到調(diào)制器的監(jiān)測(cè)信號(hào)一起進(jìn)行調(diào)制。將在線路312上從調(diào)制器309輸出的調(diào)制后的噪聲信號(hào)經(jīng)由例如偏斜耦合器314反饋回第一級(jí)102的輸入端103a，并且將其傳輸?shù)絺鬏斚到y(tǒng)的遠(yuǎn)端。再一次，調(diào)制后的噪聲是寬帶信號(hào)，并且通過了C/L波段耦合器和拉曼放大器。與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)速率相比，監(jiān)測(cè)調(diào)制速率較低，因此可以通過在接收機(jī)端使用較窄的光濾波器對(duì)噪聲進(jìn)行取樣，來恢復(fù)監(jiān)測(cè)信號(hào)。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施例、例如圖2所示的實(shí)施例的操作流程圖。在步驟400，對(duì)輸入到包括低噪980nm泵浦的EDFA的第一EDFA中的光數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行放大。在步驟404中，將放大后的光數(shù)據(jù)信號(hào)輸入到包括反向泵浦1480nm增益級(jí)的第二EDFA。在步驟406中，連接到第二EDFA輸入端的WDM耦合器對(duì)存在于第二EDFA的輸入端處的剩余泵浦功率進(jìn)行濾除。在步驟408中，利用過濾后的剩余泵浦功率對(duì)一段EDF進(jìn)行激勵(lì)。在步驟410中，將由該段EDF發(fā)射的寬帶ASE噪聲與監(jiān)測(cè)信號(hào)一起進(jìn)行調(diào)制。在步驟412中，將從調(diào)制器輸出的調(diào)制后的噪聲信號(hào)經(jīng)由例如偏斜耦合器耦合回第一EDFA的輸入端。
基于前面的詳細(xì)描述，應(yīng)當(dāng)很明顯地，本發(fā)明有利地提供了一種用于在光傳輸通路上對(duì)監(jiān)測(cè)信息和工程信號(hào)線(orderwire)信息進(jìn)行傳輸?shù)姆椒ê驮O(shè)備。特別地，這些實(shí)施例可以利用現(xiàn)有的EDFA設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)，而不需要對(duì)其進(jìn)行改動(dòng)。另外，因?yàn)檎{(diào)制是寬帶的但只能從窄光帶中恢復(fù)信號(hào)，所以這些實(shí)施例是獨(dú)立于傳輸線中的拉曼放大器和C/L波段耦合器的。最后，這些實(shí)施例不需要使用昂貴的電-光半導(dǎo)體。
可以相信，通過前面的具體描述，本發(fā)明的操作和構(gòu)造是很明顯的。盡管所表示和描述的本發(fā)明的示例性實(shí)施例是作為優(yōu)選實(shí)施例來進(jìn)行描述的，但應(yīng)當(dāng)很容易理解，可以對(duì)其做出各種變化和修改，而并不脫離如下面權(quán)利要求所述的本發(fā)明的范圍。例如，可以使用具有與上述波長(zhǎng)不同的泵浦波長(zhǎng)的放大器，來實(shí)現(xiàn)第一級(jí)202和第二級(jí)204。而且，用于激勵(lì)噪聲調(diào)制器模塊222的泵浦源可以不同于來自于第二級(jí)204的剩余泵浦。
權(quán)利要求
1.一種用于從鋪設(shè)在光路上的光纖放大器傳輸監(jiān)測(cè)信道的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括增益級(jí)放大器；和噪聲調(diào)制器模塊，其包括摻鉺光纖，用于接收激勵(lì)摻鉺光纖的泵浦并且發(fā)射放大的噪聲信號(hào)；和調(diào)制器，用于將放大的噪聲信號(hào)和監(jiān)測(cè)信號(hào)一起進(jìn)行調(diào)制，其中將調(diào)制后的噪聲信號(hào)輸入回光路。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中用于激勵(lì)摻鉺光纖的泵浦是從增益級(jí)放大器的外部泵浦輸入端輸出的。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中增益級(jí)放大器是反向泵浦1480納米增益放大器。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中增益級(jí)放大器是摻鉺光纖放大器。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中噪聲調(diào)制器模塊還包括用于將泵浦和摻鉺光纖耦合在一起的波分復(fù)用耦合器。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括低噪放大器，低噪放大器的輸出端連接到增益級(jí)放大器的輸入端，其中調(diào)制后的噪聲信號(hào)經(jīng)由低噪放大器輸入回光路中。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中用于激勵(lì)摻鉺光纖的泵浦是從增益級(jí)放大器的輸入端提供的。
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中低噪放大器包括980納米泵浦的放大器。
9.一種用于從光纖放大器傳輸監(jiān)測(cè)信道的方法，光纖放大器包括第一放大級(jí)和第二放大級(jí)，第二放大級(jí)的一個(gè)輸入端連接到第一放大級(jí)的一個(gè)輸出端，該方法包括利用在第二放大級(jí)的輸入端處的剩余泵浦產(chǎn)生放大的噪聲信號(hào)；將放大的噪聲信號(hào)和監(jiān)測(cè)信號(hào)一起進(jìn)行調(diào)制；以及將調(diào)制后的噪聲信號(hào)輸入到第一放大級(jí)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中放大步驟進(jìn)一步包括將摻鉺光纖耦合到第二級(jí)放大器的輸入端。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種用于使用寬帶噪聲調(diào)制實(shí)現(xiàn)光監(jiān)測(cè)信道的方法和設(shè)備。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是一種用于從光纖放大器傳輸監(jiān)測(cè)信道的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括第一級(jí)放大器和噪聲調(diào)制器模塊。噪聲調(diào)制器模塊包括用于接收激勵(lì)摻鉺光纖(EDF)的泵浦并且發(fā)射放大的噪聲信號(hào)的EDF，和用于將放大的噪聲信號(hào)和監(jiān)測(cè)信號(hào)一起進(jìn)行調(diào)制的調(diào)制器，其中將調(diào)制后的噪聲信號(hào)輸入回光路。
文檔編號(hào)H01S3/067GK1614909SQ20041008859
公開日2005年5月11日 申請(qǐng)日期2004年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月7日
發(fā)明者戴維·巴特勒 申請(qǐng)人:阿爾卡特公司