專利名稱：寬帶摻餌光纖放大器和波分復(fù)用光傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及摻鉺光纖放大器和配備該放大器的波分復(fù)用光傳輸系統(tǒng)，具體涉及經(jīng)濟(jì)有效的寬帶摻鉺光纖放大器和配備該放大器的波分復(fù)用光傳輸系統(tǒng)。


圖1示出了使用80個信道、具有10Gbps容量的基于160公里SMF(單模光纖)常規(guī)光傳輸系統(tǒng)的配置。如圖1所示，10Gbps的調(diào)制器111調(diào)制C頻帶的40個信道信號。色散補(bǔ)償光纖(Dispersion CompensateFiber-DCF)113然后對調(diào)制的信號進(jìn)行色散補(bǔ)償。C頻帶摻鉺光纖放大器(Erbium-Doped Fiber Amplifier-EDFA)115用于放大色散補(bǔ)償?shù)腃頻帶光信號。10Gbps調(diào)制器112調(diào)制L頻帶的四十個信道的光信號。然后DCF114對調(diào)制的信號進(jìn)行色散補(bǔ)償。L頻帶EDFA116用來放大色散補(bǔ)償?shù)腖頻帶光信號。C頻帶光信號的波長范圍是1530nm-1560nm，而L頻帶的光信號的波長范圍是1570nm-1610nm。
在傳輸級110，放大的C頻帶和L頻帶光信號合并在一起，在一條光纖中傳輸。合并的C頻帶和L頻帶光信號從傳輸級110輸出并且經(jīng)過80公里的SMF118。然后將合并的C頻帶和L頻帶光信號發(fā)送到光轉(zhuǎn)發(fā)器120。光轉(zhuǎn)發(fā)器120將合并的C頻帶和L頻帶光信號一個頻帶一個頻帶地分成C頻帶和L頻帶。第二C頻帶EDFA121放大來自光轉(zhuǎn)發(fā)器120的分離C頻帶光信號，然后DCF123對其進(jìn)行色散補(bǔ)償。第三C頻帶EDFA125放大來自DCF123的色散補(bǔ)償C頻帶光信號。
第二L頻帶EDFA122放大來自光轉(zhuǎn)發(fā)器120的分離L頻帶光信號，然后具有預(yù)定長度的DCF124對其進(jìn)行色散補(bǔ)償。第三L頻帶EDFA126放大來自DCF124的色散補(bǔ)償L頻帶光信號。放大的色散補(bǔ)償C頻帶光信號和L頻帶光信號合并在一條光纖中，經(jīng)過80公里的SMF128，到達(dá)接收級130。
在接收級130，合并的C頻帶和L頻帶光信號一個頻帶一個頻帶地被分離成C頻帶光信號和L頻帶光信號。第四C頻帶EDFA132放大分離的C頻帶光信號，然后進(jìn)行多路分解。第四L頻帶EDFA134放大分離的L頻帶光信號，然后進(jìn)行多路分解。
如上所述，常規(guī)的光傳輸系統(tǒng)需要分別在每個傳輸級，例如在光轉(zhuǎn)發(fā)器120和接收級130重復(fù)執(zhí)行分離合并的C頻帶和L頻帶光信號，色散補(bǔ)償，和放大的步驟。因?yàn)橹T如放大器或者色散補(bǔ)償光纖之類的光學(xué)裝置的數(shù)目增加了一倍，因此增加了制造系統(tǒng)的成本，這就是常規(guī)光傳輸系統(tǒng)的弊端。
因此，需要一種改進(jìn)光傳輸系統(tǒng)的系統(tǒng)，它可以提供一種改進(jìn)常規(guī)光傳輸系統(tǒng)的弊端的經(jīng)濟(jì)有效的解決方案。
本發(fā)明的一個目的是提供一種寬帶摻鉺光纖放大器和配備該放大器的波分復(fù)用光傳輸系統(tǒng)，可以降低制造成本。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，通過提供寬帶摻鉺光纖放大器來達(dá)到上述的和其它的目的，其包括用于放大輸入的C頻帶(常規(guī)頻帶)光信號的第一光纖放大器，串聯(lián)在第一光纖放大器下游端、用于放大輸入的L頻帶(長頻帶)光信號的第二光纖放大器，和設(shè)置在第一和第二光纖放大器之間、用來分離放大的C頻帶和L頻帶光信號的C/L分離器，以便將它們發(fā)射到不同路徑。該系統(tǒng)還包括用于使C/L分離器分離的放大C頻帶光信號的增益達(dá)到平坦的增益平坦濾光器，設(shè)置在第一光纖放大器的下游、用來將放大的L頻帶光信號反射回到第二光纖放大器的光反射器，用于將從光反射器反向反射的放大的L頻帶光信號循環(huán)到另一路徑的循環(huán)器，和用于合并并輸出C/L分離器分離并由增益平坦濾光器增益平整的放大C頻帶光信號和由循環(huán)器循環(huán)到另一路徑中的放大L頻帶光信號的C/L合成器。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種WDM(波分復(fù)用)光傳輸系統(tǒng)，包括具有用于放大合并的C頻帶和L頻帶光信號的第一C/L光纖放大器的傳輸級，和具有至少一個用于放大從預(yù)定長度的單模光纖傳輸?shù)墓庑盘柕牡诙﨏/L光纖放大器的光轉(zhuǎn)發(fā)器，和用于補(bǔ)償放大光信號的色散的、具有預(yù)定長度的色散補(bǔ)償光纖。該系統(tǒng)包括具有用于放大從預(yù)定長度的單模光纖發(fā)射的光信號的第三C/L光纖放大器的接收級，和用于一個頻帶一個頻帶地將來自第三C/L光纖放大器的放大光信號分離為C頻帶光信號和L頻帶光信號并多路分解分離的放大光信號的接收器。
圖1示出了常規(guī)波分復(fù)用光傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的波分復(fù)用光傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的波分復(fù)用光傳輸系統(tǒng)中采用的寬帶摻鉺光纖放大器的結(jié)構(gòu)圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的寬帶摻鉺光纖放大器的特性曲線。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的WDM(波分復(fù)用)光傳輸系統(tǒng)20的結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，WDM光傳輸系統(tǒng)20包括傳輸級210，光轉(zhuǎn)發(fā)器220和接收級230。傳輸級210具有用于放大合并的C頻帶和L頻帶光信號的第一C/L(常規(guī)/長)頻帶EDFA(摻鉺光纖放大器)218。光轉(zhuǎn)發(fā)器220具有串聯(lián)在第一C/L頻帶EDFA218的下游端、用于放大光信號的第二C/L頻帶EDFA222和226，和用于補(bǔ)償放大光信號的色散的第二DCF(色散補(bǔ)償光纖)224。接收級230具有串聯(lián)在第二C/L頻帶EDFA222和226的下游端、用于放大光信號的第三C/L頻帶EDFA232。
更詳細(xì)地，10Gbps調(diào)制器212調(diào)制并輸出C頻帶的40個信道信號，而10Gbps調(diào)制器214調(diào)制并輸出L頻帶的40個信道信號。然后將C頻帶和L頻帶的信號合并。第一C/L頻帶EDFA218首先放大合并的C頻帶和L頻帶信號。在這一點(diǎn)上，第一C/L頻帶EDFA218用于放大C頻帶和L頻帶信號。具有預(yù)定長度的第一DCF216連接到第一C/L頻帶EDFA218的上游部。第一DCF216補(bǔ)償合并的C頻帶和L頻帶光信號的色散。放大的色散補(bǔ)償光信號經(jīng)過80公里SMF(單模光纖)240，并發(fā)送到光轉(zhuǎn)發(fā)器220。
光轉(zhuǎn)發(fā)器220包括一個或者多個EDFA(例如，222和226)，以便放大在經(jīng)過SMF240的傳輸期間變?nèi)醯墓庑盘?。如圖2所示，包括在光轉(zhuǎn)發(fā)器220中的EDFA是C/L頻帶EDFA222和串聯(lián)在C/L頻帶EDFA222下游端的C/L頻帶EDFA226。C/L頻帶EDFA222和226兩次放大經(jīng)過SMF240的光信號。具有預(yù)定長度的第二DCF224最好設(shè)置在C/L頻帶EDFA222和226之間，以便補(bǔ)償放大的光信號的色散。
放大的色散補(bǔ)償光信號經(jīng)過第二個80公里SMF242發(fā)送到接收級230。包括在接收級230中的第三C/L頻帶EDFA232放大經(jīng)過第二個80公里SMF242發(fā)送的光信號。在接收級230，來自第三C/L頻帶EDFA232的放大光信號被一個頻帶一個頻帶地分離成C頻帶光信號和L頻帶光信號，然后對要發(fā)射到每個接收器的信號進(jìn)行多路分解。
下面參考圖3說明光傳輸系統(tǒng)中采用的第一、第二和第三C/L頻帶EDFA的結(jié)構(gòu)?？梢岳斫獾氖牵谝?、第二和第三C/L頻帶EDFA包括相同或者相似的部件。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在光傳輸系統(tǒng)中采用的寬帶EDFA(以下稱為光纖放大器)300包括第一和第二光纖放大器310和320。第一光纖放大器310包括第一EDF(摻鉺光纖)(EDF1)316，用來放大被980nmWSC(波長選擇耦合器)312耦合到來自第一泵浦LD(激光二極管)314的抽運(yùn)光的輸入光信號。第二光纖放大器320包括第二EDF(EDF2)326，用于放大被1480nmWSC322耦合到來自第二泵浦LD324的抽運(yùn)光的輸入光信號。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解采用激光二極管作為抽運(yùn)光源。
更詳細(xì)地，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光纖放大器300包括具有預(yù)定長度的第一EDF(EDF1)316和第二EDF(EDF2)326，第一EDF(EDF1)316用于放大被980nmWSC312耦合到來自第一泵浦LD314的980nm抽運(yùn)光的輸入光信號，和第二EDF(EDF2)326放大被1480nm WSC322耦合到來自第二泵浦LD324的1480nm抽運(yùn)光的輸入光信號。上述的“寬帶”意思是C頻帶帶寬和L頻帶帶寬的合并。
下面詳細(xì)說明光纖放大器300的構(gòu)成。在光纖放大器300中，第一EDF(EDF1)316放大C頻帶光信號。串聯(lián)耦合在第一EDF(EDF1)316下游端的第二EDF(EDF1)326放大L頻帶光信號。設(shè)置在第一EDF(EDF1)316和第二EDF(EDF2)326之間的C/L分離器330將輸入光信號一個頻帶一個頻帶地分離成C頻帶光信號和L頻帶光信號。循環(huán)器332將反射的放大L頻帶光信號循環(huán)到另一路徑。光纖反射器334反向發(fā)射產(chǎn)生的ASE(放大的自發(fā)發(fā)射)和放大的L頻帶光信號。C/L合成器340合并從C/L分離器330發(fā)射的放大C頻帶光信號和從循環(huán)器332發(fā)射的放大L頻帶光信號，以便提供寬帶光信號。GFF(增益平坦濾光器)336設(shè)置在C/L分離器330和C/L合成器340之間。
光纖放大器300正向發(fā)送產(chǎn)生的光信號。光纖放大器300包括第一光隔離器342，以便消除在放大光信號期間產(chǎn)生的ASE的反向發(fā)射。循環(huán)器332還起到防止在第二光纖放大器320中放大光信號之后產(chǎn)生的ASE被反向發(fā)射到第一光纖放大器310的作用。第二光纖隔離器344設(shè)置在光纖放大器300之中，以致可以反向發(fā)送C/L分離器330分離的放大C頻帶光信號。
GFF336最好設(shè)置在第二光隔離器344和C/L合成器340之間，以使放大C頻帶光信號的增益達(dá)到平坦。SMF338設(shè)置在GFF336和C/L合成器340之間。
通常，典型的SMF對C頻帶具有+17ps/km的色散值，對L頻帶的色散值略微不同。典型的80公里SMF對1550nm光信號具有+1340ps/nm的色散值而對1590nm的光信號具有+1520ps/nm的色散值。在光傳輸系統(tǒng)中采用的色散補(bǔ)償光纖具有-1520ps/nm的色散值，適于補(bǔ)償L頻帶光信號的色散。具有預(yù)定長度的SMF338與包括在光纖放大器中的GFF336的下游端相連接，以使C頻帶光信號的色散值等于L頻帶光信號的色散值。
C/L分離器330具有三個端口。三個端口之一是用于接收第一光纖放大器310放大的C頻帶光信號和L頻帶光信號的輸入端口。第二端口是用于輸出分離的C頻帶光信號，以便將所述的光信號定向到與L頻帶光信號的路徑不同的另一路徑的輸出端口。第三端口是用于輸出輸入信號中除C頻帶光信號之外的L頻帶光信號的輸出端口。
循環(huán)器332同樣具有三個端口。三個端口之一是用于接收輸入光信號的輸入端。第二端口是用于輸出輸入光信號的輸出端口或者用于接收反向發(fā)射的放大L頻帶光信號的輸入端口。第三端口是用于將從光纖反射器334反射回的放大L頻帶光信號輸出到C/L合成器340，以致把反向發(fā)送的放大L頻帶光信號與放大的C頻帶光信號合并的輸出端口。C頻帶光信號的波長范圍是1530nm-1560nm，而L頻帶光信號的波長范圍是1570nm-1610nm。
下面說明具有上述結(jié)構(gòu)的光纖放大器的工作情況。
在光纖放大器300中，第一EDF316放大正向和反向的C頻帶信號，第二EDF326放大正向和反向的L頻帶光信號。第一EDF316在正向方向上使用980nm的泵浦LD314，第二EDF326在正向方向上使用1480nm泵浦LD324。另一選擇是，980nm泵浦LD314和1480nm泵浦LD324可以用于反向方向或者兩種方向。
第一EDF316放大被980nm WSC312耦合到來自第一泵浦LD314的980nm抽運(yùn)光的光信號。如圖3所示，配置第一EDF316，以便放大被耦合到抽運(yùn)光的正向方向的C頻帶光信號。
C/L分離器330一個頻帶一個頻帶地將放大的光信號分離成C頻帶光信號和L頻帶光信號。將分離的放大L頻帶光信號施加于第二EDF326，同時將分離的放大C頻帶光信號發(fā)射到C/L合成器340。第二EDF326放大經(jīng)過C/L分離器330的L頻帶光信號。
光反射器334反射第二EDF326放大的L頻帶光信號，并反射回第二EDF326。第二EDF326再次放大從光反射器334反射回的L頻帶光信號。第二EDF326放大的L頻帶光信號全部從光反射器334反射。
用作第一EDF316的抽運(yùn)光源的980nm泵浦LD314最好用于降低放大噪聲因數(shù)。用作第二EDF326的1480nm泵浦LD314用于更高的功率放大。循環(huán)器332最好可以防止在第二EDF326放大之后產(chǎn)生的ASE被反向發(fā)送到第一EDF316。在這一點(diǎn)上，循環(huán)器332防止放大效率的降低。由于反射，經(jīng)過第二EDF326的L頻帶光信號具有兩次經(jīng)過第二EDF326的效果。這里，盡管采用來比通常的L頻帶EDF短的EDF，但是這可以獲得足夠的放大增益。
GFF336使C/L分離器330分離的放大C頻帶光信號平坦，并且使C頻帶光信號的色散值等于在經(jīng)過SMF338期間L頻帶光信號的色散值。
如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的EDFA對于C頻帶和L頻帶中的波長具有實(shí)際上相等的增益(表示為GAIN)和噪聲因數(shù)(表示為NF)。
盡管出于說明的目的對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識到各種可能的變化和修改，而不脫離本發(fā)明的范圍。
如同從上面的說明中清晰看到的一樣，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)采用具有平坦放大增益的摻鉺光纖的光傳輸系統(tǒng)，從而降低了光傳輸系統(tǒng)的制造成本。
權(quán)利要求
1.一種寬帶摻鉺光纖放大器，包括用于放大輸入的C頻帶(常規(guī)頻帶)光信號的第一光纖放大器；串聯(lián)在第一光纖放大器下游端、用于放大輸入的L頻帶(長頻帶)光信號的第二光纖放大器；設(shè)置在第一和第二光纖放大器之間、用來分離放大的C頻帶和L頻帶光信號的C/L分離器；用于使C/L分離器分離的放大C頻帶光信號的增益達(dá)到平坦的增益平坦濾光器；設(shè)置在第一光纖放大器的下游、用來將C/L分離器分離的放大L頻帶光信號反射回到第二光纖放大器的光反射器；用于循環(huán)從光反射器反向反射的放大L頻帶光信號的循環(huán)器；用于合并并且輸出C/L分離器分離的并由增益平坦濾光器增益平整的放大C頻帶光信號和由循環(huán)器循環(huán)的放大L頻帶光信號的C/L合成器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶摻鉺光纖放大器，其特征在于第一光纖放大器包括經(jīng)過980nm波長選擇耦合器耦合到980nm泵浦激光二極管、用于接收抽運(yùn)光的第一摻鉺光纖，和第二光纖放大器包括經(jīng)過1480nm波長選擇耦合器耦合到1480nm泵浦激光二極管、用于接收抽運(yùn)光的第二摻鉺光纖，和循環(huán)器消除第二光纖放大器放大光信號時產(chǎn)生的放大自發(fā)發(fā)射(ASE)的反向發(fā)射，和寬帶摻鉺光纖放大器還包括設(shè)置在C/L分離器和C/L合成器之間的第一光隔離器；和用于防止被C/L分離器分離的放大C頻帶和L頻帶光信號的反向發(fā)射的第二光隔離器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶摻鉺光纖放大器，其特征在于增益平坦濾光器設(shè)置在C/L分離器和C/L合成器之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶摻鉺光纖放大器，其特征在于還包括設(shè)置在增益平坦濾光器和C/L合成器之間、用于調(diào)節(jié)光信號的色散補(bǔ)償?shù)膯文９饫w。
5.一種波分復(fù)用(WDM)光傳輸系統(tǒng)，其特征在于包括具有用于放大合并的C頻帶和L頻帶光信號的第一C/L光纖放大器的傳輸級；具有至少一個用于放大從預(yù)定長度的第一單模光纖傳輸?shù)墓庑盘柕牡诙﨏/L光纖放大器的光轉(zhuǎn)發(fā)器，和用于補(bǔ)償放大的光信號的色散的、具有預(yù)定長度的光纖；具有用于放大從預(yù)定長度的第二單模光纖傳輸?shù)墓庑盘柕牡谌鼵/L光纖放大器的接收級，和用來一個頻帶一個頻帶地將來自第三C/L光纖放大器的放大光信號分離為C頻帶光信號和L頻帶光信號并多路分解分離的放大光信號的接收器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的WDM光傳輸系統(tǒng)，其特征在于傳輸級包括設(shè)置在第一光纖放大器上游、用于補(bǔ)償合成的C頻帶和L頻帶光信號的色散的色散補(bǔ)償光纖。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的WDM光傳輸系統(tǒng)，其特征在于第二C/L光纖放大器包括兩個C/L摻鉺光纖放大器，其中一個C/L摻鉺光纖放大器串聯(lián)在另一C/L摻鉺光纖放大器的下游端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的WDM光傳輸系統(tǒng)，其特征在于第二色散補(bǔ)償光纖設(shè)置在兩個C/L摻鉺光纖放大器之間。
全文摘要
一種摻鉺光纖放大器和配備該放大器的波分復(fù)用光傳輸系統(tǒng)。波分復(fù)用光傳輸系統(tǒng)包括具有用于放大合并的C頻帶和L頻帶光信號的第一C/L光纖放大器的傳輸級，和具有至少一個用于放大從預(yù)定長度單模光纖傳輸?shù)墓庑盘柕牡诙﨏/L光纖放大器的光轉(zhuǎn)發(fā)器，和用于補(bǔ)償放大的光信號色散的、具有預(yù)定長度的色散補(bǔ)償光纖。該系統(tǒng)還包括具有用于放大從預(yù)定長度單模光纖傳輸?shù)墓庑盘柕牡谌鼵/L光纖放大器的接收級，和用來一個頻帶一個頻帶地將來自第三C/L光纖放大器的放大光信號分離為C頻帶光信號和L頻帶光信號并多路分解分離的放大光信號的接收器。
文檔編號H04B10/17GK1445598SQ02152708
公開日2003年10月1日 申請日期2002年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月19日
發(fā)明者黃星澤, 周永勛 申請人:三星電子株式會社