專利名稱：具有布里淵效應(yīng)放大的光纖通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖通信系統(tǒng)，其使用所謂的布里淵散射來獲取通過光纖的窄帶信號的放大。
從理論上可知，布里淵效應(yīng)由光纖的非線性引起的，并且其生成按與光纖中的信號相反的方向傳播的波，該波的頻率與該信號的頻率相比被向下偏移GHz的十分之幾，并且該波在損害該信號的情況下被放大。因此該效應(yīng)在每次入射能量超過閾值時(shí)引起信號中能量的損失，這樣便構(gòu)成了一個(gè)附加的衰減機(jī)制。在這個(gè)意義上，在光信號的傳輸中布里淵效應(yīng)是有害的效應(yīng)，并且由此應(yīng)當(dāng)被小心避免。
在光纖通信系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)提出了有益地利用布里淵效應(yīng)的光學(xué)器件。特別的，已經(jīng)提出了本地光信號鑒別器和放大器。這些設(shè)備是基于非線性的布里淵效應(yīng)，其使得被稱為“泵”的信號的部分能量以適當(dāng)?shù)牟ㄩLlp被傳輸?shù)骄哂胁ㄩLlo的有用信號。該有用信號和泵信號應(yīng)當(dāng)相反地傳播，且應(yīng)當(dāng)在波長上具有很小的差別。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的教導(dǎo)，能獲取可有用地作為頻分多路復(fù)用系統(tǒng)中的頻率選擇組件以實(shí)現(xiàn)有源光纖的放大器。例如，EP 0261876描述了能夠從特定數(shù)量的光信號中選擇單個(gè)預(yù)置信號的接收機(jī)，所述光信號是從能夠發(fā)射多個(gè)信息信號的光通信系統(tǒng)到達(dá)該接收機(jī)的。ep 0261876提出了在傳送信息的光信號的頻率Fsign和泵信號的頻率Fpump之間的固定關(guān)系。特別的，推薦該關(guān)系為Fsign＝Fpump[1-2n(v/c)]，其中n＝光纖的折射率，v＝光纖中的聲速，和c＝真空中的光速。
US 5,515,192描述一種光信號生成器，它尤其具有一個(gè)利用布里淵效應(yīng)的窄帶放大器。另外，在此專利中，給出了泵信號的預(yù)置的固定頻率和待放大信號間的關(guān)系。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，產(chǎn)生待放大信號的激光器和產(chǎn)生泵信號的激光器必須一定互相具有非常精確的頻率關(guān)系。這極大地限制了這種系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，因?yàn)榉浅ｋy得到具有所要求的穩(wěn)定性的激光器。
本發(fā)明的一個(gè)總的目的是糾正上述的不足，這是通過使利用布里淵效應(yīng)、允許操縱具有相對窄帶寬的信號的光纖通信系統(tǒng)可用來達(dá)到的，所述窄帶寬的信號例如具有類似于波分復(fù)用(WDM)或者密集波分復(fù)用(DWDM)系統(tǒng)的光監(jiān)控信道(OSC)信號的特性。因此，這種新通信系統(tǒng)能代替那些在低比特率應(yīng)用、同步數(shù)字系列(SDH)或者非SDH中具有非常昂貴的、麻煩的和高消費(fèi)的摻鉺光纖放大器(FDFA)的通信系統(tǒng)，或者有利地被用在所謂的花彩(festoon)(即，非常長的單段光鏈路)中來放大DWDM應(yīng)用的OSC帶外信號。在現(xiàn)有技術(shù)中，OSC信號不能用在花彩上，因?yàn)檫@些信號會由于在能被EDFA操縱的波長之外而不能通過BDFA增強(qiáng)器(booster)被充分地放大。缺乏OSC信號意味著在花彩的兩個(gè)端點(diǎn)間以及可能在與其耦合的子網(wǎng)之間缺乏網(wǎng)絡(luò)管理。
考慮到這個(gè)目的，而尋求根據(jù)本發(fā)明提供一個(gè)光纖傳輸系統(tǒng)，它包括在光纖兩端的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，該發(fā)射機(jī)包括用于生成傳輸信號的信號激光器，和該接收機(jī)包括泵激光器，用于產(chǎn)生按與傳輸信號方向相反的方向被合并到光纖中、以利用傳輸信號的布里淵效應(yīng)獲得放大的泵信號，其中信號激光器的傳輸信號的中心頻率Fsign和泵激光器的泵信號的中心頻率Fpump是這樣的(Fpump±20MHz)-(Fsign±20MHz)＝10GHz±0.1GHz，并且這兩個(gè)激光器是在本地被控制，以使得傳輸信號的中心頻率的最大變化Δfsign，泵信號的中心頻率的最大變化Δfpump和傳輸信號的帶寬Bfsign具有下面的關(guān)系Bfsign+Δfsign+Δfpump＝100MHz。
傳輸信號可具有20MHz數(shù)量級的帶寬。傳輸信號可具有小于10MHz的帶寬。傳輸信號可能是DWDM傳輸系統(tǒng)的光監(jiān)控信道(OSC)信號。信號激光器的傳送信號的頻率可被保持在中心頻率Fsign的±20MHz左右。泵激光器的泵信號的頻率可被保持在中心頻率Fpump的±20MHz左右。該信號激光器和泵激光器可利用反饋設(shè)備來本地地控制。
為了闡明本發(fā)明的創(chuàng)新原理的解釋和其與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)，僅參考附圖
、用實(shí)例的方式在下面描述本發(fā)明的實(shí)施例。
附圖顯示光纖通信系統(tǒng)10，其中發(fā)射機(jī)11將光信號沿著光纖13發(fā)射到接收機(jī)12。發(fā)射機(jī)包括信號激光器14，其生成傳輸信號并且是通過反饋設(shè)備15(有利地是熱控類型的)來穩(wěn)定頻率，以便將傳輸信號的中心頻率Fsign保持在預(yù)定的范圍內(nèi)。接收機(jī)12包括檢測器16，其從光纖13接收信號，以便根據(jù)已知技術(shù)來檢測和處理。在接收機(jī)12的輸入處，是一個(gè)已知的光耦合器17，其允許由泵激光器18產(chǎn)生的泵信號被按朝著發(fā)射機(jī)11的方向輸入到光纖13中。泵激光器18也通過反饋設(shè)備19(再次有利地是熱控類型的)來穩(wěn)定頻率，以將泵信號的中心頻率Fpump保持在預(yù)置的范圍內(nèi)。
在光纖13中，因此就存在至少一個(gè)從發(fā)射機(jī)指向接收機(jī)的傳輸信號和一個(gè)指向相反方向的泵信號。
在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中，在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的光纖可具有幾公里到幾百公里的長度。
除了信號激光器14產(chǎn)生的傳輸信號外，其它通信信號也可沿著光纖發(fā)送。這些信號能完全地獨(dú)立于傳輸信號，或者傳輸信號可以是與光纖中的其它通信信號相關(guān)的業(yè)務(wù)信號，例如WDM(或者DWDM)傳輸系統(tǒng)中的OSC信號。在任何情況下，其它通信信號具有充分不同于傳輸信號的頻率，以便不干擾該傳輸信號，并且如果需要或者要求，則將通過已知的裝置來放大，如果可能，將通過例如EDFA來放大。
根據(jù)本發(fā)明，傳輸信號的帶寬優(yōu)選地最多是20MHz的數(shù)量級，并且傳輸信號由此是窄帶信號。例如，典型的OSC信號具有近似2MHz的帶寬。
反饋信號激光器系統(tǒng)14，15和反饋泵激光器系統(tǒng)18，19所接納的頻率變化必須是這樣的，即信號激光器14產(chǎn)生的傳輸信號的帶寬Bfsign，加上信號激光器14的傳輸信號(或者即使是譜帶寬)的中心頻率的最大變化|Δfsign|，加上泵激光器18的泵信號(或者即使是譜帶寬)的中心頻率的最大變化|Δfpump|，將是在100MHz內(nèi)，即Bfsign+|Δfsign|+|Δfpump|＝100MHz。
令人驚奇地發(fā)現(xiàn)通過按上述方式實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)，到達(dá)接收機(jī)12的信號以非常令人滿意的方式被放大(在泵激光器功率在1到10mW之間的情況下，有超過30dB的光增益)，使得例如可能實(shí)現(xiàn)很長的光纖段(達(dá)到幾百公里)，其被經(jīng)濟(jì)地放大并且在商業(yè)上是可行的。
例如，在具有2MHz帶寬、其頻率大于1THz的一個(gè)DWDM傳輸系統(tǒng)中的OSC信號采用合適的安全容限的情況下，泵和信號激光器的中心頻率必須僅僅保持在一個(gè)帶寬中，使得(Fpump+/-20MHz)-(Fsign+/-20MHz)＝(10GHz+/-0.1GHz)。泵信號的頻率近似是10GHz，其高于傳輸信號的頻率。
這允許在花彩型光纖段中放大業(yè)務(wù)信號。還可能實(shí)現(xiàn)例如針對個(gè)體用戶或者用戶組的低業(yè)務(wù)量光纖段，其允許光纖電信服務(wù)到達(dá)甚至是孤立的位置，如果在需要使用傳統(tǒng)的放大系統(tǒng)的情況下為這些位置提供服務(wù)，則在經(jīng)濟(jì)上將是不能獲利的。
需要注意，泵和信號激光器要求的頻率或譜穩(wěn)定性以及相互關(guān)系是足夠?qū)挼模员憧捎杀镜胤答佋O(shè)備維持，而不需要任何系統(tǒng)使來自兩個(gè)激光器的信號被耦合。
根據(jù)本發(fā)明的通信系統(tǒng)是相對經(jīng)濟(jì)的，其允許代替更昂貴和麻煩的EDFA，并且允許放大在具有很長的光纖段(花彩)的連接上的低比特率和非常低比特率的信號及OSC DWDM信號。
應(yīng)用本發(fā)明創(chuàng)新原理的上述實(shí)施例描述通過在這里要求的專有權(quán)利的范圍內(nèi)的、所述原理的非限制實(shí)例而自然地給出。
權(quán)利要求
1.一種光纖傳輸系統(tǒng)(10)，包括在光纖(13)兩端的發(fā)射機(jī)(11)和接收機(jī)(12)，該發(fā)射機(jī)包括用于生成傳輸信號的信號激光器(14)，而該接收機(jī)包括泵激光器(18)，用于產(chǎn)生按與傳輸信號方向相反的方向被合并到光纖(13)中、以利用傳輸信號的布里淵效應(yīng)獲得放大的泵信號，其中信號激光器(14)的傳輸信號的中心頻率Fsign和泵激光器(18)的泵信號的中心頻率Fpump是這樣的(Fpump±20MHz)-(Fsign±20MHz)＝10GHz±0.1GHz，并且這兩個(gè)激光器被在本地控制，使得傳輸信號的中心頻率的最大變化Δfsign，泵信號的中心頻率的最大變化Δfpump和傳輸信號的帶寬Bfsign具有下面的關(guān)系Bfsign+Δfsign+Δfpump＝100MHz。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于傳輸信號具有20MHz數(shù)量級的帶寬。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其特征在于傳輸信號具有小于10MHz的帶寬。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的系統(tǒng)，其特征在于傳輸信號是DWDM傳輸系統(tǒng)的光監(jiān)控信道(OSC)信號。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的系統(tǒng)，其特征在于信號激光器(14)的傳輸信號的頻率被保持在中心頻率Fsign的±20MHz左右，并且泵激光器(18)的泵信號的頻率被保持在中心頻率Fpump的±20MHz左右。
6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的系統(tǒng)，其特征在于在本地利用反饋設(shè)備(15，19)來控制該信號激光器(14)和泵激光器(18)。
全文摘要
一種光纖傳輸系統(tǒng)(10)，包括在光纖(13)兩端的發(fā)射機(jī)(11)和接收機(jī)(12)。該發(fā)射機(jī)包括信號激光器(14)，用于生成傳輸信號，而該接收機(jī)包括泵激光器(18)，用于產(chǎn)生按與傳輸信號方向相反的方向被合并到光纖(13)中、以利用傳輸信號的布里淵效應(yīng)獲得放大的泵信號。該信號激光器(14)的傳輸信號的中心頻率Fsign，和泵激光器(18)的泵信號的中心頻率Fpump是這樣的(Fpump±20MHz)－(Fsign±20MHz)＝10GHz±0.1GHz，并且在本地控制這兩個(gè)激光器，使得傳輸信號的中心頻率的最大變化Δfsign，泵信號的中心頻率的最大變化Δfpump和傳輸信號的帶寬Bfsign具有下面的關(guān)系Bfsign+Δfsign+Δfpump＝100MHz。
文檔編號H04B10/291GK1633763SQ03803831
公開日2005年6月29日 申請日期2003年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月15日
發(fā)明者P·費(fèi)拉, O·夸爾諾洛, A·貝洛斯 申請人:馬科尼通訊有限公司