專利名稱：能限定輸出功率變化的波分多路復(fù)用傳輸?shù)姆糯笸ㄐ畔到y(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信系統(tǒng)和通信系統(tǒng)中所用的光放大器。尤其涉及適于波分多路復(fù)用型傳輸或“WDM傳輸”的通信系統(tǒng)和放大器。在這樣的傳輸中，幾個信道，或相互獨立的傳輸信號，通常利用光波長多路復(fù)用在由一條光纖組成的相同線路上發(fā)送。傳輸?shù)男诺揽梢允菙?shù)字的或是模擬的，并能相互區(qū)分，因為它們中的每一個與特定的波長相聯(lián)。
為了能夠在長于幾百公里的距離(無源纖維所能達到的最大距離)上傳輸，需要利用沿線路設(shè)置的一個或多個光放大器來補償信號衰減。
在同一申請人的意大利專利公開MI94A000712中，描述了一種包括具有攙雜纖維并級聯(lián)連接的光放大器的傳輸線路，該線路尤其適于波分多路復(fù)用傳輸，其中纖芯中攙雜劑的組合使得對預(yù)定波長帶內(nèi)的所有信道都能達到高的信/噪比，即使同時有幾個饋入信號。
上述結(jié)果通過利用放大纖維達到，其中對與主攙雜劑同時使用的適當(dāng)?shù)妮o助攙雜劑進行選擇和計量，使得能夠在整個放大帶上達到無顯著抑制的增益曲線。
更具體地，意大利專利公開MI94A000712還涉及一種光通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括—發(fā)送裝置，在預(yù)定波長帶內(nèi)產(chǎn)生光信號，—接收裝置，—光纖線路，用于在所述發(fā)送裝置和接收裝置之間連接，—有源纖維光放大裝置，沿所述線路設(shè)置，它們工作時相互連接，以將所述光信號從所述發(fā)送裝置傳輸?shù)剿鼋邮昭b置，該系統(tǒng)的特征在于所述光放大裝置包括至少一個基于石英的有源光纖，它的芯用至少一種熒光性主攙雜劑和至少一種輔助攙雜劑攙雜，在功能上相互有關(guān)，以便在接收時，對于包括在所述帶內(nèi)的波長的每個信號，既對于所述帶內(nèi)的單個信號，也對于同時饋入所述放大裝置的所述帶內(nèi)的不同波長的至少兩個信號，提供不低于15dB(以0.5nm的濾波振幅測量)的光信/噪比。
所述熒光性主攙雜劑最好是氧化物形式的鉺，而所述輔助攙雜劑是處于各自氧化物形式的鋁、鍺、鑭。預(yù)定傳輸帶最好包括在1530nm和1560nm之間。根據(jù)本發(fā)明的線路最好由至少三個沿線路串聯(lián)的光放大器組成，其中至少一個具有有源纖維，該纖維的芯用處于各自氧化物形式的鋁、鍺、鑭和鉺攙雜。
為了在光通信系統(tǒng)中使用這樣的線路，需要一個適當(dāng)?shù)那爸梅糯笃?，它位于線路與接收機之間?！扒爸梅糯笃鳌笔侵敢粋€用于在將低功率信號發(fā)送到接收裝置之前對該信號進行接收并對之進行放大、直到該信號達到接收裝置靈敏度所適合的功率電平為止的放大器(下文中，“電平”是“功率電平”的簡稱)。該前置放大器，也通過根據(jù)來自傳輸線路的信號的電平變化，降低進入接收機的信號的電平變化，對信號動態(tài)特性進行抑制。事實上，沿線路的狀況的改變能夠引起輸出信號的電平變化。該改變可能是因為連接纖維的衰變(導(dǎo)致透明性喪失)及纖維中可能的異常(例如，由對含有光纖的纜線的操作引起的局部衰減)，或是因為光放大器衰變。在所述傳輸線路的情況下，變化的最大值為20dB。另一方面，在光接收機的入口，如果光接收機是根據(jù)歐洲規(guī)范SDH或美國規(guī)范SONET制造的，則信號電平必須包括在-26dBm至-11dBm的區(qū)間內(nèi)。為在考慮前置放大器的結(jié)構(gòu)容限時保證安全儲備，進入光接收機的信號的電平需要包括在-25dBm和-13dBm之間。因此，前置放大器必須壓縮信號動態(tài)特性，以便將信號電平引至該區(qū)間內(nèi)的某個值。
這里將同一申請人的專利公開EP567941作為參考。其中描述了一種在出口具有功率限制的光放大器，它的概要框圖示于

圖1。該放大器包括稀土攙雜的光纖，光纖分為兩部分4、6，通過分光耦合器3饋入信號1和泵激激光器2的泵激輻射。沿纖維設(shè)置的是元件5，它對信號波長的輻射的吸收程度大于對泵波長的輻射的吸收程度。
這種具有功率限制的放大器的工作所基于的原理參照圖2所示，圖2示出了泵激功率(在左側(cè)的縱坐標(biāo)，單位為mW)和信號電平(在右側(cè)的縱坐標(biāo)，單位為dBm)相對于標(biāo)稱纖維長度(在橫坐標(biāo)上)的過程。兩種所示情況為輸入信號為-25dBm(“弱”信號，實線所示)和輸入信號為0dBm(“強”信號，虛線所示)。輸入泵激功率為20mW。均衡動作起因于在兩級(局部衰減之前和之后)的泵功率與放大信號功率之間的均衡。在第一級(纖維4)，“強”信號被放大到高于弱信號的電平。然而，“弱”信號較少利用泵激功率，在第二級(纖維6)中所述功率的剩余分量足以將該信號放大到所需的輸出電平。
另一方面，“強”信號在第一級中幾乎完成利用了泵功率。達到第二級的端點時剩余泵激功率非常低，信號在小程度上放大，或甚至輕微衰減，使得它達到與“弱”信號相同的電平。在兩個所述限度之間的中間電平輸入信號以相同的方式明顯地變化到相同的輸出電平。通過常規(guī)地選擇吸收器5在纖維上的位置，這樣的放大器在具有至少15dB區(qū)間內(nèi)可變電平的輸入信號時，保證具有1dB內(nèi)恒定輸出電平的信號。
EP567941中所述的裝置，在需要能對信號動態(tài)特性進行強壓縮的光放大器的情況下，該裝置便于作為點—點通信系統(tǒng)中的前置放大器，即不需要沿連接發(fā)射機和接收機的纖維的中間放大器。在這種情況下，該裝置設(shè)置在無源連接纖維與接收機之間。
J.F.Federici等人的美國專利5280383公開一種能以降低的泵激功率工作的兩級光放大器。第一級在線性放大狀態(tài)下工作，第二級在飽和狀態(tài)下工作，以便引起對信號動態(tài)特性的某種壓縮。在一種實施方式中，該兩級是由一個隔離器分開的，該隔離器可后隨一個通帶約為10nm的濾波器。該隔離器去除逆?zhèn)鞑サ姆糯蟮淖园l(fā)發(fā)射，而帶通濾波器去除信號方向上傳播的放大的自發(fā)發(fā)射的一部分，允許所選擇的10nm帶通過。然而，與EP567941中所述的放大器不同，每一級具有一個獨立的泵激源，且?guī)V波器吸收來自第一級的任何剩余的泵功率。因此，該放大器并不是基于所述的在第一級中包括差動泵吸收(依賴于信號電平)和第二級中包括剩余泵利用(弱信號的情況下)的機制，該機制在EP567941中所述放大器中使用。另外，在有濾波器時，該放大器僅能在限制為小于10nm的傳輸帶內(nèi)工作，不足以進行波分多路復(fù)用傳輸。
發(fā)表于IEEE Photonics Technology Letters第6卷第3期(1994年3月3日)第376—379頁上的J.—M.P.Delavaux等人的文章《REAP再利用鉺放大器泵》描述了一種具有鉺攙雜的纖維的兩級前置放大器，在第二級中利用來自第一級的剩余泵功率，其中在該裝置的兩級之間使用一個光隔離器，它與帶寬為6nm(—1dB)的帶通濾波器串聯(lián)，使得對于包含在濾波器的傳輸帶內(nèi)的波長的信號，除了對信號動態(tài)特性進行某種壓縮之外，能夠達到高的增益和低的噪聲指數(shù)。尤其是，通過將該裝置的傳輸帶限制為濾波器通帶，去除了對其他波長的自發(fā)發(fā)射，使得它未降低第一級的倒相狀態(tài)或使第二級飽和。上述文章涉及在濾波器傳輸通帶內(nèi)的波長的單信道的傳輸。文章中未提出該裝置在WDM光通信系統(tǒng)中的可能的應(yīng)用。
為實現(xiàn)多波長傳輸，該申請試圖利用EP567941中所述的裝置作為WDM傳輸線路端的前置放大器，并利用IT/MI94A000712中所述的級聯(lián)放大器。然而，對輸入與輸出之間的信號動態(tài)特性的預(yù)期壓縮僅在降低的程度內(nèi)產(chǎn)生輸入信號電平變化為20dB的情況下，在輸出信號電平中獲得14dB的變化，該變化大于上述標(biāo)準(zhǔn)所允許的變化。
認(rèn)為該缺陷與自發(fā)發(fā)射和其對裝置兩級的泵激能量吸收的放大作用有關(guān)。在光WDM通信的情況下，在具有級聯(lián)放大器的寬帶傳輸線路的出口，存在與不同波長處的信號接近的自發(fā)發(fā)射分量，根據(jù)連續(xù)波譜分布，這是沿傳輸線路所用的放大纖維的類型的特征。在各波長時，放大信號的電平高于自發(fā)發(fā)射的電平，這保證信/噪比足夠高，以能夠進行無誤接收。然而，自發(fā)發(fā)射的總功率與所傳輸?shù)男盘柕膹姸扔嘘P(guān)。弱信號沿線路中度利用泵所提供的能量被放大，使得這種能量的大部分放大了自發(fā)發(fā)射。較強信號在較大程度上用完了泵所激勵的電平，而自發(fā)發(fā)射和對其放大可用的能量較少。除了依賴于所傳輸信號的電平外，自發(fā)發(fā)射隨著級聯(lián)的放大級的數(shù)目的增加而增加。
在具有級聯(lián)的放大器且與EP567941中所述類型的裝置相連的寬帶傳輸線路的情況下，來自傳輸線路的自發(fā)發(fā)射沿該裝置的有源纖維進一步放大，并加到有源纖維自身產(chǎn)生的自發(fā)發(fā)射中。
已經(jīng)觀察到，自發(fā)發(fā)射，即使其電平低于信號，通過泵激能量的耗散，修改了泵對弱信號和強信號的差動吸收的機制，該機制是EP567941中所述裝置對信號動態(tài)特性的壓縮作用的依據(jù)。更具體地，在弱信號的情況下，自發(fā)發(fā)射相對強，且其放大吸收了在前置放大器第一級中泵的可用能量。因此沒有足夠的泵激能量到達第二級，不能將弱信號放大到與較強輸入信號所獲得的輸出電平相同的輸出電平，在較強輸入信號時，疊加有較低的自發(fā)發(fā)射，并利用前置放大器第一級中的泵激能量。因此，總之，在弱信號的情況下，第二級未以適當(dāng)方式使用，因為缺少剩余泵激能量。
在點—點通信系統(tǒng)的情況下，EP567941中所述的裝置作為前置放大器的良好的工作由這一事實解釋來自通信線路的信號未疊加有相對高的量的、具有與該裝置的有源纖維的自發(fā)發(fā)射相似的波譜分布的噪聲；該裝置插入在無源連接纖維與接收機之間，且只有前置放大器中的自發(fā)發(fā)射是沿該放大器本身的有源纖維產(chǎn)生的自發(fā)發(fā)射，具有相對低的值。
所指出問題的解決方案由本發(fā)明給出，本發(fā)明使得能以非常寬(25—30nm)的通帶和與信號電平相差不大的自發(fā)發(fā)射電平為特征的傳輸線路工作。
本申請人已發(fā)現(xiàn)通過衰減與信號帶鄰近的波長帶的自發(fā)發(fā)射，由自發(fā)發(fā)射的放大引起的泵吸收能被限定為足夠的程度，以保證最后級在其自由處理時總是具有將信號放大到所需電平而需要的泵功率。尤其發(fā)現(xiàn)為此目的，不必如前所述完全去除與信號波長不同的所有波長的自發(fā)發(fā)射將與信號帶鄰近的給定波長區(qū)間內(nèi)的自發(fā)發(fā)射衰減比預(yù)定最小值高的一個值足矣，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種自發(fā)發(fā)射對信號動態(tài)特性的限制具有顯著作用。
根據(jù)一方面，本發(fā)明涉及一種光通信系統(tǒng)，包括—發(fā)送裝置，產(chǎn)生具有包括在預(yù)定波長帶內(nèi)的不同波長的至少兩個光信號，—接收裝置，—光纖線路，用于在所述發(fā)送裝置與接收裝置之間連接，—有源波導(dǎo)管光放大裝置，沿所述線路設(shè)置，工作時相互連接，以將所述光信號從所述發(fā)送裝置傳輸?shù)剿鼋邮昭b置，其特征在于在所述光纖線路與所述接收裝置之間具有光前置放大器，包括—一個稀土攙雜的光波導(dǎo)管，通過耦合裝置饋以泵激波長的泵激輻射和來自所述光纖線路的信號，—差動衰減裝置，沿所述攙雜的波導(dǎo)管設(shè)在第一預(yù)定位置，能夠引起所述預(yù)定波長帶內(nèi)的衰減，比在所述泵激波長引起的衰減大一給定量，—濾波裝置，沿所述攙雜的波導(dǎo)管設(shè)在第二預(yù)定位置，設(shè)置有適于無顯著程度衰減地傳輸所述預(yù)定波長帶的信號并對與所述預(yù)定帶鄰近的波長帶內(nèi)的自發(fā)發(fā)射衰減一高于預(yù)定最小值的值的波譜衰減曲線，其中所述第一預(yù)定位置和第二預(yù)定位置、差動衰減裝置的所述給定衰減量、濾波裝置的所述預(yù)定衰減最小值以及與所述預(yù)定帶鄰近的所述波長帶是以這樣一種相互間的功能關(guān)系選擇的，使得該前置放大器的位于20dB范圍內(nèi)的輸入信號之一的功率變化使輸入到接收裝置的功率變化包括在不大于12dB的范圍內(nèi)。
優(yōu)先地，與預(yù)定信號帶鄰近的所述波長帶包含作為前置放大器部件的用稀土材料攙雜的光波導(dǎo)管的自發(fā)發(fā)射的相對最大值。
最好，與預(yù)定信號帶鄰近的所述波長帶包含作為放大裝置部件的有源波導(dǎo)管的自發(fā)發(fā)射的相對最大值。
對于信號之一的輸入電平的20dB的變化，能夠?qū)⑤斎氲浇邮昭b置的功率變化抑制為9dB，通過常規(guī)地選擇濾波裝置，可抑制為6dB。
濾波裝置最好沿攙雜的波導(dǎo)管插在所述波導(dǎo)管的總長度的15％與50％之間的位置，在20％與30％更好。
優(yōu)先地，差動衰減裝置沿攙雜的波導(dǎo)管插在濾波裝置與出口之間，尤其在波導(dǎo)管的總長度的50％與75％之間的位置。
可以設(shè)置第二濾波裝置，它適于無顯著衰減地傳輸信號，并對與信號帶鄰近的至少一個波長帶內(nèi)的自發(fā)發(fā)射進行衰減。該第二濾波裝置沿所述攙雜的波導(dǎo)管有利地位于波導(dǎo)管總長度的50％與75％之間。
攙雜的光波導(dǎo)管優(yōu)先地是基于石英的光纖，而作主攙雜劑的稀土材料最好是鉺。作為輔助攙雜劑，優(yōu)先地使用鋁、鍺和鑭或鋁和鍺。濾波裝置最好具有一個包括在1532nm和1534nm之間的截止波長(在—3dB時)。信號的所述波長帶最好包括1535nm和1560nm之間的帶。
對于與信號帶鄰近的自發(fā)發(fā)射帶內(nèi)的波長來說，濾波裝置可以由一部分光纖組成，該光纖具有相互光連接的兩個芯，兩個芯中的一個與纖維同軸且在攙雜的波導(dǎo)管的兩端處連接，另一個芯是偏心的且在波導(dǎo)管的兩端處截止。另一方案是，濾波裝置可以有利地由反射中所用的干涉濾波器組成。該濾波裝置也可以包括一個泵波長的優(yōu)先低衰減通路。例如，所述濾波裝置可以包括第一分光耦合器，它將信號和自發(fā)發(fā)射帶中的輻射(到第一端子)與泵波長的輻射(到第二端子)分開；一個濾波器，與第一端子連接，能夠衰減自發(fā)發(fā)射；第二分光耦合器，將來自濾波器的輻射與來自第二端子的泵波長的輻射組合起來。所述濾波裝置在與預(yù)定信號帶鄰近的波長帶內(nèi)的衰減最好至少是6dB，更好地至少是10dB。
差動衰減裝置有利地包括第一分光耦合器，它將信號帶中的輻射(到第一端子)與泵波長的輻射(到第二端子)分開；一個衰減部件，尤其是一個光纖，連接到第一端子，能夠衰減信號；第二分光耦合器，將來自衰減元件的輻射與來自第二端子的泵波長的輻射組合起來?？蓪⒁粋€光隔離器插在衰減部件和第二分光耦合器之間。
差動衰減裝置也可包括一個繞組，它具有一個預(yù)定彎曲半徑并由一匝或多匝光纖組成，可選擇地，可以是與放大器所用的攙雜光纖相同的光纖的一部分。
優(yōu)先地，差動衰減裝置在信號帶內(nèi)的衰減比在泵波長處的衰減大5±1dB的量。
根據(jù)本發(fā)明的光通信系統(tǒng)在放大裝置由沿光纖連接線路級聯(lián)設(shè)置的三個或更多個有源纖維光放大器組成的情況下尤其有利。事實上，在級聯(lián)放大器的情況下，存在沿線路的自發(fā)發(fā)射累積問題(尤其是寬帶傳輸)，該問題由根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)處理并解決。
光放大裝置可以包括一個基于石英的有源纖維，該纖維具有一個由至少一種熒光性主攙雜劑和至少一種輔助攙雜劑攙雜的芯，兩種攙雜劑相互間處于這樣一種功能性關(guān)系，使得它們在接收時提供的光信/噪比為當(dāng)每個所述有源纖維光放大器的輸入信號功率不低于-16dBm時，對于包括在所述預(yù)定帶內(nèi)的波長的信號，以0.5nm濾波振幅測量，光信/噪比不低于15dB。有利地，所述主攙雜劑是鉺而所述輔助攙雜劑是鋁、鍺和鑭。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及一種光放大器，包括—一個稀土攙雜的波導(dǎo)管，—輸入裝置，輸入包括在預(yù)定波長帶內(nèi)且在預(yù)定輸入功率范圍內(nèi)的一個或多個信號，—所述攙雜的波導(dǎo)管的泵激裝置，適于提供泵激波長的光泵激功率，—位于所述光泵激功率和所述輸入信號或幾個信號的所述攙雜的波導(dǎo)管內(nèi)的耦合裝置，—輸出裝置，以給定的輸出電平，發(fā)射一個或多個輸出信號，該輸出信號已由提供到所述攙雜的波導(dǎo)管內(nèi)的泵激的所述稀土材料的受激發(fā)射加以放大，差動—衰減裝置，位于沿有源波導(dǎo)管的第一預(yù)定位置，能夠提供預(yù)定衰減，在所述預(yù)定波長帶具有一個值，該預(yù)定衰減與在所述泵激波長處提供的衰減不同，其特征在于沿所述攙雜的波導(dǎo)管位于第二預(yù)定位置的濾波裝置，被提供以適于無顯著衰減地傳輸所述預(yù)定波長帶內(nèi)的信號并對與所述預(yù)定帶鄰近的波長帶內(nèi)的自發(fā)發(fā)射衰減高于預(yù)定最小值的值的波譜衰減曲線，其中所述第一和第二預(yù)定位置、差動—衰減裝置的所述預(yù)定衰減值、濾波裝置的所述預(yù)定衰減最小值以及與所述預(yù)定帶鄰近的所述波長帶是以相互間的這樣一種功能性關(guān)系選擇的，使得輸入信號之一的位于20dB范圍之內(nèi)的功率變化使來自放大器的輸出功率的功率變化包括在不大于12dB的范圍之內(nèi)。
該光放大器可以有利地根據(jù)一個或多個優(yōu)先方案制作，該優(yōu)先方案根據(jù)本發(fā)明第一方面的結(jié)合作為光通信系統(tǒng)的部件的前置放大器提出。
參照附圖從以下描述中能得到更多信息。
圖1示出公知放大器的框圖；圖2示出對于不同功率的兩個輸入信號沿圖1的放大器的兩級的泵功率和信號電平的過程；圖3是根據(jù)本發(fā)明的放大器的框圖；圖4是Er/Al/Ge/La攙雜的纖維的自發(fā)發(fā)射波譜；圖5是使用兩芯光纖并適用于放大器的陷波濾波器的傳輸特性；
圖6是測量根據(jù)本發(fā)明的放大器的特性的實驗框圖；圖7是在經(jīng)傳輸線路饋入四個信號的情況下，放大器的輸入(A)和輸出(B)波譜，該傳輸線路具有級聯(lián)放大器，在放大級之間具有20dB衰減；圖8是在經(jīng)傳輸線路饋入四個信號的情況下，放大器的輸入(A)和輸出(B)波譜，該傳輸線路具有級聯(lián)放大器，在放大級之間具有28dB衰減；圖9示出在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)(A)和本發(fā)明(B)的放大器的情況下，四波長信號的輸入電平和輸出電平之間的關(guān)系；圖10是另一濾波元件的框圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的光通信系統(tǒng)的框圖；圖12示出根據(jù)本發(fā)明一實施方式的兩級光線路放大器的圖；圖13示出根據(jù)本發(fā)明一個不同實施方式的兩級光線路放大器的圖。
根據(jù)本發(fā)明一方面的放大器的實施方式示于圖3。所述放大器便于用作具有級聯(lián)放大器的光WDM通信系統(tǒng)中的前置放大器；它提供一條稀土攙雜的光纖，最好是鉺攙雜的纖維，分為三個部分5、7和9，經(jīng)分光耦合器4從激光器3饋入泵激信號。包括在給定傳輸帶內(nèi)的不同波長的信號，經(jīng)輸入端子1進入，通過第一光隔離器2發(fā)送，經(jīng)分光耦合器4，至攙雜纖維的第一部分5。部分5經(jīng)陷波濾波器6與纖維部分7連接，陷波濾波器6能夠衰減與信號傳輸帶鄰近的波長帶內(nèi)存在的自發(fā)發(fā)射。相反，該濾波器在信號波長帶和泵激波長具有可忽略的衰減。
信號在纖維部分7中進一步放大，纖維7終止于差動衰減器8，差動衰減器8在信號帶內(nèi)引起的衰減比在泵激波長處引起的衰減大于一預(yù)定量。
在示出衰減器8的操作的例子中，包括步驟根據(jù)波長分離入射輻射，衰減信號分量但不改變泵，然后重新組合兩個分量。信號波長的輻射由分光耦合器12導(dǎo)向到衰減纖維13，在那里被衰減一個預(yù)定的系數(shù)。纖維13可以后隨一個光隔離器14，它在信號傳播方向提供進一步的衰減。泵激輻射沿分光耦合器12的另一分支自由通過而無衰減(如果忽略因耦合器引起的小的損耗)，并在分光耦合器15中與信號重新組合。本例中，衰減纖維13由0.4m長的基于石英的用鈦攙雜的纖維組成，具有0.109的數(shù)值孔徑(NA)，截止波長為1180nm，在1550nm時衰減約為5.1dB。
隔離器14可以包括第二濾波裝置，或由之代替，該第二濾波裝置包括參照濾波器6所述類型的濾波器，并具有與后者相同的衰減特性和濾波帶。所述第二濾波裝置有助于消除另外由纖維部分7產(chǎn)生的與信號鄰近的所述帶內(nèi)的自發(fā)發(fā)射片斷。最后纖維部分9，與衰減器出口8相連，對信號進行放大或衰減，這取決于較大或較小的剩余泵功率，即，最終取決于輸入信號電平，這將導(dǎo)致相對于輸入信號動態(tài)特性壓縮輸出信號動態(tài)特性。然后，信號經(jīng)隔離器10傳輸至輸出端子11。
已經(jīng)使用在意大利申請MI94A000712中所述類型的基于石英的用Er/Al/Ge/La攙雜的纖維作為有源纖維，其芯的成分以氧化物的重量計的百分含量為Er2O30.2％Al2O34％GeO218％La2O31％這樣的纖維的數(shù)值孔徑為0.219，截止波長為911nm。這種類型纖維的發(fā)射曲線再現(xiàn)于圖4，這是利用11m長的纖維、980nm的泵激、大約60mW的泵功率傳輸?shù)皆摾w維獲得的。該纖維的選擇的長度與采用的泵功率的有效利用相應(yīng)。如圖所示，該纖維的自發(fā)發(fā)射在1530nm處具有峰值。
濾波裝置最好沿波導(dǎo)管設(shè)置在與波導(dǎo)管入口不同的位置。這樣，濾波裝置不僅可以從傳輸線路中去除自發(fā)發(fā)射，而且可以去除沿波導(dǎo)管所產(chǎn)生的部分自發(fā)發(fā)射，以這種方式，可以避免自發(fā)發(fā)射的放大用盡可用的泵能量從而削弱裝置放大弱信號的能力。將濾波裝置定位在波導(dǎo)管入口處將增加輸入損耗，在相同程度上惡化濾波器的工作波長處的噪聲形狀。
根據(jù)上述，因此，為了使所述濾波器消除或衰減與信號帶鄰近的并沿線逐漸形成的自發(fā)發(fā)射峰值以及放大器第一部分中產(chǎn)生的自發(fā)發(fā)射的峰值的主要部分，所以選擇濾波器位置，使得上述壓縮機制有效，而不是在信號強度低時對信號起相反作用。
在所述結(jié)構(gòu)中，濾波器6的合適的位置是放大器的有源纖維總長度的15％與50％之間，并最好在20％與30％之間。
差動衰減器8的位置可以根據(jù)上述專利申請EP567941中所述的準(zhǔn)則進行選擇，具體地在有源纖維總長度的50％與75％之間。
本領(lǐng)域內(nèi)熟練的技術(shù)人員，在具有所采用的系統(tǒng)和裝置的特定特征時，將能一件一件地選擇最適當(dāng)?shù)奈恢?，以便如上所述完成本發(fā)明的工作機制。
在所示例子中，纖維部分5、7和9分別選擇長度為3、5和5m，與濾波器6和差動衰減器8分別在攙雜纖維的總長度的23％和62％處的位置相應(yīng)。
陷波濾波器6是這種類型的具有一個光纖部分，該光纖具有在預(yù)選波長相互光連接的兩個芯，其中的一個與所連接的光纖同軸，而另一個是偏心的且在兩端截止，如同一申請人的上述專利EP441211和EP417441中所述，其說明在此引用為參考。所述濾波器的尺寸是如此確定的，使得它在偏心芯中耦合與信號的傳輸帶鄰近的波長帶，與攙雜纖維的自發(fā)發(fā)射峰值相應(yīng)；在偏心芯兩端的截止使傳到其中的波長能夠分散到纖維包層中，使得它們不在主芯中重新耦合。
在所進行的實驗中，已經(jīng)使用了所述類型的兩芯纖維；它是基于石英的鍺攙雜的纖維，具有下述參數(shù)值在1530nm處的衰減 6dB與3dB衰減相應(yīng)的波長1533nm濾波長度 35nm芯之間的距離 18μm中間芯的直徑 4μm(NA0.195)偏心芯的直徑 9μm(NA0.135)兩芯濾波器的波譜響應(yīng)曲線再現(xiàn)于圖5。
泵激光器3是一個具有下述特征的Quantum Well型激光器發(fā)射波長 λp＝980nm最大光輸出功率Pu＝70mW上述類型的激光器例如是由LASERTRON公司(37North Av-enue，Burlington，MA，US)生產(chǎn)的。
分光耦合器3、8是熔凝纖維耦合器，由980nm及1530—1560nm波長帶的單態(tài)纖維組成，依賴于偏振的光輸出功率變化＜0.2dB。上述類型的分光耦合器是公知的，且能夠在市場上得到，例如是由GOULD公司(Fibre Optic Division，Baymeadow Drive，Glem Burnie，MD，US)和SIFAM有限公司(Fibre Optic Division，Woodland Road，Torquay，Devon，GB)生產(chǎn)的。
光隔離器2、10和14是其偏振控制獨立于傳輸信號偏振且具有大于35dB的隔離及小于-50dB的反射的光隔離器。這里所用的隔離器是從ISOWAVE(64 Harding Avenue，Dover，N.J.，US)獲得的MDLI—15 PIPT—AS/N1016型的。
圖6中所示的是用于測量所述放大器的特性的實驗性結(jié)構(gòu)。在該實驗中，分別將波長為λ1＝1536nm，λ2＝1544nm，λ3＝1550nm，λ4＝1556nm的四個信號經(jīng)波長多路復(fù)用器42饋入纖維41。
信號分別由1536nm的DFB激光器(做入構(gòu)成接收機的終端裝置中)、預(yù)選擇為1544nm的可變波長且連續(xù)發(fā)射的ECL激光器(由美國MD州Rockwell的惠普公司生產(chǎn)的HP81678A型)、1550nm的連續(xù)發(fā)射的DFB激光器(由日本東京Minato—ku5—10—27的ANRITSU公司生產(chǎn))、1556nm的連續(xù)發(fā)射的DFB激光器(由ANRITSU生產(chǎn))產(chǎn)生。多路復(fù)用器42由一個1×4分光器(由美國加利弗尼亞州San Jose市Lundy Ave.1885的E—TEKDYNAMICS公司生產(chǎn))制成。
線路的輸入信號的電平由前置均衡器43調(diào)節(jié)；在增強器44之后，信號發(fā)送到傳輸線路，該線路包括四個線路放大器45、45’、45”、45，其間具有各自的可變衰減器46，適于激勵具有不同衰減狀況的各光纖部分。根據(jù)本發(fā)明的且參照圖3所述的光放大器設(shè)置在傳輸線路尾端。放大器出口與光譜分析器48相連。
前置均衡器43由四個可變衰減器43a組成，它們是由JDSFITEL公司(570Heston Drive，Nepean，Ontario，CA)生產(chǎn)的，其衰減是根據(jù)各信道的光功率得以調(diào)節(jié)的。增強器44是TPA/E—12型的，可從申請人處得到。放大器45、45’、45”、45相互間是相同的，每個提供的增益約為30dB，總輸出功率為+14dBm。所述放大器利用了IT/MI94A000712中建議的前述Er/Al/Ge/La攙雜的纖維。光衰減器是VA5型，由JDS FITEL生產(chǎn)。光譜分析器是TQ8345型的，由ADVANTEST公司(Shinjuku—NS Bldg.，2—4—1 Nishi—Shinjuku，Shinjuku—ku，Tokyo，JP)生產(chǎn)的。
實驗1在第一個實驗中，每個衰減器46相應(yīng)于大約100km的光纖提供28dB的衰減。沿與陷波濾波器做在一起的放大器47的入口和出口測量總功率和信號功率。在入口測得的總功率為25.1μW(-16.0dBm)，其中3.7μW(-24.3dBm)代表信號功率。因此信號功率與總功率之間的比是0.147。在放大器出口的總功率是2.81mW(4.5dBm)，其中0.88mW(-0.55dBm)與信號功率相應(yīng)。在出口處信號功率與總功率之間的比是0.313，該比值是入口處的兩倍多。
實驗2在第二個實驗中，將上述放大器47與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的放大器47’作比較，放大器47’由與放大器47所用類似的元件和規(guī)范制成，并已參照圖3描述，但是省略了陷波濾波器6，而將纖維部分5和7連接在一起。
圖7A和7B示出分別在放大器47’(沒有陷波濾波器)和47(有陷波濾波器)的出口處測得的波譜，在這種情況下，調(diào)節(jié)可變衰減器46，使每個提供20dB的衰減。這些衰減值與正常工作狀況下的傳輸線路相應(yīng)，在放大器47或47’入口處有“強”信號。圖形的比較示出在“強”信號的情形下兩個放大器工作方式相同，保證信號的均衡輸出電平。應(yīng)注意，兩個情形下都發(fā)現(xiàn)的不同波長信號之間輸出電平的差異，即信號峰值的不同高度，歸因于帶有光放大器45的傳輸線路對不同波長的不同的放大系數(shù)。然而，該差異并不影響信/噪比，即傳輸質(zhì)量。相反，在使用設(shè)置有濾波器的放大器的情形下，各信號的電平，與不使用濾波器的情形下幾乎相同。兩圖中線C和D在Y軸上位置示出四個測試信號的最高輸出電平和最低輸出電平，波長分別為λ4＝1556nm和λ1＝1536nm。λ＝λ4時的信號的輸出電平在沒有濾波器(圖7A)時為2.6dBm，在有濾波器(圖7B)時為3.5dBm，而λ＝λ1時的信號的輸出電平在沒有濾波器時為-7.1dBm，在有濾波器時為-8.3dBm。另外，能夠注意到，如預(yù)期的，與1531nm處峰值接近的波長的自發(fā)發(fā)射，在有陷波濾波器時，同沒有濾波器的情形相比，被極大地衰減。
實驗3如果比較圖8A和圖8B，能夠看到根據(jù)本發(fā)明的放大器相對于現(xiàn)有技術(shù)裝置的優(yōu)勢。所述圖形是在與實驗2類似的實驗環(huán)境下獲得的，只是存在于圖6的可變衰減器46的衰減值中的差異在新的測試中對每個衰減器設(shè)為28dB。通過選擇該值，對IT/MI94A000712中所述類型的光通信線路的工作的最強衰減的狀況進行模擬，結(jié)果是，沿纖維的局部衰減因光放大器中的纖維老化或放大喪失而衰減。這些狀況與放大器入口的“弱”信號相應(yīng)。圖8A涉及沒有陷波濾波器的情形，示出包括在-8.3dBm(λ＝λ1＝1536nm，線C)與-12.9dBm(λ＝λ2＝1544nm，線D)之間的信號輸出電平。相反，在設(shè)有濾波器的結(jié)構(gòu)中獲得的圖8B示出包括在-3.7dBm(λ＝λ1，線C)與-7.2dBm(λ＝λ2，線D)之間的信號輸出電平，它們非常接近于在低衰減狀況(即，“強”信號進入放大器的情形)下達到的輸出電平(與圖8A的情形相比)。在該情形下，在與信號帶鄰近的自發(fā)發(fā)射帶中也可發(fā)現(xiàn)陷波濾波器的作用，與圖8A相比，這種作用在圖8B的波譜中極大地衰減。通過比較圖7B和圖8B，它們分別涉及“強”和“弱”輸入信號的實驗結(jié)構(gòu)，能夠看出在第一種情形下，自發(fā)發(fā)射的峰值相對于信號達到降低的電平，而在第二情形下達到與信號相當(dāng)?shù)碾娖?。該放大器即使在覆蓋自發(fā)發(fā)射的“弱”輸入信號的情形下，也能保證足夠高的輸出電平。
實驗4通過系統(tǒng)性測試系列，執(zhí)行變化的信號輸入電平，得到由圖9A和圖9B再現(xiàn)的數(shù)據(jù)。與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的公知裝置相比，這些數(shù)據(jù)示出利用本發(fā)明放大器達到的對信號動態(tài)特性的較大的壓縮。該曲線再現(xiàn)了在放大器47設(shè)有陷波濾波器(圖9B)及放大器沒有濾波器(圖9A)的兩種情形下，對四個測試波長的每一個，來自放大器的信號功率依賴輸入信號功率的過程。應(yīng)注意到，在本發(fā)明的裝置的情形下，輸出功率變化顯著降低。尤其是，通過使輸入信號功率的變化在-35dBm與-12dBm的范圍之內(nèi)，在設(shè)有陷波濾波器的放大器的情形下(圖9B)，所測得的在波長之一(λ＝λ4＝1556nm)的最高輸出功率(+3dBm)與最低輸出功率(-6dBm)之間的最大差值達到9dB。在沒有濾波器的放大器的情形下(圖9A)，在輸入信號的相同狀況下，極限功率(分別不+3dBm和-11dBm)之間的最大差值是14dBm。應(yīng)認(rèn)識到，來自放大器的功率值，在使用陷波濾波器的情形下，比具有上述特定標(biāo)準(zhǔn)的的前置放大器所預(yù)期的高。然而，考慮到由必須設(shè)置在前置放大器和接收機之間的部件(如多路分解器和濾器)給定的衰減(對于多路分解器，在四個信道時為6dB，對于濾波器，在每個信道大約為3dB)，大約7dB的另外的衰減器足以將輸出功率引至所需的-25dBm至-13dBm的范圍內(nèi)，而不有損接收質(zhì)量。
利用在自發(fā)發(fā)射峰值處具有較強衰減的和/或在波譜響應(yīng)曲線中具有較大斜率的濾波器6能導(dǎo)致更有效地去除自發(fā)發(fā)射和更大地壓縮信號的動態(tài)特性。
尤其是，陷波濾波器6可以是干涉濾波器。市場上能得到的是在傳輸時作為帶通濾波器和在反射時作為陷波濾波器的干涉濾波器。尤其是，由JDS FITEL生產(chǎn)的WD1530 TF1型適用于本發(fā)明。所用的反射部件的有關(guān)參數(shù)為1530nm處的衰減 10dB與3dB衰減相應(yīng)的波長1534nm對于輸入電平中20dB的變化，該濾波器所預(yù)期的輸出電平變化為6dB。
除了上述濾波器之外，可以使用其他類型的濾波器，只要它們在自發(fā)發(fā)射吸收及信號傳輸帶和泵激波長的透明性方面具有類似或更嚴(yán)格的性質(zhì)。
如上所述，濾波元件6的衰減可以結(jié)合信號動態(tài)特性所需的壓縮程度用或多或少的高值選擇。然而，已觀察到，為了使泵的差動吸收機制對于弱信號和強信號能傳導(dǎo)適于接收機特性的信號動態(tài)特性，不必使用與信號鄰近的自發(fā)發(fā)射峰值的非常高的濾波值，因為，為達到所需要的結(jié)果，已經(jīng)足以引入所述峰值的衰減。
為了利用濾波元件6進一步降低泵吸收，可以為泵設(shè)置低衰減通路，以避免從實際濾波器通過。例如，該濾波元件可以用圖10所示的一種結(jié)構(gòu)代替，它有兩個分光耦合器1和4，與前述耦合器類型相同，泵輻射無衰減地通過通路3，而信號通過濾波器2。
另一方案是，不用Er/Al/Ge/La攙雜的纖維，而使用基于石英的Er/Al/Ge攙雜的纖維，自發(fā)發(fā)射峰值約為1531.5nm。
雖然已結(jié)合攙雜的光纖放大器描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明也適用于利用稀土材料(最好是鉺)攙雜的光波導(dǎo)管的不同類型的放大器。
利用圖11的圖能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的光通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用圖6的實驗性裝置中的大多數(shù)部件，這些部件分配了相同的參考標(biāo)號。使用無源光纖部分46’(最好是單態(tài)類型的)代替可變衰減器46，且由根據(jù)本發(fā)明一方面的光放大器組成的前置放大器47后隨一個多路分解器49以及具有集中在每個信號波長的通帶的一系列四個濾波器50—53和四個接收機54—57。
顯然，同時傳輸?shù)男盘柕臄?shù)目不限于四個，因為它只取決于相鄰?fù)ㄐ判诺赖牟ㄩL之間的最小間隔。
在這里所述的根據(jù)本發(fā)明的光通信系統(tǒng)中，在具有級聯(lián)放大器的傳輸線路上，自發(fā)發(fā)射分量與不同波長的信號接近，并根據(jù)連續(xù)波譜分布，這是沿傳輸線路所采用的線路放大器類型的特征。
Huber博士的專利US5283686公開一種具有用于去除不需要的自發(fā)發(fā)射的濾波器的光放大器。在一個適用于波分多路復(fù)用(WDM)傳輸?shù)膶嵤┓绞街?，該放大器包括一個鉺攙雜的光纖，經(jīng)WDM耦合器與泵激光器連接，該濾波器包括一個光環(huán)行器和布拉格光柵反射器，與光環(huán)行器端口級聯(lián)，每次基本上僅反射包括通信信號之一的窄波長帶。在這一裝置中，信號首先在攙雜纖維中放大，再由光柵反射器反射，并通過光環(huán)行器到達輸出端，而不需要的自發(fā)發(fā)射不由光柵反射，在到達輸出端之前離開該裝置。
J.P.Dolavaux的專利US5392153公開一種兩級光放大器，其中第二級由未在第一級中使用的泵輻射泵激。在一個實施方式中，一個多路復(fù)用器多路分解來自第一級的泵激和放大的輸入信號，然而多路復(fù)用將要由第二級進一步放大的放大的輸入信號和再利用的泵激。該放大器具有用于從所述多路復(fù)用器取得放大的輸入信號并提供中間級隔離的裝置，該裝置可以是一個光隔離器、一個光纖接頭、損耗元件或波長濾波器。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，特別選擇的反射濾波器允許既引入信號和泵激之間的差動衰減又在光放大器的放大帶中沒有通信信道的地方完全去除所有波長的自發(fā)發(fā)射。
根據(jù)另一方面，另外的放大級允許進一步壓縮信號的動態(tài)特性。
所述類型的放大器證明在信號可以在預(yù)定的不同路徑到達接收站的光網(wǎng)絡(luò)中尤其有利。在這種情形下，放大器的功率均衡能力允許沿網(wǎng)絡(luò)部分保持同時放大的信號的恒定電平，而與先前信號所經(jīng)歷的不同路徑無關(guān)。
下面參照圖12描述根據(jù)本發(fā)明的兩級光線路放大器，它適用于光波分多路復(fù)用通信系統(tǒng)。
特別地，該放大器設(shè)置有兩級，差動衰減裝置和濾波裝置位于該兩級的第一級，以便在全局達到上述增益壓縮。
該描述論及適用于參照圖11所述類型的光通信系統(tǒng)的線路放大器，尤其對于通信信號的數(shù)目，而不論及線路放大器45、45’、45”和45。然而，同時放大的信號的數(shù)目并不限于4，如上述，而僅受保持波長之間的比最小值高的間隙的需要的限制，依賴于所采用系統(tǒng)的特定特征。在需要時，本領(lǐng)域內(nèi)熟練的技術(shù)人員可以根據(jù)已使用的電信系統(tǒng)的具體特征對線路放大器進行改裝。
該裝置的第一級標(biāo)為140。其中，第一分光耦合器103將來自輸入端101并通過第一光隔離器102的通信信號和來自與分光耦合器103連接的第一光泵激源的泵激輻射送入稀土攙雜的有源光纖的第一部分105，該光纖的端部與第二分光耦合器106連接。
分光耦合器106與前述分光耦合器103一樣，適用于將送入不同輸入端的泵激波長的輻射和通信信號波長的輻射組合到一個公共輸出端，并分別適用于將送入一個公共輸入端的泵激輻射和通信信號分離到兩個單獨的輸出端。
分光耦合器106的一個輸出端與分光耦合器117(其類型與上述相同)的一個輸入端連接，以為泵激輻射建立低衰減通路。
衰減和濾波光路130連接在分光耦合器106的另一輸出端與分光耦合器117的另一輸入端之間。它包括一個光環(huán)行器109，其第一端口107與分光耦合器106的一個輸出端連接；一個衰減纖維110和選擇性反射濾波器111、112、113和114，后隨一個低損耗終端115，與同一光環(huán)行器的第二端口108級聯(lián)耦合。該光環(huán)行器109的第三端口116與分光耦合器117連接。
該分光耦合器的輸出端與稀土攙雜的有源光纖的第二部分118連接，后面是第二光隔離器119。
該隔離器119將該裝置的第一級連接到第二級150。
第二級包括稀土攙雜的有源光纖的第三部分120，其第一端被送入通過隔離器119的來自第一級的通信信號。來自第二泵激源122的泵激輻射通過第四分光耦合器121被送入有源纖維部分120，第四光耦合器121與有源纖維部分120的與所述第一端相對的第二端連接。通信信號通過分光耦合器121到達與之相連的第三光隔離器123，然而到達輸出端124。
有源光纖最好是基于石英的光纖。用作主攙雜劑的稀土最好是鉺。作為輔助攙雜劑，有利地使用鋁、鍺和鑭或鋁和鍺。作為有源纖維可以使用前述專利分開IT/MI94A000712中所用的類型。
前述的相應(yīng)裝置也可用作分光耦合器103、106、117、121和隔離器102、119、123。
泵激源104和122可以例如是Quantum Welll激光器。特別地，源104可以是已參照圖3放大器所述類型的，而源122在980nm波長處具有大約80mW的最大光輸出功率。
“在波分多路復(fù)用光通信系統(tǒng)中具有對通信信號之一的波長λ的選擇性反射的濾波器”用于光分量，即，能夠反射具有預(yù)定波長帶內(nèi)的波長的輻射的相當(dāng)大部分，并能夠傳輸具有位于所述帶之外的波長的輻射的相當(dāng)大部分，其中所述波長帶包括波長λ，且不包括其他通信信號的波長。
選擇性反射濾波器114的輸出端(距光環(huán)行器最遠(yuǎn)的那端)需要方便地終止，以避免到光環(huán)行器的寄生反射。為此，可以采用熟練技術(shù)人員的一種公知技術(shù)，例如，利用彎角的、低反射光連接器115終止。一種方便的連接器例如是由SEIKOH GIKEN(296—JMatsuhidai Matsudo，Chiba，JP)生產(chǎn)的FC/APC型的。
線路放大器的光路的各部件之間的光連接可由一種公知技術(shù)實現(xiàn)，例如，通過熔融接合。在選擇性反射濾波器111、112、113、114之間的光連接也可通過光連接器(最好是低反射型的)實現(xiàn)，以便允許容易地增加或去除不同波長的濾波器。
另一方案是，通過下述技術(shù)，能夠在光纖的單一部分上形成所有選擇性反射濾波器111、112、113、114；然后將光纖部分連接到光環(huán)行器的端口108。該方案具有不需要不同光纖之間的光連接以便完全去除相當(dāng)?shù)膿p耗的優(yōu)點。
選擇性反射濾波器111、112、113、114的排列次序不構(gòu)成本發(fā)明的關(guān)鍵問題，在任何所述版本中，這種次序可以修改而實現(xiàn)相同功能。
光環(huán)行器是無源光部件，一般具有三個或四個有序的端口，將輸入到端口之一中的輻射單向傳輸?shù)绞Ｓ喽丝诘膬H一個，即，傳輸?shù)巾樞蛑械南乱粋€。最好使用偏振獨立環(huán)行器。光環(huán)行器是市場上可得到的部件。適用于本發(fā)明的，例如是前述由JDS FITEL公司(570Hoston Drive，Nepean，Ontario，CA)生產(chǎn)的CRI500型，或是由E—TEK DYNAMICS)生產(chǎn)的PIFC—100型。
分布布拉格反射光波導(dǎo)管濾波器是適用于本發(fā)明的選擇性反射濾波器的一個例子。它們反射窄波長帶的輻射，并傳輸該帶外的輻射。它們中的每一個由光波導(dǎo)管(如光纖)的一部分組成，沿光波導(dǎo)管的折射率呈周期性變化如果以每個折射率反射的信號部分相位改變，則產(chǎn)生相長干涉，入射信號被反射。與最大反射相應(yīng)的相長干涉的條件由關(guān)系2·l·λs/n表示，其中l(wèi)指由折射率變化形成的光柵的間距，λs指入射輻射的波長，而n指光波導(dǎo)管的芯的折射率。在文字上，上述現(xiàn)象稱為分布布拉格反射。
周期性的折射率變化可由公知技術(shù)實現(xiàn)，例如，將一部分去掉保護涂層的光纖暴露在由適當(dāng)干涉系統(tǒng)(如硅相位遮蔽)將強UV束(象激發(fā)物激光器、二倍頻氬激光器或四倍頻NdYAG激光器所產(chǎn)生的)自身干涉而形成的干涉條紋中，如專利US5351321中所述。
纖維，尤其是芯暴露于其強度沿光軸周期性變化的UV輻射。在受到UV輻射的芯的部分，產(chǎn)生Ge—O鍵的部分?jǐn)嗔?，使永遠(yuǎn)修改了折射率。
可以通過選擇光柵間距以實現(xiàn)相長干涉關(guān)系而隨意確定反射帶的中央波長。
通過這種技術(shù)，可以獲得-3dB反射波長帶的濾波器，一般只有0.2～0.3nm寬，在帶中央具有高至99％的反射，制造時能夠確定的反射帶的中央波長在約±0.1nm范圍內(nèi)，中央波長因溫度的改變不高于0.02nm/C。
如果通信信號源的波長具有寬于0.2～0.3nm的容限間隔，則需要具有相應(yīng)寬度的通帶的濾波器。例如，通過選擇制成的激光器，如目前普遍使用的半導(dǎo)體激光器源的發(fā)射波長一般確定在士1nm內(nèi)。
分布布拉格反射光纖濾波器可以用需要的規(guī)范生產(chǎn)，通過將線性調(diào)頻脈沖(chirped)間距加到光柵上，將使反射帶的寬度大于0.2～0.3nm。這是利用公知技術(shù)做到的，如發(fā)表在Electronics Let-ters第30卷第14期1994年7月7日1172至1174頁上的P.C.Hill等人的論文。
在光通信線路的工作狀況下，沿該線路使用圖12的放大器，需要補償通信信號波長處的色散，由一定規(guī)范(如發(fā)表于Optics Let-ters第12卷第10期817至849頁F.Quellette的論文)制造的具有線性調(diào)頻脈沖光柵的分布布拉格反射光纖濾波器，可用作選擇性反射濾波器111、112、113和114。
如果在顯著溫度變化的狀態(tài)下使用線路放大器，可以適當(dāng)?shù)責(zé)岱€(wěn)定光纖濾波器111、112、113和114。
衰減纖維110用來衰減給定量的通信信號。由相同裝置提供的衰減可以是信號所需衰減的一半，因為兩次通過纖維110。
沿第一有源纖維部分105的端部與第二有源纖維部分118的始端之間的光通路，通信信號受到的衰減(通過分光耦合器106、光路130和分光耦合器117)最好比泵激輻射受到的衰減(通過分光耦合器106和107)高5dB±1dB。
除了使用參照圖3所述類型的衰減纖維110之外，可以利用其他公知技術(shù)實現(xiàn)信號波長處的局部衰減例如，通過在光環(huán)行器的端口108與選擇性反射濾波器111之間加入熔融接合，以便提供給定損耗在兩個光纖的端部之間實現(xiàn)衰減熔融接合是公知的，該接合根據(jù)所需的損耗與各光軸排成一線，相距一小距離。
通信信號的局部衰減可以通過利用在信號波長處具有受限反射的部件作為選擇性反射濾波器111、112、113和114實現(xiàn)。分布布拉格反射光纖濾波器可以具有例如比所述最大值低的反射。
分布線路放大器具有兩級結(jié)構(gòu)。
第一級140由兩個光纖部分組成，它們由分光耦合器106、117和光路130分開。它去除自發(fā)發(fā)射并壓縮信號動態(tài)特性。在信號的輸入功率的20dB改變的情形下，已測定第一級輸出端的通信信號之一的功率變化不高于大約6dB。
第二級150將信號放大到足夠的功率以傳過放大器之后的無源纖維。由于有源纖維120的高度飽和，第二級還有助于壓縮信號動態(tài)特性。本發(fā)明人已測到，在具有第二級150的規(guī)范的放大級中，對任何通信信號而言，對于第二級輸入功率中每1dB的改變，輸出功率的變化不高于0.1dB。申請人推定一般情形下這種變化低于0.2dB/dB。
設(shè)在兩級的輸入端和輸出端的隔離器102、119和123降低噪聲，尤其由于沿通信線路反向傳播的自發(fā)發(fā)射、波長和布里淵散射以及相對反射的噪聲。
光路130相對于自發(fā)發(fā)射過濾通信信號，并在同時相對于泵相對衰減通信信號。
根據(jù)前述機制，在強或弱輸入信號的情形下，選擇性衰減在所述放大器的第一級的兩個有源纖維部分中差動吸收泵激，由此壓縮信號的動態(tài)特性。
已經(jīng)注意到，具有與通信信號不同波長的放大的自發(fā)發(fā)射的存在是信號動態(tài)特性低壓縮的原因，即使在相對于泵激差動衰減信號的情形下。
在剛剛所述的線路放大器中，這一問題通過將信號/泵激差動衰減的操作與去除與通信信號不同波長的自發(fā)發(fā)射的操作結(jié)合起來得以解決，兩種操作都由光路130與分光耦合器106和117一起完成。
在所述的線路放大器中，第一部分有源纖維中產(chǎn)生并在信號方向上傳播的自發(fā)發(fā)射被去除而不傳向第二部分有源纖維。
自發(fā)發(fā)射也沿第一級的第二部分有源纖維118和沿第二級的有源纖維120產(chǎn)生。
然而，如果更多的所述類型的放大器沿通信線路級聯(lián)起來，它們中的每個除了通信信號之外只接收由先前線路放大器產(chǎn)生的自發(fā)發(fā)射分量作為輸入。沿該線路積累的自發(fā)發(fā)射受到限制。特別地，沿線路在NA放大器之后的具有頻率γ的自發(fā)發(fā)射的功率由下式表示PASE＝2hγnSPΔγ(G—1)Nλ其中h是Planck常數(shù)，nSP是有源纖維的反相電平，G是有源纖維的總增益，Δγ是濾波裝置的總帶寬，即在本發(fā)明的情形下，與每個通信信號相聯(lián)的選擇性反射濾波器的帶寬的總和。
根據(jù)本發(fā)明的每個線路放大器，在其輸入端沒有足夠強度的自發(fā)發(fā)射以阻止第一級中兩個有源纖維部分的泵差動吸收時，利用所述機制有效地壓縮信號動態(tài)特性。
光路130相對于線路放大器第一級的兩個有源纖維部分的位置可以用在所引用的專利申請EP567941中所述的相同的準(zhǔn)則選定，以定位濾波裝置，尤其在有源纖維總長度的50％與75％之間。
在存在所用系統(tǒng)和裝置的特定特征時，本領(lǐng)域內(nèi)熟練的技術(shù)人員將能夠一件一件地選擇最適當(dāng)?shù)奈恢茫詫崿F(xiàn)如上所述的本發(fā)明的工作機制。
圖13示出根據(jù)本發(fā)明另一版本的兩級線路放大器的圖。與圖12中相應(yīng)的部件標(biāo)以相同的標(biāo)號，其描述參照前述。
在圖13所示的線路放大器中，第一級140的第一有源纖維部分105在與信號傳播方向相反的方向上受到來自泵激源104的輻射的泵激，泵激源104通過分光耦合器106與有源纖維105的一端連接。
與有源纖維部分105的另一端連接的分光耦合器103將剩余泵激輻射引至光纖131的一端，光纖另一端連接至分光耦合器117，以便將所述剩余泵激輻射送入第二有源纖維部分118中，從而通信信號跟隨與圖12的線路放大器相同的通路。
在結(jié)合圖13所述的根據(jù)本發(fā)明另一版本的兩級線路放大器中，來自第一有源纖維部分105的、可用于泵激第二有源纖維部分118的剩余泵功率，根據(jù)申請人的測定，較高于結(jié)合圖1 2所述的線路放大器；沿第一纖維部分反向傳播的泵的吸收使得纖維中攙雜劑的激勵電平在信號傳播方向上增加，在圖12的放大器的第一有源纖維部分產(chǎn)生相反情況；因此，在第一有源纖維部分的開始處，低電平信號與共同傳播的泵激相比被較少放大；較少放大的信號到達第一有源纖維部分105的尾端，并較少利用泵激輻射；則可用于第二有源纖維部分的剩余泵輻射較大。由于這些原因，預(yù)期有較高的增益壓縮。
權(quán)利要求
1.一種光通信系統(tǒng)，包括—發(fā)送裝置，產(chǎn)生具有包括在預(yù)定波長帶內(nèi)的不同波長的至少兩個光信號，—接收裝置，—光纖線路，用于在所述發(fā)送裝置與接收裝置之間連接，—有源波導(dǎo)管光放大裝置，沿所述線路設(shè)置，工作時相互連接，以將所述光信號從所述發(fā)送裝置傳輸?shù)剿鼋邮昭b置，其特征在于在所述光纖線路與所述接收裝置之間具有光前置放大器，包括—一個稀土攙雜的光波導(dǎo)管，通過耦合裝置饋以泵激波長的泵激輻射和來自所述光纖線路的信號，—差動衰減裝置，沿所述攙雜的波導(dǎo)管設(shè)在第一預(yù)定位置，能夠引起所述預(yù)定波長帶內(nèi)的衰減，比在所述泵激波長引起的衰減大一給定量，—濾波裝置，沿所述攙雜的波導(dǎo)管設(shè)在第二預(yù)定位置，設(shè)置有適于無顯著程度衰減地傳輸所述預(yù)定波長帶的信號并對與所述預(yù)定帶鄰近的波長帶內(nèi)的自發(fā)發(fā)射衰減一高于預(yù)定最小值的值的波譜衰減曲線，其中所述第一預(yù)定位置和第二預(yù)定位置、差動衰減裝置的所述給定衰減量、濾波裝置的所述預(yù)定衰減最小值以及與所述預(yù)定帶鄰近的所述波長帶是以這樣一種相互間的功能關(guān)系選擇的，使得該前置放大器的位于20dB范圍內(nèi)的輸入信號之一的功率變化使輸入到接收裝置的功率變化包括在不大于12dB的范圍內(nèi)
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光通信系統(tǒng)，其特征在于與預(yù)定信號帶鄰近的所述波長帶包含作為所述前置放大器部件的用稀土材料攙雜的所述光波導(dǎo)管的自發(fā)發(fā)射的相對最大值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光通信系統(tǒng)，其特征在于與所述預(yù)定信號帶鄰近的所述波長帶包含作為放大裝置部件的所述有源波導(dǎo)管的自發(fā)發(fā)射的相對最大值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光通信系統(tǒng)，其特征在于前置放大器的輸入信號之一的位于20dB范圍內(nèi)的功率變化使接收裝置的輸入功率變化在不大于9dB的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的光通信系統(tǒng)，其特征在于前置放大器的輸入信號之一的位于20dB范圍內(nèi)的功率變化使接收裝置的輸入功率變化在不大于6dB的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述濾波裝置的所述第二預(yù)定位置沿所述攙雜的波導(dǎo)管位于波導(dǎo)管總長度的15％與50％之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述濾波裝置的所述第二預(yù)定位置沿所述攙雜的波導(dǎo)管位于波導(dǎo)管總長度的20％與30％之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述差動衰減裝置的所述第一預(yù)定位置沿所述攙雜的波導(dǎo)管位于波導(dǎo)管總長度的50％與75％之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的光通信系統(tǒng)，其特征在于具有第二濾波裝置，沿所述攙雜的波導(dǎo)管設(shè)置，適于無顯著衰減地傳輸在所述預(yù)定帶內(nèi)的信號并對與所述預(yù)定信號帶鄰近的至少一個波長帶內(nèi)的自發(fā)發(fā)射進行衰減。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述第二濾波裝置沿所述攙雜的波導(dǎo)管位于波導(dǎo)管總長度的50％與75％之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述攙雜的波導(dǎo)管是基于石英的攙雜的光纖。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述稀土材料是鉺。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述光纖還用鋁、鍺和鑭攙雜。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述光纖還用鋁和鍺攙雜。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述濾波裝置在—3dB時具有包括在1532nm與1534nm之間的截止波長。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述預(yù)定波長帶包括在1535nm與1560nm之間的波長帶。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述濾波裝置由一部分光纖組成，該光纖具有對于與所述預(yù)定帶鄰近的所述帶內(nèi)的波長相互光連接的兩個芯，兩個芯中的一個與纖維同軸且在攙雜的波導(dǎo)管的兩端處連接，另一個芯是偏心的且在波導(dǎo)管的兩端處截止。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述濾波裝置由反射中所用的干涉濾波器組成。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述濾波裝置包括—第一分光耦合器，它將所述預(yù)定帶和所述鄰近帶中的到第一端子的輻射與所述泵激波長的到第二端子的輻射分開；—一個濾波器，與所述第一端子連接，能夠無顯著衰減地傳輸所述預(yù)定波長帶內(nèi)的信號并對與所述預(yù)定信號帶鄰近的至少一個波長帶內(nèi)的自發(fā)發(fā)射進行衰減；—第二分光耦合器，將來自所述濾波器的輻射與來自所述第二端子的所述泵激波長的輻射組合起來。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述濾波裝置在與預(yù)定信號帶鄰近的所述波長帶內(nèi)的衰減至少是6dB。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述濾波裝置在與預(yù)定信號帶鄰近的所述波長帶內(nèi)的衰減至少是10dB。
22.根據(jù)權(quán)利要求1的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述差動衰減裝置包括—第一分光耦合器，它將分別傳向第一端子和第二端子的所述預(yù)定帶中的輻射與所述泵激波長的輻射分開；—一個衰減部件，與述所述第一端子連接，能夠衰減所述預(yù)定帶內(nèi)的所述信號；—第二分光耦合器，將來自所述衰減部件的輻射與來自所述第二端子的所述泵激波長的輻射組合起來。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述衰減部件是光纖。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的光通信系統(tǒng)，其特征在于將一個光隔離器插在所述衰減部件與第二分光耦合器之間。
25.根據(jù)權(quán)利要求1的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述差動衰減裝置包括一個繞組，該繞組具有一個預(yù)定彎曲半徑并由一匝或多匝光纖組成。
26.根據(jù)權(quán)利要求11和25的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述繞組由攙雜的光纖的一部分制成。
27.根據(jù)權(quán)利要求1的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述差動衰減裝置在所述預(yù)定波長帶內(nèi)的衰減比在所述泵激波長處的衰減大5±1dB的量。
28.根據(jù)權(quán)利要求1的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述光放大裝置由至少三個有源纖維光放大器組成，它們沿光纖連接線路級聯(lián)設(shè)置。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述光放大裝置包括一個基于石英的有源纖維，該纖維具有一個由至少一種熒光性主攙雜劑和至少一種輔助攙雜劑攙雜的芯，兩種攙雜劑相互間處于這樣一種功能性關(guān)系，使得它們在接收時提供的光信/噪比為當(dāng)每個所述有源纖維光放大器的輸入信號功率不低于—16dBm時，對于包括在所述預(yù)定帶內(nèi)的波長的信號，以0.5nm濾波振幅測量，光信/噪比不低于15dB。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述主攙雜劑是鉺而所述輔助攙雜劑是鋁、鍺和鑭。
31.一種光放大器，包括—一個稀土攙雜的光波導(dǎo)管，—輸入裝置，輸入包括在預(yù)定波長帶內(nèi)且在預(yù)定輸入功率范圍內(nèi)的一個或多個信號，—所述攙雜的波導(dǎo)管的泵激裝置，適于提供泵激波長的光泵激功率，—位于所述光泵激功率和所述輸入信號或幾個信號的所述攙雜的波導(dǎo)管內(nèi)的耦合裝置，—輸出裝置，以給定的輸出電平，發(fā)射一個或多個輸出信號，該輸出信號已由提供到所述攙雜的波導(dǎo)管內(nèi)的泵激的所述稀土材料的受激發(fā)射加以放大，—差動衰減裝置，沿有源波導(dǎo)管位于第一預(yù)定位置，能夠提供預(yù)定衰減，在所述預(yù)定波長帶具有一個值，該預(yù)定衰減與在所述泵激波長處提供的衰減不同，其特征在于沿所述攙雜的波導(dǎo)管位于第二預(yù)定位置的濾波裝置，被提供以適于無顯著衰減地傳輸所述預(yù)定波長帶內(nèi)的信號并對與所述預(yù)定帶鄰近的波長帶內(nèi)的自發(fā)發(fā)射衰減高于預(yù)定最小值的值的波譜衰減曲線，其中所述第一和第二預(yù)定位置、差動衰減裝置的所述預(yù)定衰減值、濾波裝置的所述預(yù)定衰減最小值以及與所述預(yù)定帶鄰近的所述波長帶是以相互間的這樣一種功能性關(guān)系選擇的，使得輸入信號之一的位于20dB范圍之內(nèi)的功率變化使來自放大器的輸出功率的功率變化包括在不大于12dB的范圍之內(nèi)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的光通信系統(tǒng)，其特征在于與所述預(yù)定信號帶鄰近的所述波長帶包含用稀土材料攙雜的所述光波導(dǎo)管的自發(fā)發(fā)射的相對最大值。
33.根據(jù)權(quán)利要求31的光通信系統(tǒng)，其特征在于前置放大器的輸入信號之一的位于20dB范圍內(nèi)的功率變化使放大器的輸出功率變化在不大于9dB的范圍內(nèi)。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的光通信系統(tǒng)，其特征在于前置放大器的輸入信號之一的位于20dB范圍內(nèi)的功率變化使放大器的輸出功率變化在不大于6dB的范圍內(nèi)。
35.根據(jù)權(quán)利要求31的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述濾波裝置的所述第二預(yù)定位置沿所述攙雜的波導(dǎo)管位于波導(dǎo)管長度的15％與50％之間。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述濾波裝置的所述第二預(yù)定位置沿所述攙雜的波導(dǎo)管位于波導(dǎo)管長度的20％與30％之間。
37.根據(jù)權(quán)利要求31的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述差動衰減裝置的所述第一預(yù)定位置沿所述攙雜的波導(dǎo)管位于波導(dǎo)管長度的50％與75％之間。
38.根據(jù)權(quán)利要求31的光通信系統(tǒng)，其特征在于具有第二濾波裝置，沿所述攙雜的波導(dǎo)管設(shè)置，適于無顯著衰減地傳輸在所述預(yù)定帶內(nèi)的信號并對與所述預(yù)定信號帶鄰近的至少一個波長帶內(nèi)的自發(fā)發(fā)射進行衰減。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述第二濾波裝置沿所述攙雜的波導(dǎo)管位于波導(dǎo)管總長度的50％與75％之間。
40.根據(jù)權(quán)利要求31的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述攙雜的波導(dǎo)管是基于石英的攙雜的光纖。
41.根據(jù)權(quán)利要求40的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述稀土材料是鉺。
42.根據(jù)權(quán)利要求41的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述光纖還用鋁、鍺和鑭攙雜。
43.根據(jù)權(quán)利要求41的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述光纖還用鋁和鍺攙雜。
44.根據(jù)權(quán)利要求41的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述濾波裝置在—3dB時具有包括在1532nm與1534nm之間的截止波長。
45.根據(jù)權(quán)利要求41的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述預(yù)定波長帶包括在1535nm與1560nm之間的波長帶。
46.根據(jù)權(quán)利要求31的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述濾波裝置由一部分光纖組成，該光纖具有對于與所述預(yù)定帶鄰近的所述帶內(nèi)的波長相互光連接的兩個芯，兩個芯中的一個與纖維同軸且在攙雜的波導(dǎo)管的兩端處連接，另一個芯是偏心的且在波導(dǎo)管的兩端處截止。
47.根據(jù)權(quán)利要求31的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述濾波裝置由反射中所用的干涉濾波器組成。
48.根據(jù)權(quán)利要求31的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述濾波裝置包括—第一分光耦合器，它將所述預(yù)定帶和所述鄰近帶中的到第一端子的輻射與所述泵激波長的到第二端子的輻射分開；—一個濾波器，與所述第一端子連接，能夠無顯著衰減地傳輸所述預(yù)定波長帶內(nèi)的信號并對與所述預(yù)定信號帶鄰近的至少一個波長帶內(nèi)的自發(fā)發(fā)射進行衰減；—第二分光耦合器，將來自所述濾波器的輻射與來自所述第二端子的所述泵激波長的輻射組合起來。
49.根據(jù)權(quán)利要求31的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述濾波裝置在與預(yù)定信號帶鄰近的所述波長帶內(nèi)的衰減至少是6dB。
50.根據(jù)權(quán)利要求49的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述濾波裝置在與預(yù)定信號帶鄰近的所述波長帶內(nèi)的衰減至少是10dB。
51.根據(jù)權(quán)利要求31的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述差動衰減裝置包括—第一分光耦合器，它將分別傳向第一端子和第二端子的所述預(yù)定帶中的輻射與所述泵激波長的輻射分開；—一個衰減部件，與述所述第一端子連接，能夠衰減所述預(yù)定帶內(nèi)的所述信號；—第二分光耦合器，將來自所述衰減部件的輻射與來自所述第二端子的所述泵激波長的輻射組合起來。
52.根據(jù)權(quán)利要求51的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述衰減部件是光纖。
53.根據(jù)權(quán)利要求51的光通信系統(tǒng)，其特征在于將一個光隔離器插在所述衰減部件與第二分光耦合器之間。
54.根據(jù)權(quán)利要求31的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述差動衰減裝置包括一個繞組，該繞組具有一個預(yù)定彎曲半徑并由一匝或多匝光纖組成。
55.根據(jù)權(quán)利要求40和54的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述繞組由攙雜的光纖的一部分制成。
56.根據(jù)權(quán)利要求31的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述差動衰減裝置在所述預(yù)定波長帶內(nèi)的衰減比在所述泵激波長處的衰減大5±1dB的量。
57.一種光通信系統(tǒng)，包括—發(fā)送裝置，產(chǎn)生具有包括在預(yù)定波長帶內(nèi)的不同波長的至少兩個光信號，—接收裝置，—光纖線路，用于在所述發(fā)送裝置與接收裝置之間連接，—有源波導(dǎo)管光放大器，沿所述線路設(shè)置，工作時相互連接，以將所述光信號從所述發(fā)送裝置傳輸?shù)剿鼋邮昭b置，其特征在于所述有源波導(dǎo)管光放大器包括—第一稀土攙雜的光波導(dǎo)管，通過耦合裝置送入來自第一泵激源的泵激波長的泵激輻射和來自所述光纖線路的信號，—差動衰減裝置，沿所述第一攙雜的波導(dǎo)管設(shè)在預(yù)定位置，能夠使每個所述不同信號波長的衰減比所述泵激波長的衰減大于一個給定量，—濾波裝置，沿所述第一攙雜的波導(dǎo)管設(shè)在所述預(yù)定位置，并設(shè)置有適用于無顯著衰減地傳輸包括在一系列非覆蓋區(qū)間——每個區(qū)間僅包括所述光信號中的一個——內(nèi)的波長的輻射并對位于所述區(qū)間之外的波長的自發(fā)發(fā)射衰減一個高于預(yù)定最小值的值的波譜衰減曲線，—第二稀土攙雜的光波導(dǎo)管，通過耦合裝置送入來自第二泵激源的泵激波長的泵激輻射和來自所述第一稀土攙雜的光波導(dǎo)管的信號，其中所述預(yù)定位置、差動衰減裝置的所述給定衰減量以及濾波裝置的所述預(yù)定衰減最小值是以這樣一種相互間的功能關(guān)系選擇的，使得放大器的位于20dB范圍內(nèi)的輸入信號之一的功率變化使輸出功率變化包括在不大于3dB的范圍內(nèi)。
58.根據(jù)權(quán)利要求57的光通信系統(tǒng)，其特征在于放大器的位于20dB范圍內(nèi)的輸入信號之一的功率變化使輸出功率變化包括在不大于2dB的范圍內(nèi)。
59.根據(jù)權(quán)利要求57的光通信系統(tǒng)，其特征在于差動衰減裝置的所述給定衰減量高于5dB±1dB。
60.根據(jù)權(quán)利要求57的光通信系統(tǒng)，其特征在于所述濾波裝置包括一個分布布拉格反射濾波器。
61.在包括級聯(lián)的有源纖維光放大器的光通信線路上傳輸光信號的方法，包括—將不同波長的至少兩個光信號送入所述光通信線路，—將泵激輻射送入每個所述有源纖維光放大器，其特征在于包括—沿所述光放大器的至少一個的有源纖維，在第一預(yù)定位置過濾自發(fā)發(fā)射的至少一部分，—沿所述至少一個光放大器的有源纖維，在第二預(yù)定位置，相對于所述泵激輻射將所述光信號衰減一大于給定量的值，其中所述第一和第二預(yù)定位置和所述給定衰減量在工作時以這種方式選擇，使得所述放大器的位于20dB范圍內(nèi)的輸入信號之一的功率變化使得所述放大器輸出端的所述信號的功率變化包括在不大于3dB的范圍內(nèi)。
62.根據(jù)權(quán)利要求61的傳輸光信號的方法，其特征在于所述第一預(yù)定位置與所述第二預(yù)定位置一致。
63.根據(jù)權(quán)利要求61的傳輸光信號的方法，其特征在于所述過濾自發(fā)發(fā)射的至少一部分的操作包括去除包括在所述通信信號的每兩個鄰近波長之間的帶內(nèi)的自發(fā)發(fā)射。
全文摘要
一種光通信系統(tǒng)，包括用于產(chǎn)生不同波長光信號的裝置，具有放大裝置的光纖線路，前置放大器和接收裝置，其中前置放大器包括一個用稀土材料攙雜的光波導(dǎo)管，沿波導(dǎo)管位于第一位置的差動衰減裝置(使信號帶內(nèi)的衰減大于泵激波長的衰減)，位于第二位置的濾波裝置(對與信號帶鄰近的波長帶內(nèi)的自發(fā)發(fā)射衰減比預(yù)定最小值高的值)。選擇差動衰減裝置和濾波裝置的位置和衰減以及波長帶，以便限制前置放大器的輸出功率。
文檔編號H04J14/02GK1124425SQ9510863
公開日1996年6月12日 申請日期1995年7月24日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月25日
發(fā)明者福斯托·梅利, 斯蒂芬諾·皮斯阿西亞 申請人:皮雷利·卡維有限公司