專(zhuān)利名稱(chēng)：用于平坦光放大器增益譜的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖放大器，特別是^平坦摻鉺光纖放大器(EDFA)、拉曼放大器 (RA)以及混合EDFA-RA放大器的增益譜。
背景技術(shù)：
在波分復(fù)用光傳輸系統(tǒng)中，不同的信息通道被編碼到不同波長(zhǎng)的光中，該不同波長(zhǎng) 的光通過(guò)使用復(fù)用器被結(jié)合。被結(jié)合的光通過(guò)光纖和/或光纖網(wǎng)絡(luò)傳送到光纖的接收器 端。在接收器端，通過(guò)解復(fù)用器對(duì)該信號(hào)分離或解復(fù)用，使其回復(fù)為各自的光學(xué)信道， 因而可以通過(guò)諸如光電二極管的光學(xué)探測(cè)器探測(cè)到每個(gè)光學(xué)信道，并且可以逐個(gè)信道重 構(gòu)這些信息。光通過(guò)光纖傳播時(shí)，由于與光和光纖相互作用原理相關(guān)的損耗，光趨于損失功率。 然而在接收器端要求光信道功率有一定的最小值，以將在光信道內(nèi)編碼的信息解碼。為 了推進(jìn)光信號(hào)在光纖中的傳播，沿著傳輸鏈路在被稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)的多個(gè)位置配置光學(xué)放大 器。在某些情況下，這些光放大器從幾百公里到幾千公里最大可能的延伸了鏈路長(zhǎng)度， 因而通過(guò)每個(gè)放大器跨距之后，光信號(hào)被放大到接近發(fā)送器的初始的功率水平。遺憾的 是，在放大過(guò)程中，會(huì)將一定的噪聲量引入光信號(hào)中，這實(shí)質(zhì)上限制了傳輸鏈路可以具 有的光放大器的數(shù)量?，F(xiàn)代光通信系統(tǒng)使用摻鉺光纖放大器(EDFA)、拉曼放大器(RA )和混合EDFA-RA 作為增強(qiáng)光信號(hào)功率的元件，從而延伸了通信系統(tǒng)的范圍。今天，光通信系統(tǒng)變得更敏 捷并且更易于重構(gòu)。光通信系統(tǒng)的重配置導(dǎo)致放大器輸入端的信號(hào)負(fù)載變化。同時(shí)，放 大器的目的是提供恒定的增益，其不應(yīng)當(dāng)依賴(lài)于功率或波長(zhǎng)負(fù)載條件；否則， 一些信道 在接收器端將不會(huì)有足夠的功率和信噪比，造成信息的丟失。 EDFA的控制電路部分地解決了可變信號(hào)負(fù)載問(wèn)題。更特別的，可以測(cè)量放大器的 輸入端和輸出端的總的光功率，并且計(jì)算放大器的平均光信號(hào)增益。放大器控制電路 通過(guò)反饋環(huán)調(diào)節(jié)放大器的泵浦功率，以這種方式使被測(cè)量的光信號(hào)增益等于所期望的 或"設(shè)置"的光增益，并且該光信號(hào)增益不隨時(shí)間明顯變化。然而，不僅期望放大器的平均增益是常數(shù)，而且期望各自信道的增益是常數(shù)并且與 其他信道的存在與否無(wú)關(guān)，也就是說(shuō)與信道負(fù)載無(wú)關(guān)。同時(shí)，由于摻鉺光纖的光譜，即由于光譜燒孔(SHB)效應(yīng)，EDFA的增益形狀取決于輸入負(fù)載。因此即使EDFA的平 均增益保持恒定，各自信道的增益也將會(huì)變化，造成不期望的效果，例如增加的傳輸系 統(tǒng)的誤碼率。解決該問(wèn)題的一種方法是在傳輸系統(tǒng)的某一位置使用光信道監(jiān)測(cè)器(OCM)檢查 信道功率。然后系統(tǒng)控制電路使用所采集的信息，調(diào)節(jié)在傳輸鏈路中的動(dòng)態(tài)增益均衡器
(DGE),以這種方式平坦傳輸?shù)墓庾V。OCM和DGE不要求處于系統(tǒng)中的同一位置。 這種方法的有利之處在于它可以補(bǔ)償引起系統(tǒng)損害的所有增益變化，諸如受激拉曼散射
(SRS)引起的傾斜，而不僅僅是EDFASHB。但是上述方法有一些缺陷。第一，因?yàn)镈GE和OCM是昂貴的元件，通常不能安 裝在每一個(gè)放大器節(jié)點(diǎn)，所以它們一次補(bǔ)償幾個(gè)放大器，這是不理想的。第二， OCM 和DGE都是相對(duì)慢速的器件，糾正通常需要幾秒鐘。這對(duì)于敏捷的通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是不 期望的，在敏捷的通信系統(tǒng)中，對(duì)于諸如信道負(fù)載變化的瞬態(tài)事件的調(diào)節(jié)的典型要求是 lOOps級(jí)，這比DGE/OCM方法要快10,000倍。為了解決這種補(bǔ)償技術(shù)的缺陷，在此以參考的方式引入本申請(qǐng)的名稱(chēng)為"Fast control of inter-channel SRS and residual EDFA transients using a multiple-wavelength forward-pumped discrete Raman amplifier", OMN4， OFC 2007 ("使用多波長(zhǎng)前向泵浦的 分立的拉曼放大器快速控制信道間SRS和剩余EDFA瞬變，，)的文章中，Zhou等人在 所公開(kāi)的例子中已經(jīng)建議測(cè)量位于特定波長(zhǎng)1528.6nm、 1544.4nm和1559.6nm的有 限數(shù)量的信道的信道功率。隨后，使用線性前饋控制來(lái)調(diào)節(jié)拉曼放大器的拉曼泵浦功率。 該操作基于具有3個(gè)不同波長(zhǎng)的拉曼泵浦的RA。同樣，類(lèi)似前述的DGE/OCM方法， 這不僅補(bǔ)償EDFA SHB,而且補(bǔ)償SRS傾斜。這種技術(shù)的主要缺點(diǎn)是要求功率持續(xù)被監(jiān)測(cè)的三個(gè)信道持續(xù)存在。這對(duì)于現(xiàn)代敏捷 通信系統(tǒng)是一個(gè)限制性很大的要求。另一個(gè)潛在的缺點(diǎn)是需要有三個(gè)附加的探測(cè)器。最 后，可能只在三個(gè)拉曼泵浦存在的情況下才會(huì)有相對(duì)良好的SHB補(bǔ)償一一泵浦?jǐn)?shù)量的 減少將會(huì)導(dǎo)致補(bǔ)償量的減少。此外，在此以參考的方式并入本文的Nishihara等人的美國(guó)專(zhuān)利7,359,112中，描述 了一種控制裝置，其根據(jù)波長(zhǎng)的量來(lái)調(diào)節(jié)EDFA的增益，波長(zhǎng)的量是根據(jù)專(zhuān)用的光電探 測(cè)器在兩個(gè)或三個(gè)分離的光語(yǔ)帶中所測(cè)量的光功率來(lái)計(jì)算。這種方法的 一 個(gè)缺點(diǎn)是僅調(diào) 節(jié)一個(gè)控制參數(shù)，特別是EDFA增益，這限制了 SHB和SRS兩者都被補(bǔ)償?shù)某潭?。另一個(gè)缺點(diǎn)來(lái)自于這樣的事實(shí)某些負(fù)載變化形式，例如總光功率在單一不變的光譜帶中 被測(cè)量的那些形式，不會(huì)被Nishihara等的裝置探測(cè)到，因此不會(huì)被所述裝置補(bǔ)償。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供用于平坦光放大器增益譜的裝置和方法，適合于抑制由放大器 中負(fù)載變化引起的亞毫秒級(jí)的增益瞬態(tài)變化，不需要專(zhuān)門(mén)的光譜信道來(lái)監(jiān)測(cè)增益語(yǔ)。本 發(fā)明延伸了 Bolshtyansky等人在名稱(chēng)為"Dynamic Compensation of Raman Tilt in a Fiber Link by EDFA during Transient Events", JThA15， OFC 2007 ("瞬變事件期間在光纖鏈路 中由EDFA引起的拉曼傾斜的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償")中所建議的技術(shù)，在本發(fā)明中，不是測(cè)量實(shí) 際的增益變化，取而代之的是，本器件測(cè)量該傳輸信號(hào)的一些性能，并根據(jù)所測(cè)量的信 號(hào)性能調(diào)節(jié)增益語(yǔ)。本發(fā)明的裝置分出一小部分傳輸光信號(hào)，將這部分信號(hào)分束成多個(gè)子部分，將這些 該子部分傳輸通過(guò)特定的光學(xué)濾波器組，并測(cè)量產(chǎn)生的光功率?；跍y(cè)量結(jié)果，沖艮據(jù)被 選取以改進(jìn)混合EDFA-RA光放大器增益譜的平坦度的預(yù)定的響應(yīng)函數(shù)組，該裝置調(diào)節(jié) 摻鉺光纖放大器(EDFA)的泵浦功率，和/或拉曼放大器(RA)的泵浦功率，和/或快 速可變光衰減器的衰減設(shè)置。因此，根據(jù)本發(fā)明提供了用于平坦混合放大器的增益譜的裝置，該混合放大 器包括用于放大光信號(hào)流的摻鉺光纖放大器和拉曼放大器，所述裝置包括 [15]探測(cè)器件，其被設(shè)置以接收形式為iV+l個(gè)子部分的所述光信號(hào)流的分出部分，并 根據(jù)所述分出部分提供iV+l個(gè)輸出信號(hào)其中，iV是正整數(shù)，所述探測(cè)器件 包括7V個(gè)具有各自傳輸函數(shù)F/(;i)…F/y(;i)的光譜濾波器；以及iV+l個(gè)光電探測(cè) 器，所述〃+ 1個(gè)光電探測(cè)器用于產(chǎn)生〃+ 1個(gè)輸出信號(hào)A ... i);v以響應(yīng)照射在其上的 光，其中，所述光信號(hào)流的所述分出部分的第一子部分被耦合到用于產(chǎn)生所述信號(hào)尸0 的第一光電探測(cè)器，以及所述光信號(hào)流的所述分出部分的剩余的iV個(gè)所述子部分的每一 個(gè)與iV個(gè)光譜濾波器中的一個(gè)相耦合，所述W個(gè)光譜濾波器中的一個(gè)與用于產(chǎn)生所述 信號(hào)尸w的所述剩余的iV個(gè)光電探測(cè)器中的一個(gè)相耦合；控制器，其被設(shè)置以接收來(lái)自于所述探測(cè)器件的所述信號(hào)Pa ... JV并且所述控制 器被合適地編程以根據(jù)所述信號(hào)尸e ... iV提供3f個(gè)控制信號(hào)x/ ... 其中，M是正 整數(shù)并且j^-人(G,iV.J^)，其中，對(duì)于每一個(gè)柳=1 ... M , / 是預(yù)定的函數(shù)并且 Ck是預(yù)定的常數(shù)；以及[17] M個(gè)光譜驅(qū)動(dòng)器& ... ,其被設(shè)置以分別接收所述控制信號(hào)x7 ... 并根據(jù)等
式ag(;i)- Z《(義).j^由值^G(;i)修正所述增益鐠G(義)，其中，爿w(;i)是所述第w
個(gè)驅(qū)動(dòng)器S^根據(jù)其接收的一單個(gè)控制信號(hào)(unitary control signal)所產(chǎn)生的一部分所述 修正；其中，函數(shù)力…/m和K...F;v被選取以增加所述增益譜G(;i)的平坦度。根據(jù)本發(fā)明的另一方面進(jìn)一步提供了用于平坦混合放大器的增益譜G(義)的方法，
所述混合放大器包括用于放大光信號(hào)流的摻鉺光纖放大器和拉曼放大器，所述方法包
括將所述光信號(hào)流的分出部分分束為7V+1個(gè)子部分的形式； [21]測(cè)量第一所述子部分的光功率值/V通過(guò)iV個(gè)具有各自的透射函數(shù)/^(/1) ... Fw(義)的濾波器將剩余的W個(gè)子部分光 譜濾波，并測(cè)量所述分出部分的所述各自被濾波的子部分的光功率值尸7 ... /V; [23]根據(jù)公式x",j^(CVP?！瑆)產(chǎn)生M個(gè)控制信號(hào)A…a:m,其中，對(duì)于每一個(gè)附= 1 ...3/ , /w是預(yù)定的函數(shù)以及Ck是預(yù)定的常數(shù)；將所述Af個(gè)控制信號(hào)；q ... ;cw分別施加到M個(gè)光語(yǔ)驅(qū)動(dòng)器& ... SM，其中，所 述驅(qū)動(dòng)器由值ag(/1) = Z《(義).jc",修正所述增益譜G(義)，其中，
m=l..W 是所述第柳個(gè)驅(qū)動(dòng)器s附根據(jù)其接收的一單個(gè)控制信號(hào)所產(chǎn)生的一部分所述
修正；其中，函數(shù)力.../^和F;...F;v被選取以增加所述增益語(yǔ)G(;i)的平坦度。


現(xiàn)將結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行描述，其中圖1是現(xiàn)有技術(shù)裝置的配置，用于在混合摻鉺光纖放大器一拉曼光放大器中的瞬態(tài) 增益偏差控制；圖2A—2C是本發(fā)明的裝置的一般配置，用于平坦光放大器的增益語(yǔ)； [30]圖3是本發(fā)明的探測(cè)器件的優(yōu)選實(shí)施例的光路圖；圖4是用于僅單個(gè)濾波器和兩個(gè)探測(cè)器的情況下的探測(cè)器件的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的 光路圖；圖5是用于圖4的探測(cè)器件中的濾波器的所計(jì)算的透射濾波器的函數(shù)；[33]圖6是本發(fā)明的裝置的配置，示出了驅(qū)動(dòng)器的特定執(zhí)行方式；圖7為由拉曼放大器和摻鉺光纖放大器泵浦變化而引起的整個(gè)放大器增益變化的
曲線圖。
具體實(shí)施例結(jié)合不同的實(shí)施例和例子對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，并不意味著本發(fā)明局限于這些實(shí)施 例。相反，本發(fā)明的教導(dǎo)包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)意識(shí)到的各種替代、修改以及等同的 實(shí)施例。參考圖1,示出了現(xiàn)有技術(shù)的混合光放大器800,其包括復(fù)用器802，第一摻鉺 光纖放大器(EDFA) 808， 一段色散補(bǔ)償光纖(DCF) 810,第二EDFA812,三個(gè)發(fā)射 不同泵浦波長(zhǎng)的泵浦光的拉曼泵浦二極管激光器816，用于將拉曼泵浦耦合到DCF 810 的拉曼泵浦輸入耦合器818,以及用于將剩余的拉曼泵浦光822移除的拉曼泵浦輸出耦 合器820。由許多光纖所載的多波長(zhǎng)輸入信號(hào)824被復(fù)用器802復(fù)用，以在與放大器808 相耦合的單根光纖804中傳播。信號(hào)經(jīng)由EDFA 808和812以及由二極管激光器816泵 浦的DCF810放大后，如箭頭826所示從放大器輸出。為了糾正由數(shù)量變化和/或包括輸入的多波長(zhǎng)信號(hào)824的各自波長(zhǎng)的信號(hào)的光功率 變化所引起的動(dòng)態(tài)增益傾斜，在現(xiàn)有的放大器800中使用補(bǔ)償電路，該補(bǔ)償電路包括 被耦合到復(fù)用器802的波長(zhǎng)為、，？12和人3的三個(gè)信號(hào)源828;輸出接頭830;具有相應(yīng) 于波長(zhǎng)、，、2和人3的輸出的解復(fù)用器832,該相應(yīng)于波長(zhǎng)M,人2和人3的輸出被耦合到三 個(gè)分離的光電探測(cè)器834;以及控制器836,該控制器被設(shè)置以接收來(lái)自光電探測(cè)器834 的信號(hào)，并且調(diào)節(jié)向三個(gè)拉曼泵浦二極管激光器816提供驅(qū)動(dòng)電流的電源814的驅(qū)動(dòng)電流。在操作中，三個(gè)波長(zhǎng)為、，人2和人3的光被用于實(shí)時(shí)探測(cè)放大器800的增益譜。當(dāng) 由于放大器的負(fù)載條件變化而出現(xiàn)放大器增益的瞬態(tài)變化時(shí)，這三個(gè)波長(zhǎng)的光的光功率 值的比率變化，促使控制器836相應(yīng)的改變拉曼泵浦的驅(qū)動(dòng)電流的比率，以減小瞬態(tài)效 應(yīng)并平坦放大器800的增益譜。圖2A示出了本發(fā)明具有自動(dòng)控制增益譜的光放大器的一個(gè)優(yōu)選的一般配置。實(shí)線 箭頭代表光信號(hào)，虛線箭頭代表電信號(hào)或者控制信號(hào)。光放大器200A包括分接頭94, EDFA5，增益調(diào)節(jié)器19，探測(cè)器件11以及控制單元533。多波長(zhǎng)光信號(hào)201的小部分 被分接頭94分出，同時(shí)大部分光信號(hào)被繼續(xù)傳到放大光信號(hào)的EDFA 5，并進(jìn)一步傳到增益調(diào)節(jié)器19,該增益調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)放大器200A的增益譜，以最小化包含輸出信號(hào)202 的不同波長(zhǎng)的信號(hào)的光功率之間的差異。增益調(diào)節(jié)器19的具體實(shí)現(xiàn)將在下面做更詳細(xì) 的說(shuō)明。探測(cè)器件11也將在下面做更詳細(xì)的說(shuō)明，探測(cè)器件11向控制EDFA 5和增益 調(diào)節(jié)器19的控制單元533提供一組電信號(hào)，以使不同波長(zhǎng)的信號(hào)的光功率之間的差別 最小。增益調(diào)節(jié)器19、分接頭94和EDFA 5的所有可能位置都可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，但一些 配置比其它更容易實(shí)施。例如，在圖2B中，示出了本發(fā)明放大器的另一個(gè)優(yōu)選配置。 在放大器200B中，增益調(diào)節(jié)器19位于EDFA 5之前，具有探測(cè)器件11的分接頭94位 于EDFA5之后。進(jìn)一步，在圖2C中，示出了放大器200C,其中，增益調(diào)節(jié)器被插入 在EDFA 5的中間段(mid-stage )，并且該增益調(diào)節(jié)功能的一部分由EDFA自身完成。 增益調(diào)節(jié)器19的作用可以由動(dòng)態(tài)增益均衡器或拉曼放大器完成?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3，示出了本發(fā)明的探測(cè)器件，其包括1 x (iV+l)分束器211，光電探 測(cè)器212,光濾波器組214-1 ... 214-N，和光電探測(cè)器組213-1 ... 213-N。第一光電探測(cè) 器212測(cè)量與通過(guò)分接頭94進(jìn)入的信號(hào)201的總功率成比例的光功率。剩余的光電探 測(cè)器213-1 ... 213-N分別測(cè)量通過(guò)分束器211和光濾波器214-1 ... 214-N進(jìn)入的信號(hào)的 光功率。選取這些濾波器的透射函數(shù)F;(;i) ... FM義)使其結(jié)合圖2A-2C的增益調(diào)節(jié)器 19給出EDFA光i普燒孔(SHB)的最優(yōu)補(bǔ)償。 —旦測(cè)量出光電探測(cè)器213-1 ... 213-N的功率尸；.../V ,該控制器產(chǎn)生x =x7 ... jcm 的矢量> 其中3/是圖2A-2C中的增益調(diào)節(jié)器19的可獨(dú)立調(diào)節(jié)的參數(shù)的數(shù)量。這些參 數(shù)可以相應(yīng)于各自的泵浦功率和/或可變光衰減器(VOA )i殳置。矢量x被傳遞到圖2A-2C 中的增益調(diào)節(jié)器19和EDFA 5。假設(shè)由于這種調(diào)節(jié)，整個(gè)增益變化(即，圖2A-2C的 輸入201和輸出202之間的增益變化)為下式其中，每一個(gè)是單個(gè)"驅(qū)動(dòng)器"的增益修正，該單個(gè)"驅(qū)動(dòng)器，，也就是矢 量x的一個(gè)分量所控制的增益調(diào)節(jié)器19的元件。換言之，jm(;i)是第附個(gè)驅(qū)動(dòng)器根據(jù) 其接收的一單個(gè)控制信號(hào)而引起的一部分增益修正。在等式(1)中，增益修正單位為 dB。在優(yōu)選實(shí)施例中，控制器使用下面的等式計(jì)算矢量x:、,《，。+ Z Cm, | (2)[47]其中，Cm, 是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間獲得的一些常數(shù)系數(shù)，尸 是以諸如毫瓦特的線性單 位的在第n個(gè)探測(cè)器處測(cè)量的功率，P0是在圖3中的探測(cè)器212處測(cè)量的功率，是總 的或未被濾波的功率。探測(cè)器的總數(shù)量是iV+l。即使等式(2)為SHB補(bǔ)償給出了很好的結(jié)果，其他公式也可以被用于計(jì)算& 。 最通用的表達(dá)式是x^^厶(C,，iV.A)，其中，// 是預(yù)定的函數(shù)，Ck是一些預(yù)定的常數(shù)。 [49]在系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間，系數(shù)C需要與濾波器函數(shù)"(義)…Fw(義)一起被優(yōu)化，這 樣對(duì)于不同的負(fù)載條件整個(gè)增益變化最小。這可以通過(guò)^f莫擬實(shí)現(xiàn)，當(dāng)優(yōu)化程序通過(guò)隨機(jī)
產(chǎn)生的信號(hào)負(fù)載條件運(yùn)行時(shí)，同時(shí)調(diào)節(jié)系數(shù)C^和濾波器函數(shù)F;(;i)... F;y(A)。根據(jù)
每一個(gè)調(diào)節(jié)，優(yōu)化過(guò)程計(jì)算合成的增益變化，并且，從所有嘗試的濾波函數(shù)和系數(shù)C, 里面，選擇出相應(yīng)對(duì)原始增益譜的擾動(dòng)最小的那些。然后將計(jì)算出的系數(shù)C7m, 存儲(chǔ)到控 制單元533的內(nèi)存中，以產(chǎn)生矢量X。因?yàn)橄禂?shù)C，被預(yù)先計(jì)算得出，所以控制單元 533的響應(yīng)時(shí)間可以在亞微秒范圍內(nèi)，這可以足夠快地補(bǔ)償圖2A-2C中的放大器 200A-200C的負(fù)載條件的變化所引起的大部分瞬變。本發(fā)明的裝置可以使用不同數(shù)量的探測(cè)器和驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)。雖然增加探測(cè)器和驅(qū)動(dòng)器 的數(shù)量一般會(huì)改進(jìn)圖2A-2C中的放大器200A-200C獲得的增益譜的平坦程度，但存在 最佳數(shù)量的探測(cè)器和驅(qū)動(dòng)器，其可以使SHB和受激拉曼散射傾斜兩者都能夠得到合適 的補(bǔ)償。令人驚訝的是，模擬顯示僅僅一個(gè)濾波器、兩個(gè)探測(cè)器和三個(gè)或四個(gè)驅(qū)動(dòng)器就 足夠補(bǔ)償這些效應(yīng)。在優(yōu)化涉及不止一個(gè)濾波器的情況下，這些濾波器的透射函數(shù)會(huì)有非零透射的公共 區(qū)域。因此，不同的濾波器不僅僅是被用于在待放大的多波長(zhǎng)光信號(hào)的光譜的不同區(qū)域 中以獲得光功率的不同帶通濾波器，例如美國(guó)專(zhuān)利7,359,112中的裝置的情況。有利的， 本發(fā)明的濾波器的光譜線形F/(;i) ... Fw(義)使用上述的優(yōu)化過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，以確保濾 波器214-1 ... 214-N濾出那些最能代表圖3的光信號(hào)201的光譜變化所引起的放大器增 益語(yǔ)瞬態(tài)擾動(dòng)的信號(hào)。進(jìn)一步，圖3中的分接頭94和4笨測(cè)器件的1 x(7V+l)分束器211可以由分接頭和分 束器的任意組合替代，其將信號(hào)201的一部分分束成iV+l個(gè)子部分， 一個(gè)子部分與探測(cè) 器212耦合，剩余的iV個(gè)子部分中的每一個(gè)和分別與探測(cè)器213-1 ... 213-N相耦合的濾 波器214-1 ... 214-N中的 一個(gè)耦合。任何這樣的修改都可以產(chǎn)生可操作的裝置，因此構(gòu) 成本發(fā)明的一部分?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖4，所示的探測(cè)器件的光路包括1x2分束器2110、濾波器214和兩個(gè)探測(cè)器212和213。相似地，圖4的分接頭94和1x2分束器2110例如可以使用兩個(gè) 分接頭(未示出)替代，第一分接頭(未示出)被耦合到探測(cè)器212，第二分接頭(未 示出)被耦合到與探測(cè)器213耦合的濾波器214。對(duì)于這種修改或其它類(lèi)似的修改，該 裝置仍將執(zhí)行它預(yù)定的功能，因此任何這種修改都構(gòu)成本發(fā)明的一部分。 [54]如圖5所示為經(jīng)過(guò)上述的優(yōu)化過(guò)程得到的圖4的濾波器214的濾波器透射函數(shù) K(;i)。圖5中的濾波器透射函數(shù)在波長(zhǎng)1532+-211111處達(dá)到最大透射的透射峰，在波長(zhǎng) 1541+-2nm處達(dá)到最小透射的衰減峰，在1550+-5nm的波段內(nèi)為介于最大透射減去最 小透射的10%和30%之間的中間透射。圖5中，在1541+-lnm處明顯低于零是優(yōu)化的 結(jié)果，在實(shí)際的濾波器中，可以使這一區(qū)域的透射等于零，或者，可替代的，整個(gè)曲線 可以被縮減為在0%到100%透射之間。發(fā)現(xiàn)這兩種方法都能獲得合適的結(jié)果。 [55]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖6，所示為本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的放大器600,該放大器包括與 包括拉曼泵浦53的分布拉曼放大器一起工作的EDFA 84, WDM結(jié)合器51和傳輸光纖 500。驅(qū)動(dòng)器為拉曼泵浦53和EDFA 84的摻鉺光纖平均反轉(zhuǎn)。該平均反轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)由變化 EDFA泵浦功率執(zhí)行，如箭頭130b象征性的示出。當(dāng)EDFA泵浦被調(diào)節(jié)時(shí)，平均EDFA 增益通過(guò)探測(cè)器104和具有兩個(gè)探測(cè)器和一個(gè)濾波器(未示出)的探測(cè)器件11中的探 測(cè)器測(cè)量。探測(cè)器件11接收來(lái)自位于EDFA84之前的分接頭91的光信號(hào)，并通過(guò)線路 113將相應(yīng)的電信號(hào)傳遞到控制單元535,并且探測(cè)器104接收由輸出分接頭92分出的 一部分輸出光信號(hào)，并通過(guò)線路114將相應(yīng)的電信號(hào)傳遞到控制單元535。然后，控制 單元535使用存儲(chǔ)在其內(nèi)存中的(配置-特定的)C,或G值通過(guò)線路135b調(diào)節(jié)VOA 85，使所測(cè)量的增益保持不變。 一般的，VOA 85可以位于放大器600中的任何位置， 包括摻鉺光纖環(huán)的前面或后面(未示出)。同樣，VOA可以不止一個(gè)，在這種情況下， 任何VOA或所有VOA都可以被調(diào)節(jié)。拉曼泵浦53的泵浦功率通過(guò)線路115由控制單 元535調(diào)節(jié)。圖7為驅(qū)動(dòng)器函數(shù)v^ (A)的例子。函數(shù)61和62是由于拉曼泵浦變化(在這個(gè)例 子中有兩個(gè)拉曼泵浦)引起的增益變化，函數(shù)63是由平均反轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)引起的變化，在圖6 的EDFA 84的增益被同一圖的VOA 85調(diào)節(jié)之前。使用平均反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器減少了為良好 的SHB補(bǔ)償而使用多于兩個(gè)拉曼泵浦驅(qū)動(dòng)器的需要。應(yīng)注意，即使在圖6中的優(yōu)選實(shí)施例中描述了分布式反向傳播(counter-propagation) 拉曼放大器拓樸結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明并不限于此特定的拓樸結(jié)構(gòu)；也可以使用其他拓樸結(jié)構(gòu)， 例如在靠近EDFA或在EDFA內(nèi)的任何位置設(shè)置共泵浦(co-pumping)或分立拉曼放大器。[58]超過(guò)520次隨機(jī)產(chǎn)生的情況的模擬顯示，圖7所示的驅(qū)動(dòng)器函數(shù)結(jié)合圖5的濾波器 函數(shù)以及等式(2 )的優(yōu)化系數(shù)C,可以將由SHB引起的增益變化平均減少2倍。為了 進(jìn)一步減少SHB引起的變化，需要增加探測(cè)器件ll中的濾波器和探測(cè)器的數(shù)量。增加 拉曼泵浦的數(shù)量也有助于SHB補(bǔ)償，但只有單個(gè)濾波器214時(shí)改進(jìn)很小，然而，濾波 器數(shù)量更多時(shí)，改進(jìn)會(huì)更顯著。
權(quán)利要求
1、一種用于平坦混合放大器的增益譜G(λ)的裝置，所述混合放大器包括用于放大光信號(hào)流的摻鉺光纖放大器EDFA和拉曼放大器RA，所述裝置包括探測(cè)器件，其被設(shè)置以接收形式為N+1個(gè)子部分的所述光信號(hào)流的分出部分，并根據(jù)所述N+1個(gè)子部分提供N+1個(gè)輸出信號(hào)P0...PN，其中，N是正整數(shù)，所述探測(cè)器件包括具有相應(yīng)透射函數(shù)F1(λ)…FN(λ)的N個(gè)光譜濾波器；以及N+1個(gè)光電探測(cè)器，用于產(chǎn)生N+1個(gè)輸出信號(hào)P0...PN以響應(yīng)照射在其上的光，其中，所述光信號(hào)流的所述分出部分的第一子部分被耦合到產(chǎn)生所述信號(hào)P0的第一光電探測(cè)器，所述光信號(hào)流的所述分出部分的剩余的N個(gè)所述子部分中的每一個(gè)與所述N個(gè)光譜濾波器中的一個(gè)相耦合，所述N個(gè)光譜濾波器中的一個(gè)與用于產(chǎn)生所述信號(hào)P1...PN的所述剩余N個(gè)光電探測(cè)器中的一個(gè)相耦合；控制器，其被設(shè)置以接收來(lái)自于所述探測(cè)器件的所述信號(hào)P0...PN，所述控制器被合適地編程以根據(jù)所述信號(hào)P0…PN提供M個(gè)控制信號(hào)x1...xM，其中，M是正整數(shù)并且xm＝fm(Ck，P0...PN)，其中，對(duì)于每一個(gè)m＝1...M，fm是預(yù)定的函數(shù)，Ck是預(yù)定的常數(shù)；以及M個(gè)光譜驅(qū)動(dòng)器S1...SM，其被設(shè)置以分別接收所述控制信號(hào)x1...xM，并根據(jù)等式由值ΔG(λ)修正所述增益譜G(λ)，其中，Am(λ)是所述第m個(gè)驅(qū)動(dòng)器Sm根據(jù)其接收的一單個(gè)控制信號(hào)所產(chǎn)生的所述修正的一部分；其中，函數(shù)f1...fM和F1...FN被選取以增加所述增益譜G(λ)的平坦度。
2、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述函數(shù)組/附被限定為/ Z c , ^，其中C ， 是似.7V預(yù)定的常數(shù)。
3、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，A^l并且所述透射函數(shù)F,... Fw包括至少一 個(gè)具有實(shí)質(zhì)為非零透射的重疊波長(zhǎng)區(qū)域。
4、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中，所述探測(cè)器件還包括lx(iV+l)分束器，其用 于將所述光信號(hào)流的所述分出部分分束成7V+1個(gè)子部分。
5、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述Af個(gè)光譜驅(qū)動(dòng)器從所述EDFA的泵浦、 所述RA的泵浦和可變光衰減器VOA組成的組中選取。
6、 如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括第二分離的RA,其中，所述M個(gè)光譜驅(qū)動(dòng) 器從所述EDFA的泵浦、所述RA的泵浦、所述第二分離的RA的泵語(yǔ)和可變光衰減器 VOA組成的組中選耳又。
7、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述光信號(hào)流的所述分出部分在所述混合放 大器的上游位置5f皮分出。
8、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述光信號(hào)流的所述分出部分在所述混合放 大器的下游位置被分出。
9、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述光信號(hào)流的所述分出部分在所述混合放大器內(nèi)被分出。
10、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，7V=1,并且所述透射函數(shù)F7(義)在波長(zhǎng) 1532+-21101處達(dá)到最大透射的透射峰，在波長(zhǎng)1541+-2腿處達(dá)到最小透射的衰減峰，并 且中間透射在最大透射減去最小透射的10%到30%之間，其中，所述中間透射在 1550+-5nm波段內(nèi)獲得。
11、 如權(quán)利要求5所述的裝置，
12、 如權(quán)利要求5所述的裝置，
13、 如權(quán)利要求5所述的裝置，
14、 如權(quán)利要求12所述的裝置 泵浦和一個(gè)VOA。
15、 如權(quán)利要求13所述的裝置 泵浦和一個(gè)VOA。
16、 一種用于平坦混合放大器的增益語(yǔ))的方法，所述混合放大器包括用于放 大光信號(hào)流的,光纖放大器EDFA和拉曼放大器RA，所述方法包括將所述光信號(hào)流的分出部分分束為7V+ 1個(gè)子部分的形式； 測(cè)量第一所述子部分的光功率值/V通過(guò)iV個(gè)具有各自的透射函數(shù)F/(;i)...尸w(義)的濾波器將剩余的w個(gè)子部分光 譜濾波，并測(cè)量所述分出部分的相應(yīng)被濾波的子部分的光功率值尸7... iV;根據(jù)公式J^ = / ((^,尸。..&)產(chǎn)生M個(gè)控制信號(hào)A ... 其中，對(duì)于每一個(gè)w =7 ...3/ ， /; 是預(yù)定的函數(shù)，Ck是預(yù)定的常數(shù)；將所述m個(gè)控制信號(hào)a ... xw分別施加到m個(gè)光譜驅(qū)動(dòng)器& ... 5"m，其中，所述 驅(qū)動(dòng)器由值A(chǔ)G(;i)- Z《(A).j^修正所述增益諳( (義)，其中^附(義)是所述第附個(gè)驅(qū)動(dòng)器S附根據(jù)其接收的一單個(gè)控制信號(hào)所產(chǎn)生的所述修正 的一部分；其中，函數(shù)力…/t/和F/…F;v被選取以增加所述增益譜G(;i)的平坦度。 其中，所述RA的所述泵浦朝所述光信號(hào)流傳播。 其中，M=3。 其中，Af=4。 ,其中，所述驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)拉曼泵浦， 一個(gè)EDFA，其中，所述驅(qū)動(dòng)器包括兩個(gè)拉曼泵浦、 一個(gè)EDFA
17 、如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述函數(shù)組/w被限定為/m=C ,。+ 2]C , ^， Cm,"是M.iV預(yù)定的常數(shù)。 =i.jv 尸o
18、 如權(quán)利要求16所述的方法，其中，iV>l，所述透射函數(shù)F/…Fw具有至少一個(gè) 包括實(shí)質(zhì)為非零透射的重疊波長(zhǎng)區(qū)域。
19、 如權(quán)利要求16所述的方法，其中，7V=1，肘=3。
20、 如權(quán)利要求16所述的方法，其中，7V=1， M"=4。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于平坦光放大器增益譜的裝置和方法。在光通信網(wǎng)絡(luò)中的光纖放大器負(fù)載條件的變化由于光譜燒孔和受激拉曼散射而引起放大器增益譜的快速變化。本發(fā)明描述了一種用于減少這種增益譜變化的裝置，該裝置監(jiān)測(cè)光信號(hào)擾動(dòng)，并且該裝置根據(jù)以常數(shù)的形式存儲(chǔ)在控制器內(nèi)存中的預(yù)定的函數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)放大器的泵浦功率和/或快速可變衰減器而起作用。光信號(hào)作為總功率和通過(guò)一個(gè)或更多的濾波器后的光功率而被監(jiān)測(cè)。光探測(cè)相對(duì)快速，因而增益譜變化由基于負(fù)載條件變化的快速控制可變光衰減器和泵譜調(diào)節(jié)來(lái)補(bǔ)償。
文檔編號(hào)H01S3/30GK101414731SQ20081016719
公開(kāi)日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月8日
發(fā)明者格雷戈里·考爾, 馬克西姆·波爾斯亞斯基 申請(qǐng)人:Jds尤尼弗思公司