專利名稱：光信號電平調(diào)整的方法
光信號是經(jīng)過光纜傳輸?shù)?。為了其加?qiáng)常常使用光纖放大器。這種光纖放大器或者使用專門計(jì)量的光纖段或者使用正常傳輸光纖上的非線性效應(yīng)，如在ntz，第43卷，(1990)第1冊，8至13頁中敘述的光纖-喇曼-放大器。
在很多傳輸裝置上也使用阻尼環(huán)節(jié)，用阻尼環(huán)節(jié)調(diào)整所要求的電平值，例如放大器的輸入電平，這例如在IEEE光子技術(shù)學(xué)，第6卷，第4冊，1994年4月，509至512頁中敘述的。
現(xiàn)代的傳輸系統(tǒng)使用波長復(fù)用方法，在其中將多個(gè)傳輸頻道綜合成一個(gè)傳輸帶，將這個(gè)傳輸帶整個(gè)放大。由于喇曼-效應(yīng)導(dǎo)致信號傾斜，這個(gè)目前通過非線性放大器和濾波器是可以補(bǔ)償?shù)?。受到刺激的喇?漫射的基礎(chǔ)理論敘述在非線性光纖光學(xué)中，第二版，Govind P．Agrawal，學(xué)術(shù)出版社，第8章。
受到刺激的喇曼-效應(yīng)，SRS，的作用是，將“長波”頻道中傳輸?shù)男盘柗糯鬆奚恕岸滩ā眰鬏數(shù)男盘?；用另外的表達(dá)方法，從短波“藍(lán)色”頻道中將能量奪去，信號隨著波長的減小(頻率增加)很快被阻尼，而這對長波“紅色”頻道是有益的。波長愈長，對相應(yīng)的傳輸頻道愈有益。相應(yīng)的也適合于具有高比特率的頻譜成分。
在附

圖1和2中表示了SRS-效應(yīng)的作用。左圖表示與波長無關(guān)的藍(lán)色傳輸帶(波長范圍)恒定的接收電平λB。右圖表示了如果同時(shí)將其它的“紅色”波長范圍使用于光信號傳輸時(shí)的接收電平。藍(lán)色傳輸帶的波長愈短，阻尼愈大。
附圖2表示了“紅色”傳輸帶λR的電平情況。左圖還是表示了只在這個(gè)傳輸帶上傳輸信號情況下線性的電平曲線。如果附加在“藍(lán)色”波長范圍進(jìn)行傳輸時(shí)，電平隨著波長增加很快被提高。這與在傳輸帶上的信號是否以相同的或者相反的方向傳輸關(guān)系不大(聯(lián)合-傳播波-相反-傳播波)。
在當(dāng)前典型的兩次八頻道的傳輸系統(tǒng)中由于上述效應(yīng)在傳輸路段(大約40-80km)上出現(xiàn)附加阻尼以及在0．4至0．7dB之間的放大。在具有10個(gè)或更多的傳輸段上的傳輸路段上和相應(yīng)很多中間放大器，這些電平變化相應(yīng)的相加。如果傳輸帶中的一個(gè)中斷，則在未受干擾的傳輸帶上的信號電平也變化得很快。接收方的自動(dòng)放大調(diào)節(jié)一般不能很快平衡這個(gè)電平波動(dòng)，其后果是毫微秒級的故障脈沖。在這種情況下要求很快重新建立當(dāng)前的電平。
對于很多應(yīng)用場合信號頻帶的電平和傾斜常常可以相互獨(dú)立的進(jìn)行調(diào)整。
因此本發(fā)明的任務(wù)是，給出調(diào)整電平和調(diào)整光信號傾斜的方法和裝置。
因此本發(fā)明的其它任務(wù)是，給出當(dāng)其它傳輸帶中斷時(shí)在未受干擾的傳輸帶上很快穩(wěn)定信號電平的方法和適合的裝置。
權(quán)利要求1規(guī)定了解決主要任務(wù)的方法。在獨(dú)立權(quán)利要求9上敘述了適合的裝置。
用于穩(wěn)定的方法的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)描述在權(quán)利要求14中和為實(shí)現(xiàn)此方法廉價(jià)的適合裝置敘述在權(quán)利要求21上。
本發(fā)明的有利的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)敘述在從屬權(quán)利要求中。
按照本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)是，信號電平和傾斜可以相互獨(dú)立進(jìn)行調(diào)整。通過本方法信號，例如波長信號不僅可以放大而且也可以削弱。此外將傾斜可以在比較大的范圍內(nèi)改變，這樣產(chǎn)生一個(gè)所期望的信號畸變。通過激光泵將泵信號分成具有傳輸帶波長以上的和／或以下的。這些泵信號從信號中或者將能量奪走或者向它輸入能量。通過改變泵能量將信號放大或阻尼，此時(shí)同時(shí)出現(xiàn)傾斜。
通過適當(dāng)選擇激光泵波長可以控制增益／阻尼和在其它范圍的傾斜。
有利的是，如果將泵能量在接收方的端部饋入時(shí)，因?yàn)檫@導(dǎo)致其比較好的噪聲性能。傾斜是和激光泵波長與信號(平均的)的波長之間的距離有關(guān)。有利的是將裝置也可以只構(gòu)成為阻尼環(huán)節(jié)。通過選擇泵波長則傾斜程度可以依賴阻尼確定。將這樣的“光阻尼環(huán)節(jié)”也可以使用作為接收方光信號的電平調(diào)節(jié)。在一種特別簡單的根據(jù)各個(gè)應(yīng)用場合設(shè)置的阻尼環(huán)節(jié)上只使用一個(gè)激光器，從而建立在阻尼和傾斜之間所希望的關(guān)系。
如果使用激光泵或者作為能源饋入或者作為能源吸收，激光泵對中斷的傳輸帶起到補(bǔ)償?shù)淖饔?，?dāng)傳輸帶中斷時(shí)在未受干擾的傳輸帶上電平幾乎保持恒定。因?yàn)闉榱搜a(bǔ)償中斷的傳輸帶需要改變激光泵的功率是已知的，將其相應(yīng)的功率很快改變，從而盡可能少地出現(xiàn)傳輸故障。準(zhǔn)確的微調(diào)一般是不需要的，然而可以追加安排。
如果在接收方使用激光泵，一般產(chǎn)生比較好的信號-噪聲-比。這里必要時(shí)控制裝置也可以在接收放大器中存取，以便通過控制其傳輸情況達(dá)到最佳的電平曲線。
為了同時(shí)用電平平衡未受干擾傳輸帶的傾斜，如果在未受干擾運(yùn)行情況下關(guān)閉激光泵的頻率大約對應(yīng)于中斷的傳輸帶的平均頻率時(shí)是有利的。
對于中斷傳輸帶的最佳補(bǔ)償是適合的，使用具有低于和／或高于傳輸帶不同波長的多個(gè)激光泵。用具有不同波長的兩個(gè)泵信號進(jìn)行最佳的補(bǔ)償已經(jīng)是可能的。適合的-然而常常是不能實(shí)現(xiàn)的-也可以使用一個(gè)激光泵，其頻率位于兩個(gè)波長范圍之間，因?yàn)榭梢韵嗤靥幚韨鬏攷А?br> 借助于附圖敘述本發(fā)明的實(shí)施例。
附圖表示附圖3光信號電平調(diào)整原理圖，附圖4隨著兩個(gè)泵信號變化的光信號的電平曲線和附圖5電平調(diào)節(jié)裝置。
附圖6具有一個(gè)激光泵的傳輸路段，附圖7在接收方插入激光泵的傳輸路段，附圖8在發(fā)送方和接收方插入激光泵的傳輸路段，附圖9在有利的實(shí)施例中在接收方插入兩個(gè)激光泵的傳輸路段和附圖10在接收方插入兩個(gè)激光泵用于雙方向運(yùn)行。
附圖3表示了傳輸段具有發(fā)送裝置S，例如激光器或放大器，這個(gè)發(fā)送裝置將具有比較大波長范圍λS的光信號OSS饋入光纜LW，并且具有接收裝置R，這個(gè)接收裝置同時(shí)有一個(gè)放大器。例如光信號可以涉及到具有比較大帶寬的數(shù)字復(fù)用信號或者涉及到波長復(fù)用信號。將由于傳輸路段被阻尼的光信號(接收信號)OSE輸入給接收裝置R。
在接收方安裝了兩個(gè)激光泵PL1和PL2，激光泵將位于光信號最小波長λMI以下的波長為λB的泵信號PS1，和將位于光信號最大波長λMA以上的波長為λR的泵信號PS2(附圖2)，經(jīng)過耦合器K饋入光纜。泵信號PS2使光信號OSE削弱。泵信號的功率愈大，光信號變得愈弱。這種削弱隨著光信號的波長與激光泵的波長的差值而增加。泵信號PS1又提高了信號電平，但是傾斜是在同一個(gè)回轉(zhuǎn)方向上的。但是因?yàn)榕c頻帶λS的距離以及與其平均的波長以及與其最小的波長λMI的距離不等于與第二個(gè)泵信號的波長λR的距離，在放大和傾斜之間出現(xiàn)另外的關(guān)系。這樣在可調(diào)整的阻尼值或放大值時(shí)可以實(shí)現(xiàn)不同的傾斜。
如果應(yīng)該實(shí)現(xiàn)阻尼環(huán)節(jié)時(shí)，具有“紅色”波長的(大于最大波長λMA)激光泵的作用必須是主要的。如果相反實(shí)現(xiàn)放大器時(shí)，具有“藍(lán)色”波長的(小于最小波長λMI)激光泵的作用必須是主要的。
在簡化的阻尼環(huán)節(jié)實(shí)施形式中只使用“紅色”激光泵，然而在其中單獨(dú)調(diào)整傾斜和電平不再是可能的。
此外放大器也可以用至少兩個(gè)“藍(lán)色”的激光泵來實(shí)現(xiàn)，激光泵在相同的放大時(shí)使不同的傾斜成為可能。同樣阻尼環(huán)節(jié)也可以用至少兩個(gè)“紅色”激光泵來實(shí)現(xiàn)，激光泵在相同的阻尼值時(shí)使不同的傾斜成為可能。
在附圖4上表示了兩個(gè)激光泵的作用。用虛線表示的電平曲線(P-電平，λ-波長)上邊的光接收信號OSE1至少在小波長時(shí)電平比較大，并且在大波長時(shí)電平小。這條曲線過補(bǔ)償了在傳輸路段上起作用的喇曼-效應(yīng)，是用發(fā)送方或接收方的濾波器或放大器達(dá)到的。
但是一旦將激光泵PL2接通，則使被接收信號OSE2削弱，此時(shí)短波的(高頻的)信號被嚴(yán)重削弱。如果激光泵PL1工作，則電平又被提高，然而使接收信號OSE的傾斜再一次加強(qiáng)，并且得到直線的電平曲線。
因?yàn)榧す獗貌ㄩL與接收信號的距離是不同的，傾斜和電平在一定的范圍內(nèi)是可以相互獨(dú)立調(diào)整的。如果兩個(gè)激光泵的波長大于接收信號的最大波長時(shí)，可以將阻尼在比較大的范圍并且與傾斜無關(guān)地進(jìn)行調(diào)整。相應(yīng)的也適合于藍(lán)色激光泵。
在附圖5上表示了將激光泵PL作為安裝在接收方調(diào)節(jié)電路中的一部分。將光接收信號OSE的一部分作為測量信號經(jīng)過測量耦合器K2脫耦，并且輸入給控制裝置ST，控制裝置將光接收信號的幅值通過激光泵的控制保持恒定，激光泵將其泵信號經(jīng)過耦合器K1(這里作為耦合器將每個(gè)裝置理解為使得饋入信號成為可能)饋入光纜?？刂蒲b置可以附加的在接收部分存取和按照預(yù)先規(guī)定的示意圖控制激光泵和放大以及增益傾斜。代替控制裝置也可以使用調(diào)節(jié)電路或使用控制與調(diào)節(jié)的組合。
附圖6表示了具有發(fā)送裝置S，光纜LW和接收裝置R的一個(gè)路段，例如發(fā)送裝置是將光信號OS饋入光纜LW的一個(gè)發(fā)送方放大器。光信號例如是由二乘八個(gè)頻道組成的，頻道是在藍(lán)色的傳輸帶λB(1535至1547nm)和紅色的傳輸帶λR(1550至1562nm)上發(fā)送的。在發(fā)送方-或者在被表示的放大器之間的任意路段的開始-安排了第一個(gè)激光泵PL1，激光泵將具有恒定波長λL1的泵信號PS經(jīng)過光耦合器K2(作為耦合器始終將每個(gè)裝置理解為將信號饋入成為可能)送入光纜(LW)的光導(dǎo)纖維。這不僅可以是長波的“紅色”激光泵，其波長位于“紅色”傳輸帶以上大約為1600(直到大約1630nm)，而且可以是波長為1480nm(直到大約1440nm)的短波“藍(lán)色”激光泵。
將激光泵不僅可以使用在(與適當(dāng)?shù)臑V波器或者放大器共同)未受干擾運(yùn)行中用于補(bǔ)償喇曼-效應(yīng)或者其它的非線性，而且還可以使用在當(dāng)傳輸帶中斷時(shí)用于補(bǔ)償由于喇曼-效應(yīng)引起的電平變化。
人們從這里出發(fā)，當(dāng)未受干擾運(yùn)行時(shí)激光泵是工作的，則(一般來說)其功率小于信號功率。如果使用長波激光泵時(shí)和如果紅色頻帶中斷時(shí)，則必須將泵功率提高，以便從藍(lán)色傳輸帶上取走更多能量。如果相反藍(lán)色頻帶中斷時(shí)，則將激光泵的功率降低，以便從“紅色”傳輸帶取走比較少的能量。
在短波“藍(lán)色”激光泵上情況正好相反。如果紅色頻帶中斷時(shí)，則必須將功率降低，因?yàn)閺乃{(lán)色傳輸帶上已經(jīng)取走比較少的能量。如果相反藍(lán)色傳輸帶中斷時(shí)，則必須提高激光泵的功率，以便輸入給紅色傳輸帶與目前相同的能量。
為了確定中斷的傳輸帶或者也確定單個(gè)的頻道，適合的控制ST必須首先分別測量兩個(gè)傳輸帶的信號電平。為此將傳輸?shù)男盘柦?jīng)過測量耦合器K1和適合的光濾波器FI1、FI2輸入給測量裝置ME。將被測量的信號電平數(shù)值，例如總電平輸入給控制裝置SE，控制裝置對應(yīng)于變化將泵振蕩器的功率進(jìn)行微調(diào)。
激光泵只有當(dāng)干擾情況時(shí)將泵功率進(jìn)行耦合，也可以在中斷的傳輸帶的平均頻率上工作，以便有可能進(jìn)行最佳的補(bǔ)償。
當(dāng)使用適當(dāng)?shù)臏y量裝置時(shí)也可以將激光泵使用于修正任意信號的電平和傾斜。
附圖7是在接收方安排了具有相應(yīng)的耦合器K3的激光泵PL2和具有相應(yīng)的耦合器K4的控制裝置ST。接收方的裝置寧愿選擇比較適合的噪聲性能?？刂蒲b置ST此外可以從放大級V和從接收部件R的阻尼環(huán)節(jié)D中存取，并且使總的放大／阻尼以及傾斜最佳化。
在附圖8上表示了一個(gè)路段，在其中發(fā)送方的-這可以是在發(fā)送裝置S和接收裝置R之間的任意點(diǎn)-第一個(gè)激光泵PL1和接收方的第二個(gè)激光泵PL2將具有相同波長λL1的泵信號經(jīng)過耦合器K2以及K3饋入。因此可以使用比較弱的激光泵。通過發(fā)送方的激光器對中斷的信號／傳輸帶也有一個(gè)快速的反應(yīng)。同樣也可以使用具有不同波長的激光泵，以便對中斷的信號得到比較好的補(bǔ)償。
在這些和其它的附圖上放棄了對控制裝置和測量耦合器的詳細(xì)敘述。
在附圖9上是將具有不同波長λL2和λL3的泵信號PS2、PS3通過安裝在接收方的激光泵PL2、PL3饋入。因此激光器的功率可以小一些。通過適當(dāng)?shù)募t色和藍(lán)色的激光泵的組合不僅可以最佳的修正傾斜而且也可以最佳的修正電平變化。原則上比較好的補(bǔ)償也可以通過具有不同泵頻率的兩個(gè)紅色或者兩個(gè)藍(lán)色的激光泵達(dá)到。
將具有相應(yīng)波長的泵信號可以附加地在發(fā)送方饋入給相應(yīng)的補(bǔ)償單元KE。然后例如也有可能，將發(fā)送方的補(bǔ)償單元用控制裝置和將接收方的激光泵用調(diào)節(jié)器來裝備。當(dāng)然原則上也可以使用多于兩個(gè)激光泵。同樣本方法也可以使用在多于兩個(gè)的傳輸帶上。
附圖10表示了雙向運(yùn)行的傳輸路段。不同傳輸方向的信號是用分支W分開的。兩個(gè)激光泵PL2和PL3(或者也可以各自兩個(gè))在兩個(gè)傳輸路段的端部饋入泵信號PS2和PS3，以便對于每個(gè)接收信號-即使當(dāng)信號中斷時(shí)-也可以得到最佳的補(bǔ)償。
權(quán)利要求
1．經(jīng)過光纜(LW)傳輸?shù)墓庑盘?OSE)的電平調(diào)節(jié)的方法，其特征為，將至少兩個(gè)具有不同波長(λB，λR)的泵信號(PS1，PS2)饋入光纜(LW)。
2．經(jīng)過光纜(LW)傳輸?shù)墓庑盘?OSE)的電平調(diào)節(jié)的方法，其特征為，饋入泵信號(PS)，其波長(λR)大于光信號(OSE)的最大波長(λSMA)。
3．按照權(quán)利要求2的方法，其特征為，這樣選擇泵信號(PS)的波長(λR)，當(dāng)預(yù)先規(guī)定的放大變化時(shí)出現(xiàn)所期望的傾斜。
4．按照權(quán)利要求1的方法，其特征為，饋入至少兩個(gè)泵信號(PS1，PS2)，其不同的波長(λR，…)大于光信號(OSE)的最大波長(λSMA)。
5．按照權(quán)利要求1的方法，其特征為，饋入第一個(gè)泵信號(PS1)，其波長(λB)小于光信號(OS)的最小波長(λMI)和饋入第二個(gè)泵信號(PS2)，其波長(λR)大于光信號(OS)的最大波長(λMA)，第二個(gè)泵信號與光信號(OS)的平均波長有另外的距離。
6．按照上述權(quán)利要求之一的方法，其特征為，將泵信號(PS1，PS2)在傳輸路段(S，LW，R)中接收方的端部饋入。
7．按照上述權(quán)利要求之一的方法，其特征為，激光泵(PL1，PL2)的泵功率是單獨(dú)可調(diào)整的。
8．按照上述權(quán)利要求之一的方法，其特征為，接收方的光信號(OSE)的幅值通過調(diào)整泵功率保持恒定。
9．經(jīng)過光纜(LW)傳輸?shù)墓庑盘?OSE)的電平調(diào)節(jié)裝置，其特征為，至少安排兩個(gè)激光泵(PL1，PL2)，其經(jīng)過至少一個(gè)光耦合器(K1)將泵信號(PS1，PS2)饋入光纜(LW)。
10．經(jīng)過光纜(LW)傳輸?shù)墓庑盘?OSE)的電平調(diào)節(jié)裝置，其特征為，安排了激光泵(PL)，其經(jīng)過光耦合器(K1)將泵信號(PS)饋入光纜(LW)，泵信號的波長(λR)大于光信號(OSE)的波長。
11．按照權(quán)利要求9的裝置，其特征為，將至少一個(gè)激光泵(PL)安裝在傳輸路段(S，LW，R)接收方的端部。
12．按照權(quán)利要求11的裝置，其特征為，安排了控制裝置(ST)或調(diào)節(jié)裝置，這些裝置調(diào)整以及調(diào)節(jié)光信號(OSE)的幅值和／或傾斜。
13．按照權(quán)利要求10或11的裝置，其特征為，安排了控制裝置(ST)調(diào)整相應(yīng)的光放大器(V)的放大和／或傾斜。
14．經(jīng)過光纜(LW)進(jìn)行光信號傳輸時(shí)，從多個(gè)傳輸帶(λB，λR)中至少一個(gè)傳輸帶上修正信號電平的方法，其特征為，將至少一個(gè)泵信號(PS1)饋入傳輸路段(S，LW，R)的光纜(LW)，測量在傳輸帶(λB，λR)上的信號電平，和當(dāng)至少一個(gè)信號電平改變時(shí)將激光泵(PL1)進(jìn)行微調(diào)，使未受干擾傳輸帶(λR)上的信號電平(PR)在傳輸路段(S，LW，R)的接收方的端部至少幾乎保持恒定。
15．按照權(quán)利要求1或14的方法，其特征為，將至少兩個(gè)激光泵(PL2，PL3)饋入具有不同泵波長(λL2，λL3)的泵信號(PS2，PS3)。
16．按照權(quán)利要求14或15的方法，其特征為，將至少各自一個(gè)泵信號(PS1，PS2)在發(fā)送方和接收方饋入。
17．按照權(quán)利要求1或14的方法，其特征為，當(dāng)雙向傳輸時(shí)將泵信號(PS1，PS2)在傳輸路段(S，LW，R)的兩個(gè)端部饋入。
18．按照權(quán)利要求14至17之一的方法，其特征為，用于補(bǔ)償中斷的傳輸帶所使用的激光泵(PL1，PL2)的泵波長(λL1，λL2)大約對應(yīng)于其平均波長。
19．按照權(quán)利要求14至18之一的方法，其特征為，在未受干擾運(yùn)行情況時(shí)傳輸帶的傾斜在接收方變得很小，并且傳輸帶的干擾通過至少兩個(gè)具有不同波長(λL1，λL2，λL3)的激光泵(PL1，PL2；PL2，PL3)進(jìn)行補(bǔ)償。
20．按照上述權(quán)利要求14至19之一的方法，其特征為，將慢慢變化的信號電平和傾斜進(jìn)行調(diào)節(jié)。
21．經(jīng)過光纜(LW)進(jìn)行光信號傳輸時(shí)，從多個(gè)傳輸帶(λB，λR)中至少一個(gè)傳輸帶上修正信號電平的裝置，其特征為，將至少一個(gè)激光泵(PL1，PL2)插入在傳輸路段(S，LW，R)上，安排了控制裝置(ST)，控制裝置分開測量在傳輸帶(λB，λR)上被傳輸?shù)男盘栯娖?，并且?dāng)至少一個(gè)信號電平變化時(shí)將激光泵(PL1，PL2)這樣微調(diào)，使未受干擾的傳輸帶(λR)上的電平(PR)和傾斜大約保持恒定。
22．按照權(quán)利要求21的裝置，其特征為，控制裝置(ST)附加控制發(fā)送部件(S)和／或接收部件(R)的放大器(V，D，V)。
23．按照權(quán)利要求21或22之一的裝置，其特征為，控制裝置(ST)有附加的調(diào)節(jié)部件，這個(gè)調(diào)節(jié)部件調(diào)節(jié)信號電平的慢慢變化。
全文摘要
在傳輸路段(SLWR)上經(jīng)過耦合器(K1)從激光泵中將具有波長(λ
文檔編號H04B10/291GK1280724SQ98811671
公開日2001年1月17日 申請日期1998年11月6日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月28日
發(fā)明者E·戈特瓦德 申請人:西門子公司