專利名稱：光學(xué)放大器的制作方法
1998年2月27日提出申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)No.10-048454是本申請(qǐng)的基礎(chǔ)和優(yōu)先權(quán)申請(qǐng)，其內(nèi)容在此引作參考。
本申請(qǐng)引用的參考文獻(xiàn)是1998年2月6日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)No.Heisei10-26229,1996年5月28日申請(qǐng)的美國(guó)專利申請(qǐng)No.08/655,027，和1997年4月28日申請(qǐng)的美國(guó)專利申請(qǐng)No.08/845,847。
本申請(qǐng)涉及一種對(duì)多個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)實(shí)施波分復(fù)用(WDM)，并經(jīng)光纖傳輸線傳輸一個(gè)波分復(fù)用信號(hào)的波分復(fù)用光通信系統(tǒng)。
在建設(shè)未來(lái)的多媒體網(wǎng)絡(luò)時(shí)，對(duì)建設(shè)這種未來(lái)多媒體網(wǎng)絡(luò)所必需的更大容量的光通信系統(tǒng)的需求量將不斷增加。與因特網(wǎng)一樣，寬帶ISDN(B-ISDN)等越來(lái)越流行，而且由于在家欣賞動(dòng)態(tài)圖象通信需要處理幾兆bps信息，所以不久將會(huì)需要一兆兆比特傳輸容量(Tpbs=1,000Gpbs)的干線系統(tǒng)。兆兆比特傳輸容量比當(dāng)前電話網(wǎng)64kbps的通信容量大許多數(shù)量級(jí)所以，作為實(shí)現(xiàn)大通信容量的復(fù)用技術(shù)，時(shí)分復(fù)用(“TDM”)，光時(shí)分復(fù)用(“OTDM”)和波分復(fù)用(“WDM”)等等其意義也更大了。
WDM技術(shù)利用摻鉺光纖放大器(“FDFA”)寬的增益帶寬直接以光的形式放大光信號(hào)，且該技術(shù)有可能是一種用于進(jìn)行光交叉連接或分插(add/drop)操作，或用于實(shí)現(xiàn)光波網(wǎng)絡(luò)的靈活的方法。由于WDM技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)所取得的進(jìn)展，在基于EDFA的波長(zhǎng)復(fù)用光纖放大器領(lǐng)域中開(kāi)發(fā)光纖放大器的設(shè)想也已經(jīng)提出來(lái)。
波長(zhǎng)復(fù)用光纖放大器是波分復(fù)用通信系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。波長(zhǎng)復(fù)用光纖放大器通常用摻有諸如鉺離子(Er3+)等稀土離子的單模光纖來(lái)放大有多個(gè)波長(zhǎng)的波分復(fù)用光信號(hào)。最典型的摻鉺光纖放大器具有寬達(dá)4THz的增益帶寬，或者從1530nm至1565nm大約35nm的波長(zhǎng)范圍。通過(guò)波長(zhǎng)復(fù)用在該增益帶寬內(nèi)具有幾十至一百不同波長(zhǎng)的光信號(hào)可一步完成放大。
作為波分復(fù)用光通信系統(tǒng)主要部件之一的波長(zhǎng)復(fù)用光纖放大器在同時(shí)放大多個(gè)具有不同波長(zhǎng)的波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)時(shí)存在以下問(wèn)題。
(1)放大一個(gè)多波長(zhǎng)信號(hào)所需的寬帶寬特性，
(2)在寬輸入動(dòng)態(tài)范圍的增益波長(zhǎng)曲線平坦化，(3)各信道光輸出的可控制性，(4)色散補(bǔ)償器的損耗補(bǔ)償，及(5)輸入信道數(shù)波動(dòng)時(shí)的光輸出控制。
另外，波長(zhǎng)復(fù)用光纖放大器應(yīng)具有低噪聲和高輸出特性(或?qū)⒈闷止夤β兽D(zhuǎn)變成信號(hào)光功率時(shí)具有高效率)。
當(dāng)波長(zhǎng)復(fù)用EDFA用作一個(gè)光信號(hào)放大中繼器(在線放大器)時(shí)，在一個(gè)寬輸入動(dòng)態(tài)范圍上增益波長(zhǎng)曲線平坦化是嚴(yán)重的問(wèn)題。在一個(gè)寬的動(dòng)態(tài)范圍中，即使中繼器的周期會(huì)引起不同損耗，但一個(gè)光學(xué)放大器已足夠。
在保持良好質(zhì)量的同時(shí)，在接收端必須接收每個(gè)波分復(fù)用信道，或每個(gè)波長(zhǎng)。為了實(shí)現(xiàn)這種接收，必須確定光放大中繼器每個(gè)信道輸出的上下限。由于光放大中繼器不能產(chǎn)生生成中繼器的波形且不能抽取其時(shí)間標(biāo)記，由此引起了與每個(gè)信道光輸出可控制性有關(guān)的問(wèn)題，并因此而使噪聲積累起來(lái)。確定出上限，以防止信號(hào)波形因發(fā)生在單模光纖或傳輸線上的諸如自相位調(diào)制(SPM)，交叉相位調(diào)制(XPM)，及四波混合(FWM)這些非線性效應(yīng)而變差。確定下限，以防止信噪比(“SNR”)因光纖放大器中放大的自發(fā)輻射(“ASE”)而變劣。光纖放大器的每個(gè)信道(每個(gè)波長(zhǎng))的光輸出必須在上限與下限之間。
色散補(bǔ)償器的損耗補(bǔ)償因在信號(hào)以例如10GHz的高傳輸速率傳輸時(shí)波形失真而產(chǎn)生問(wèn)題。這是因?yàn)槿绻麄鬏斁€是1.3μm的零色散單模光纖(“SMF”)，則處于EDFA的放大帶寬中的具有1.55μm波長(zhǎng)的光在傳輸線中產(chǎn)生約18ps/nm/km的色散。為了克服這一問(wèn)題，應(yīng)給各中繼器提供一個(gè)與在中繼器之間光纖中產(chǎn)生的色散相反的(負(fù)的)色散。另外，應(yīng)該用一個(gè)光纖放大器補(bǔ)償色散補(bǔ)償器的插入損耗。
當(dāng)將一個(gè)波長(zhǎng)復(fù)用光纖放大器裝入一個(gè)光波網(wǎng)以形成交叉連接或分插操作(add/drop operation)時(shí)，與輸入信道數(shù)波動(dòng)的光輸出控制有關(guān)的問(wèn)題是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。即，在工作期間，輸入到該光纖放大器的信道數(shù)是變化的。但是，各信道的輸出必須保持在一個(gè)預(yù)定值。
為克服與輸入信道書(shū)波動(dòng)的光輸出控制有關(guān)的問(wèn)題，應(yīng)設(shè)置一個(gè)光維護(hù)信道以用于控制該光纖放大器，并用該維護(hù)信道處理信道數(shù)的改變。
本發(fā)明的目的是提供一個(gè)能克服上述問(wèn)題并適用于波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)的光學(xué)放大器。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一個(gè)能減少制造、維修、和檢驗(yàn)成本的光學(xué)放大器。
能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的光學(xué)放大器包括一個(gè)前級(jí)光學(xué)放大單元和一個(gè)后級(jí)光學(xué)放大單元。前級(jí)光學(xué)放大單元包括一個(gè)摻稀土元素的光纖和一個(gè)給該摻稀土元素的光纖輸入泵浦光的泵浦光源。后級(jí)光學(xué)放大器包括一個(gè)第二摻稀土元素的光纖和一個(gè)給該第二摻稀土元素的光纖輸入泵浦光的泵浦光源。一個(gè)可拆開(kāi)的光耦合器連接該前級(jí)光學(xué)放大器和光學(xué)后級(jí)放大器。
能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明進(jìn)一步目的的光學(xué)放大器包括一個(gè)前級(jí)光學(xué)放大單元和一個(gè)后級(jí)光學(xué)放大單元該前級(jí)光學(xué)放大單元包括一個(gè)用于傳輸具有多個(gè)不同波長(zhǎng)的波長(zhǎng)復(fù)用信號(hào)光的摻稀土元素光纖，該后級(jí)光學(xué)放大器包括一個(gè)第二摻稀土元素光纖。一個(gè)可拆開(kāi)的光耦合器連接該前級(jí)光學(xué)放大器和光學(xué)后級(jí)放大器。一個(gè)增益均衡器設(shè)置在前級(jí)光學(xué)放大單元的輸出端，以對(duì)摻雜光纖的與波長(zhǎng)相關(guān)的增益特性進(jìn)行補(bǔ)償。
能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明更進(jìn)一步目的的光學(xué)放大器包括一個(gè)前級(jí)光學(xué)放大單元和一個(gè)后級(jí)光學(xué)放大單元該前級(jí)光學(xué)放大單元包括一個(gè)用于傳輸具有多個(gè)不同波長(zhǎng)的波長(zhǎng)復(fù)用信號(hào)光、并輸出一個(gè)放大光信號(hào)的摻稀土元素光纖。該后級(jí)光學(xué)放大器包括一個(gè)第二摻稀土元素光纖。一個(gè)色散補(bǔ)償器用于補(bǔ)償來(lái)自前級(jí)光學(xué)放大器的放大光信號(hào)的色散、并輸出一個(gè)相應(yīng)的信號(hào)。一個(gè)增益均衡器設(shè)置在第二摻稀土元素光纖的輸出端，用于對(duì)第二摻稀土元素光纖的與波長(zhǎng)相關(guān)的增益特性進(jìn)行補(bǔ)償，并向第三摻稀土元素光纖輸出一個(gè)光信號(hào)。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，附圖中相同的字符表示相同的元件，其中

圖1A和1B是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)的示意圖；圖2是SONET STS-1幀的一個(gè)幀格式的示意圖；圖3是STS-1幀格式的一個(gè)區(qū)段內(nèi)務(wù)(SOH)和一個(gè)線路內(nèi)務(wù)(LOH)的示意圖；圖4是一個(gè)STS-1幀的內(nèi)務(wù)字節(jié)分配示意圖；圖5是n字節(jié)復(fù)用一個(gè)STS-1幀所得到的一個(gè)STS-n幀示意圖；圖6是一個(gè)OC-192(STS-192)的幀格式的示意圖；圖7是具有圖1A和1B的波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)相應(yīng)波長(zhǎng)的光信號(hào)的波長(zhǎng)分配(信道分配)表；圖8是波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX A和WMU B基本結(jié)構(gòu)的示意圖9是光在線放大器LWAW 1-3基本結(jié)構(gòu)的示意圖；圖10是用于根據(jù)圖6信道分配方式轉(zhuǎn)換現(xiàn)有傳輸裝置的光信號(hào)波長(zhǎng)的應(yīng)答器基本結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是光維護(hù)信道幀格式的示意圖；圖12是插入光維護(hù)信道OSC每個(gè)時(shí)隙的字節(jié)信息內(nèi)容的示意圖；圖13是在一個(gè)光維護(hù)信道OSC的時(shí)隙23中多幀字節(jié)的多幀結(jié)構(gòu)示意圖；圖14是波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置的光維護(hù)信道接口OSCIA的信號(hào)接收單元基本結(jié)構(gòu)示意圖；圖15是波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置的光維護(hù)信道接口OSCIA的信號(hào)發(fā)射單元基本結(jié)構(gòu)的示意圖；圖16是光中繼器的光維護(hù)信道接口OSCI基本結(jié)構(gòu)示意圖；圖17是設(shè)置在RWAA、TWAA、和LWAW1中OSC接口OSCIB、OSCIA、和OSCIW1之間的接口以及一個(gè)內(nèi)務(wù)串行接口OHS的示意圖；圖18是圖1A和1B的波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)中光信號(hào)源與噪聲之間關(guān)系的示意圖；圖19是一個(gè)光學(xué)放大器具體結(jié)構(gòu)的示意圖；圖20是另一個(gè)光學(xué)放大器具體結(jié)構(gòu)的示意圖；圖21是該光學(xué)放大器工作的示意圖；圖22是該光學(xué)放大器工作的示意圖；圖23是一個(gè)光學(xué)放大器工作的示意圖；圖24是一個(gè)光學(xué)放大器工作的示意圖；圖25是一個(gè)光學(xué)放大器工作的示意圖；圖26是圖19或圖20的光學(xué)放大器控制單元的示意圖；圖27是該光學(xué)放大器控制單元工作的示意圖；圖28是該光學(xué)放大器控制單元工作的示意圖；圖29A和29B分別是表示DCM損耗變化和輸入功率變化的電平圖；圖30是當(dāng)信道數(shù)增加/減少時(shí)所用OSC監(jiān)視/控制信息內(nèi)容的示意圖；圖31是當(dāng)信道數(shù)增加/減少時(shí)所用OSC監(jiān)視/控制信息內(nèi)容的另一個(gè)可選示意圖；圖32是當(dāng)信道數(shù)增加/減少時(shí)各光學(xué)放大器操作順序的另一個(gè)可選示意圖；圖33是當(dāng)信道數(shù)增加/減少時(shí)各光學(xué)放大器操作順序的另一個(gè)可選示意圖34是當(dāng)信道數(shù)增加/減少時(shí)各光學(xué)放大器操作順序的另一個(gè)可選示意圖；圖35是當(dāng)信道數(shù)增加/減少時(shí)各光學(xué)放大器操作順序的另一個(gè)可選示意圖；圖36是當(dāng)信道數(shù)增加/減少時(shí)各光學(xué)放大器操作順序的另一個(gè)可選示意圖；圖37是當(dāng)信道數(shù)增加/減少時(shí)各光學(xué)放大器操作順序的另一個(gè)可選示意圖；圖38是當(dāng)信道數(shù)增加/減少時(shí)各光學(xué)放大器操作順序的另一個(gè)可選示意圖；圖39A-39D共同表示當(dāng)信道數(shù)增加/減少時(shí)各光學(xué)放大器操作順序的另一個(gè)可選示意圖；圖40A-40D共同表示當(dāng)信道數(shù)增加/減少時(shí)各光學(xué)放大器操作順序的另一個(gè)可選示意圖。
下面將說(shuō)明附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，附圖中相同標(biāo)號(hào)代表相同的部件。
圖1A和1B表示了本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的光學(xué)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)。按北美同步光學(xué)網(wǎng)(“SONET”)傳輸系統(tǒng)所約定的，在該光學(xué)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)中，不同波長(zhǎng)(信道)被分配給10Gbps位速率的光信號(hào)幀OC-192和2.4Gbps位速率的光信號(hào)幀OC-48。例如，對(duì)多達(dá)32個(gè)信道實(shí)施波長(zhǎng)復(fù)用并通過(guò)一個(gè)單模光纖SMF進(jìn)行傳輸。在說(shuō)明中，假設(shè)各光信號(hào)從圖1A左側(cè)(西側(cè))輸入并傳輸?shù)綀D1B右側(cè)(東側(cè))，或從右側(cè)輸入并傳輸?shù)綀D1A左側(cè)(西側(cè))。
位于圖1A西側(cè)的10-Gbps傳輸裝置W1包括一個(gè)光信號(hào)發(fā)射單元OSW1和一個(gè)光信號(hào)接收單元ORW1。該發(fā)射單元OSW1用符合SONET STS-192幀的10-Gbps電信號(hào)調(diào)制具有波長(zhǎng)λ1的光波，并輸出具有符合OC-192光信號(hào)幀的波長(zhǎng)為λ1(10Gbps)的光信號(hào)。在下一級(jí)，該波長(zhǎng)λ1的光信號(hào)輸出到設(shè)在波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX A輸出端的光可變衰減器VATA 1。光信號(hào)接收單元ORW 1接收符合OC-192光信號(hào)幀的波長(zhǎng)λ1(10Gbps)的單波長(zhǎng)光信號(hào)，該信號(hào)是從在波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX A輸出端上的光波長(zhǎng)解復(fù)用器RWDA經(jīng)單模光纖發(fā)送的，并且接收單元ORW 1再生一個(gè)符合STS-192幀的10-Gbps電信號(hào)。位于圖1B東側(cè)的10-Gbps傳輸裝置E1與位于西側(cè)的10-Gbps傳輸裝置W1具有相同結(jié)構(gòu)，并包括一個(gè)光信號(hào)接收單元ORE 1和一個(gè)光信號(hào)發(fā)射單元OSE 1。光信號(hào)接收單元ORE 1接收來(lái)自在前級(jí)位于波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX B輸出端上的光波長(zhǎng)解復(fù)用器RWDB的、符合OC-192光信號(hào)幀且波長(zhǎng)為λ1的單波長(zhǎng)光信號(hào)，并再生一個(gè)符合STS-192幀的10-Gbps電信號(hào)。發(fā)射單元OSE 1用符合SONETSTS-192幀的10-Gbps電信號(hào)調(diào)制具有波長(zhǎng)λ1的光波并將具有符合OC-192光信號(hào)幀的波長(zhǎng)λ1(10Gbps)的單波長(zhǎng)光信號(hào)輸出到設(shè)在波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX B輸出端的光可變衰減器VATB 1。
類似地，位于圖1A西側(cè)的2.4-Gbps傳輸裝置Wn包括一個(gè)光信號(hào)發(fā)射單元OSWn和一個(gè)光信號(hào)接收單元ORWn。光信號(hào)發(fā)射單元OSWn用符合SONET STS-48幀的2.4-Gbps電信號(hào)調(diào)制具有波長(zhǎng)λ1的光波，并將具有符合OC-48光信號(hào)幀的波長(zhǎng)λ1(2.4Gbps)的單波長(zhǎng)光信號(hào)輸出到設(shè)在波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX A輸入端的光可變衰減器VATAn。光信號(hào)接收單元ORWn接收來(lái)自前級(jí)位于波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX A輸出端上的光波長(zhǎng)解復(fù)用器RWDA的、經(jīng)單模光纖SMF發(fā)送的、具有符合OC-48光信號(hào)幀的波長(zhǎng)λ1(2.4Gbps)的單波長(zhǎng)光信號(hào)，并再生一個(gè)符合STS-48幀的2.4-G-bps電信號(hào)。
位于圖1B東側(cè)的2.4-Gbps傳輸裝置En與位于圖1A西側(cè)的2.4-Gbps傳輸裝置Wn具有相同結(jié)構(gòu)，并包括一個(gè)光信號(hào)接收單元OREn和一個(gè)光信號(hào)發(fā)射單元OSEn。光信號(hào)接收單元OREn接收來(lái)自前級(jí)位于波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX B輸出端上光波長(zhǎng)解復(fù)用器RWDB、具有符合OC-48光信號(hào)幀的波長(zhǎng)λ1(2.4Gbps)的單波長(zhǎng)光信號(hào)，并再生一個(gè)符合STS-48光信號(hào)幀的2.4-Gbps電信號(hào)。光信號(hào)發(fā)射單元OSEn用符合SONET STS-48幀的2.4-Gbps電信號(hào)調(diào)制具有波長(zhǎng)λ1的光波，并將具有符合OC-48光信號(hào)幀的波長(zhǎng)λ1(2.4Gbps)的單波長(zhǎng)光信號(hào)輸出到設(shè)在波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX B輸入端的光可變衰減器VATBn。
10-Gbps傳輸裝置W1、E1和2.4-Gbps傳輸裝置Wn、En是構(gòu)成現(xiàn)有SONET高速光通信網(wǎng)的光傳輸裝置。示于圖1A和1B的光學(xué)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)從諸如圖1A西側(cè)的光傳輸裝置W1-Wn接收波長(zhǎng)復(fù)用(綜合)光信號(hào)λ1-λn，利用波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX A得到32個(gè)信道，并輸出一個(gè)波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)(WDM信號(hào))。該波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)輸入一個(gè)現(xiàn)有單模光纖SMF。為了補(bǔ)償該單模光纖SMF的損耗，包含作為光放大纖維的摻鉺光纖的波長(zhǎng)復(fù)用光纖放大器被用作一個(gè)光中繼器，用該光中繼器將波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)一起放大并傳送到一個(gè)相對(duì)的光波長(zhǎng)復(fù)用器WMUX B。光波長(zhǎng)復(fù)用器(復(fù)用/解復(fù)用裝置)WMUX B將接收的波長(zhǎng)復(fù)用信號(hào)波長(zhǎng)解復(fù)用為與各信道對(duì)應(yīng)的單波長(zhǎng)光信號(hào)λ1-λn，并將波長(zhǎng)解復(fù)用信號(hào)傳送給圖1B東側(cè)的光傳輸裝置E1-En。
圖1B只表示出10-Gbps傳輸裝置E1和2.4-Gbps傳輸裝置En。但由于波長(zhǎng)復(fù)用傳輸取決位速率，因此一個(gè)特定信道可分配給一個(gè)來(lái)自例如600-Mbps傳輸裝置(該裝置傳輸符合OC-12光信號(hào)幀的光信號(hào))等傳輸裝置的具有不同傳輸速率(位速率)的光信號(hào)。
為進(jìn)行波長(zhǎng)復(fù)用傳輸，各光傳輸裝置光傳輸所用的波長(zhǎng)必須不同。但是現(xiàn)有光傳輸裝置并不總是傳輸不同波長(zhǎng)的光信號(hào)。因此，在光信號(hào)被輸入到波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX A和WMUX B之前，用轉(zhuǎn)發(fā)器或波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器(未示出)將波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換成適用于波長(zhǎng)復(fù)用傳輸系統(tǒng)的波長(zhǎng)。假定轉(zhuǎn)發(fā)器(未示出)設(shè)置在圖A和1B中波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX A和WMUX B各信道的輸入和輸出端。從光傳輸裝置W1-Wn和從E1-En輸入到波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX A和WMUX B的光波長(zhǎng)代表各現(xiàn)有系統(tǒng)的不同波長(zhǎng)λ1-λn。
從現(xiàn)有單波長(zhǎng)光傳輸裝置W1-Wn和E1-En輸入到波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUXA和WMUX B的具有波長(zhǎng)λ1-λn的光信號(hào)被輸入到為處理具有相應(yīng)波長(zhǎng)(信道)的相應(yīng)光信號(hào)設(shè)置的光可變衰減器(VATA1-VATAn和VATB1-VATBn)。由于光信號(hào)從相應(yīng)光傳輸裝置輸入到光可變衰減器傳輸環(huán)境依據(jù)相應(yīng)光信號(hào)而不同，因此光強(qiáng)度設(shè)置得不同。通過(guò)給每個(gè)信道設(shè)置光可變衰減器并調(diào)整進(jìn)入光波長(zhǎng)復(fù)用器TWMA和TWMB的光信號(hào)的輸入強(qiáng)度，在各光信號(hào)經(jīng)過(guò)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)傳輸時(shí)各波長(zhǎng)的強(qiáng)度差被消除。經(jīng)光可變衰減器調(diào)整強(qiáng)度的光信號(hào)輸入到光波長(zhǎng)復(fù)用器TWMA和TWMB，經(jīng)波長(zhǎng)復(fù)用，并輸出為一個(gè)光波長(zhǎng)復(fù)用信號(hào)(WDM)。
而后，該光波長(zhǎng)復(fù)用信號(hào)輸入一個(gè)光學(xué)后級(jí)放大器(“TWAA”或“TWAB”)，該信號(hào)被光學(xué)后級(jí)放大器放大并輸出。該光學(xué)后級(jí)放大器TWAA或YWAB是一個(gè)波長(zhǎng)復(fù)用光學(xué)放大器，它包含一個(gè)用于光放大的摻鉺光纖和一個(gè)通常給用于光放大的摻鉺光纖提供能量的泵浦光源。泵浦光源單元BSTA和BSTB可根據(jù)信道(波長(zhǎng))數(shù)的增長(zhǎng)而增加擴(kuò)充。如果泵浦光提供給摻鉺光纖并且要以預(yù)定增益放大各信道的輸入光信號(hào)，則泵浦光功率應(yīng)隨該信道數(shù)按正比增加。當(dāng)泵浦光源提供的泵浦光功率不足時(shí)，光信號(hào)就不能以預(yù)定的增益放大，因此需增加擴(kuò)展的泵浦光源單元BSTA和BSTB以提高泵浦光功率。
如圖1A和1B所示，由光學(xué)后級(jí)放大器TWAA和TWAB放大的光波長(zhǎng)復(fù)用信號(hào)被分開(kāi)并輸入光譜分析器SAUA或光譜分析器SAUB。光譜分析器SAUA和SAUB檢測(cè)被放大后包含在光波長(zhǎng)復(fù)用信號(hào)內(nèi)的各信道光信號(hào)的功率電平，并確認(rèn)該功率電平值是否適宜。光譜分析器SALUA和SAUB將該確認(rèn)結(jié)果經(jīng)VATAn反饋到VATA1、經(jīng)VATB n反饋到VATB 1，各反饋用于對(duì)各信道的各個(gè)輸入進(jìn)行處理，調(diào)整各光可變衰減器的光衰減以使光學(xué)前級(jí)放大器的輸出值適宜，從而調(diào)整各信道光信號(hào)電平。
處理裝置MCA單元和包含在光波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX A中的HUBA以及處理裝置MCB單元和用于WMUX B中的HUBB均是由LSI構(gòu)成的監(jiān)控器。該裝置處理光譜分析器SAUA、SAUB的檢測(cè)結(jié)果和報(bào)警信號(hào)等。其詳細(xì)內(nèi)容將在下文說(shuō)明。
光中繼器1-3包括光在線放大器LWAW 1-LWAW 3和LWAE 1-LWAE 3，并用作對(duì)經(jīng)過(guò)單模光纖時(shí)被衰減的光波長(zhǎng)復(fù)用信號(hào)進(jìn)行放大的中繼站。用于擴(kuò)展的泵浦光源BSTW 1-BSTW 3和BSTE 1-BSTE 2附加到相應(yīng)的光中繼器1-3和光在線放大器LWAW 1-LWAW 3和LWAE 1-LWAE 3。同時(shí)，光中繼器1-3包括HUB1-HUB 3和處理單元MC 1-MC 3，這些裝置是用于擴(kuò)展的泵浦光源單元的監(jiān)控器。
圖1A和1B示出三個(gè)光中繼器。但光中繼器不限于三個(gè)。所需光中繼器的數(shù)目應(yīng)根據(jù)傳輸距離設(shè)定。
從光中繼器3或1輸出的波長(zhǎng)復(fù)用光被輸入在波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX B或WMUX A中排列的光前級(jí)放大器RWAB或RWAA。兩個(gè)光前級(jí)放大器RWAB和RWAA是類似其它光后級(jí)放大器和光在線放大器的波長(zhǎng)復(fù)用光學(xué)放大器。光前級(jí)放大器RWAB和RWAA包括給摻鉺光纖提供泵浦光功率的泵浦光源。用于擴(kuò)展的泵浦光源單元BSTB和BSTA排列在波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置MUX B和WMUX A中，因信道數(shù)增加造成的泵浦光功率不足可通過(guò)給光前級(jí)放大器RWAB和RWAA提供泵浦光源而增加。光前級(jí)放大器RWAB和RWAA將放大的光波長(zhǎng)復(fù)用信號(hào)輸入光波長(zhǎng)解復(fù)用器RWDB和RWDA，在這里該信號(hào)被解復(fù)用(分解)為具有相應(yīng)波長(zhǎng)的光信號(hào)。各信道的波長(zhǎng)解復(fù)用信號(hào)被應(yīng)答器轉(zhuǎn)換成由10-Gbps傳輸裝置E1和W1、2.4-Gbps傳輸裝置En和Wn的現(xiàn)有傳輸裝置發(fā)射的光波長(zhǎng)。
在圖1A和1B中，具有波長(zhǎng)λ1的10-Gbps光信號(hào)輸入到光傳輸裝置E1中的光信號(hào)接收單元ORE1、和光傳輸裝置W1中的光信號(hào)接收單元ORW1，而具有波長(zhǎng)λn的2.4-Gbps光信號(hào)輸入到光傳輸裝置En中的光信號(hào)接收單元OREn、和光傳輸裝置Wn中的光信號(hào)接收單元ORWn。即，來(lái)自光波分復(fù)用系統(tǒng)一側(cè)上10-Gbps光傳輸裝置W1的光信號(hào)輸入到另一側(cè)上的10-Gbps光傳輸裝置E1，而來(lái)自光波分復(fù)用系統(tǒng)一側(cè)上2.4-Gbps光傳輸裝置Wn的光信號(hào)輸入到另一側(cè)上的2.4-Gbps光傳輸裝置En。
在圖1A和1B中，10-Gbps光傳輸裝置W1和E1、2.4-Gbps光傳輸裝置Wn和En是鑰匙形的。位于下部的光學(xué)波分復(fù)用系統(tǒng)(b)兩側(cè)(與位于上部的光波分復(fù)用系統(tǒng)(a)兩側(cè)具有相同結(jié)構(gòu))上光信號(hào)傳輸單元OSE 1’、OSE n’、OSW 1’、OSW n’分別與光接收單元ORE 1’、ORE n’、ORW 1’、ORW n’對(duì)應(yīng)設(shè)置。這是因?yàn)橛晒鈱W(xué)波分復(fù)用系統(tǒng)(a)和(b)構(gòu)成了一個(gè)具有回路形(環(huán)形)拓?fù)涞腟ONET環(huán)形網(wǎng)。在光學(xué)波分復(fù)用系統(tǒng)(b)的下部和左右兩側(cè)分別與圖1A的東側(cè)和圖1B的西側(cè)對(duì)應(yīng)，光信號(hào)在環(huán)形狀態(tài)下發(fā)射。不過(guò)，光學(xué)波分復(fù)用系統(tǒng)也可不總處在環(huán)形狀態(tài)，也可使用一個(gè)線性網(wǎng)。
下面說(shuō)明由SONET傳輸系統(tǒng)處理的傳輸幀，它是在圖1A和1B所示的光學(xué)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)中相應(yīng)信道λ1-λn上所傳輸光信號(hào)的格式。圖2表示由該SONET處理的基本(同步傳輸電平“STS-1”)幀格式。傳輸幀STS-1含有9×3字節(jié)的內(nèi)務(wù)10，其中存有諸如幀同步信號(hào)、奇偶校驗(yàn)信號(hào)等維修操作(監(jiān)視和控制)信息。傳輸幀STS-1還含有9×87字節(jié)的有效負(fù)載20，其中存儲(chǔ)實(shí)際通信數(shù)據(jù)。內(nèi)務(wù)10和有效負(fù)載20總共有9×90字節(jié)信息。90×9字節(jié)(=810字節(jié))幀由SONET以每秒8000次的速率傳輸，從而產(chǎn)生一個(gè)傳輸速率為90×9×8×8000=51.84Mbps的信號(hào)。SONET傳輸系統(tǒng)是北美的標(biāo)準(zhǔn)同步復(fù)用傳輸系統(tǒng)，它符合ITU-T提出的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(同步數(shù)字結(jié)構(gòu)“SDH”)。在SDH傳輸系統(tǒng)中，與STS-1對(duì)應(yīng)的幀被稱作同步轉(zhuǎn)送模塊層次(Synchronous Transfer Module Level)0“STM-0”。
如圖2和3所示，內(nèi)務(wù)10包含備的區(qū)內(nèi)務(wù)SOH 11和線內(nèi)務(wù)LOH 12。當(dāng)通信在LTE與ADM之間或在ADS之間進(jìn)行時(shí)，內(nèi)務(wù)SOH 11被終止且其內(nèi)容在線端設(shè)備(“LTE”)或分插復(fù)用器(“ADM”)替換；當(dāng)通信在LTEs之間進(jìn)行時(shí)，內(nèi)務(wù)12被終止且其內(nèi)容在各LTE替換。在SDH中，區(qū)內(nèi)務(wù)被稱作中繼區(qū)內(nèi)務(wù)(“R-SOH”)，線內(nèi)務(wù)被稱作復(fù)用區(qū)內(nèi)務(wù)(“M-SOH”)，有時(shí)兩者均稱作區(qū)內(nèi)務(wù)(“SOH”)。
內(nèi)務(wù)10包含各種維修、操作信息項(xiàng)。如圖4所示，SOH 11包含用于建立幀同步的字節(jié)A1和A2、在區(qū)11A中的傳輸誤差監(jiān)控(位交織奇偶校驗(yàn)“BIP”)字節(jié)B1、為監(jiān)視和控制區(qū)11A進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)通信信道(“DCC”)字節(jié)D1-D3(192-Kbps數(shù)據(jù)鏈路)。LOH 12包含BIP字節(jié)B2、線路12A上的自動(dòng)保護(hù)開(kāi)關(guān)K1和K2、線路12A上的DCC字節(jié)D4-D12(576-Kbps數(shù)據(jù)鏈路)。在圖2和4中，指示器(pointer)字節(jié)(管理單元，“AU”指示器)13用一地址指示儲(chǔ)存在有效負(fù)載20中的傳輸幀相位與管理數(shù)據(jù)單元(虛擬從屬單元“VT”)幀相位之間的差異。指示器字節(jié)13允許VT幀同步迅速建立。
在SONET中，具有這種幀結(jié)構(gòu)的基本傳輸幀(STS-1)是以“n”幀(n=3,12,48,192,等)以字節(jié)為單位時(shí)分復(fù)用的，從而構(gòu)成如圖5所示的一個(gè)STS-n幀。例如，若3,12,48和192個(gè)STS-1幀分別字節(jié)復(fù)用，則相應(yīng)產(chǎn)生諸如STS-3(51.84Mbps×3=155.52Mbps),STS-12(622.08Mbps),STS-48(2.488Gbps)，或STS-192(9.953Gbps)的高速信號(hào)。注意，STM-N(N=n/3)對(duì)應(yīng)于具有的傳輸速率與STS-N的傳輸速率相等的信號(hào)。
如圖6所示使用圖1A和1B中所說(shuō)明的STS-192(光信號(hào)幀OC-192)為例，該幀包含9×567(3×192)字節(jié)的內(nèi)務(wù)和9×16,704(87×192)字節(jié)的有效負(fù)載20。注意，該內(nèi)務(wù)的所有字節(jié)不被復(fù)用。即，具體的信號(hào)(如A1,A2,B2(BIP字節(jié))等被n字節(jié)復(fù)用。其它控制信號(hào)與復(fù)用數(shù)量無(wú)關(guān)而保持恒定。因此，該內(nèi)務(wù)的大部分當(dāng)前來(lái)被使用。
使用圖1A和1B所示的光學(xué)波分復(fù)用系統(tǒng)，與上述STS-192和48對(duì)應(yīng)的OC-192和48(光載波電平192和48)被波長(zhǎng)復(fù)用為32個(gè)信道，該波長(zhǎng)復(fù)用幀經(jīng)一個(gè)單模光纖傳輸為一個(gè)波長(zhǎng)復(fù)用信號(hào)。
在圖1A和1B所示的光學(xué)波分復(fù)用系統(tǒng)中，包含光在線放大器LWAW 1-LWAW3和LWAE 1-LWAE 3的光中繼器1-3沿單模光纖傳輸線SMF的線路設(shè)置。在圖1A和1B所示的光學(xué)波分復(fù)用系統(tǒng)中所用的光放大器包括光后級(jí)放大器TWAA、TWAB和光前級(jí)放大器RWAB、RWAA，該光放大器基本只能在摻鉺光纖的放大帶寬(增益帶寬)上放大光信號(hào)。但是，光中繼器1-3安裝在遠(yuǎn)距節(jié)點(diǎn)W和E處的無(wú)人值守站中。因此，需能用某些方法或其它方式監(jiān)控光中繼器1-3。另外，圖1A和1B所示的光學(xué)波分復(fù)用系統(tǒng)能波長(zhǎng)復(fù)用至32個(gè)具有不同波長(zhǎng)(信道)的光信號(hào)，并用一個(gè)單模光纖SMF傳輸該波長(zhǎng)復(fù)用信號(hào)。
在最先建立該系統(tǒng)時(shí)，發(fā)射僅具有4個(gè)波長(zhǎng)(信道)的光信號(hào)并在通信量增大時(shí)再增加信道數(shù)，將有更好的成本效率。人們希望能在不停止使用系統(tǒng)的條件下增加信道數(shù)。由于給摻鉺光纖饋能的泵浦光源有時(shí)不能滿足上述信道數(shù)增加的需要，所以當(dāng)增加信道數(shù)時(shí)，必須逐漸增加擴(kuò)展泵浦光源BSTW 1-BSTW 3、BSTE 1-BSTE 3、及BSTB。于是提供了一種根據(jù)信道數(shù)的增加對(duì)光中繼器1-3進(jìn)行控制的能力。因此，使用圖1A和1B所示的光學(xué)波分復(fù)用系統(tǒng)，用于傳輸監(jiān)視/控制光中繼器1-3的信號(hào)的光維護(hù)信道“OSC”用一個(gè)具有摻鉺光纖增益帶寬以外波長(zhǎng)(通常約在1530nm至1560nm之間的波長(zhǎng)范圍內(nèi))的光信號(hào)進(jìn)行傳輸。
如圖1A和1B所示，波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX A和WMUX B進(jìn)一步波長(zhǎng)復(fù)用從光維護(hù)信道接口OSCIA和OSCIB輸出的帶有該波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)(包含用于32個(gè)信道的光信號(hào))并被光前級(jí)放大器TWAA和TWAB放大的監(jiān)視/控制光信號(hào)，并將該波長(zhǎng)復(fù)用信號(hào)輸出給單模光纖SMF。在各光中繼器1-3中，監(jiān)視/控制信號(hào)被分離并且被輸入到在線光放大器LWAW 1-LWAW 3和LWAE 1-LWAE 3。該分離信號(hào)被輸入光維擴(kuò)信道接口OSCIW 1-OSCIW 3和OSCIE 1-OSCIE 3，并轉(zhuǎn)換成傳輸給HUB 1-HUB 3的電信號(hào)。從HUB 1-HUB 3輸出的監(jiān)視/控制信號(hào)被光維護(hù)信道接口OSCIW 1-OSCIW 3和OSCIE 1-OSCIE 3轉(zhuǎn)換成一個(gè)光信號(hào)，再用放大的波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)復(fù)用，被在線光放大器LWAW 1-LWAW 3和LWAE 1-LWAE 3輸出為一個(gè)監(jiān)視控制光信號(hào)。在波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX A和WMUX B中，監(jiān)視/控制信號(hào)根據(jù)光前級(jí)放大器RWAB和RWAA的輸入信號(hào)被分離，該分離的信號(hào)輸入光維護(hù)信道接口OSCIA和OSCIB，該輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)電信號(hào)。包含波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX A和WMUX B的HUBB和HUBA分析該被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的監(jiān)視/控制信號(hào)從而監(jiān)視控制光中繼器1-3。
圖7是在圖1A和1B所示的光學(xué)波分復(fù)用系統(tǒng)中舉例說(shuō)明信道(波長(zhǎng))分配的表格。如圖7所示，根據(jù)ITU-T建議的草案Gmcs,1552.52nm光波長(zhǎng)被指定為參考波長(zhǎng)，信道按采用摻鉺光纖的光學(xué)波分復(fù)用系統(tǒng)中的波長(zhǎng)(信道)分配以100-GHz間隔的格柵(Grid)分配。由于圖1A和1B所示的光學(xué)波分復(fù)用系統(tǒng)遵守這個(gè)建議草案，所以當(dāng)4、8、16和32波長(zhǎng)復(fù)用時(shí)，相應(yīng)波長(zhǎng)(信道)分配在有叉號(hào)的格中。光維護(hù)信道OSC被設(shè)定成摻鉺光纖增益帶寬(放大帶寬)以外的1510nm的光波長(zhǎng)。
當(dāng)然，這一信道分配只是一個(gè)例子。按照?qǐng)D7所示的信道分配，多達(dá)16個(gè)波長(zhǎng)能利用摻鉺光纖的一半增益帶寬復(fù)用和傳輸。與使用摻鉺光纖整個(gè)增益帶寬(1530nm-1560nm)相比，帶有摻鉺光纖的光學(xué)放大器所要求的寬帶寬特性更好。
在4波-WDM的信道設(shè)置中，該4信道每個(gè)之間的信道間隔是400GHz(即，約3.2nm)，該信道間隔是最小信道間隔100GHz的四倍。類似地，在8波-WDM的信道設(shè)置中，該8信道每個(gè)之間的信道間隔是200GHz(即，約1.6nm)，該信道間隔是最小信道間隔100GHz的二倍。通常，當(dāng)光學(xué)濾波器的帶寬較窄時(shí)，光學(xué)濾波器的成本較貴。因此，較便宜的光學(xué)濾波器可用于4波-WDM或8波-WDM。
下面說(shuō)明光維護(hù)信道OSC的傳輸格式。圖1A和1B所示的光學(xué)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)使用如OSC傳輸格式的1.544-MbpsDS1格式。圖11表示OSC傳輸格式，其中子幀Sub1-Sub24在OSC傳輸格式中構(gòu)成一幀。1位幀同步位F1-F24處在相應(yīng)子幀之間，幀同步通過(guò)檢測(cè)由子幀F(xiàn)1-F24形成的特定比特圖實(shí)現(xiàn)。一幀的第一位被鑒別。子幀“Sub”包含24時(shí)隙(位)。包括圖12所示內(nèi)容的字節(jié)信息插入各子幀。時(shí)隙23的字節(jié)信息具有復(fù)幀結(jié)構(gòu)。如圖13所示，在子幀的每個(gè)時(shí)隙23中，一個(gè)復(fù)幀結(jié)構(gòu)包含字節(jié)信息8×24位(24字節(jié))。一個(gè)復(fù)幀中字節(jié)1-8的內(nèi)容如下。1〕字節(jié)1-4(32位)WCR1-WCR4波長(zhǎng)信道率各信道(波長(zhǎng))傳輸率(10Gbps或2.4Gbps)由1位顯示。2〕字節(jié)5-8(32位)WCS1-WCS4波長(zhǎng)信道狀態(tài)各信道是否占用(在使用)或空閑(未使用)由1位指示。3〕字節(jié)9-24備用(備用字節(jié))在該字節(jié)信息中，時(shí)隙9-10、13-16和19-24包含控制光學(xué)放大器所需的控制信息、特別是用于增加/減少信道數(shù)的控制信息，這些時(shí)隙終止于設(shè)置在波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX A和WMUX B及光中繼器1-3中的OSC接口OSCIA。其它字節(jié)信息在管理復(fù)合“MC”單元終止并受到分析。在OSC接口終止的信息將在下文說(shuō)明。
每個(gè)OSC字節(jié)信息是編碼信號(hào)反轉(zhuǎn)(“CMI”)-編碼和傳輸?shù)摹Ｒ虼?，示于圖11的DS1幀的時(shí)鐘速率將變成1.544×2Mbps。
圖8表示圖A和1B所示的光傳輸裝置W1和波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX A的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。圖8表示通過(guò)綜合圖1A和1B所示的光學(xué)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)(a)的上級(jí)(從WEST到EAST)和下級(jí)(從EAST到WEST)得到的結(jié)構(gòu)并表示出一格。光傳輸裝置W1的光信號(hào)傳輸單元OSW1包含一個(gè)窄帶寬光傳輸裝置1-1。窄帶寬光傳輸裝置1-1包括一個(gè)由半導(dǎo)體激光器LD構(gòu)成的光源和一個(gè)用10-Gbps STS-192信號(hào)對(duì)該半導(dǎo)體激光器LD輸出的直流光輸出進(jìn)行振幅調(diào)制的外部光調(diào)制器Mod。采用LiNbO3晶體的Mach-Zehnder光調(diào)制器可用作外部光調(diào)制器Mod。從外部光調(diào)制器輸出的光信號(hào)具有窄的頻譜寬度，來(lái)自O(shè)SW1的光信號(hào)輸入到為各輸出信號(hào)設(shè)置的可變衰減器模塊VATA1。該光信號(hào)的部分在可變衰減器模塊ATA1中被光耦合器2-5分解，該分解信號(hào)被監(jiān)控器2-2接收。監(jiān)控器2-2監(jiān)視OC-192信號(hào)是否從節(jié)點(diǎn)W的光傳輸裝置W1的光信號(hào)傳輸單元OSW1中輸出。這個(gè)信號(hào)被轉(zhuǎn)換成一個(gè)電信號(hào)并輸入光維護(hù)信道接口OSCIA 2-4。
同時(shí)，沒(méi)有被光耦合器2-5分解的光信號(hào)輸入可變衰減器模塊VATA1的可變光衰減器2-1，并調(diào)整電源電平。來(lái)自衰減器VATA 2-1的信號(hào)輸入光復(fù)用器模塊TWMA中的光復(fù)用器3-1。該光信號(hào)輸入光復(fù)用模塊TWAM以與其它具有不同波長(zhǎng)的光信號(hào)波長(zhǎng)復(fù)用，這些具有不同波長(zhǎng)的光信號(hào)從為其它信道設(shè)置的可變光衰減模塊VATA 2-VATA n(未示出)輸入。光復(fù)用器模塊TWAM將波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)輸入光后級(jí)放大器模塊TWAA。輸入到光后級(jí)放大器模塊TWAA的該波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)被CPU4-1控制的光前級(jí)放大器4-4放大并輸入到色散補(bǔ)償模塊DCM中的色散補(bǔ)償光纖DCF。色散補(bǔ)償光纖用于對(duì)因經(jīng)過(guò)位于光前級(jí)放大器TWAA與光在線放大器LWAW1之間的單模光纖SMF而在波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)中各信道光信號(hào)中產(chǎn)生的色散進(jìn)行補(bǔ)償，并將該色散值分配給各信道的光信號(hào)。將適宜的色散值分配給各信道光信號(hào)的該波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)被后級(jí)光放大器4-5再放大并輸入光耦合器4-6。被光耦合器4-6分解的波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)的部分輸入到光頻譜分析器單元SAUA中的頻譜分析器5-2，在此，具有包含在被先前級(jí)放大器TWAA放大的光信號(hào)中的各波長(zhǎng)(信道)的光信號(hào)的波長(zhǎng)差和功率電平被測(cè)量。然后，測(cè)量結(jié)果輸入CPU5-1。CPU 5-1處理從頻譜分析器5-2得到的波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)頻譜測(cè)量的結(jié)果，并在該結(jié)果的VTVA1中通知CPUA1 2-3?；谠摐y(cè)量結(jié)果，CPUA1控制可變衰減器2-1的光衰減量并進(jìn)而控制具有波長(zhǎng)λ1光信號(hào)的功率電平。例如，如果經(jīng)檢測(cè)各信道光信號(hào)的波長(zhǎng)與圖7所示的格柵相差一預(yù)定值(如0.5nm)或更大，則判斷為已出現(xiàn)錯(cuò)誤。于是，衰減器2-1的衰減量設(shè)定一個(gè)信號(hào)關(guān)閉狀態(tài)以避免該光信號(hào)傳輸。
光后級(jí)放大器模塊TWAA中的OSC接口OSCIA 4-3被告知由OSCIA接口OSCIA2-4從監(jiān)控器2-2接收的監(jiān)視/控制信號(hào)。OSCIA 4-3檢查所接收的監(jiān)視/控制信號(hào)中故障的存在/消失。例如，如果被通知關(guān)閉該信號(hào)，則可變衰減器2-1的衰減量被最大化以防止該光信號(hào)輸入光復(fù)用器TWMA。從OSC接口OSCIA2-4接收監(jiān)視/控制信號(hào)后，接口OSCIA 4-3將該信號(hào)傳送給電光轉(zhuǎn)換器EO 4-2，在此，該信號(hào)被轉(zhuǎn)換成波長(zhǎng)1510nm的監(jiān)視/控制光信號(hào)。一個(gè)WDM耦合器4-7將這個(gè)信號(hào)與從光前級(jí)放大器TWAA放大輸出的波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)組合。
在由OSCIA 4-3接收的監(jiān)控信號(hào)(OSC)中未終接的時(shí)隙1-7、11、12、17和18內(nèi)由系統(tǒng)操作員傳達(dá)的信息，如聯(lián)絡(luò)線信號(hào)OW、數(shù)據(jù)通信信道DCC等被傳輸給中樞單元(HUBA)8的內(nèi)務(wù)串行接口OHS 8-3。一個(gè)告警信號(hào)被告警檢測(cè)單元ALM 8-5檢測(cè)，同時(shí)，該傳輸信號(hào)在告警檢測(cè)單元ALM 8-5與HUB 8-2之間被處理。例如，用ATM信元在OSCIA 2-4、OSCIA 4-3和HUB 8-2之間，在OSCIB6-3、OSCIB 7-2和HUB8-2之間進(jìn)行通信。用串行數(shù)據(jù)在OSCIA 4-3、OSCIB 6-3和OHS 8-3之間選行通信。OSCIA 2-4、OSCIB 6-3、和OSCIB 7-2接收來(lái)自HUB8-2的監(jiān)視/控制ATM信元、分析該ATM信元的VCI、并根據(jù)其內(nèi)容控制各單元另外，OSCIA 2-4、OSCIA4-3、OSCIB 6-3和OSCIB 7-2接收來(lái)自各單元的監(jiān)視/控制信號(hào)、將該信號(hào)輸入一個(gè)ATM信元、并將該信元輸出到HUB8-2。HUB8-2終接相應(yīng)的OSCIs。即，HUB 8-2使從相應(yīng)OSCIs發(fā)出的ATM信元相容。也就是，HUB 8-2分析發(fā)出的ATM信元的VCI，根據(jù)其內(nèi)容選擇輸出到OHS 8-3或輸出到每一個(gè)OSCIs，并將所選擇的輸出。HUB 8-2與用于監(jiān)視/控制其自身單元的監(jiān)控器MON 8-4連接。告警ALM 8-5監(jiān)控的信息包括諸如來(lái)自各單元告警信息的終端、帶有管理裝置MCA單元的接口誤差的信息等。監(jiān)控器MON8-4基于來(lái)自MCA單元的控制信息從ATM信元激勵(lì)信息，該信息從HUB 8-2輸出并進(jìn)行控制。另外，監(jiān)控器MON 8-4將在該單元內(nèi)檢測(cè)的告警信息等輸入一個(gè)ATM信元、并將ATM信元輸出到HUB 8-2。
各信息用光信號(hào)的OC-3信號(hào)(150Mbps)經(jīng)一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器8-1從HUB8-2傳輸?shù)揭粋€(gè)管理裝置(管理復(fù)合“MCA”單元)。在MCA單元中，信號(hào)在電光和光電轉(zhuǎn)換器(EO和OE)9-3之間交換，監(jiān)視/控制信息和內(nèi)務(wù)信息被個(gè)人計(jì)算機(jī)接口PCI 9-1識(shí)別。該內(nèi)務(wù)信息傳輸?shù)絆H-MTRX 9-2，在此，內(nèi)務(wù)被處理。監(jiān)視/控制信息傳輸?shù)揭粋€(gè)用作控制臺(tái)的個(gè)人計(jì)算機(jī)并被終接。MCA單元設(shè)置成許多格。例如。該單元能控制6格。
在波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX A的接收側(cè)，根據(jù)經(jīng)單模光纖SMF從光中繼器1接收的波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)，用光前級(jí)放大器模塊RWAA中的WDM耦合器6-6分解該監(jiān)視/控制光信號(hào)(具有1510nm的波長(zhǎng))，用光電轉(zhuǎn)換器6-2將分解信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，該轉(zhuǎn)換信號(hào)被OSC接口OSCIB 6-3終接。另外，OSCIB 6-3從OHS8-3得到內(nèi)務(wù)信息，并基于由HUB 8-2傳輸?shù)谋O(jiān)視/控制信息經(jīng)CPU 6-1控制前級(jí)光放大器6-4和后級(jí)光放大器6-5。
用于補(bǔ)償色散的色散補(bǔ)償模塊DCM設(shè)置在前級(jí)光放大器6-4和后級(jí)光放大器6-5之間。因經(jīng)過(guò)在光中繼器1與波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX A之間的單模光纖傳播而在各信道中產(chǎn)生的色散由色散補(bǔ)償模塊DCM中的色散補(bǔ)償光纖補(bǔ)償。
被光前級(jí)放大器模塊RWAA放大的波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)由包含在光解復(fù)用器模塊RWDA中的光解復(fù)用器7-1分解成具有各自不同波長(zhǎng)的光信號(hào)。該分解信號(hào)被PIN光二極管(PINPD)10-2接收，該二極管是光傳輸裝置W1中光信號(hào)接收單元(ORW1)的光接收器。該信號(hào)轉(zhuǎn)換成10-Gbps STS-192信號(hào)。
圖9表示光中繼器1的結(jié)構(gòu)。來(lái)自單模光纖的波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)從OPT-IN1-OPT-IN4的任一個(gè)輸入到圖9所示中繼器格中，并輸入設(shè)置在對(duì)應(yīng)板上的在線放大器模塊(LWAW1)31。首先，該監(jiān)視/控制光信號(hào)被WDM中繼器31-7分解。該分解信號(hào)由光電轉(zhuǎn)換器31-3轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并輸入OSC接口(31-6)。OSCIW1 3+6終接包含在如上所述的監(jiān)視/控制信號(hào)中用于控制光放大器所需的控制信息的時(shí)隙8-10、13-16和13-24，并將剩余信息傳輸給OHS 32-3。該終接信息傳輸給HUB 32-2。HUB 1模塊和管理裝置MC操作與圖8所示工作的相同。
已接收到監(jiān)視/控制信號(hào)的OSCIW1(31-6)通過(guò)與HUB 32-2通信處理該信息，并通過(guò)給CPU 31-5輸出控制信號(hào)控制前級(jí)放大器31-1和后級(jí)放大器31-2的放大比例。沒(méi)有被WDM耦合器31-7分解的波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)由受CPU 31-5控制的前級(jí)光放大器31-1放大，并由色散補(bǔ)償模塊DCMW1進(jìn)行色散補(bǔ)償。該色散補(bǔ)償信號(hào)再由也被CPU 31-5控制的后級(jí)光放大器31-2放大。而后，該放大的信號(hào)與被電光轉(zhuǎn)換器31-4轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的該監(jiān)視/控制信號(hào)組合，并從OPTOUT1-OPT OUT4輸出。
圖9所示的光中繼器包括一個(gè)作為一格的光在線放大器模塊LWAW1，并顯示出可包括多達(dá)四個(gè)模塊。一個(gè)易于操作的光學(xué)裝置可通過(guò)如上所述在一格上安裝一個(gè)光學(xué)部件而裝配成。
圖10是說(shuō)明用于轉(zhuǎn)換光信號(hào)波長(zhǎng)的應(yīng)答器結(jié)構(gòu)的示意圖，圖1A和1B中未示出該應(yīng)答器。一個(gè)OC-48光信號(hào)從該應(yīng)答器的輸入端輸入。這個(gè)光信號(hào)輸入到光電轉(zhuǎn)換模塊41中的2.4-Gbps光電轉(zhuǎn)換器O/E。2.4-Gbps時(shí)鐘從光電轉(zhuǎn)換器41-1輸出。同時(shí)，諸如圖2,13所示出的內(nèi)務(wù)信息的信息輸入一個(gè)內(nèi)務(wù)接口OHS 41-3，且該信號(hào)傳輸?shù)紿UB 42。導(dǎo)線設(shè)置在用于未來(lái)升級(jí)的光電轉(zhuǎn)換模塊41電路板的反向側(cè)，以使內(nèi)務(wù)信息輸入OHS 42-3。
如上所述，OHS 42-3發(fā)射/接收該內(nèi)務(wù)信息，HUB 42-2終接來(lái)自O(shè)HS 41-3的信號(hào)。該信息作為一個(gè)光信號(hào)從HUB 42-2經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器42-1傳輸?shù)焦芾韽?fù)合單元中的HED模塊43，該光信號(hào)由光電轉(zhuǎn)換器43-3轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的該信息被PCI 43-1分成內(nèi)務(wù)和監(jiān)視/控制信息。OH-MTRX 43-2處理該內(nèi)務(wù)，作為控制端的個(gè)人計(jì)算機(jī)PC處理控制信息。
通過(guò)控制電光轉(zhuǎn)換器E/O 41-2,OHS 41-3產(chǎn)生一個(gè)2.4-Gbps OC-48光信號(hào)并輸出產(chǎn)生的信號(hào)。在此時(shí)，這個(gè)光信號(hào)(OC-48)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換成由波分復(fù)用系統(tǒng)分配的信道波長(zhǎng)。
圖10表明光電轉(zhuǎn)換模塊41的格1-16的內(nèi)容。從處理該信息的HUB模塊42的各格上OHS 42-3的收集該內(nèi)務(wù)信息和監(jiān)視/控制信息。為各格設(shè)置應(yīng)答器并將其安裝在一個(gè)機(jī)架上，以使含有光導(dǎo)線與含有電導(dǎo)線的格之間相連接。于是可制成具有良好可操作性的光學(xué)裝置。
圖14是說(shuō)明設(shè)置在圖8的RWAA中OSCIB 6-3結(jié)構(gòu)部分的示意圖。輸入到O/E模塊的監(jiān)視/制光信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)電信號(hào)?；谠撧D(zhuǎn)換數(shù)據(jù)產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，且該光信號(hào)輸入CMI解碼器52。該數(shù)據(jù)由CMI解碼器52解碼并輸入到幀同步單元53。同時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)也輸入到幀同步單元53。幀同步單元53檢查監(jiān)視/控制信號(hào)的數(shù)據(jù)幀。這一檢查結(jié)果輸入保護(hù)單元55，保護(hù)單元55將其與幀產(chǎn)生定時(shí)進(jìn)行匹配。如果發(fā)現(xiàn)有預(yù)定數(shù)目的匹配，保護(hù)單元55將指示幀已同步的信號(hào)傳輸給幀同步單元53。同時(shí)，PG 54從CMI解碼前的信號(hào)激勵(lì)時(shí)鐘，接收幀產(chǎn)生定時(shí)，并提供用于建立同步的該時(shí)鐘。產(chǎn)生的時(shí)鐘輸入到幀同步單元53，用于檢查一個(gè)幀。
當(dāng)幀被同步時(shí)，用于進(jìn)行幀同步處理的數(shù)據(jù)和該時(shí)鐘信號(hào)輸入解復(fù)用器58，光放大器監(jiān)視/控制信號(hào)(波長(zhǎng)信道故障“WCF”，波長(zhǎng)信道率“WCR”，和波長(zhǎng)信道狀態(tài)“WCS”)被激勵(lì)。BIP計(jì)算單元56從幀同步單元53得到奇偶校驗(yàn)，并將該奇偶校驗(yàn)傳輸給比較器57。比較器57對(duì)傳輸?shù)钠媾夹ｒ?yàn)與從解復(fù)用器58輸出的奇偶校驗(yàn)位進(jìn)行比較。如果它們匹配，比較器57將監(jiān)視/控制信號(hào)不加改變地輸出而不在保持單元59保持該信號(hào)。如圖8所示，從保持單元59輸出的監(jiān)視/控制信號(hào)直接傳輸給HUBA模塊8。在同時(shí)，從保持單元59輸出的監(jiān)視/控制信號(hào)經(jīng)一個(gè)三級(jí)保護(hù)單元60輸入一個(gè)選擇器。由操作員輸入的諸如WCR、WCS的監(jiān)控信號(hào)(注明為“預(yù)備”)輸入到選擇器61。選擇器61選擇和輸出接收的監(jiān)視/控制信號(hào)或選擇和輸出根據(jù)收到工作的員通過(guò)規(guī)定軟件輸出的優(yōu)先信號(hào)而來(lái)自操作員的監(jiān)視/控制信號(hào)，并將該選擇的信號(hào)輸出到控制TWAA的本地CPU6-1。
如果比較器57進(jìn)行奇偶校驗(yàn)檢查時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，在先狀態(tài)中保持在保持單元59中的相應(yīng)監(jiān)視/控制信號(hào)例如WCF、WCR和WCS就不輸出。如果等待錯(cuò)誤消除并完成，保持單元59將信號(hào)WCF、WCR和WCS傳送到HUBA模塊。
圖15是說(shuō)明設(shè)置在圖8所示TWAA中的OSCIA 4-3結(jié)構(gòu)部分的示意圖。包含在TWM模塊中的OSCIA 4-3接收來(lái)自VATA模缺中OSCIA 2-4的監(jiān)視/控制信號(hào)WCF、WCR和WCS，同時(shí)接收來(lái)自操作員的WCR和WCS。WCF1～WCF32是由監(jiān)控其自身狀態(tài)的硬件產(chǎn)生的信號(hào)，這些信號(hào)輸入復(fù)用器72和檢查單元71。檢查單元檢查接收到了哪個(gè)信號(hào)，對(duì)每個(gè)信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控并完成奇偶校驗(yàn)等等。檢查單元71根據(jù)檢查內(nèi)容控制該復(fù)用器而復(fù)用和輸出WCF1～WCF32。一個(gè)19-Mbps ATM接口將WCR和WCS輸入到一個(gè)預(yù)備單元73。預(yù)備單元73確認(rèn)來(lái)自操作員的輸入是否轉(zhuǎn)換到從VAT模塊的輸入方式。該也對(duì)WCF進(jìn)行模式設(shè)定。即要確認(rèn)復(fù)用器的輸入是來(lái)自VAT模塊中的OSCIA 2-4還是來(lái)自操作員。
在這個(gè)方式中，復(fù)用器76具有從VAT模塊中的OSCIA 2-4輸入的監(jiān)視/控制信號(hào)，或具有來(lái)自操作員的監(jiān)視/控制信號(hào)。條件單元74監(jiān)控哪一個(gè)信號(hào)是作為各自的監(jiān)視/控制信號(hào)(WCF、WCR和WCS)輸入的。
復(fù)用器76復(fù)用如WCF、WCR和WCS的監(jiān)視/控制信號(hào)，并將該復(fù)用的信號(hào)輸入一個(gè)幀產(chǎn)生單元79。BIP計(jì)算單元75從來(lái)自復(fù)用器76的信號(hào)閱讀奇偶校驗(yàn)，將該奇偶校驗(yàn)反饋到復(fù)用器76的輸入，并將該奇偶校驗(yàn)值分配給該奇偶校驗(yàn)位。
來(lái)自PG78的時(shí)鐘輸入一個(gè)幀發(fā)生單元79。這個(gè)時(shí)鐘是通過(guò)用數(shù)字PLL 77控制從4-9MHz輸出周波的相位并調(diào)節(jié)成的一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。幀發(fā)生單元79將來(lái)自PG78的時(shí)鐘信號(hào)輸入到復(fù)用器76。復(fù)用器76根據(jù)這個(gè)時(shí)鐘信號(hào)復(fù)用各信號(hào)。由幀發(fā)生單元79產(chǎn)生的數(shù)據(jù)幀與時(shí)鐘信號(hào)一起輸入CMI編碼單元80并進(jìn)行CMI編碼。而后該數(shù)據(jù)幀與該時(shí)鐘信號(hào)一起輸入E/O模塊81，并從電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)。之后，該光信號(hào)與由光放大器放大的主信號(hào)作為監(jiān)視/控制信號(hào)混合。
圖16是說(shuō)明圖9中所示中繼器的LWAW1模塊中包含的SOC接口OSCIW 31-6的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖16的OSCIW 31-6是通過(guò)將圖14的OSCIA 2-4的輸出與圖15的OSCIB 6-3的輸入連接構(gòu)成的。即，被一個(gè)耦合器分解的監(jiān)視/控制信號(hào)輸入到O/E模塊91，并轉(zhuǎn)變成一個(gè)電信號(hào)。該電信號(hào)與時(shí)鐘信號(hào)一起輸出到CMI解碼器92，并再與該時(shí)鐘信號(hào)一起輸入幀同步單元94。如上所述，保護(hù)單元95確定該幀同步是否達(dá)到預(yù)定的次數(shù)。PG 93從在前面被CMI解碼的電信號(hào)閱讀該時(shí)鐘信號(hào)，將該時(shí)鐘信號(hào)與來(lái)自保護(hù)單元95的幀同步信號(hào)混合，并將該幀同步建立時(shí)鐘輸入幀同步單元94。
實(shí)施幀同步的監(jiān)視/控制電信號(hào)與PG 93產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)一起輸入一個(gè)解復(fù)用器97，并解復(fù)用成相應(yīng)監(jiān)視/控制信號(hào)(WCF,WCR和WCS等)。一個(gè)奇偶校驗(yàn)位輸入比較器98，在這里，該奇偶校驗(yàn)位與BIP計(jì)算單元96從實(shí)施幀同步的電信號(hào)讀取的奇偶校驗(yàn)進(jìn)行比較。如果它們匹配，該相應(yīng)解復(fù)用的監(jiān)視/控制信號(hào)不改變地通過(guò)保持單元99，并輸入復(fù)用器104。如果該奇偶校驗(yàn)不匹配，該相應(yīng)監(jiān)視/控制信號(hào)留在保持單元99直到它們匹配。
從保持單元99輸出的該相應(yīng)監(jiān)視/控制信號(hào)傳輸?shù)揭粋€(gè)三級(jí)保護(hù)單元100，在這里它們經(jīng)三級(jí)保護(hù)后輸入一個(gè)選擇器102。操作員將一個(gè)指令經(jīng)19-Mbps AMT接口輸入一個(gè)預(yù)備單元101，并將WCR或WCS輸入選擇器102。由本地CPU接收的監(jiān)視/控制信號(hào)或由操作員輸入的監(jiān)視/控制信號(hào)基于操作員輸入的優(yōu)先信號(hào)而傳輸。
預(yù)備單元101對(duì)于確定該接收的監(jiān)視/控制信號(hào)或由操作員輸入的監(jiān)視/控制信號(hào)是否傳輸?shù)捷敵龆诉M(jìn)行模式設(shè)定。根據(jù)這個(gè)模式設(shè)定，使接收的監(jiān)視/控制信號(hào)或由操作員輸入的監(jiān)視/控制信號(hào)輸入一個(gè)復(fù)用器104并進(jìn)行復(fù)用。應(yīng)注意，WCF信號(hào)是一個(gè)操作員不能設(shè)定的參數(shù)，其模式不轉(zhuǎn)換。BIP計(jì)算單元103從復(fù)用器104輸出的信號(hào)讀取奇偶校驗(yàn)，將奇偶校驗(yàn)反饋到復(fù)用器104的輸入端，并設(shè)定奇偶校驗(yàn)位。
通過(guò)數(shù)字地控制從振蕩器109(DPLL 107)輸出的49MHz周波的相位并將其調(diào)節(jié)成時(shí)鐘信號(hào)(PG 106)而得到的信號(hào)被輸入一個(gè)幀產(chǎn)生單元105并用于產(chǎn)生一個(gè)幀。如上所述，這個(gè)時(shí)鐘信號(hào)也輸入復(fù)用器104并為復(fù)用信號(hào)提供定時(shí)。裝入一個(gè)幀的監(jiān)視/控制信號(hào)由CMI編碼單元108用時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行編碼，基于時(shí)鐘信號(hào)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)光信號(hào)，與由光放大器放大的主信號(hào)混合，并輸出到一個(gè)傳輸線。
圖17(A)-17(C)是說(shuō)明圖14-16所示RWAA、TWAA和LWAW1中位于OSC接口OSCIB、OSCIA和OSCIW1之間的接口以及內(nèi)務(wù)串行接口OHS的示意圖。
如圖17(A)所示，HUB模塊TWAA中的OHS LIS與TWAA、RWAA、LWAW1中OSC接口OSCI LSI之間的通信經(jīng)過(guò)一個(gè)19-Mbps串行數(shù)據(jù)電纜進(jìn)行。因通信是雙向的，所以使用兩個(gè)電纜。
圖17(B)表示從OHS傳輸?shù)絆SCI的數(shù)據(jù)格式。該數(shù)據(jù)的第一位是起始位檢查起始位可識(shí)別輸入的數(shù)據(jù)。起始位之后數(shù)據(jù)包含32位。接收數(shù)據(jù)時(shí)計(jì)算奇偶校驗(yàn)，并通過(guò)附加在數(shù)據(jù)后部的奇偶校驗(yàn)確認(rèn)該數(shù)據(jù)是否被正確地接收。假定圖17(B)中的奇偶校驗(yàn)是奇數(shù)。奇偶校驗(yàn)之后有一個(gè)指示該數(shù)據(jù)結(jié)束的停止位。
圖17(C)表示從OSCI傳輸?shù)絆HS的數(shù)據(jù)格式。在這里，數(shù)據(jù)具有與圖17(B)基本相同的格式。數(shù)據(jù)從一個(gè)起始位開(kāi)始，起始位之后是32位數(shù)據(jù)區(qū)，數(shù)據(jù)在一個(gè)停止位結(jié)束。與圖17(A)的方式類似，在接收數(shù)據(jù)區(qū)時(shí)檢查奇偶校驗(yàn)，并用奇偶校驗(yàn)位的值與該奇偶校驗(yàn)比較。如果它們匹配，則確認(rèn)該數(shù)據(jù)被正確接收。如果它們不匹配，則確認(rèn)該數(shù)據(jù)沒(méi)有被正確接收。
使用本發(fā)明優(yōu)選實(shí)例的光波長(zhǎng)復(fù)用放大器的光波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)中的信號(hào)與噪聲之間的關(guān)系示于圖18。雖然圖18表示一個(gè)設(shè)置了線性通信路徑的系統(tǒng)，但設(shè)置環(huán)形通信路徑的系統(tǒng)也是類似的。
圖18的光波長(zhǎng)復(fù)用傳輸系統(tǒng)包含一個(gè)光后級(jí)放大器TWAA、一個(gè)用于傳輸光信號(hào)的單模光纖傳輸線SMF、和一個(gè)光前級(jí)放大器RWAB。光在線放大器LWAW1-LWAW3設(shè)置在傳輸線SMF和監(jiān)視/控制光信號(hào)處理單元OSCIA、OSCIW1、OSCIW2、OSCIW3和OSCIB上。待傳輸光信號(hào)的功率轉(zhuǎn)換和先后級(jí)放大器TWAA引起的噪聲(ASE噪聲等)，與距該先后級(jí)放大器TWAA的距離之間的關(guān)系示于圖18下部。
由后級(jí)放大器TWAA放大的光信號(hào)通過(guò)傳輸線SMFA。當(dāng)該光信號(hào)到達(dá)光在線放大器LWAW1時(shí)，光信號(hào)功率變?nèi)?。變?nèi)醯墓夤β时还庠诰€放大器LWAW1放大和傳輸，并被傳輸線SMFW1以類似方式衰減。當(dāng)光信號(hào)通過(guò)傳輸線傳輸時(shí)，即直到該光信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)電信號(hào)且在被一個(gè)光接收單元接收后該信號(hào)再產(chǎn)生前，該處理重復(fù)進(jìn)行。因傳輸線損耗減弱的該信號(hào)被一個(gè)光放大器重復(fù)放大并傳輸。如果光信號(hào)被具有摻鉺光纖的光放大器放大，在光放大器中會(huì)產(chǎn)生噪聲，尤其是放大的自發(fā)發(fā)射噪聲。雖然通過(guò)傳輸線SMF時(shí)噪聲被衰減，但該噪聲與光信號(hào)一起被光放大器放大。
由于由不同制造商提供和不同年代制造的傳輸線均在使用，因此傳輸線的損耗特性不一致。即，當(dāng)光放大器間的距離(SW的長(zhǎng)度)變化時(shí)，如果使用了低透明度光纖SMF或使用了斷開(kāi)后被修復(fù)(接合)的光纖SWF被使用，光放大器LWAW1LWAW3和RAWB必須吸收不同光輸入功率之間的差別、將光信號(hào)放大到一個(gè)預(yù)定輸出、并輸出該信號(hào)。
采用WDM光通信系統(tǒng)，一個(gè)具有多個(gè)信道的光信號(hào)(主信號(hào))被波長(zhǎng)復(fù)用和傳輸，同時(shí)，借助一個(gè)用于監(jiān)視控制傳輸狀態(tài)的光維護(hù)信道對(duì)一個(gè)監(jiān)視/控制信號(hào)(監(jiān)控信號(hào)“SV”信號(hào))進(jìn)行類似的波長(zhǎng)復(fù)用和傳輸。在光在線放大器LWAW1-LWAW3和光前級(jí)放大器RWAB中，該主信號(hào)被放大。SV信號(hào)被SV信號(hào)處理單元OSCIW1-OSCIW3單獨(dú)解復(fù)用和單獨(dú)處理，再用該主信號(hào)波長(zhǎng)復(fù)用SV信號(hào)并傳輸。
圖19和20是說(shuō)明用于圖1A和1B中的波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)的波長(zhǎng)復(fù)用光放大器(TWAA、LWAW1-LWAW3、和RWAB)的示意圖。圖19和20的光放大器用于復(fù)用和傳輸圖1A和1B中所示的多達(dá)32個(gè)信道的不同波長(zhǎng)。除了攜帶該主信號(hào)(OC-48或OC-192)的具有32個(gè)波長(zhǎng)的該光信號(hào)外，用一個(gè)不同于該光信號(hào)的32個(gè)波長(zhǎng)并因而在摻鉺光纖(1510nm)增益帶寬之外的波長(zhǎng)(光維護(hù)信道在摻鉺光纖1510nm增益帶寬之外的該波長(zhǎng))對(duì)用于監(jiān)視和控制該系統(tǒng)的一個(gè)監(jiān)視/控制信號(hào)(SV信號(hào))進(jìn)行復(fù)用和傳輸。
當(dāng)一個(gè)波長(zhǎng)復(fù)用信號(hào)輸入一個(gè)光在線放大器時(shí)，先由一個(gè)WDM光耦合器(WDM1)抽取SV信號(hào)。抽取的SV信號(hào)輸入一個(gè)WDM 2光耦合器(WDM 2)，在此，該SV信號(hào)再被抽取。由于當(dāng)SV信號(hào)只通過(guò)一個(gè)WDM耦合器時(shí)沒(méi)有很好的波長(zhǎng)分解，且存在該主信號(hào)的部分波長(zhǎng)，因此該SV信號(hào)通過(guò)設(shè)置在兩級(jí)的兩個(gè)WDM光耦合器(WDM 1和WDM 2)。其結(jié)果，該信號(hào)被接收，該SV信號(hào)的SN比(信號(hào)對(duì)噪聲的比)通過(guò)完全濾除該主信號(hào)的波長(zhǎng)分量而改善。分解的SV信號(hào)輸出到圖19和20主信號(hào)光在線放大器的外側(cè)，并被一個(gè)SV信號(hào)處理單元(OSCI)處理。而后，該SV信號(hào)再與主信號(hào)混合，并輸出到傳輸線SMF。
從第一WDM耦合器(WDM 1)輸出的信號(hào)到達(dá)一個(gè)分束器BS1。分束器BS1以例如10對(duì)1的比例分解整個(gè)主信號(hào)的功率，以使光信號(hào)的10/11輸出到一個(gè)隔離器ISO1。
被分束器BS1分解的光信號(hào)的11/1輸入WDM 3,WDM 3是一個(gè)光輸入監(jiān)控器。不包含在該主信號(hào)中的波長(zhǎng)成份被除去，該信號(hào)被一個(gè)光二極管PD 1接收作為放大介質(zhì)EDF(摻鉺光纖)EDF 1的輸入端功率電平，被二極管PD 1接收的主信號(hào)的電平輸入到一個(gè)自動(dòng)增益控制/自動(dòng)功率控制模塊AGC/APC。EDF 1是一個(gè)位于第一級(jí)或前級(jí)的光放大單元。
傳輸?shù)礁綦x器ISO 1的光信號(hào)不改變地輸入EDF 1并被放大。具有980nm輸出波長(zhǎng)的激光二極管LD 1提供用于放大光信號(hào)的能量(泵浦光功率)。分別具有1460nm輸出波長(zhǎng)的激光二極管LD 2和LD 3也提供能量。來(lái)自激光二極管LD 1的泵浦光經(jīng)WDM耦合器輸入EDF 1。當(dāng)用WDM耦合器混合時(shí)，如果傳輸?shù)紼DF1的泵浦光受到很大損耗，激光二極管LD 1的大多數(shù)輸出將被消耗。因此，應(yīng)使用損耗極小的WDM耦合器。
激光二極管LD 1的輸出波長(zhǎng)利用摻鉺光纖“EDF”980nm的吸收帶寬激發(fā)摻鉺離子的能級(jí)，并根據(jù)摻鉺光纖中產(chǎn)生的受激發(fā)射而放大一個(gè)輸入的波長(zhǎng)復(fù)用光。由于該EDF的980-nm放大帶寬的工作帶寬(波長(zhǎng)寬度)窄，所以應(yīng)使激光二極管LD 1的振蕩波長(zhǎng)穩(wěn)定化。精確的980nm的泵浦光應(yīng)使用一個(gè)光濾器激勵(lì)。同時(shí)，激光二極管LD 2和LD 3的泵浦光應(yīng)分別在垂直和水平方向偏振但是，來(lái)自LD 2和LD 3的偏振光被一個(gè)偏振分束器(PBS)混合。因此，兩泵浦光能量無(wú)損失地混合。
一個(gè)WDM耦合器將該偏振混合的泵浦光傳輸給EDF。將來(lái)自激光二極管LD2和LD3的泵浦光傳輸?shù)絇BS的傳輸線是一個(gè)用PANDA光纖保持從激光二極管LD 2和LD 3輸出泵浦光(激光束)偏振的偏振保持光纖。如上所述，在激光二極管LD 2和LD 3的泵浦光用于反向激勵(lì)的同時(shí)，激光二極管LD 1的泵浦光用于正向激勵(lì)。因此，激光二極管LD 1的泵浦光沿著與主信號(hào)傳輸方向相同的方向前進(jìn)。同時(shí)，激光二極管LD 2和LD 3的泵浦光在光在線放大器輸入端沿著主信號(hào)傳輸方向的反向前進(jìn)。
隔離器ISO 1防止激光二極管LD 2和LD 3的泵浦光沿該反方向前進(jìn)。但是，由于激光二極管LD 2和LD 3的泵浦光不能被完全隔離，所以光二極管PD 1可接收到激光二極管LD 2和LD 3的一些泵浦光。當(dāng)光二極管PD 1接收到一些泵浦光時(shí)，主信號(hào)的實(shí)際功率電平不能檢測(cè)，AGC/APC控制產(chǎn)生問(wèn)題。因此，以分束器BSI 10對(duì)1比率分解的用于監(jiān)控的波長(zhǎng)復(fù)用光的1/11再通過(guò)一個(gè)長(zhǎng)波通過(guò)濾波器(LWPF)。這樣可避免激光二極管LD 2和LD 3的泵浦光反向前進(jìn)，使光二極管PD 1只能接收主信號(hào)(波長(zhǎng)復(fù)用光)。
激光二極管LD 1(振蕩頻率=980nm)和激光二極管LD 2和LD 3(振蕩頻率=1460nm)用于給EDF 1提供放大的泵能量。激光二極管LD 1-LD 3用于給EDF 1提供足夠的放大能量。即，由于只用一個(gè)激光二極管難以提供足夠的泵浦光功率，因此在這個(gè)實(shí)施例中使用多個(gè)激光二極管(當(dāng)然，如果一個(gè)激光二極管能夠提供足夠的泵浦光功率，則使用一個(gè)二極管)。另外，激光二極管LD 1用于正向激勵(lì)，并在主信號(hào)剛進(jìn)入EDF 1時(shí)對(duì)已衰減主信號(hào)進(jìn)行放大。當(dāng)主信號(hào)輸入EDF 1時(shí)，由于主信號(hào)通過(guò)一個(gè)長(zhǎng)的光傳輸線SWF傳輸，主信號(hào)的光功率被減小。如果這個(gè)光信號(hào)用EDF放大，則會(huì)產(chǎn)生噪聲。
但當(dāng)主信號(hào)在EDF的980nm頻帶被放大時(shí)產(chǎn)生的噪聲可被抑制(約3dB，接近達(dá)到的理論極限)，該主信號(hào)不會(huì)埋在噪聲中。但應(yīng)注意，將泵浦光能量轉(zhuǎn)換成980nm頻帶的主信號(hào)能量的效率略低于轉(zhuǎn)換成1480nm頻帶的主信號(hào)能量的效率。因此，放大光信號(hào)時(shí)，在前級(jí)用980nm頻帶放大，在后級(jí)用激光二極管LD2、LD 3等的1480nm頻帶放大。即，一個(gè)反向激勵(lì)方法用于激光二極管LD 2、LD 3等的激勵(lì)，其中，在用激光二極管LD 1不降低SN地放大到某種程度之后，已通過(guò)EDF的光信號(hào)由激光二極管LD 2和LD 3的泵浦光放大。盡管在與激光二極管LD 2和LD 3振蕩頻率相對(duì)應(yīng)的1480nm頻帶的放大特性引起噪聲，但泵浦光功率以較高的效率轉(zhuǎn)換成主信號(hào)。于是得到較強(qiáng)的主信號(hào)輸出。應(yīng)注意，可用例如具有980nm波長(zhǎng)的一個(gè)激光二極管代替所述的三個(gè)激光二極管(LD 1、LD2和LD 3)。
圖21是概括EDF激勵(lì)頻帶特性的表。如圖21所示，EDF具有兩個(gè)實(shí)際激勵(lì)頻帶。一個(gè)是激勵(lì)頻帶980nm頻帶，另一個(gè)是1480nm頻帶。980nm激勵(lì)頻帶(EDF的吸收帶)約等于從970到985nm的15nm。對(duì)于放大器的NF(噪聲系數(shù))可達(dá)到約3dB，該值是低噪聲的理論極限。但是，將泵浦光功率轉(zhuǎn)換成光信號(hào)功率的效率是63％，這是較低的。
1480nm激勵(lì)頻帶約是從1450到1500nm的50nm，它是較寬的。注意，1480nm頻帶包括在1460nm(1450nm至1470nm)和1480nm(1470nm至1500nm)的兩個(gè)子頻帶。由激光二極管LD 2和LD 3進(jìn)行的反向泵浦位于1460nm子頻帶內(nèi)。所以，既使泵浦光波長(zhǎng)略有偏移仍可得到放大作用。一個(gè)放大器的NF是4.5dB，這是較大的。但將泵浦光功率轉(zhuǎn)換成光信號(hào)功率的效率等于或大于95％，這是很高的。為得到有效的放大操作，應(yīng)使用1480nm頻帶。
再參看圖19和20，由EDF 1放大的光主信號(hào)通過(guò)隔離器ISO 2，并輸入到增益均衡器GEQ 1。設(shè)置隔離器ISO 2是為關(guān)斷從增益均衡器GEQ 1和連接器1返回的光。如果存在從增益均衡器GEQ 1和連接器1返回的光EDF 1易受到反作用，并開(kāi)始振蕩。于是EDF 1的工作變得不穩(wěn)定，導(dǎo)致光放大器的性能變差。所以設(shè)置隔離器ISO 2以避免EOF 1的工作變得不穩(wěn)定。另外，上述隔離器ISO1還防止激光二極管LD 2和LD 3的返回光振蕩，該返回光到達(dá)設(shè)在光在線放大器LWAW 1的輸入單元中的連接器，并產(chǎn)生反射。
增益均衡器GEQ 1是一個(gè)使EDF的增益特性平直的濾波器。如圖22(A)所示，在1530nm和1560nm之間，EDF的增益特性具有一個(gè)波動(dòng)形的特性。因此，如果被復(fù)用各信道的波長(zhǎng)(主信號(hào))處在這個(gè)波長(zhǎng)范圍，則波峰放大率高而波谷放大率低。所以，如果波長(zhǎng)復(fù)用主信號(hào)被EDF放大，則具有不同波長(zhǎng)的各信號(hào)的放大增益不同。其結(jié)果，在放大的波長(zhǎng)復(fù)用光的不同波長(zhǎng)之間產(chǎn)生電平差。在傳輸線中傳輸?shù)墓庑盘?hào)的功率應(yīng)較高以便不埋沒(méi)在噪聲中。但是，如果功率太強(qiáng)，則諸如自相位調(diào)制、交叉相位調(diào)制、四波混合等非線性作用變強(qiáng)，使波形變差。因此，在傳輸線中傳輸?shù)墓庑盘?hào)對(duì)于各波長(zhǎng)具有光功率的上下限制，具有每一波長(zhǎng)光信號(hào)的功率應(yīng)在這些上下限之內(nèi)。如果各波長(zhǎng)的功率電平不同，則應(yīng)設(shè)定具有最高電平的波長(zhǎng)的光信號(hào)以便不超過(guò)該上限。盡管希望具有高功率，但具有其它波長(zhǎng)光信號(hào)的功率不能達(dá)到該上限。結(jié)果，各波長(zhǎng)的信噪比下降，使得傳輸系統(tǒng)的工作情況變差。如果具有相應(yīng)波長(zhǎng)的所有光信號(hào)的功率強(qiáng)度相同，所有光信號(hào)可放大到該上限，就可改善傳輸系統(tǒng)的工作狀況。因此應(yīng)利用增益均衡器GEQ 1消除由EDF增益的波長(zhǎng)變化引起的波動(dòng)。
如圖22(B)所示，增益均衡器GEQ 1被制造成在EDF增益大的部分其透過(guò)率低、在EDF增益小的部分其透過(guò)率高。使被EDF 1放大的波長(zhǎng)復(fù)用光通過(guò)一個(gè)濾波器，可得到一個(gè)如圖22(C)所示的具有基本平直的增益特性。
如圖19所示，一個(gè)增益特性平直的光輸出被分束器BS 2分解，該輸出光被光二極管PD 2接收。被光二極管接收的該光的結(jié)果作為輸出光電平被輸入AGC/APC模塊。AGC/APC模塊對(duì)先前在EDF 1輸入端被PD 1接收的功率與在EDF1輸入端被PD 2接收的功率進(jìn)行比較，并控制激光二極管LD 1-LD 3的泵浦光功率以使放大率(增益)變?yōu)槌?shù)。在這種情況下，EDF 1的自動(dòng)增益控制由AGC/APC模塊執(zhí)行。APC用于控制相應(yīng)泵浦光源LD 1-LD 3的輸出光功率以使它們變成常數(shù)。通常，自動(dòng)功率控制通過(guò)監(jiān)控激光二極管LD 1-LD 3的返回光或偏置電流進(jìn)行控制，以使輸出光電平變成常數(shù)。
由于相應(yīng)波長(zhǎng)功率散射的緣故，即使反饋的是增益不平直的輸出，來(lái)自EDF 1的光也要通過(guò)增益均衡器GEQ 1并反饋到AGC/APC模塊，而且當(dāng)通過(guò)增益均衡器GEQ 1之前輸出被反饋時(shí)，由于增益均衡器GEQ 1引起增益損失，將不能實(shí)現(xiàn)精確的AGC/APC。
圖19和20所示的波長(zhǎng)復(fù)用光放大器放大具有32個(gè)波長(zhǎng)的波長(zhǎng)復(fù)用光。但是，如果不使用該32個(gè)波長(zhǎng)，則使用具有哪些波長(zhǎng)的光信號(hào)將取決于購(gòu)買和建立該系統(tǒng)的用戶所作的選擇。因此不知道具有哪些波長(zhǎng)的光信號(hào)被使用。不過(guò)，如果增益不平直，系統(tǒng)狀況基于所用波長(zhǎng)而變化。這就不能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的傳輸特性。
用增益均衡器整平了EDF的特性，則即使所用光信號(hào)具有任意波長(zhǎng)，光在線放大器的放大增益也幾乎是一個(gè)常數(shù)。因此，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定地工作。
如上所述，由于輸入到光在線放大器的光信號(hào)功率基于光在線放大器的安裝位置而變化因此，AGC/APC在光在線放大器的前級(jí)實(shí)施。即，用于傳輸線的光在線放大器之間的光纖長(zhǎng)度可依據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)而改變。此外，如果使用目前制造的光纖，則傳輸率高而損耗低而過(guò)去制造光纖的傳輸率低、損耗大。因此，輸入到光在線放大器的光信號(hào)的功率電平不是常數(shù)。
不過(guò)，盡管輸入波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)的功率電平不同，但光在線放大器是否安裝在任何條件下都正確操作或以相同方式操作很重要。即使輸入波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)的功率電平不同，但AGC/APC使增益恒定。于是，各信道的光信號(hào)可用幾乎相同的增益放大。但是，雖然增益是常數(shù)，如果輸入波長(zhǎng)復(fù)用光的電平不同，出自EDF的放大波長(zhǎng)復(fù)用光的輸出電平就會(huì)不同。
當(dāng)系統(tǒng)使用標(biāo)準(zhǔn)的光在線放大器時(shí)，不同的輸入電平會(huì)使光在線放大器的輸出電平產(chǎn)生波動(dòng)。因此，已通過(guò)分束器的主信號(hào)(波長(zhǎng)復(fù)用光)輸入到一個(gè)可變衰減器VATT。如果輸入功率增加或泵功率已達(dá)到最大，則APC轉(zhuǎn)換到AGC。在這種狀態(tài)下，如果EDFs(EDF 1,EDF 2-1和EDF 2-2)的總增益是常數(shù)，則可得到有關(guān)增益的所需波長(zhǎng)特性。該總增益是重要的。EDF 2-1或EDF 2-2能補(bǔ)償EDF 1中的增益下降以保持EDF 1,EDF 2-1和EDF 2-2的總增益恒定。
設(shè)置的可變衰減器VATT能根據(jù)施加的電壓值調(diào)節(jié)光衰減量?？勺兯p器能用AGC/APC調(diào)節(jié)放大的波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)的輸出功率電平。已通過(guò)該可變衰減器的光信號(hào)被分束器BS 3分解。一個(gè)分解信號(hào)被光二極管PD 3接收。PD 3接收的光信號(hào)功率電平輸入ALC模塊，并調(diào)整為恒定。該光信號(hào)功率被調(diào)節(jié)以將適當(dāng)功率的波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)輸入到與連接器1和2相連的色散補(bǔ)償模塊DCM中的色散補(bǔ)償光纖，以穩(wěn)定該可變衰減器的狀態(tài)。為了增加輸出功率，可用AGC提高增益或用APC降低衰減器損耗。
色散補(bǔ)償模塊DCM補(bǔ)償因光信號(hào)通過(guò)光傳輸線產(chǎn)生的色散所造成的波形變差。為了用色散補(bǔ)償模塊DCM中的色散補(bǔ)償先纖DCF有效地補(bǔ)償光信號(hào)的波形變差，輸入信號(hào)的功率電平必須高到不被噪聲埋沒(méi)，當(dāng)該功率電平不夠高時(shí)色散補(bǔ)償模塊中產(chǎn)生非線性作用。具體地，色散補(bǔ)償光纖DCF的芯徑(約3-4μm)小于普通SMF的芯徑，并集中光功率。所以易產(chǎn)生非線性光作用。為避免色散補(bǔ)償光纖DCF的非線性光作用，輸入光信號(hào)功率電平的上限必須嚴(yán)格監(jiān)視。因此，在分束器BS 3中通過(guò)實(shí)施ALC調(diào)節(jié)光信號(hào)的功率電平。
如圖20所示輸入色散補(bǔ)償光纖DCF的光信號(hào)被色散補(bǔ)償并從連接器2再輸入到構(gòu)成后級(jí)(第二級(jí))光放大單元的EDF 2。這個(gè)光信號(hào)被分束器BS 4分解，該分解信號(hào)由光二極管PD 4接收。光二極管PD 4接收的分解信號(hào)用于確定色散補(bǔ)償模塊DCM是否與光連接器1和2相連。如果色散補(bǔ)償模塊DCM斷開(kāi)，EDF 1放大的光信號(hào)不改變地向外輸出，導(dǎo)致危險(xiǎn)狀態(tài)。因此，光二極管PD 4接收光以便確定來(lái)自EDF 1的光信號(hào)(波長(zhǎng)復(fù)用光)是否已通過(guò)色散補(bǔ)償模塊DCM。該光接收的結(jié)果傳輸給AGC/APC模塊。如果該光信號(hào)已傳輸，則不進(jìn)行處理。如果該光信號(hào)的輸入電平等于或小于預(yù)定值，則確認(rèn)連接在色散補(bǔ)償模塊DCM、前級(jí)光放大單元、和后級(jí)光放大單元之間的連接器1和2中的一個(gè)或兩個(gè)未插接。因此，EDF 1的放大率(增益)降低且光信號(hào)強(qiáng)度設(shè)定成一無(wú)害電平，或放大作用因來(lái)自激光二極管LD 1-LD 3的泵浦光停止而被延遲。結(jié)果，當(dāng)色散模塊DCM斷開(kāi)時(shí)，從連接器1輸出的光信號(hào)的功率電平變低。既使操作員靠近該光放大器也可避免受到傷害。
如圖20所示，先二極管PD 4接收該光信號(hào)的結(jié)果也輸入到AGC模塊，該光信號(hào)的功率電平提供給AGC的輸入端。已通過(guò)分束器BS 4的主信號(hào)輸入到光隔離器ISO 3，該主信號(hào)通過(guò)ISO 3傳輸。光隔離器TSO 3確定光的傳輸方向，以使EDF 2-1不因來(lái)自連接器2的反射光而振蕩。通過(guò)隔離器ISO 3的光信號(hào)輸入到EDF 2-1并被放大。EDF 2-1的泵浦光從激光二極管LD 4提供，其振動(dòng)波長(zhǎng)是980nm。來(lái)自激光二極管LD 4的泵浦光通過(guò)WDM耦合器與該光信號(hào)混合，并傳輸?shù)紼DF 2-1。
WDM耦合器能以小損耗與光信號(hào)混合。只用980nm頻帶的泵浦光在EDF 2-1進(jìn)行放大。如上所述，由于在980nm帶寬中噪聲的產(chǎn)生可抑制到一個(gè)理論極限，所以這個(gè)帶寬對(duì)微弱光信號(hào)的放大有效。即，輸入到EDF 2-1的光信號(hào)能通過(guò)長(zhǎng)約10km的色散補(bǔ)償光纖DCF。相應(yīng)地，光信號(hào)功率被衰減。色散補(bǔ)償光纖DCF的損耗大于SMF的損耗。假定約1,000ps/nm的損耗需要補(bǔ)償，色散補(bǔ)償光纖DCF的損耗將變到約10dB。由于輸入到EDF 2-1的波長(zhǎng)復(fù)用光受到這樣大的衰減，所以用980-nm頻帶的泵浦光進(jìn)行抑制噪聲的放大。激光二極管LD 4由AGC反饋控制并改變功率輸出以調(diào)節(jié)EDF 2-1的增益。
由EDF 2-1放大的光信號(hào)通過(guò)光隔離器ISO 4，并輸入到增益均衡器GEQ 2。增益均衡器GEQ 2的工作與參照?qǐng)D22所作的說(shuō)明相同。增益均衡器GEQ 2用于使EDF 2-1和EDF 2-2的增益特性平直。隔離器ISO 4不使來(lái)自增益均衡器GEQ2的反射光輸入EDF 2-1，這也避免旋轉(zhuǎn)光使EDF 2-1振蕩。
因?yàn)樵鲆婢馄鱃EQ 2設(shè)置在EDF 2-1和EDF 2-2之間，所以可得到低噪聲系數(shù)，并能始終高效地將泵浦光功率轉(zhuǎn)換成信號(hào)功率。
已通過(guò)增益均衡器GEQ 2的光信號(hào)通過(guò)WDM耦合器和一個(gè)光隔離器ISO，并輸入到EDF 2-2。來(lái)自如圖19所示的泵浦光源的增強(qiáng)器BST 2的泵浦光從WDM耦合器輸入。BST 2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)在下文說(shuō)明。分束器BS 5位于連接器3和WDM耦合器之間。標(biāo)號(hào)1指示圖19的BST-2如何連接到圖20的EDF 2-2。用于分解來(lái)自使增強(qiáng)器BST 2擴(kuò)展的泵浦光源單元的泵浦光的路徑確定該來(lái)自增強(qiáng)器BST 2的泵浦光是否正常地輸入分束器BS 5分解的泵浦光功率電平調(diào)節(jié)后，該功率電平由光二極管PD 5接收。
光二極管PD 5得到表明來(lái)自連接器3的泵浦光是否被正常接收的結(jié)果，將結(jié)果通知增強(qiáng)器BST 2，但不顯示。如果該結(jié)果表明，盡管增強(qiáng)器BST 2的泵浦光源發(fā)射，但光二極管PD 5不接收該泵浦光，則確認(rèn)連接器3未插接、并且泵浦光源的泵浦光可能泄漏，這時(shí)如果任何人靠近該光放大器是危險(xiǎn)的。因此應(yīng)關(guān)閉增強(qiáng)器BST 2的泵浦光源。
用正向激勵(lì)法將來(lái)自增強(qiáng)器BST 2的泵浦光提供給EDF 2-2。反向激勵(lì)法也用于放大該光信號(hào)輸出。即，提供振蕩波長(zhǎng)是1460nm的激光二極管LD 5和LD 6。激光二極管LD 5和LD 6是內(nèi)泵浦光源，它們根據(jù)來(lái)自AGC模塊的控制調(diào)節(jié)EDF 2-2的增益用于擴(kuò)展泵浦光源的增強(qiáng)器BST 1與連接器4連接以獲得大輸出的光信號(hào)。BST 1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)將在下文與擴(kuò)展的增強(qiáng)器BST 2一起說(shuō)明。
應(yīng)注意，泵浦光源的數(shù)量、例如增強(qiáng)器BST 1和BST 2中的LD 5、LD 6和LDs只是一個(gè)說(shuō)明例。如果以較少LDs可得到所需的泵浦功率，則可減少泵浦光源LDs的數(shù)量。
為了監(jiān)控連接器4的連接和斷開(kāi)，用與分束器BS 5類似的方式設(shè)置分束器BS 6。分束器BS 6分解來(lái)自增強(qiáng)器BST 1的泵浦光，該分解光經(jīng)衰減器ATT 2被光二極管PD 6接收。這一經(jīng)傳輸線指示給增強(qiáng)器BST 1的光接收結(jié)果未示于圖20。盡管泵浦光源發(fā)射，如果確認(rèn)連接器4未插接，則應(yīng)關(guān)閉增強(qiáng)器BST 1的泵浦光源。
EDF 2-2在泵浦光能量轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的轉(zhuǎn)換效率高的1480nm頻帶工作，以增強(qiáng)光信號(hào)輸出。為使總增益平直，增益均衡器GEQ 2設(shè)置在EDF 2-1的輸出端。即，由于構(gòu)成增益均衡器GEQ 2的濾波器引起30％的大損耗，所以增益均衡器GEQ 2設(shè)置在EDF 2-1和EDF 2-2之間。如圖23所示，當(dāng)該增益均衡器設(shè)置在EDF 2-2輸出端時(shí)，利用EDF 2-2得到的光信號(hào)輸出大(例如，如果輸入光在線放大器1mW，則輸出約300mW)。因此，如有30％損耗，損耗絕對(duì)值也變大，將浪費(fèi)單泵浦光源激光二極管的能量。
如果該增益均衡器插在光信號(hào)輸出不很大的一級(jí)，例如，與輸出100mW時(shí)損失10mW相比、在輸出10mW時(shí)僅損失1mW。因此，該增益均衡器設(shè)置在EDF 2-1和EDF2-2之間。兩個(gè)增益均衡器GEQ 1和GEQ 2設(shè)置在光在線放大器中的兩個(gè)位置，以使在輸入到色散補(bǔ)償光纖DCF之前、使各波長(zhǎng)的輸出電平基本相等。對(duì)于各波長(zhǎng)的允許輸入到DCF的最大功率電平被得到，而后各波長(zhǎng)以該允許的最大功率電平輸入DCF。
由于EDF 1側(cè)(前放大器部分)的增益與EDF 2側(cè)(后放大器部分)的增益相等，所以便于分開(kāi)制造放大器部分的EDF’s，而后再組合它們。即，增益均衡器GEQ 1使EDF 1側(cè)的輸出變得平直，因此具有相應(yīng)波長(zhǎng)的主光信號(hào)對(duì)于各波長(zhǎng)具有均勻的特性。與EDF 2-1和EDF2-2相應(yīng)的側(cè)端接收、放大、均勻、和輸出一個(gè)均勻的光信號(hào)。所以均勻光信號(hào)能被交換，易于在EDF 2-1和EDF2-2之間轉(zhuǎn)接。在上述位置設(shè)置增益均衡器GEQ 1和GEQ 2可得到制造便利。由于波分復(fù)用放大器的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，所以構(gòu)成模塊的光放大器單元(包括EDF 1的前放大部分和包括EDF 2的后放大部分)和色散補(bǔ)償模塊DCM被制成用光連接器可連/可斷的部件，這樣可進(jìn)行局部維修和檢測(cè)、部件更換、并顯著降低操作費(fèi)用。
從EDF2-2輸出的光信號(hào)經(jīng)過(guò)用以混合在反向激勵(lì)中使用的泵浦光的WDM耦合器，然后通過(guò)隔離器ISO 5。隔離器ISO 5擋住從光在線放大器輸出端反射和返回的光避免EDF2-2因返回光引起的振蕩。通過(guò)隔離器ISO 5的信號(hào)光再通過(guò)WDM耦合器。WDM耦合器不混合具有不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，并經(jīng)只使主信號(hào)通過(guò)而避免EDF 2-1、EDF2-2的泵浦光或EDF 1中的EDF輸出到光在線放大器的輸出端。即，在與主信號(hào)傳送方向相反方向的光傳送被隔離器ISO 5隔離，在與主信號(hào)傳送方向相同方向的光傳送不被隔離器ISO 5隔離。因此，用WDM耦合器作為只使主信號(hào)傳遞的濾波器能防止泵浦光輸出到光在線放大器的輸出端。
通過(guò)WDM耦合器的光信號(hào)被分束器BS 7分解。一個(gè)分解信號(hào)導(dǎo)向用作光譜分析器的光SPA的輸出端。當(dāng)需要時(shí)，光SPA連接到這個(gè)端部，并檢查具有相應(yīng)波長(zhǎng)(信道)的波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)的功率電平是否相同。由于假定只有一個(gè)光SPA用于當(dāng)前狀態(tài)，且假定其大小幾乎與圖19或20所示的光在線放大器的大小相同，所以如果光SPA被連接，光在線放大器就變得比所需的大。因此，在波長(zhǎng)復(fù)用信號(hào)數(shù)目增加期間，具有相應(yīng)波長(zhǎng)的波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)的功率是否相同被檢查、并在需要時(shí)由光SPA進(jìn)行調(diào)整。
被分束器BS 7分解的光主信號(hào)輸入到分束器BS 8，并被分解輸入到一個(gè)直線傳送的主光信號(hào)和一個(gè)傳送到OUT PD 7的信號(hào)。也連接到分束器的結(jié)點(diǎn)PD 8監(jiān)控從光在線放大器輸出端(光連接器5)反射的光經(jīng)傳輸線給激光二極管LD4、LD 5、LD 6、增強(qiáng)器BST 1、和增強(qiáng)器BST 2提供控制信號(hào)。結(jié)點(diǎn)PD 8通過(guò)識(shí)別監(jiān)控反射光，如果反射光強(qiáng)度變得較高，則拔下輸出端的連接器5、降低輸出并減小EDFs 2-1和2-2的增益?？刂艵DFs 2-1和2-2的增益，使從光在線放大器輸出端輸出的光信號(hào)功率約等于或小于10nW。
從分束器BS 8輸出到OUT PD 7的光信號(hào)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成一個(gè)電信號(hào)。該電信號(hào)反饋到AGC模塊，在AGC模塊中AGC操作與來(lái)自先二極管PD 4的光信號(hào)一起進(jìn)行，該電信號(hào)也反饋到ALC模塊，在ALC模塊中ALC操作通過(guò)控制可變ATT的衰減量進(jìn)行。ALC操作使光在線放大器的輸出功率保持恒定。如上所述，從光二極管PD 3和OUT PD 7的反饋提供給ALC模塊。
從OUT PD 7到ALC模塊的反饋與從PD 4的反饋混合，并檢測(cè)增益因而激光二極管LD 4、LD 5、LD 6和增強(qiáng)器BST 1、BST 2的泵浦光源被控制。
未被分束器BS8分解的主光信號(hào)(放大的波長(zhǎng)復(fù)用光)通過(guò)WDM耦合器WDM4與單獨(dú)處理的SV信號(hào)混合，并從在線放大器的輸出端輸出。連接器3和4可分別與增強(qiáng)器BST 2和BST 1連接，增強(qiáng)器BST 2和BST 1是附加的泵浦光單元、并在內(nèi)激光二極管LD的泵浦先功率不足時(shí)使用。例如，如果復(fù)用波長(zhǎng)數(shù)在1和8之間，泵浦光用內(nèi)激光二極管可得到足夠的功率。但如果復(fù)用波長(zhǎng)數(shù)在9和16之間，則需要連接和使用增強(qiáng)器BST 1。如果復(fù)用波長(zhǎng)數(shù)在17和132之間，則需要連接和使用增強(qiáng)器BST 1和BST 2。
具有1480nm振蕩波長(zhǎng)且偏振不同的激光二極管LD 7和LD 8被用作增強(qiáng)器BST 1的泵浦光源。因此，從激光二極管LD 7和LD 8輸出的泵浦光具有不同的偏振且激光二極管LD 7和LD 8被偏振分束器PBS偏振合成，并經(jīng)尾光纖線輸出增強(qiáng)器BST 1。作為偏振合成的結(jié)果，具有不同偏振波的激光二極管泵浦光輸出的功率將具有“1+1=2”的近似關(guān)系。所以通過(guò)設(shè)置多個(gè)激光二極管所產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)可有效地利用。
增強(qiáng)器BST 1中激光二極管LD 7和LD 8的振蕩波長(zhǎng)與內(nèi)激光二極管LD 5和LD 6的振蕩波長(zhǎng)不同，激光二極管LD 7和LD 8被WDMPBS中的WDM耦合器混合(波長(zhǎng)復(fù)用)。類似地，如果要混合具有相同波長(zhǎng)的泵浦光，由于泵浦光相位不同，該混合光的輸出并不總能變成該總功率。但如果用WDM耦合器混合原具有不同波長(zhǎng)的泵浦光，該總功率在理論上將具有“1+1=2”的關(guān)系。因此，得到的泵浦光功率基本與來(lái)自激光二極管LDs所有光的功率相等。
激光二極管LD 5和LD 6的振蕩波長(zhǎng)與激光二極管LD 7和LD 8的振蕩波長(zhǎng)不同，EDF2-2具有如上所述在1480nm中的寬吸收帶。因此，1460nm和1480nm兩泵浦光在同一頻帶被吸收，并可用作泵浦光。如上所述，具有不同波長(zhǎng)的泵浦光被WDM耦合器混合，故可得到大輸出的泵浦光。同時(shí)，如圖24所示，光信號(hào)的放大可在一個(gè)EDF工作頻帶獲得。
如圖20所示，激光二極管LD 7和LD 8的輸出光被偏振分束器PBS混合后，該混合光被分束器9分解。該分解光經(jīng)衰減器ATT 3被光二極管PD 9接收。光二極管PD 9監(jiān)測(cè)增強(qiáng)器BST 1中激光二極管LD 7和LD 8的電平輸出是否正常，監(jiān)測(cè)由激光二極LD 7和LD 8混合得到的泵浦光功率電平是否約小于10nm，以便確定增強(qiáng)器BST 1尾光纖線的連接器4是否斷開(kāi)。如果從光接收結(jié)果確定連接器4被斷開(kāi)，則從AGC模塊向相應(yīng)激光二極管發(fā)出一個(gè)指令以降低它們的輸出。所以，APC工作的用于泵浦光源LD 1-LD 3，以降低LD 1-LD 3的輸出電平。
在增強(qiáng)器BST 1中，具有相同振蕩波長(zhǎng)(1480nm)的泵浦光源LD 7和LD 8被偏振分束器PBS偏振合成，并提供泵浦光。為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，激光二極管LD 7和LD 8只在ON和OFF之間轉(zhuǎn)換。AGC和ALC操作不執(zhí)行。如果具有1480nm振蕩波長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光器的輸出功率低，該振蕩波長(zhǎng)移到短波長(zhǎng)端。例如，該振蕩波長(zhǎng)移到約1469nm,WDM PBS模塊中的WDM耦合器不能將它與具有1460nm波長(zhǎng)的激光二極管LD 5和LD 6混合。因?yàn)閃DM耦合器被設(shè)計(jì)成要將1480nm的泵浦光從增強(qiáng)器BST 1輸入到EDF 2-2，如上所述，來(lái)自增強(qiáng)器BST 1的具有1460nm波長(zhǎng)的泵浦光不能有效地輸入EDF 2-2。所以，激光二極管LD 7和LD 8的振蕩頻率固定在1480nm。如果信道數(shù)在9和12之間，只有激光二極管LD 7以最大功率工作。如果信道數(shù)在13和16之間，激光二極管LD 7和LD 8以最大功率工作。用AGS模塊通過(guò)控制內(nèi)激光二極管LD 5和LD 6的輸出功率可調(diào)節(jié)該激勵(lì)功率。
增強(qiáng)器BST 2包括振蕩波長(zhǎng)為1460nm的激光二極管LD 9和LD 10和振蕩波長(zhǎng)為1480nm的激光二極管LD 11和LD 12。激光二極管LD 9和LD 10的偏振與激光二極管LD 11和LD 12的偏振不同。激光二極管LD 9和LD 10被偏振分束器PBS合成。偏振合成的激光二極管LD 9和LD 10的輸出和偏振合成的激光二極管LD 11和LD 12的輸出由WDM耦合器混合并輸出。該混合的泵浦光在增強(qiáng)器BST 2中被分束器BS 10分解并經(jīng)衰減器ATT 4由光二極管PD 10接收。然后，根據(jù)光二極管PD 10接收光的結(jié)果確定相應(yīng)激光二極管是否正常工作。
絕大多數(shù)不被分束器BS 10分解的泵浦光經(jīng)連接器3傳輸給EDF 2-2。光二極管PD 5確定連接器3是否正確連接。如果確認(rèn)連接器來(lái)插接，則用光二極管PD 10檢測(cè)增強(qiáng)器BST 2的輸出功率，控制激光二極管LD 9-LD 12，以使從BST 2輸出的泵浦光功率減小到不危害操作者眼睛的功率電平。在BST 2，從WDM耦合器輸出的總泵浦光功率由光二極管PD 10監(jiān)測(cè)，使得LS 9-LD 12總能在同一時(shí)刻驅(qū)動(dòng)。BST 2不具有與所討論的BST 1相同的技術(shù)問(wèn)題。
如果增強(qiáng)器BST 1或BST 1和BST 2兩者被連接，AGC模塊保持增益不變。但增強(qiáng)器BST 1和BST 2只通過(guò)調(diào)節(jié)激光二極管的“接通”和“關(guān)閉”控制激光二極管。精細(xì)調(diào)節(jié)通過(guò)改變內(nèi)激光二極管LD 4、LD 5和LD 6的輸出進(jìn)行。
另外，由于多個(gè)增強(qiáng)器例如BST 1和BST 2可容放在一個(gè)板上、并連接到光在線放大器，因此很容易使光在線放大器具有不同的電線連接和泵浦光連接。在這種情況下，增強(qiáng)器BST 1和BST 2初始的泵浦光輸出小，它不危害操作員的眼睛。如果增強(qiáng)器例如BST 1和BST 2連接到光在線放大器，這一連接由先二極管PD 5或PD 6檢測(cè)，并且識(shí)別出連接器3和4以被插接。而后，從AGC模塊發(fā)出進(jìn)一步增加泵浦光輸出電平的指令。如果泵浦光連接和電線連接是從同一增強(qiáng)器到達(dá)同一在光線放大器，若在這一級(jí)該泵浦光電平取最大值則不產(chǎn)生問(wèn)題。如果連接出錯(cuò)，用于提高泵浦光輸出的指令就發(fā)給泵浦光不輸出的在光線放大器的增強(qiáng)器。如果經(jīng)電線得到該指令的增強(qiáng)器的泵浦光不與同一在光線放大器連接，泵浦光將輸入另一在光線放大器，這將導(dǎo)致錯(cuò)誤狀態(tài)。因此，尾光纖線無(wú)論在何處不連接都會(huì)使高強(qiáng)度泵浦光泄漏出來(lái)，操作員的眼睛如受到該光照射就很危險(xiǎn)。
所以，如果光在線放大器檢查增強(qiáng)器BST 1和BST 2的連接，即使泵浦光泄漏出來(lái)，泵浦光功率也會(huì)略有提高(例如，達(dá)到安全光的電平)。如果泵浦光功率基于提高泵浦光功率的指令各有增加，光在線放大器端確認(rèn)尾光纖線耦合和電線正確實(shí)施并給增強(qiáng)器發(fā)出使泵浦光最大的指令。
如上所述，通過(guò)在兩級(jí)中將泵浦光功率設(shè)定在不危害操作員(在安全光狀態(tài))的功率范圍內(nèi)、檢查光在線放大器端上的連接正確實(shí)施、而后使泵浦光功率最大化，可避免大功率有害泵浦光的泄漏或泵浦光輸出到錯(cuò)誤的光在線放大器。
圖19和20所示的光在線放大器用光二極管監(jiān)控光信號(hào)輸出總功率。如果復(fù)用波長(zhǎng)數(shù)增加會(huì)產(chǎn)生以下問(wèn)題。假定在光傳輸線傳送的光信號(hào)各波長(zhǎng)功率具有上下限，在初始調(diào)整級(jí)，四個(gè)波長(zhǎng)被復(fù)用和傳輸。在這一狀態(tài)下，具有四個(gè)不同波長(zhǎng)的各信號(hào)被傳輸，以使功率在傳輸線上下限之內(nèi)。如果復(fù)用的波長(zhǎng)數(shù)達(dá)到八個(gè)，光在線放大器隨著波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)總功率的增加將光信號(hào)功率減低這是由于光在線放大器監(jiān)控該波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)的總功率。
于是，具有各波長(zhǎng)的復(fù)用光信號(hào)的功率將變得等于或小于傳輸線的下限。因此，傳輸系統(tǒng)的性能不能保持。所以如果復(fù)用波長(zhǎng)數(shù)增加，SV信號(hào)通知各光在線放大器。收到該通知后，當(dāng)波長(zhǎng)數(shù)增加時(shí)，光在線放大器暫停ALC。因?yàn)樵摴庠诰€放大器也用作AGC放大器，即使波長(zhǎng)數(shù)增加該光在線放大器也用不變的增益放大光信號(hào)。該光在線放大器恢復(fù)ALC，并將光信號(hào)功率電平重調(diào)到預(yù)定值。為新的波長(zhǎng)復(fù)用數(shù)設(shè)定的整個(gè)光信號(hào)的功率電平被限定以便經(jīng)SV信號(hào)在ALC模塊中設(shè)定。在這種方式中，對(duì)波長(zhǎng)數(shù)增加的處理可不設(shè)置新結(jié)構(gòu)。
隨著復(fù)用波長(zhǎng)數(shù)的增加，泵浦光功率必須增加。對(duì)于這個(gè)光在線放大器首先在980nm頻帶進(jìn)行放大、其噪聲特性或噪聲系數(shù)(NF)良好，如果需要大功率泵浦光、則再在高效的1480nm頻帶進(jìn)行放大。這種狀態(tài)示于圖25。圖25的水平軸對(duì)應(yīng)始于EDF的入點(diǎn)到其出點(diǎn)的距離，其垂直軸表示放大光信號(hào)的功率。圖25表示980nm頻帶和1480nm頻帶的泵浦光。由于980nm頻帶的泵浦光是正向激勵(lì)，該泵浦光從EDF的入點(diǎn)輸入并在反向傳輸時(shí)消耗。由于1480nm頻帶的泵浦光是反向激勵(lì)，該泵浦光從EDF的出點(diǎn)輸入并在正向傳輸時(shí)消耗。同時(shí)，光信號(hào)從該入點(diǎn)向該出點(diǎn)傳送。所以，當(dāng)信號(hào)接近出點(diǎn)時(shí)光信號(hào)功率逐漸放大。如上所述，具有較好噪聲特性的光信號(hào)在980nm頻帶放大，再在1480nm頻帶作充分放大。
參照?qǐng)D19和20說(shuō)明的光在線放大器的結(jié)構(gòu)也應(yīng)用于光前級(jí)放大器和光后級(jí)放大器。但應(yīng)注意，光后級(jí)放大器不包括用于分解來(lái)自輸入端波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)的SV信號(hào)的WDM 1和2，光前級(jí)放大器不包括將輸出端的波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)與SV信號(hào)混合的WDM 4。
下面參照?qǐng)D19和20對(duì)所述的波長(zhǎng)復(fù)用光放大器進(jìn)行說(shuō)明，光在線放大器LWAW 1的具體控制電路參照?qǐng)D26。下面的監(jiān)控信號(hào)輸入光信號(hào)監(jiān)控電路120。(1)用光二極管PD 1檢測(cè)到達(dá)該前級(jí)光放大單元的光輸入電平，(2)用光二極管PD 2檢測(cè)出自該前級(jí)光放大單元的光輸出電平，(3)用光二極管PD 3(到達(dá)色散補(bǔ)償模塊DCM的光輸入電平)檢測(cè)該可變光衰減器VATT的光輸出電平，(4)用光二極管PD 4(出自色散補(bǔ)償模塊DCM的光輸出電平)檢測(cè)到達(dá)該后級(jí)光放大單元的光輸入電平，(5)用光二極管PD 8檢測(cè)出自該光連接器的反射電平，(6)用OUT PD 7檢測(cè)出自該前級(jí)光放大單元的光輸出電平，和(7)用光二極管PD 6和PD 10檢測(cè)出自該泵浦光源單元BST 1和BST 2的泵浦光。
如圖26所示光信號(hào)監(jiān)控電路120將這些監(jiān)控結(jié)果送到構(gòu)成AGC/APC模塊的控制電路132，并用偏壓控制電路122控制泵浦光源模塊121中相應(yīng)激光二極管LD 1-LD 3的偏壓，以控制激光二極管LD 1-LD 3的輸出功率。溫度控制電路123控制相應(yīng)LD 1-LD 3的溫度使溫度恒定。光信號(hào)監(jiān)控電路120檢測(cè)到的前級(jí)放大單元和衰減器VAT的監(jiān)控信號(hào)經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路125輸出到CPU 131。偏壓值和外界氣溫信息分別從偏壓控制電路122和外界氣溫傳感器124輸入A/D轉(zhuǎn)換器電路125。類似地，后級(jí)光放大單元中的AGC模塊以相似的方式工作。CPU131處理從I/O端口輸入的各項(xiàng)監(jiān)控信息，并將運(yùn)行狀態(tài)、告警信號(hào)、監(jiān)控信息等作為監(jiān)控信號(hào)輸出給光維護(hù)信道接口OSCIW 1。CPU 131分析從光維護(hù)信道接口OSCIW 1接收的監(jiān)控信息，并輸出一個(gè)用于激勵(lì)偏壓控制電路122、127和溫度控制電路123、128的信號(hào)以調(diào)節(jié)泵浦光源模塊121和126的接通和斷開(kāi)。
下面參照?qǐng)D27和28的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖說(shuō)明控制光在線放大器LWAW 1的CPU 131的工作。
如上所述，WDM光放大器能對(duì)具有32個(gè)信道的波長(zhǎng)復(fù)用信號(hào)進(jìn)行放大。CPU131控制WDM光放大器的狀態(tài)，執(zhí)行各種監(jiān)控處理，并進(jìn)行外部通信(具體地，經(jīng)過(guò)OSC的監(jiān)控信息的通信)。在圖1A和1B所示的波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)中，不同類的信息(例如，OC-192,OC-48等)由波分復(fù)用的多個(gè)波長(zhǎng)(信道)運(yùn)載，該復(fù)用波長(zhǎng)由一個(gè)單模光纖傳輸。這個(gè)系統(tǒng)能使傳輸量明顯提高。用于該系統(tǒng)的光放大器必須以相同的增益放大每一個(gè)波長(zhǎng)。當(dāng)通信需求增加時(shí)，該光放大器必須能使波長(zhǎng)數(shù)(信道)遙控地增加/減少(例如，當(dāng)各信道傳輸量從2.4Gbps增加到10Gbps時(shí)，信道數(shù)必須增加)，并隨著使用該信道數(shù)必須能增加/減少(運(yùn)行中的可升級(jí)性)。CPU 131所能實(shí)現(xiàn)的運(yùn)行狀態(tài)/轉(zhuǎn)變將參照?qǐng)D27和28進(jìn)行說(shuō)明。
如圖27所示，電源斷開(kāi)狀態(tài)A是光放大器的電源被關(guān)閉的狀態(tài)。在輸入關(guān)閉狀態(tài)B，光放大器的輸入等于或小于輸入恢復(fù)閾值，電源不提供給前級(jí)和后級(jí)放大單元的泵浦光源激光二極管LD 1-LD 3和激光二極管LD 4-LD 6。
在前級(jí)安全光狀態(tài)C，前級(jí)放大單元的EDF模塊1的增益達(dá)到設(shè)定值(AGC設(shè)定電壓)，該輸出是安全光電平。后級(jí)放大單元的輸入電平小于輸入恢復(fù)閾值，后級(jí)放大單元中的泵浦光源激光二極管LD 4-LD 6因色散補(bǔ)償模塊DCM斷開(kāi)、或光連接器1和2的不適當(dāng)連接而處于暫停狀態(tài)。BST 1和BST 2也處于暫停狀態(tài)。
在安全光狀態(tài)D，光放大器的連接器5輸出端處在拆開(kāi)狀態(tài)，光輸出功率控制在對(duì)人體無(wú)害的水平。如果激光安全能力調(diào)整為接通，光放大器就處在安全光狀態(tài)D。如果“激光器安全抑制”在初始設(shè)定被接收，該狀態(tài)就不轉(zhuǎn)移到安全光狀態(tài)D。當(dāng)安全光狀態(tài)改變到ALC狀態(tài)E1時(shí)，安全光“斷開(kāi)”(激光器安全抑制)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖與安全光“接通”(激光器安全接通)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中不檢測(cè)輸出連接器5的插接/未插接時(shí)安全光狀態(tài)改變到正常光狀態(tài)的轉(zhuǎn)移相對(duì)應(yīng)。BST 1和BST 2也處于暫停狀態(tài)。即使在安全光狀態(tài)或在正常光狀態(tài)，EDF 1和EDF 2工作的均根據(jù)安全光“接通”/“斷開(kāi)”指冷被控制。
通信可在ALC狀態(tài)E1中實(shí)現(xiàn)(正常光狀態(tài))。在ALC狀態(tài)E1中，基于波長(zhǎng)數(shù)信息和光放大器數(shù)，用一個(gè)暫?？勺児馑p器(halt variable opticalattenuator)執(zhí)行(總)輸出恒定控制。
在AGC狀態(tài)E2中，可變光衰減器ATT的衰減量是固定的，AGC/APC模塊和AGC模塊分別進(jìn)行控制，以使前級(jí)EDF模塊1和后級(jí)EDF模塊2的增益恒定。在ALC狀態(tài)E1中，可變光衰減器ATT的狀態(tài)受控制，以使輸出端波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)的總輸出恒定。同時(shí)，在AGC狀態(tài)E2中，總輸出固定到一平均值(這個(gè)狀態(tài)被稱作凍結(jié)狀態(tài))。如果波長(zhǎng)數(shù)(信道數(shù))以小于AGC控制速率的速率增加/減小，由于增益恒定。當(dāng)前信道的輸出不受影響(信道連續(xù)提供服務(wù))。這個(gè)狀態(tài)是一個(gè)正常光狀態(tài)。
在AGC狀態(tài)E2中，用于擴(kuò)展增強(qiáng)器BST 1和BST 2的泵浦光源模塊被增加/減少。增加該模塊數(shù)的方法與參照?qǐng)D19和20所述的方法相同。相應(yīng)狀態(tài)和狀態(tài)指令將在下面具體說(shuō)明。
如圖26和28所示，在從電源斷開(kāi)狀態(tài)到輸入關(guān)閉狀態(tài)的轉(zhuǎn)移中，電源提供給光放大器單元來(lái)自O(shè)SC的“預(yù)備(provisioning)”(操作信息)、“調(diào)整”(條件設(shè)定)被接收，并進(jìn)行初始化設(shè)定。由于在泵浦光源LD的溫度達(dá)到預(yù)定值之前需要很多時(shí)間，所以這個(gè)控制在這一階段啟動(dòng)。
輸入關(guān)閉狀態(tài)是輸入到光放大器的輸入功率(光二極管PD 1的輸出功率)等于或小于由硬件設(shè)定的輸入恢復(fù)閾值，輸入關(guān)閉信號(hào)從光信號(hào)監(jiān)控電路120輸入到CPU 131。在該輸入關(guān)閉狀態(tài)，偏置電流不施加到前級(jí)和后級(jí)光放大單元的泵浦光源激光二極管LD 1-LD 4和激光二極管LD 3-LD 4。
如果CPU 131檢查該輸入關(guān)閉狀態(tài)，CPU 131向OSCIW1輸出一個(gè)報(bào)警信號(hào)LOL。注意，輸入恢復(fù)閾值依賴信道數(shù)。如果在輸入關(guān)閉狀態(tài)中信道讀數(shù)是“0”，CPU 131保持在輸入關(guān)閉狀態(tài)。從輸入關(guān)閉狀態(tài)向前級(jí)安全光狀態(tài)的轉(zhuǎn)移包括以下步驟(1)檢查從光二極管輸入的光等于或大于輸入恢復(fù)值；(2)開(kāi)始向前級(jí)放大單元中的泵浦光源LD 1-LD 3供給偏置電流。設(shè)定AGC/APC模塊的時(shí)間常數(shù)，以使前級(jí)EDF模塊的增益慢慢地接近該預(yù)設(shè)值(3)ALC模塊進(jìn)行控制，以便通過(guò)適度減少可變衰減器ATT的衰減量使可變衰減器ATT的波長(zhǎng)復(fù)用光輸出逐漸變?yōu)榘踩怆娖?。由于可變衰減器ATT的輸出電平(衰減量)設(shè)定成對(duì)人體安全的電平，所以即使不連接色散補(bǔ)償模塊DCM也不用考慮光電平對(duì)人的危害。在這個(gè)轉(zhuǎn)移中，偏置電流不施加給后級(jí)放大單元的泵浦光源LD 4-LD 6。
在前級(jí)安全光狀態(tài)中，雖然前級(jí)EDF模塊1的增益達(dá)到預(yù)設(shè)值(AGC設(shè)定電壓)，但通過(guò)ALC模塊使EDF模塊1的輸出電平控制到安全光電平。在前級(jí)安全光狀態(tài)中，由于色散補(bǔ)償模塊斷開(kāi)或不適當(dāng)?shù)倪B接使到達(dá)后級(jí)EDF模塊2的輸入電平小于輸入恢復(fù)閾值，并且后級(jí)EDF模塊2中泵浦光源LD 4-LD 6的工作暫停。
從前級(jí)安全光狀態(tài)到安全光狀態(tài)的轉(zhuǎn)移包括(1)用光二極管PD 4檢查到達(dá)后級(jí)放大單元的輸入電平變得等于或大于輸入恢復(fù)閾值。
(2)用ALC模塊調(diào)節(jié)可變衰減器ATT的衰減量，以補(bǔ)償色散補(bǔ)償光纖DCF的損耗。
具體地，控制ATT的衰減量，使到達(dá)后級(jí)放大器部件的輸入電平(用PD 4監(jiān)控)等于該后級(jí)放大器部件的輸入電平參考值(dBm/ch，例如-12dBm/ch)。如果波長(zhǎng)數(shù)是四，該參考值設(shè)定為-6dBm/ch(=-12+6(四波長(zhǎng)))。
(3)用AGC模塊開(kāi)始給后級(jí)EDF模塊2中的泵浦光源LD 4-LD 6供給偏置電流AGC模塊慢慢增加后級(jí)EDF模塊2的增益。預(yù)置安全光電壓，以使后級(jí)EDF模塊2的輸出電平保持為安全光電平。AGC模塊有兩個(gè)參考值、即安全光預(yù)置電壓和AGC預(yù)置電壓，并通過(guò)模擬最大電路控制泵LDs的驅(qū)動(dòng)電壓。
從安全光狀態(tài)到ALC狀態(tài)的轉(zhuǎn)移包括(1)如果OUT PD 7檢測(cè)的輸出光功率與光二極管PD 8檢測(cè)的反射光功率之比超過(guò)預(yù)定值(如果反射光功率減小)，則檢查輸出端上光連接器5的連接。
(2)慢慢增加AGC設(shè)置電壓到一預(yù)定位(3)釋放該安全光設(shè)置電壓ALC狀態(tài)與AGC狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移包括(1)接收來(lái)自光維護(hù)信道的用于開(kāi)關(guān)AGC模塊的信號(hào)。
(2)當(dāng)用模塊ALC接收該開(kāi)關(guān)信號(hào)時(shí)，固定可變衰減器的衰減量。光放大器以AGC模式工作(恒定增益控制模式)。
(3)接收來(lái)自O(shè)SC的波長(zhǎng)數(shù)(信道數(shù))。檢查用于擴(kuò)展增強(qiáng)器BST 1和BST2的光源數(shù)是否增加或減少。由OSC通報(bào)增強(qiáng)器BST 1和BST 2的連接。
(4)檢查用于開(kāi)關(guān)AGC模塊的信號(hào)是否基于由OSC通報(bào)的波長(zhǎng)數(shù)(信道數(shù))的增加/減少而切斷。
(5)根據(jù)波長(zhǎng)數(shù)(信道數(shù))更新ALC設(shè)置電壓的值，并從ALC模塊輸出該電壓。另外，根據(jù)該波長(zhǎng)數(shù)更新輸入和輸出電平閾值，并由ALC模塊啟動(dòng)ALC控制。從ALC狀態(tài)到安全光狀態(tài)的轉(zhuǎn)移包括(1)如果OUT PD 7檢測(cè)的輸出光功率與光二極管PD 8檢測(cè)的反射光功率之比等于或小于預(yù)定值(如果反射光功率增加)，則檢查輸出端上光連接器5被斷開(kāi)。
(2)接通后EDF 2的AGC模塊的安全光設(shè)置電壓。
(3)減小后級(jí)EDF的AGC模塊的AGC設(shè)置電壓(切斷AGC設(shè)置電壓)。
從AGC狀態(tài)到安全光狀態(tài)的轉(zhuǎn)移包括
(1)如果OUT PD 7檢測(cè)的輸出光功率與光二極管PD 8檢測(cè)的反射光功率之比等于或小于預(yù)定值(如果反射光功率增加)，則檢查輸出端上光連接器5被斷開(kāi)。
(2)接通后EDF 2的AGC模塊的安全光設(shè)置電壓。
(3)減小后級(jí)EDF 2的AGC模塊的AGC設(shè)置電壓(切斷AGC設(shè)置電壓)。從每個(gè)狀態(tài)向輸入關(guān)閉狀態(tài)的轉(zhuǎn)移包括(1)如果來(lái)自光二極管PD 1的輸入電壓等于或小于閾值，則檢查該輸入關(guān)閉。
(2)設(shè)定AGC模塊的AGC設(shè)置電壓為“0”(3)設(shè)定ALC模塊的ALC的安全光設(shè)置電壓為“0”(4)設(shè)定AGC/APC模塊的ACC設(shè)置電壓為“0”(5)設(shè)定ALC模塊的ALC設(shè)置電壓為“0”圖29A是表示DCM中變化的電平圖。圖29B是輸入功率變化的電平圖。圖29A和29B表示在不管色散補(bǔ)償損耗或輸入功率電平的變化情況下，達(dá)到相同的輸出功率需用多少衰減。參照?qǐng)D29A，如果沒(méi)有DCM損耗，應(yīng)增加衰減。反之如果DCM損耗增加，應(yīng)減少衰減。類似地，在圖29B中，如果進(jìn)入衰減器的輸入功率較大，應(yīng)增加衰減以平衡該功率。如果輸入衰減器的功率減小，衰減也應(yīng)減小。
下面參照?qǐng)D30到40說(shuō)明用圖1A和1B所示波分復(fù)用系統(tǒng)中的光維護(hù)信道OSC增加/減少信道數(shù)的程序。
在圖1A和1B所示波分復(fù)用系統(tǒng)中，用具有1510nm波長(zhǎng)的先維護(hù)信道OSC的DS 1幀(示于圖11)以在線狀態(tài)(運(yùn)行狀態(tài))控制信道的增加/減少。用DS 1幀的OSC-AIS字節(jié)(時(shí)隙9)傳輸增加/減少信道數(shù)的控制信號(hào)。OSC-AIS字節(jié)的內(nèi)容示于圖30和31。另外，當(dāng)信道數(shù)增加/減少時(shí)，相應(yīng)光放大器(TWAA,LWAWs1-3和RWAB)工作的程序示于圖32-37。操作流程示于圖38-40。
操作員首先用波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX A的操作臺(tái)輸入指示信道1-32的位速率是否是2.4Gbps或10Gbps和信道1-32是否在運(yùn)行狀態(tài)(“IS”)或非運(yùn)行狀態(tài)(“OOS”)的預(yù)備信號(hào)(使用信息)，并且當(dāng)信道數(shù)增加/減少時(shí)，更新被增加/減少信道的使用信息(見(jiàn)圖38的S1和圖32)。
該使用信息傳輸?shù)讲ㄩL(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX A的OSC接口(OSCIA)。OSC接口OSCIA將各信道的位速率信息(WCR)和IS/OOS(WCS)傳輸給光中繼器1-3、OSCIWs 1-3、和在相對(duì)的波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX B中在OSC中以時(shí)隙23的多幀字節(jié)使用WCR和WSCR OSCIB，并用OSC-AIS字節(jié)的命令“c”報(bào)告WCR和WCS字節(jié)的變化。
而后，操作員經(jīng)操作臺(tái)輸入一個(gè)將各放大器(TWAA,LWAWs 1-3和RWAB)模式從ALC轉(zhuǎn)變成AGC的命令。該命令傳輸?shù)絆SC接口OSCIA和TWAA的CPU。光后級(jí)放大器TWAA從ALC模式變化到AGC模式。OSC接口OSCIA以O(shè)SC的DS1幀中的OSC-AIS字節(jié)的預(yù)定格式設(shè)置b2至b5的位，并將該位傳輸給相應(yīng)光放大器(LWAWs 1-3和RWAB)中的光維護(hù)信道接口OSCIWs 1-3和OSCIB(見(jiàn)圖33和圖38至40的S2)。
光維護(hù)信道接口OSCIWs 1-3和OSCIB報(bào)告OSC-AIS字節(jié)中b2至b5位內(nèi)容的相應(yīng)光放大器中的CPUs。如果該CPUs檢查從ALC模式到AGC模式和轉(zhuǎn)換命令，CPUs就控制從ALC模式到AGC模式的轉(zhuǎn)換。當(dāng)光在線放大器LWAWs 1-3和光前級(jí)放大器RWAB完成向相應(yīng)光中繼器1-3和波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX B中AGC模塊的轉(zhuǎn)移時(shí)，模式轉(zhuǎn)移完成的報(bào)告用OSC的時(shí)隙5和6中的DCC字節(jié)傳輸?shù)絎MUX A(見(jiàn)圖34和圖38到40的S3)。
MCA單元確定當(dāng)信道數(shù)增加/減少時(shí)是否需要給相應(yīng)光放大器中的增強(qiáng)器BST1和BST 2增加/減少泵浦光源。如果“是”，MCA單元指令相應(yīng)光中繼器1-3和波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX B用OSC-AIS字節(jié)命令“d”確定增強(qiáng)器BST1或BST2是否連接。另外，MCA模塊指令光后級(jí)放大器TWAA檢驗(yàn)其自身裝置(WMUX A)用于擴(kuò)展光后級(jí)放大器TWAA增強(qiáng)器BST 1和BST 2的泵浦光源的連接狀態(tài)。例如，如果信道數(shù)在1和8之間，則只使用來(lái)自內(nèi)泵浦光源LD 1-6的泵浦光功率。如果信道數(shù)在9和16之間，則除內(nèi)泵浦光源激光二極管LD 1-6外還需通過(guò)操作擴(kuò)展增強(qiáng)器BST 1的泵浦光源增加泵浦光功率。如果信道數(shù)在17和32之間，則必需使兩個(gè)增強(qiáng)器BSTs 1和2工作。如圖38-40的S4所示，相應(yīng)光中繼器1-3中光在線放大器LWAW 1-3的增強(qiáng)器BST 1和BST 2的連接檢驗(yàn)信息用OSC的DCC字節(jié)傳輸、并由波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX A中管理裝置MCA檢驗(yàn)(見(jiàn)圖38-40的S4)。
接著，如圖35和圖38-40的S5所示，信道被實(shí)際增加/減少。之后，波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX A和WMUX B中頻譜分析器SAUA和SAUB的CPUs根據(jù)新的信道信息更新該設(shè)定值。任何相應(yīng)信道被增加/減少，CPUs最大化光可變衰減器VATA 1-32和VATBs 1-32的衰減量，并用SAUA檢驗(yàn)該信道處在輸入關(guān)閉狀態(tài)。如圖38-40的S6-S9所示，檢驗(yàn)后，波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX A和WMUX B的可變衰減器VATA 1-32和VATBs 1-32的衰減量由頻譜分析器SAUA和SAUB的CPUs和光可變衰減器VATA和VATB調(diào)節(jié)，并調(diào)節(jié)成最佳值。
MSA單元將指示更新波長(zhǎng)(信道)信息的命令傳輸給相應(yīng)的光中繼器1-3和波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX B。這個(gè)命令用OSC中的OSCIA以O(shè)SC-AIS字節(jié)的“g”命令傳輸。除波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX A之外，波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUXB用WCR和WCS字節(jié)信息更新信道信息。另外，如圖38-40的S11所示，被光放大器CPU使用、并在參照?qǐng)D26-28說(shuō)明的相應(yīng)閾值和設(shè)定值根據(jù)更新的信道數(shù)而改變。
如圖38-40的S12所示，相應(yīng)的光中繼器1-3和波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUXB將轉(zhuǎn)移的準(zhǔn)備確認(rèn)的MCA單元用OSCR DCC字節(jié)通知ALC模塊。接著，管理裝置MAC指令所有該轉(zhuǎn)移的光放大器從AGC模塊到ALC模塊。從AGC模塊到ALC模塊轉(zhuǎn)移的通知用OSC的OSC-AIS字節(jié)的“h”命令執(zhí)行。當(dāng)各光放大器的CPU從OSC接收命令“h”時(shí)，CPU執(zhí)行控制操作使轉(zhuǎn)移從AGC模塊到ALC模塊。圖36和圖38-40的S13所示，當(dāng)?shù)紸LC模塊的轉(zhuǎn)移完成時(shí)，相應(yīng)的光中繼器1-3和波長(zhǎng)復(fù)用/解復(fù)用裝置WMUX B用OSC的DCCs通知MCA向ALC模塊的轉(zhuǎn)移已完成，即相應(yīng)的光放大器在正常光狀態(tài)下工作。如果相應(yīng)的光中繼器1-3檢測(cè)到光維護(hù)信道的故障(監(jiān)視/控制光信號(hào)關(guān)閉(光的損耗)、未連接監(jiān)視/控制信號(hào)信道(設(shè)備損壞)、和用奇偶校驗(yàn)位接收錯(cuò)誤，則在OSC-AIS字節(jié)的b1位設(shè)置標(biāo)記。而后，將該錯(cuò)誤檢測(cè)通知下游端。
如以上的具體說(shuō)明，本發(fā)明提供一個(gè)波分復(fù)用光通信系統(tǒng)的光放大器，該波分復(fù)用光通信系統(tǒng)能克服前述的問(wèn)題，并能用光維護(hù)信道在線(當(dāng)運(yùn)行時(shí))控制該光放大器。
以上用波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)所作的說(shuō)明提供了一個(gè)實(shí)例。本發(fā)明的光放大器完全可用于單波光信號(hào)。
盡管已結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和示例敘述了本發(fā)明，但不難理解本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明構(gòu)思和范疇的前提下對(duì)本發(fā)明的上述基本方案作出改進(jìn)是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明不限于所述的優(yōu)選實(shí)施例和示例，本發(fā)明將包括上述的改進(jìn)。
權(quán)利要求
1．一個(gè)光學(xué)放大器，包括前級(jí)光放大單元，該單元包括摻稀土元素的光纖，該光纖用于傳輸具有多種不同波長(zhǎng)的波長(zhǎng)復(fù)用信號(hào)光；增益均衡器，該增益均衡器設(shè)置在該前級(jí)放大單元輸出端并根據(jù)該摻雜光纖的增益特性補(bǔ)償波長(zhǎng)；和后級(jí)光放大單元，該單元設(shè)置在該增益均衡器輸出端并包括摻稀土元素的光纖。
2．一個(gè)如權(quán)利要求1的光學(xué)放大器，其中在所述前級(jí)光放大單元與所述后級(jí)光放大單元之間設(shè)置可拆開(kāi)的光耦合器，光耦合器用于所述前級(jí)光放大單元與所述后級(jí)光放大單元之間的可拆卸連接。
3．一個(gè)光學(xué)放大器，包括前級(jí)光放大器，該放大器包括摻稀土元素的光纖，該光纖用于傳輸具有多種不同波長(zhǎng)的波長(zhǎng)復(fù)用信號(hào)光、并輸出放大的光信號(hào)；色散補(bǔ)償器，用于補(bǔ)償被該前級(jí)光放大器所放大信號(hào)中的色散，并輸出相應(yīng)的信號(hào)；后級(jí)光放大器，該放大器包括接收來(lái)自相應(yīng)色散補(bǔ)償器相應(yīng)信號(hào)的第二摻稀土元素的光纖，并用于放大該相應(yīng)信號(hào)；增益均衡器，該增益均衡器位于該第二摻稀土元素的輸出端，用于補(bǔ)償該第二摻稀土元素光纖的與波長(zhǎng)相關(guān)的增益特性，并輸出光信號(hào)；第三摻稀土元素光纖，位于該增益均衡器的輸出端。
4．一個(gè)如權(quán)利要求3的光學(xué)放大器，還包括位于該前級(jí)光放大器與該色散補(bǔ)償器之間的第二增益均衡器。
5．一個(gè)如權(quán)利要求3的光學(xué)放大器，還包括位于該前級(jí)光放大器與該色散補(bǔ)償器之間的可變衰減器。
6．一個(gè)如權(quán)利要求3的光學(xué)放大器，還包括連接器，該連接器位于該第三摻稀土元素光纖的上游和下游；第一增強(qiáng)器，該第一增強(qiáng)器具有可與該下游連接器連接的連接器、并給第三摻稀土元素光纖提供反向泵浦光；和第二增強(qiáng)器，該第二增強(qiáng)器具有可與該上游連接器連接的連接器、并給第三摻稀土元素光纖提供正向泵浦光。
7．一個(gè)如權(quán)利要求6的光學(xué)放大器，其中的第一和第二增強(qiáng)器均具有激光二極管和傳感器機(jī)構(gòu)，該傳感器機(jī)構(gòu)確定相應(yīng)增強(qiáng)器是否連接，并在增強(qiáng)器不連接時(shí)減小相應(yīng)激光二極管的功率輸出。
全文摘要
一個(gè)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)的光學(xué)放大器包括前級(jí)光放大單元和后級(jí)光放大單元。前級(jí)光放大單元具有摻稀土元素光纖和給該摻稀土元素光纖輸入泵浦光的泵浦光源。后級(jí)光放大單元具有第二摻稀土元素光纖和給該第二摻稀土元素光纖輸入泵浦光的泵浦光源。前級(jí)光放大單元和后級(jí)光放大單元被可分開(kāi)的光耦合裝置光學(xué)連接。另外,設(shè)置在該光纖輸出端的增益均衡單元補(bǔ)償該光纖的與波長(zhǎng)有關(guān)的增益特性。
文檔編號(hào)H04B10/294GK1232192SQ9910738
公開(kāi)日1999年10月20日 申請(qǐng)日期1999年2月26日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月27日
發(fā)明者木下進(jìn), 尾中美紀(jì), 菅谷立青, 大嶋千裕, 近間輝美, 伊藤洋之, 沖山正, 小林大喜 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社