專利名稱：并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于光通信中的光放大器，具體涉及包括很寬增益帶寬的并行結(jié)構(gòu)的拉曼(RAMAN)光放大器，用于基于粗波分復(fù)用(CWDM)方案的光傳輸。
背景技術(shù)：
波分復(fù)用(WDM)技術(shù)指的是良好的光傳輸技術(shù)，用于通過經(jīng)由單個(gè)傳輸路徑傳輸具有不同波長(zhǎng)的光(即光學(xué)或光信號(hào))來提高傳輸容量。WDM技術(shù)被劃分為密WDM(DWDM)方案，用于具有大約0.8-3.2毫米的波長(zhǎng)間距的光；粗WDM(CWDM)方案，用于具有大約20納米的波長(zhǎng)間距的光。
上述的CWDM方案在獨(dú)立信道之間具有很寬的間隔，以便它具有比上述DWDM方案更少的、與隨著溫度變化的波長(zhǎng)穩(wěn)定性相關(guān)聯(lián)的要求。因此，上述CWDM方案在多個(gè)方面——諸如大小、功耗和成本等——比DWDM方案優(yōu)越，因此它已經(jīng)廣泛地用于都市光傳輸。
基于CWDM的傳輸系統(tǒng)按照所使用的信道的數(shù)量而具有不同的最大傳輸距離，但是應(yīng)當(dāng)注意，雖然使用單個(gè)信道，但是所述最大傳輸距離不大于預(yù)定距離100千米。信道的數(shù)量越高，則用于復(fù)用/去復(fù)用處理的光學(xué)部件的損耗越高。因此，如果不使用能夠補(bǔ)償附加損耗的光放大器，則傳輸距離進(jìn)一步被降低。
除了上述的光信號(hào)損耗問題之外，能夠限制傳輸距離的其他問題是基于色散的問題。如果在每個(gè)信道2.5G比特/秒的比特速率的情況下直接調(diào)制激光，則可以獲得100千米的傳輸，而不可獲得200千米的其他傳輸。因此，必須補(bǔ)償光信號(hào)損耗和色散以進(jìn)行上述的200千米的傳輸。在每個(gè)信道10G比特/秒的比特速率的情況下，由于色散導(dǎo)致的傳輸特性變差更加嚴(yán)重，因此在本領(lǐng)域中公知不使用附加的色散補(bǔ)償器則不能獲得大約20千米的傳輸。為了提高基于CWDM的光傳輸系統(tǒng)的傳輸距離，必須補(bǔ)償信號(hào)的損耗和色散。
用于上述的基于CWDM的光傳輸系統(tǒng)的多種傳統(tǒng)光放大器已經(jīng)被提出以補(bǔ)償信道的損耗。以下將詳細(xì)說明與上述的傳統(tǒng)光放大器相關(guān)聯(lián)的技術(shù)。
首先，鉺摻雜光纖放大器(EDFA)用于小數(shù)量的信道的情況下。EDFA可以放大5個(gè)信道的信號(hào)，即1530納米的第一信道、1550納米的第二信道、1570納米的第三信道、1590納米的第四信道和1610納米的第五信道。為了使用EDFA來放大5個(gè)信道的信號(hào)，必須并聯(lián)或串聯(lián)一個(gè)C帶的EDFA和一個(gè)L帶的EDFA。其他的EDFA使用技術(shù)也可以使用能夠分別放大獨(dú)立信道的輸出信號(hào)的5個(gè)獨(dú)立的EDFA。但是，如果提高信道的數(shù)量，則增加包括1510納米的更短波長(zhǎng)，因此不能獲得放大。
第二，在小數(shù)量的信道的情況下，可以使用作為具有固定增益的半導(dǎo)體光放大器的線性光放大器(LOA)。H.Thiele等人已經(jīng)提出了上述LOA的一個(gè)代表性應(yīng)用示例，H.Thiele等人已經(jīng)出版了在OFC(光纖通信)2003、第一卷第23-34頁中的題目為“Linear Optical Amplifier For Extended Reach in CWDMTransmission(用于在CWDM傳輸中的擴(kuò)展延伸的線性光放大器)”的學(xué)術(shù)論文，該文通過引用被并入在此。按照上述的代表性應(yīng)用示例，LOA以預(yù)定距離75千米來發(fā)送1310納米、1330納米、…、1610納米的總共16信道的信號(hào)，并且使用LOA來分別放大來自上述的16個(gè)信道的1510納米、1530納米、1550納米和1570納米的四個(gè)信道的信號(hào)，以便以預(yù)定距離135千米來傳輸上述的1510納米、1530納米、1550納米和1570納米四個(gè)信道的信號(hào)。更詳細(xì)而言，LOA不能在除了上述四個(gè)信道的信號(hào)和傳輸距離之外的波長(zhǎng)帶寬中進(jìn)行放大操作，因此傳輸距離僅僅與一些可放大的信道相關(guān)聯(lián)地被延伸。但是，上述的參考文獻(xiàn)的作者已經(jīng)指出LOA理論上即使在使用其他波長(zhǎng)的情況下也可以執(zhí)行放大操作，因此所述作者已經(jīng)指出必須設(shè)計(jì)和使用能夠使用CWDM系統(tǒng)的其他波長(zhǎng)帶寬來執(zhí)行放大操作的改進(jìn)的LOA。換句話說，如果一個(gè)單個(gè)的LOA被設(shè)計(jì)來放大大約4信道的信號(hào)，則16信道的信號(hào)被分布到4信道帶寬，使用適合于獨(dú)立的4波長(zhǎng)帶寬的LOA被放大，并且被復(fù)用，以便可以放大上述的16信道信號(hào)。但是，上述參考文獻(xiàn)的作者已經(jīng)在理論上提出了能夠在除了1510納米-1570納米的其他波長(zhǎng)中執(zhí)行放大操作的LOA，事實(shí)上，這還沒有實(shí)現(xiàn)。
第三，近來已經(jīng)提出了用于使用半導(dǎo)體量子點(diǎn)光放大器的方法。T.Akiyama等人已經(jīng)提出了上述的半導(dǎo)體量子點(diǎn)光放大器的一個(gè)代表性應(yīng)用示例，T.Akiyama等人已經(jīng)出版了在OFC(光纖通信)2004、PDP 12中的題目為“An Ultrawide-band(120nm)Semiconductor Optical Amplifier Having anExtremetly-high Penalty-free Output Power of 23dBm Realized with Quantum-dotActive Layers(具有以量子點(diǎn)有源層來實(shí)現(xiàn)的極高免罰輸出功率23dBm的特寬帶寬(120納米)半導(dǎo)體光放大器)”的學(xué)術(shù)論文，該文通過引用被并入在此。按照上述的代表性應(yīng)用示例，可以認(rèn)識(shí)到能夠使用單個(gè)半導(dǎo)體量子點(diǎn)光放大器來獲得大于20dB的增益的波長(zhǎng)帶寬被擴(kuò)展到120納米。更詳細(xì)而言，可以僅僅使用一個(gè)光放大器來放大大約7個(gè)CWDM信道的信號(hào)。但是，上述的半導(dǎo)體量子點(diǎn)光放大器具有一個(gè)缺點(diǎn)它按照信號(hào)偏振而具有不同的增益。換句話說，所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)光放大器按照輸入信號(hào)的偏振狀態(tài)而具有不同的輸出電平，因此它不能保證傳輸性能。
第四，M.Yamada的在OECC 2004中第498頁中的題目為“RecentProgress on Ultra-wide Band Optical Amplifiers特寬帶寬光放大器上的近期進(jìn)展”——該文通過引用被并入在此——已經(jīng)提出了一種用于通過將能夠放大S帶寬的第一光放大器與傳統(tǒng)的EDFA彼此并行地組合來放大CWDM系統(tǒng)的8信道信號(hào)的方法?？梢允褂孟旅娴姆桨负偷诙桨竵韺?shí)現(xiàn)上述方法。第一方案使用信號(hào)分離方法將8個(gè)信道彼此分離，放大獨(dú)立的8個(gè)信道的信號(hào)，并且使用復(fù)用方法來組合它們。第一方案使用總共8個(gè)放大器。更詳細(xì)而言，1470納米、1490納米和1510納米的信號(hào)使用作為S帶光放大器的三個(gè)銩摻雜光纖放大器(TDFA)，1530納米、1550納米和1570納米的信號(hào)使用三個(gè)C帶EDFA，并且1590納米和1610納米的信號(hào)使用兩個(gè)L帶EDFA。第二種方案將8信道信號(hào)劃分為1470納米-1530納米的4信道信號(hào)和1550納米-1610納米的另外4信道信號(hào)，放大所劃分的信道信號(hào)，并且將它們彼此組合。第二種方案在短波長(zhǎng)情況下使用串聯(lián)的TDFA和EDFA，并且在長(zhǎng)波長(zhǎng)情況下使用L帶黃碲礦EDFA。按照第二種方案，用于表示TDFA的最重要的部件的銩摻雜光纖必須進(jìn)行真空封裝以不吸潮，因此光放大器具有低的可靠性。
第五，T.Miyamoto等人的在OFC 2003、第一卷第20頁中的題目為“Highly-Nonlinear-Fiber-Based Discrete Raman Amplifier for CWDMTransmission systems(用于CWDM傳輸系統(tǒng)的基于高度非線性的光纖的離散拉曼放大器)”——該文通過引用被并入在此——已經(jīng)提出了一種方法，用于制造具有拉曼增益系數(shù)——它是色散補(bǔ)償光纖(DCF)的其他拉曼增益系數(shù)的至少兩倍——的高度非線性光纖(HNLF)，并且將HNLF適配為拉曼光放大的增益媒體(gain medium)。在這種情況下，上述方法使用總共具有6個(gè)波長(zhǎng)(光功率的和＝1,110毫瓦)的拉曼泵(raman pump)來從CWDM系統(tǒng)的8個(gè)信道獲得大于10dB的增益。所述拉曼泵包括1360納米、1390納米、1405納米、1430納米、1460納米和1500納米的六個(gè)波長(zhǎng)。在這種情況下，1460納米的波長(zhǎng)接近作為一個(gè)信號(hào)波長(zhǎng)的1470納米的信號(hào)波長(zhǎng)，并且1500納米的信號(hào)波長(zhǎng)接近1490納米和1510納米的信號(hào)波長(zhǎng)，因此擋信號(hào)波長(zhǎng)隨著溫度改變并且與泵波長(zhǎng)重疊時(shí)發(fā)生意外的串音。
如上所述，用于基于CWDM的光傳輸系統(tǒng)的上述傳統(tǒng)光放大器不能保證光放大器的穩(wěn)定性，并且由于偏振相關(guān)性而不能保證光放大器的傳輸性能。而且，上述的傳統(tǒng)光放大器遭遇了由于在信號(hào)波長(zhǎng)和泵波長(zhǎng)之間的重疊而導(dǎo)致的意外串音。
特別是，傳統(tǒng)的光放大器不能提供能夠放大基本用于CWDM光傳輸系統(tǒng)中的最多16個(gè)信道(獨(dú)立信道的中心波長(zhǎng)＝1310納米、1330納米、1350納米、…、1610納米)的改進(jìn)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明已經(jīng)考慮到上述問題而被作出，本發(fā)明的目的是提供一種并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器，它可以保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和傳送性能，可以防止由于在信號(hào)波長(zhǎng)和泵頻(pumping)信號(hào)波長(zhǎng)之間的重疊而導(dǎo)致產(chǎn)生意外的串音，并且可以放大用于CWDM光傳輸系統(tǒng)的寬帶光信號(hào)。
按照本發(fā)明，上述和其他目的的實(shí)現(xiàn)可以通過提供一種并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器裝置，用于放大經(jīng)由單個(gè)光路徑接收的、具有不同中心波長(zhǎng)的多個(gè)信道的輸入光信號(hào)，包括去復(fù)用器，用于將所述輸入光信號(hào)劃分為多個(gè)光信號(hào)，每個(gè)由至少一個(gè)具有相鄰的中心波長(zhǎng)的信道信號(hào)構(gòu)成，所述去復(fù)用器并且向不同的輸出端輸出所劃分的光信號(hào)；多個(gè)拉曼放大器，用于對(duì)于從所述去復(fù)用器接收的所劃分的光信號(hào)執(zhí)行拉曼光放大；復(fù)用器，用于從所述多個(gè)拉曼放大器接收獨(dú)立的光信號(hào)，并且經(jīng)由單個(gè)光路徑輸出所接收的光信號(hào)。
優(yōu)選的是，每個(gè)拉曼放大器包括光纖，用于向由去復(fù)用器劃分的光信號(hào)施加拉曼增益；泵單元，用于向光纖施加拉曼增益；以及波分連接器，用于向光纖施加從泵單元產(chǎn)生的泵頻光信號(hào)。
所述并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器裝置還包括第一隔離器，用于防止被施加到去復(fù)用器的信號(hào)被反射；以及第二隔離器，用于防止復(fù)用器的輸出信號(hào)被反射。
按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，為了防止在所放大的光信號(hào)波長(zhǎng)和泵頻光信號(hào)波長(zhǎng)之間的重疊問題發(fā)生，去復(fù)用器將輸入的光信號(hào)劃分為多個(gè)光信號(hào)，每個(gè)由具有相鄰的中心波長(zhǎng)的1到4個(gè)信道構(gòu)成。在這種情況下，從泵單元產(chǎn)生的泵頻光信號(hào)可以表示具有最大4個(gè)不同波長(zhǎng)的多個(gè)泵頻光信號(hào)。
為了按照本發(fā)明的一個(gè)方面消除泵頻光信號(hào)的偏振相關(guān)性，所述泵單元包括至少一個(gè)激光二極管(LD)，用于產(chǎn)生泵頻光信號(hào)；去偏振器，位于LD和波分連接器之間。為了按照本發(fā)明的另一個(gè)方面來消除上述的偏振相關(guān)性，所述泵單元包括至少一個(gè)LD單元，它由產(chǎn)生具有相同波長(zhǎng)的泵頻光信號(hào)的兩個(gè)LD構(gòu)成；偏振控制器，用于將在LD單元中包含的LD產(chǎn)生的泵頻光信號(hào)的獨(dú)立偏振控制為彼此正交；偏振光束組合器，用于組合在偏振控制器中被控制為彼此正交的兩個(gè)光信號(hào)。
優(yōu)選的是，光纖可以表示基于硅的光纖，它具有很低的損耗和高穩(wěn)定性。特別是，光纖可以表示色散補(bǔ)償?shù)墓饫w(DCF)，它能夠補(bǔ)償在多個(gè)基于硅的光纖中的一條光路徑中累積的色散。


通過下面參照附圖詳細(xì)說明，本發(fā)明的上述和其他目的、特點(diǎn)和其他優(yōu)點(diǎn)將更加清楚地被理解，其中圖1是圖解按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的、并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器的結(jié)構(gòu)圖；圖2是圖解在按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的、并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器中的泵頻光信號(hào)的數(shù)量和增益/噪音特征之間的關(guān)系的圖；和圖3是圖解按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的、并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在附圖中，相同或類似的元件即使它們?cè)诓煌母綀D中被描述也表示為相同的附圖標(biāo)號(hào)。在下面的說明中，當(dāng)可能使得本發(fā)明的主題很不清楚時(shí)將省略在此包括的公知功能和配置的詳細(xì)說明。
圖1是圖解按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器的結(jié)構(gòu)圖。圖1示出了并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器，用于當(dāng)經(jīng)由單個(gè)光路徑傳輸具有不同中心波長(zhǎng)的8信道光信號(hào)時(shí)將8信道的光信號(hào)劃分為具有相鄰的中心波長(zhǎng)的四個(gè)信道。具體上，上述的8信道光信號(hào)表示基于ITU-T推薦G.695標(biāo)準(zhǔn)的8信道光信號(hào)。在這種情況下，獨(dú)立信道的中心波長(zhǎng)被確定為在25℃時(shí)為1470納米、1490納米、1510納米、…、1610納米。假定下面信道的中心波長(zhǎng)每個(gè)被確定為在25℃的中心波長(zhǎng)。
參見圖1，按照本發(fā)明的并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器10包括去復(fù)用器210，用于將輸入的光信號(hào)劃分為兩個(gè)光信號(hào)，其中每個(gè)光信號(hào)由具有相鄰的中心波長(zhǎng)的4信道信號(hào)構(gòu)成，并且去復(fù)用器210用于向兩個(gè)不同的輸出端輸出所劃分的光信號(hào)；兩個(gè)拉曼放大器100a和100b，用于進(jìn)行從去復(fù)用器210接收的所劃分的光信號(hào)的拉曼光放大；以及復(fù)用器220，用于從所述兩個(gè)拉曼放大器100a和100b接收獨(dú)立的光信號(hào)，并且經(jīng)由單個(gè)光路徑來輸出所接收的光信號(hào)。
按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器10還包括第一隔離器300a，它被安裝到去復(fù)用器210的前端以防止被施加到去復(fù)用器210的信號(hào)被反射；和第二隔離器300b，它被安裝到復(fù)用器220的后端以防止復(fù)用器220的輸出信號(hào)被反射。
去復(fù)用器210經(jīng)由單個(gè)光路徑來接收多個(gè)信道的光信號(hào)，并且將所接收的光信號(hào)劃分為兩個(gè)光信號(hào)，每個(gè)光信號(hào)由按照獨(dú)立信道的中心波長(zhǎng)而具有相鄰的中心波長(zhǎng)的4個(gè)信道構(gòu)成。所述輸入光信號(hào)包括8個(gè)信道。去復(fù)用器210將所述輸入光信號(hào)劃分為包括分別具有中心波長(zhǎng)1470納米、1490納米、1510納米和1530納米的4個(gè)信道的第一光信號(hào)以及包括分別具有中心波長(zhǎng)1550納米、1570納米、1590納米和1610納米的4個(gè)信道的第二光信號(hào)，以便分別向兩個(gè)不同的輸出端傳輸所述第一和第二光信號(hào)，優(yōu)選的是，被傳輸?shù)饺?fù)用器210的一個(gè)輸出端的光信號(hào)可以包括最多四個(gè)信道。如果被傳輸?shù)饺?fù)用器210的一個(gè)輸出端的光信號(hào)由多于5個(gè)信道構(gòu)成，則增加要由拉曼放大器100a和100b放大的帶寬，并且由于所增加的帶寬也必須增加泵頻光信號(hào)的數(shù)量，因此，信號(hào)波長(zhǎng)可以以與在由Miyamoto提出的傳統(tǒng)參考文獻(xiàn)中相同的方式來與泵頻光信號(hào)波長(zhǎng)重疊。
拉曼放大器100a和100b放大由去復(fù)用器210劃分的獨(dú)立光信號(hào)。拉曼放大器100a將被稱為第一拉曼放大器100a，另一個(gè)拉曼放大器100b將被稱為第二拉曼放大器100b。第一和第二拉曼放大器100a和100b包括能夠放大在對(duì)應(yīng)的拉曼放大器中接收的信道的光信號(hào)的適當(dāng)帶寬，因?yàn)樗隼糯笃鬟m當(dāng)?shù)卣{(diào)整從泵單元120a和120b產(chǎn)生的泵頻光信號(hào)的波長(zhǎng)，所述泵單元120a和120b向在拉曼放大器中被用作增益截止的光纖傳輸泵頻光信號(hào)。
第一拉曼放大器100a包括光纖110a，用于向由去復(fù)用器210劃分的光信號(hào)施加拉曼增益；泵單元120a，用于向光纖110a施加拉曼增益；以及波分連接器130a，用于向光纖110a施加從泵單元120a產(chǎn)生的泵頻光信號(hào)。第二拉曼放大器100b包括光纖110b，用于向由去復(fù)用器210劃分的光信號(hào)施加拉曼增益；泵單元120b，用于向光纖110b施加拉曼增益；以及波分連接器130b，用于向光纖110b施加從泵單元120b產(chǎn)生的泵頻光信號(hào)。
光纖110a和110b表示用于向?qū)?yīng)的信道光信號(hào)傳輸增益的增益媒體。優(yōu)選的是，使用具有高穩(wěn)定性和低損耗的基于硅的光纖。具體上，光纖110a和110b每個(gè)由DCF構(gòu)成。如果DCF被用作上述的增益媒體，則可以向所述光信號(hào)提供增益，并且同時(shí)可以補(bǔ)償由光路徑累積的色散。
泵單元120a向光纖110a傳輸一個(gè)或多個(gè)具有適當(dāng)波長(zhǎng)和功率的泵頻光信號(hào)，拉曼放大器100a的光信號(hào)使用它們可以獲得拉曼增益。以這種方式，泵單元120b向光纖110b傳輸一個(gè)或多個(gè)具有適當(dāng)波長(zhǎng)和功率的泵頻光信號(hào)，拉曼放大器100a的光信號(hào)使用它們可以獲得拉曼增益。按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，向獨(dú)立的拉曼放大器100a和100b施加具有四個(gè)不同波長(zhǎng)的泵頻光信號(hào)。向第一拉曼放大器100a傳輸具有中心波長(zhǎng)1370納米、1390納米、1410納米和1430納米的泵頻光信號(hào)。向第二拉曼放大器100b傳輸具有中心波長(zhǎng)1445納米、1465納米、1485納米和1505納米的泵頻光信號(hào)。本發(fā)明可以正確地確定由單個(gè)拉曼放大器放大的光信號(hào)信道的數(shù)量(最好是最大四個(gè)光信號(hào)信道)，因此可以正確地確定泵頻光信號(hào)的波長(zhǎng)不與光信號(hào)波長(zhǎng)重疊。因此，本發(fā)明可以防止由于在光信號(hào)波長(zhǎng)和泵頻光波長(zhǎng)之間的重疊而引起的、在拉曼光放大處理中產(chǎn)生串音。
泵單元120a和120b包括激光二極管(LD)，用于產(chǎn)生具有期望波長(zhǎng)的泵頻光信號(hào)。LD的數(shù)量可以隨著從泵單元120a和120b接收的泵頻光信號(hào)的數(shù)量而改變。為了消除從泵單元120a和120b接收的泵頻光信號(hào)的偏振相關(guān)性，泵單元120a和120b每個(gè)可以還包括至少一個(gè)用于產(chǎn)生泵頻光信號(hào)的LD和位于LD和波分連接器130a或130b之間的去偏振器。按照用于消除偏振相關(guān)性的另一種方法，本發(fā)明可以不使用上述的去偏振器來執(zhí)行具有正交偏振的的兩個(gè)泵頻光信號(hào)的偏振復(fù)用操作，因此它可以使用所述偏振復(fù)用的泵頻光信號(hào)。在這種情況下，泵單元120a和120b每個(gè)包括LD單元，它由兩個(gè)LD構(gòu)成，所述兩個(gè)LD產(chǎn)生具有相同波長(zhǎng)的泵頻光信號(hào)以產(chǎn)生單個(gè)泵頻光信號(hào)；偏振控制器，用于控制從在LD單元中包含的LD產(chǎn)生的光信號(hào)的偏振；以及偏振光束組合器，用于組合在偏振控制器中被控制為彼此正交的兩個(gè)光信號(hào)。相同的泵功率被施加到彼此正交的兩個(gè)偏振狀態(tài)，因此可以從放大處理消除偏振相關(guān)性。
波分復(fù)用器(WDM)130a和130b向光纖110a和110b施加從泵單元120a和120b產(chǎn)生的泵頻光信號(hào)。雖然圖1示出了其中以和光信號(hào)反向的從光纖110a和110b的后端施加泵頻光信號(hào)的反向拉曼泵結(jié)構(gòu)，但是應(yīng)當(dāng)注意本發(fā)明不限于圖1的上述例證結(jié)構(gòu)。按照本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明可以使用其中泵頻光信號(hào)以正向從光纖110a和110b的前端施加泵頻光信號(hào)的正向拉曼泵結(jié)構(gòu)，并且也可以使用其中組合所述反向拉曼泵結(jié)構(gòu)和正向拉曼泵結(jié)構(gòu)的雙向拉曼泵結(jié)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)注意，所述反向泵結(jié)構(gòu)具有被正向拉曼泵結(jié)構(gòu)優(yōu)越的良好輸出特性，而它與正向拉曼泵結(jié)構(gòu)相比較具有變差的噪音指數(shù)特性。在正向拉曼泵結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了一個(gè)特定現(xiàn)象，其中向一個(gè)信號(hào)傳輸泵的相對(duì)強(qiáng)度噪音(RIN)。當(dāng)泵的RIN在通過多個(gè)光放大器后累加時(shí)，上述的特定現(xiàn)象使得信號(hào)特性變差。但是，反向拉曼泵結(jié)構(gòu)具有優(yōu)點(diǎn)它最小化了RIN傳輸，并且降低了偏振相關(guān)性。
如上所述，泵單元120a和120b可以向光纖傳輸具有不同中心波長(zhǎng)的一個(gè)或多個(gè)泵頻光信號(hào)。例如，本發(fā)明提供了一個(gè)示例，其中，四個(gè)泵頻光信號(hào)被施加到每個(gè)拉曼放大器。泵頻光信號(hào)的數(shù)量越高，則放大器的成本越高。因此，優(yōu)選的是，按照具有要獲得的增益的光信號(hào)的波長(zhǎng)來正確地使用泵頻光信號(hào)。為了確定泵頻光信號(hào)的正確數(shù)量，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)進(jìn)行了圖2和下面的表1中所示的試驗(yàn)。
圖2是圖解當(dāng)向具有14千米長(zhǎng)度的DCF傳輸不同數(shù)量的泵頻光信號(hào)時(shí)的增益和噪音數(shù)值特性的圖。下面的表1示出了用于在圖2所示的試驗(yàn)中的泵頻光信號(hào)的波長(zhǎng)和輸出功率以及獨(dú)立波長(zhǎng)的增益帶寬和增益偏移。


參見圖2和表1，如果使用表示為21a和21b的4個(gè)泵頻光信號(hào)，則產(chǎn)生75納米的增益帶寬和2.1dB的增益偏移。如果使用表示為22a和22b的3個(gè)泵頻光信號(hào)，則產(chǎn)生72納米的增益帶寬和2.1dB的增益偏移。如果使用表示為23a和23b的2個(gè)泵頻光信號(hào)，則產(chǎn)生68納米的增益帶寬和3.7dB的增益偏移。如果泵頻光信號(hào)的數(shù)量改變?yōu)榱硪粋€(gè)數(shù)量，則在上述三種情況下的噪音實(shí)質(zhì)特性中有很小的差別。可以從上述的說明看出，在其中使用2個(gè)泵頻光信號(hào)的情況和其中使用3個(gè)泵頻光信號(hào)的情況之間出現(xiàn)較高的增益偏移，并且在其中使用3個(gè)泵頻光信號(hào)的情況和在其中使用4個(gè)泵頻光信號(hào)的情況之間出現(xiàn)較低的增益偏移。因此，可以識(shí)別，考慮到拉曼光放大器的性能和差別方面，使用3個(gè)泵頻光信號(hào)的情況是最佳的情況。上述的試驗(yàn)結(jié)果易于解釋可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整泵頻光信號(hào)的數(shù)量和它們的波長(zhǎng)。如果拉曼光放大器的增益帶寬或與增益偏移相關(guān)聯(lián)的要求的數(shù)量減小，則可以在本發(fā)明中使用一個(gè)或多個(gè)泵頻光信號(hào)。
向回參見圖1，復(fù)用器220從兩個(gè)拉曼放大器100a和100b接收獨(dú)立的放大光信號(hào)，并且經(jīng)由單個(gè)光路徑來輸出所接收的光信號(hào)。按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，復(fù)用器220將兩個(gè)光信號(hào)——每個(gè)由四個(gè)信道構(gòu)成——復(fù)用為由8個(gè)信道構(gòu)成的單個(gè)光信號(hào)，并且經(jīng)由單個(gè)光路徑來輸出由8個(gè)信道構(gòu)成的單個(gè)光信號(hào)。
第一和第二隔離器300a和300b允許光信號(hào)僅僅在期望的方向上行進(jìn)，以便阻擋以反向反射的光信號(hào)。第一隔離器300a位于去復(fù)用器210的前端，并且使得光信號(hào)可以以小于0.5dB的很低的損耗通過去復(fù)用器210。但是，第一隔離器300a使得沿著相反方向向上述的信號(hào)路徑行進(jìn)的信號(hào)大部分被抑制，以便反向信號(hào)不能通過隔離器。沿著上述相反方向行進(jìn)的上述信號(hào)可能由于單側(cè)反射或光部件反射而導(dǎo)致光放大器的性能變差。類似地，第二隔離器300b位于復(fù)用器220的后端，通過復(fù)用器220的輸出信號(hào)，并且阻止沿著與復(fù)用器220的輸出信號(hào)相反的方向行進(jìn)的信號(hào)。
圖1的上述優(yōu)選實(shí)施例將由具有不同的中心波長(zhǎng)1470納米、1490納米、…、1610納米的8個(gè)信道構(gòu)成的光信號(hào)劃分為其中每個(gè)由具有不同中心波長(zhǎng)的4個(gè)信道構(gòu)成的兩個(gè)光信號(hào)帶，并且放大所劃分的光信號(hào)。應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的拉曼光放大結(jié)構(gòu)不限于在光信號(hào)中包含的信道的數(shù)量。圖3示出了按照本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的另一個(gè)示例，其中圖1的并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器被應(yīng)用到具有總共16個(gè)信道的光放大器。
可以從圖3看出，按照本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的拉曼光放大器表示這樣的拉曼光放大器，即它能夠放大經(jīng)由單個(gè)光路徑接收的輸入光信號(hào)，所述輸入光信號(hào)由具有不同中心波長(zhǎng)的16個(gè)信道構(gòu)成。上述的由16個(gè)信道構(gòu)成的輸入光信號(hào)可以表示一個(gè)光信號(hào)，它由具有不同中心波長(zhǎng)1310納米、1330納米哦、1350納米、…、1610納米的多個(gè)信道構(gòu)成。在這種情況下，期望上述的光信號(hào)最大限度地用于按照ITU-T推薦標(biāo)準(zhǔn)的CWDM系統(tǒng)中。按照本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器30包括去復(fù)用器510，用于將一個(gè)輸入光信號(hào)劃分為4個(gè)光信號(hào)，其中每個(gè)由具有相鄰的中心波長(zhǎng)的4信道信號(hào)構(gòu)成，并且所述去復(fù)用器510向四個(gè)不同的輸出端輸出所劃分的光信號(hào)；四個(gè)拉曼放大器400a-400d，連接到去復(fù)用器510的輸出端，以便它們執(zhí)行四個(gè)所劃分的光信號(hào)的拉曼光放大；以及復(fù)用器520，用于從拉曼放大器400a-400d接收獨(dú)立的放大光信號(hào)，并且經(jīng)由單個(gè)光路徑來輸出所接收的光信號(hào)。
如果輸入光信號(hào)由按照ITU-T推薦標(biāo)準(zhǔn)的16個(gè)信道構(gòu)成的光信號(hào)表示，則去復(fù)用器510將輸入的光信號(hào)劃分為第一光信號(hào)、第二光信號(hào)、第三光信號(hào)和第四光信號(hào)。在這種情況下，第一光信號(hào)包括具有中心波長(zhǎng)1310納米、1330納米、1350納米和1370納米的四個(gè)信道。第二光信號(hào)包括具有中心波長(zhǎng)1390納米、1410納米、1430納米和1450納米的四個(gè)信道。第三光信號(hào)包括具有中心波長(zhǎng)1470納米、1490納米、1510納米和1530納米的四個(gè)信道。第四光信號(hào)包括具有中心波長(zhǎng)1550納米、1570納米、1590納米和1610納米的四個(gè)信道。
被去復(fù)用器510劃分為四個(gè)波長(zhǎng)帶寬的獨(dú)立光信號(hào)被拉曼放大器400a-400d拉曼放大。
拉曼放大器400a-400d每個(gè)包括光纖，用于產(chǎn)生拉曼增益；泵單元，用于產(chǎn)生至少一個(gè)泵頻光信號(hào)以在光纖中產(chǎn)生拉曼增益；波分連接器，用于向光纖施加從泵單元產(chǎn)生的泵頻光信號(hào)，如上在圖1中所述。優(yōu)選的是，光纖是能夠補(bǔ)償光路徑的累加色散的DCF。泵單元向要由拉曼放大器400a-400d放大的波長(zhǎng)帶寬傳輸具有適當(dāng)波長(zhǎng)的一個(gè)到四個(gè)泵頻光信號(hào)。由去復(fù)用器510分離的一個(gè)光信號(hào)包括最多四個(gè)信道，以便可以解決下述問題在從泵單元產(chǎn)生的泵頻光信號(hào)的波長(zhǎng)和要由去復(fù)用器510劃分和放大的光信號(hào)的波長(zhǎng)之間重疊。從泵單元產(chǎn)生的泵頻光信號(hào)限于具有最大4個(gè)不同波長(zhǎng)的泵頻光信號(hào)。上述拉曼放大器400a-400d的更詳細(xì)的說明與圖1的相同，因此為了說明的方便在此省略其詳細(xì)說明。
由拉曼放大器400a-400d按照獨(dú)立的波長(zhǎng)帶寬放大的四個(gè)光信號(hào)被復(fù)用器520組合，因此它們以與在上述的信號(hào)輸入情況相同的方式經(jīng)由單個(gè)光路徑被輸出。
如上所述，按照本發(fā)明的并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器將由多個(gè)信道過程的光信號(hào)劃分為其中每個(gè)由最多4個(gè)信道構(gòu)成的光信號(hào)，拉曼放大所劃分的光信號(hào)，并且復(fù)用所述拉曼放大的結(jié)果，以便不必一次放大多個(gè)寬帶信道光信號(hào)，換句話說，所述并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器可以放大在整個(gè)帶寬上由要按照ITU-T推薦標(biāo)準(zhǔn)使用的最多16個(gè)信道構(gòu)成的光信號(hào)。具體上，與能夠一次放大寬帶信號(hào)的其他拉曼光放大方法相比較，所述并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器有效地消除了在拉曼光放大處理中的泵頻光信號(hào)波長(zhǎng)和光信號(hào)波長(zhǎng)之間的重疊的問題，以便它防止產(chǎn)生串音。
而且，按照本發(fā)明的并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器使用基于硅的光纖來作為用于光放大的增益媒體，以便它具有很低的損耗和高穩(wěn)定性。具體上，所述并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器使用多種基于硅的光纖中的DCF，以便它向光纖提供增益并且同時(shí)補(bǔ)償在光路徑中累加的色散。
從上述的說明顯然，按照本發(fā)明的并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器將由多個(gè)信道構(gòu)成的一個(gè)光信號(hào)劃分為其中每個(gè)由最多4個(gè)信道構(gòu)成的光信號(hào)，拉曼放大所劃分的光信號(hào)，并且復(fù)用拉曼放大的結(jié)果，以便可以放大多個(gè)寬帶光信號(hào)。換句話說，所述并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器可以放大在整個(gè)帶寬上由要按照ITU-T推薦標(biāo)準(zhǔn)被使用的最多16個(gè)信道構(gòu)成的光信號(hào)。
而且，與能夠一次放大寬帶信號(hào)的傳統(tǒng)拉曼光放大方法相比較，所述并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器有效地消除了在拉曼光放大處理中的泵頻光信號(hào)波長(zhǎng)和光信號(hào)波長(zhǎng)之間的重疊的問題，以便它防止產(chǎn)生串音。
而且，按照本發(fā)明的并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器使用基于硅的光纖來作為用于光放大的增益媒體，以便它具有很低的損耗和高穩(wěn)定性。具體上，所述并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器使用多種基于硅的光纖中的DCF，以便它向光纖提供增益并且同時(shí)補(bǔ)償在光路徑中累加的色散。
雖然已經(jīng)為了說明的目的而公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以明白，在不脫離在所附的權(quán)利要求中公開的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，各種修改、增加和替代是可能的。
權(quán)利要求
1.一種并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器裝置，用于放大經(jīng)由單個(gè)光路徑接收的、具有不同中心波長(zhǎng)的多個(gè)信道的輸入光信號(hào)，包括去復(fù)用器，用于將所述輸入光信號(hào)劃分為多個(gè)光信號(hào)，每個(gè)由至少一個(gè)具有相鄰的中心波長(zhǎng)的信道信號(hào)構(gòu)成，并且所述去復(fù)用器向不同的輸出端輸出所劃分的光信號(hào)；多個(gè)拉曼放大器，用于對(duì)從所述去復(fù)用器接收的所劃分的光信號(hào)執(zhí)行拉曼光放大；和復(fù)用器，用于從所述多個(gè)拉曼放大器接收獨(dú)立的光信號(hào)，并且經(jīng)由單個(gè)光路徑輸出所接收的光信號(hào)。
2.按照權(quán)利要求1的裝置，其中，每個(gè)拉曼放大器包括光纖，用于向由去復(fù)用器劃分的光信號(hào)施加拉曼增益；泵單元，用于向光纖施加拉曼增益；以及波分連接器，用于向光纖施加從泵單元產(chǎn)生的泵頻光信號(hào)。
3.按照權(quán)利要求1的裝置，還包括第一隔離器，用于防止被施加到去復(fù)用器的信號(hào)被反射；以及第二隔離器，用于防止復(fù)用器的輸出信號(hào)被反射。
4.按照權(quán)利要求1和2的任何一個(gè)的裝置，其中，去復(fù)用器將輸入的光信號(hào)劃分為多個(gè)光信號(hào)，每個(gè)由具有相鄰的中心波長(zhǎng)的1到4個(gè)信道構(gòu)成。
5.按照權(quán)利要求4的裝置，其中，泵單元產(chǎn)生具有不同波長(zhǎng)的第一到第四泵頻光信號(hào)。
6.按照權(quán)利要求2的裝置，其中，所述光纖是基于硅的光纖。
7.按照權(quán)利要求2和6的任何一個(gè)的裝置，其中，所述光纖指的是色散補(bǔ)償光纖。
8.按照權(quán)利要求2的裝置，其中，所述泵單元包括至少一個(gè)激光二極管LD，用于產(chǎn)生泵頻光信號(hào)；和去偏振器，位于LD和波分連接器之間。
9.按照權(quán)利要求2的裝置，其中，所述泵單元包括至少一個(gè)LD單元，它由產(chǎn)生具有相同波長(zhǎng)的泵頻光信號(hào)的兩個(gè)LD構(gòu)成；偏振控制器，用于將從在LD單元中包含的LD產(chǎn)生的泵頻光信號(hào)的獨(dú)立偏振控制為彼此正交；偏振光束組合器，用于組合在偏振控制器中被控制為彼此正交的兩個(gè)光信號(hào)。
10.一種并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器裝置，用于放大經(jīng)由單個(gè)光路徑接收的、具有不同中心波長(zhǎng)的16信道的輸入光信號(hào)，包括去復(fù)用器，用于將所述輸入光信號(hào)劃分為四個(gè)光信號(hào)，每個(gè)由具有相鄰的中心波長(zhǎng)的四個(gè)信道信號(hào)構(gòu)成，并且所述去復(fù)用器向四個(gè)輸出端輸出所劃分的光信號(hào)；四個(gè)拉曼放大器，分別連接到所述去復(fù)用器的四個(gè)輸出端，用于對(duì)于所述四個(gè)所劃分的光信號(hào)執(zhí)行拉曼光放大；和復(fù)用器，用于接收由拉曼放大器放大的獨(dú)立光信號(hào)，并且經(jīng)由單個(gè)光路徑輸出所接收的光信號(hào)，其中，每個(gè)拉曼放大器包括光纖，用于向由去復(fù)用器劃分的光信號(hào)施加拉曼增益；泵單元，用于向光纖施加拉曼增益；以及波分連接器，用于向光纖施加從泵單元產(chǎn)生的泵頻光信號(hào)。
全文摘要
一種并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器包括很寬的增益帶寬，用于基于粗波分復(fù)用(CWDM)方案的光傳輸中。所述并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器用于放大經(jīng)由單個(gè)光路徑接收的、具有不同中心波長(zhǎng)的多個(gè)信道的輸入光信號(hào)，包括去復(fù)用器，用于將所述輸入光信號(hào)劃分為多個(gè)光信號(hào)，每個(gè)由至少一個(gè)具有相鄰的中心波長(zhǎng)的信道信號(hào)構(gòu)成，所述去復(fù)用器并且向不同的輸出端輸出所劃分的光信號(hào)；多個(gè)拉曼放大器，用于對(duì)于從所述去復(fù)用器接收的所劃分的光信號(hào)執(zhí)行拉曼光放大；復(fù)用器，用于從所述多個(gè)拉曼放大器接收獨(dú)立的光信號(hào)，并且經(jīng)由單個(gè)光路徑輸出所接收的光信號(hào)。
文檔編號(hào)H01S3/30GK1787407SQ20051007194
公開日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2005年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月10日
發(fā)明者鄭熙尚, 張純赫, 李元景, 金光俊 申請(qǐng)人:韓國(guó)電子通信研究院