專利名稱：光通信系統(tǒng)中的線路監(jiān)測的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及設(shè)計得以備用方式工作的光纖通信線路，其衰減或基本上以致信號傳輸，但仍然能夠監(jiān)測電纜斷裂或其它故障。本發(fā)明尤其涉及光系統(tǒng)，其中為增加保護而提供冗余光纖電纜，還特別涉及波分復用系統(tǒng)。本發(fā)明進一步涉及適合于在設(shè)計得工作在備用狀態(tài)光通信線路中使用的光纖放大器，和監(jiān)測設(shè)計得工作在備用狀態(tài)的光通信線路工作的一種方法。
背景技術(shù)：
在許多光通信應用中，至少臨時阻止通過各個線路的信號傳輸是重要的。一個應用是連接終端站光鏈路的重復，以便在線路之一故障之后能夠使工作繼續(xù)。這種設(shè)計對于其中由單一光纖承載大量業(yè)務的光波分復用(WDM)系統(tǒng)特別重要。
在已知的點對點系統(tǒng)中多個信號在發(fā)射終端上被復用到單一光纖電纜上，然后使用光耦合器分配到兩個線路上。在每個線路上的信號在發(fā)射端由一個光纖放大器放大并且在接收端由光纖前置放大器放大。包括摻雜光纖的光纖放大器在本領(lǐng)域是共知并且例如在PUrqhart的“稀土摻雜光纖激光器和放大器評論”IEEE Proceeding J,vol.135,no.6,1988 pp385-407中的402到404頁中所公開，向該摻雜光纖中耦合了激勵激光器所激勵出的光輻射。然后在接收終端多路分路之前利用光纖耦合器重新合并兩個線路。如果終端站之間的距離太大，沿該線路上可以一個另外的光放大器以彌補信號衰減。
任何時候都只有這些線路之一在使用，以防止在接收機上各信號之間的交調(diào)干擾?？墒牵绻３秩哂?，不使用的線路必須工作正常。因此希望連續(xù)地監(jiān)測不使用或備用線路的狀態(tài)，以便發(fā)現(xiàn)任何可能的故障和如果可能進行修理。
在公知系統(tǒng)中通過保持所有光纖放大器工作而不是最后的光纖放大器工作在有限程度上這樣做。最后放大器，通常為前置放大器幾乎被關(guān)閉由此阻塞該信號。如果激勵能量足夠低，基本上使用輸入到放大器中的光能被吸收。由于在冗余線路上的信號被傳播到前置放大器，該放大器線路上游的校驗工作可以通過監(jiān)測所傳播光消耗以正常方式校驗。
可是還希望監(jiān)測前置放大器和多路分路器之間的光纖發(fā)表以及前置放大器自身的工作。一種可行的方案是使前置放大器“發(fā)光”，即以低功率驅(qū)動激勵激光器，以便在該放大器中產(chǎn)生由被放大自發(fā)輻射(ASE)引起的信號通過該光纖部分傳播。功率應當?shù)偷檬乖撔盘柣旧媳凰p而不在接收器中引起交調(diào)損失，但足夠大以便在接收器輸入端作為光線被監(jiān)測。該設(shè)計的問題是出現(xiàn)在各種設(shè)備接口上的工作部分產(chǎn)生的光信號反射可能比來自“發(fā)光”前置放大器的低功率光要強。結(jié)果，確定是否該前置放大器發(fā)出光線或由工作線路發(fā)出很困難。因此，在該光纖部分中的破損光纖可能監(jiān)測不到。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種光通信線路，它可以被可靠、完整地監(jiān)測，即使設(shè)計得阻塞信號。
本發(fā)明概述在設(shè)計得利用光纖放大器阻塞信號的光通信線路中，通過提供至少當放大器設(shè)計得衰減所接收信號時適合于在放大器輸出信號中附加一個控制色調(diào)的調(diào)制裝置，和通過提供放大器下游的監(jiān)測裝置用于檢測該控制色調(diào)而實現(xiàn)按照本發(fā)明的目的。在優(yōu)選實施例中，光放大器的激勵輻射被調(diào)制，在放大器輸出端上產(chǎn)生被調(diào)制放大的自發(fā)輻射。
通過利用控制頻率調(diào)制放大器輸出信號，即使驅(qū)動放大器衰減任何所接收信號也可以產(chǎn)生一個可識別的區(qū)別信號。由于該調(diào)制裝置特別檢測該控制頻率而非簡單地檢測光能量預定電平，通過檢查該控制色調(diào)出現(xiàn)或缺少可以簡單可靠地確定校驗功能。
按照本發(fā)明的另一個方面，該設(shè)計被應用于具有發(fā)射裝置和接收裝置的光通信系統(tǒng)，該發(fā)射裝置和接收裝置通過至少兩個平行安置的光纖電纜相互連接。在一個線路上的光纖放大器包括調(diào)制裝置，用于至少當放大器設(shè)計得衰減信號時在放大器光輸出信號上附加一個控制色調(diào)。該控制色調(diào)由安置在放大器下游的監(jiān)測裝置檢測。當系統(tǒng)設(shè)計得利用一個線路工作而在另一個線路中由光纖放大器阻塞信號時，可可靠地檢查不工作電纜的校驗功能。實際上，基本上消除了由工作電纜的反射與備用電纜光放大器產(chǎn)生的低功率光線搞錯的可能性，因為控制色調(diào)頻率的出現(xiàn)是確定放大器與接收裝置之間功能連接的準則。在本發(fā)明的另一個實施例中，該設(shè)計被應用于波分復用系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個方面在于光纖放大器適合于在光通信線路中使用，該線路具有適合于在放大器輸出信號中附加一個控制色調(diào)的調(diào)制裝置。該放大器能夠發(fā)射區(qū)別和可識別信號，即使在低功率上工作阻塞輸入光信號時，因此能夠?qū)崿F(xiàn)自身功能并且保證需要可靠校驗的任何后繼光纖的完整性。
按照本發(fā)明的另一個方面，用于監(jiān)測光通信線路工作的方法包括在光放大器輸出信號幅度上調(diào)制一個控制色調(diào)并且通過確定所述光纖電纜上所述控制色調(diào)的強度檢查線路狀態(tài)。
附圖簡要說明根據(jù)下列描述本發(fā)明優(yōu)選實施例的說明并且參照附圖，本發(fā)明的進一步目的和優(yōu)點將更明顯，在圖中

圖1示意性表示了具有包括工作線路和防備線路的重復線路的光波分復用點對點系統(tǒng)，和圖2示意性表示了具有工作線路和防備線路的光WDM點對點系統(tǒng)的接收端，防備線路按照部分設(shè)計。
圖3以方框圖表示了在圖1和2的系統(tǒng)中使用的光纖前置放大器。
附圖詳細說明圖1中的WDM點對點系統(tǒng)包括WDM發(fā)射器10，每個發(fā)射器在載波波長上將調(diào)制后的載荷數(shù)據(jù)信號發(fā)送給多路復用器11，該多路復用器隨后將信號合并到單一光纖12上。光纖12然后通過1X2或2X2光纖耦合器被分成兩個線路20,20｀。在每個線路上的多路復用信號因此分別通過第一光放大器、功率放大器13和13｀、通過光纖放大器14和14｀和通過末級放大器或前置放大器15和15｀平行傳播，為舉例方便只表示了每個線路中的這些放大器中之一。然后兩個線路20和20｀的光纖在輸入多路分路器16之前被重新合并，該多路服用器按照波長將信號分開并且將信號傳遞給WDM接收器17。光功率放大器13和13｀和線路放大器14和14｀可以由任何適合的放大器構(gòu)成，包括但不限于在上述參考文獻中所公開的再生型光轉(zhuǎn)發(fā)器或光纖放大器。
圖2表示點對點WDM系統(tǒng)的接收端。根據(jù)該圖，很明顯光纖抽頭18和18｀和有關(guān)檢測器19和19｀安裝在兩個線路20和20｀上前置放大器15和15｀之前和之后。檢測器優(yōu)選地采用監(jiān)測PIN二極管接收器的形式，盡管應當理解任何能夠?qū)⒊轭^的光信號轉(zhuǎn)換為電能的合適設(shè)備都可以利用。盡管在圖1中沒有表示，類似的光纖抽頭和相連的檢測器也安裝在兩個線路20和20｀的每個放大器之前和之后，用于提取一小部分入射光能量保證在每一級能監(jiān)測線路的連接和功能。另外，其它的光纖抽頭18和18｀和相連的檢測器21和19｀被直接連接到光組合器22中兩個線路20和20｀重新合并的上游每個光纖上。
在點對點系統(tǒng)中，該信號從多路服用器11僅僅通過工作路線20｀傳播到多路分路器16。因此，在該線路上的所有放大器13｀、14｀、｀5｀正常工作放大光信號。在備用線路20中，信號通過功率放大器13和線路放大器14傳播到前置放大器15。備用線路20的功率放大器13和線路放大器14的正常工作是保證通過相連接前置放大器15上游的檢測器19檢測任何由于光纖破損或連接故障引起的傳輸中斷所必須的?？墒菫榉乐沟竭_多路服用器雙重信號之間的交調(diào)干擾，備用線路上的末端放大器15設(shè)計得阻斷輸入信號。
圖3表示了在備用線路20中用作前置放大器15的光纖放大器15工作原理。該放大器包括一個摻雜稀土離子或類似熒光物質(zhì)的和其中耦合光輸入信號的光纖部分30。來自激勵激光器31的光激勵能量通過一個光耦合器32同樣耦合到摻雜光纖部分30。激勵激光器31由驅(qū)動電路33提供的驅(qū)動電流驅(qū)動。驅(qū)動電路33最后由控制電路34控制。該控制電路可以安置在光放大器單元內(nèi)或位于遠離放大器15處并且通過單獨和可能專用監(jiān)測或控制信道連接。該控制電路可以包含專用電路但最好結(jié)合一個微處理器或類似的具有有關(guān)存儲器的數(shù)據(jù)處理裝置。
如果前置放大器15將防止在前置放大器15和光合并器22之間的最后光纖部分中傳播輸入信號，驅(qū)動電路33由控制電路34控制以為激勵激光器31提供低功率，因此該激光器向摻雜光纖30提供低光激勵能量。當提供給摻雜光纖部分30的光激勵能量下降到低于某個水平時，基本上所有的輸入光信號的光能被吸收和該信號被衰減而不是被放大。在此狀態(tài)下放大器15稱為“發(fā)光”?？墒?，盡管來自激光器的光能被交給摻雜光纖部分但總是出現(xiàn)被放大的自發(fā)輻射。因此將在前置放大器15的輸出上防止低能量光信號。
工作在預定低頻率上的調(diào)制發(fā)生器同樣連接到驅(qū)動電路33并且由控制電路34控制。當放大器15設(shè)計得衰減輸入光信號時，調(diào)制發(fā)生器35調(diào)制激勵激光器驅(qū)動電流。假設(shè)調(diào)制頻率足夠低，即低于在摻雜光纖30中所激勵電子的自發(fā)壽命，產(chǎn)生的激勵激光器光調(diào)制引起放大的自發(fā)輻射(ASE)調(diào)制。起導頻和控制色調(diào)作用的調(diào)制后ASE然后被直接安置在光合成器22上游上的最后的PIN二極管接收器21檢測。
盡管在上述光纖放大器15的設(shè)計中，通過調(diào)制激勵激光器電流實現(xiàn)在放大器輸出信號上附加控制色調(diào)，應當理解該調(diào)制可以在光纖放大器15的其它地方實現(xiàn)。例如，調(diào)制后的光線可以與激勵輻射一起直接耦合到工作光纖中，或另一個方式利用光耦合器直接耦合到光放大器的輸出光纖上。
因為前置放大器15發(fā)射一個色調(diào)而不是簡單的低直流功率電平，PIN二極管接收器21可以可靠地區(qū)別備用線路發(fā)出的光能與由于在光組合器22或多路分路器16上不完美連接產(chǎn)生通過工作線路傳播信號的反射。最好，PIN二極管接收器21包括一個調(diào)諧到ASE調(diào)制頻率上的同步接收器以增強檢測敏感性。這使激勵激光器的發(fā)光功率減少恰好進一步補償了在接收器16、17上控制色調(diào)和傳播信號之間交調(diào)的任何細微潛在危險。
選擇工作部分前置放大器15｀與保護部分前置放大器15輸出功率比以使交調(diào)最小，但仍然使每個線路上的PIN二極管接收器21、19｀清楚地區(qū)別工作部分光信號和備用部分光信號，以便可以可靠地檢測到工作部分或保護部分中的功率損耗。30dB左右的比值證明適合該目的。
在前置放大器的另一個可行設(shè)計中，調(diào)制發(fā)生器35設(shè)計得持久地干預用低頻率信號調(diào)制激勵激光器驅(qū)動電流，即甚至在放大器15以正常功率工作放大輸入信號時。當備用線路工作時，前置放大器15工作在減少功率上對于保證PIN二極管接收器21檢測所必須的該低調(diào)制電平將在傳播數(shù)據(jù)信號上產(chǎn)生基本上細微的波紋，因此不會不利地一向正常業(yè)務流通。
該系統(tǒng)工作如下在正常工作期間，圖1和2所示的上面光纖線路20｀工作而下面線路20為備用。由WDM發(fā)射器10發(fā)射并且被多路服用器11多路復用到單一光纖部分12上的信號通過工作線路20傳播到多路分路器16和WDM接收器17，和也通過保護線路20以及前置放大器15。在其備用狀態(tài)，放大器15設(shè)計得衰減輸入信號，即后者放大器15的激勵激光器31以低功率被驅(qū)動(“發(fā)光”)。該激勵激光器光線也被產(chǎn)生附加在摻雜光纖30中產(chǎn)生的ASE上控制色調(diào)的信號發(fā)生器35產(chǎn)生的低頻率信號調(diào)制。PIN二極管接收器19｀沿工作線路檢測傳輸信號的電平以確定工作線路是否正常工作。保護線路中前置放大器PIN二極管接收器19的上游同樣檢測光功率電平以檢查該線路這部分的完整性。在光合成器22輸入端的PIN二極管接收器21也監(jiān)測該線路，但特別檢測控制色調(diào)的出現(xiàn)或缺少。
如果在工作線路20｀上出現(xiàn)問題，可以被一個或幾個PIN二極管接收器19｀檢測到。工作部分的前置放大器15｀然后被關(guān)閉，或設(shè)計得“發(fā)光”，而備用線路20的前置放大器15被切換到工作狀態(tài)以保證被數(shù)據(jù)所調(diào)制的傳輸光信號通過整個備用線路20傳播到接收器17。
可是，如果在備用線路上出現(xiàn)光纖破損而該線路在備用狀態(tài)，可以由前置放大器15的一個或幾個PIN二極管接收器19上游檢測出，或者另一個方式由PIN二極管接收器21檢測出缺少控制色調(diào)，這表示問題位于前置放大器15和多路分路器16之間。在任何情況下，將禁止在工作線路功率損耗情況下將業(yè)務中繼從工作線路切換到備用線路。
根據(jù)上述說明應當清楚，工作部分20｀的前置放大器15｀也可以裝備至少在線路切換之后放大器設(shè)計得阻止光輸入信號時用于調(diào)制ASE的裝置。在此情況下，工作線路20｀的末級PIN二極管接收器19｀和保護線路20的PIN二極管接收器21可以都設(shè)計得選擇性檢測傳輸信號的功率損失或缺少控制色調(diào)。以此方式，可以提供全部冗余，其中任何一個線路可以設(shè)計得作為工作線路而其它為備用。
應當清楚本發(fā)明不限于提供冗余的系統(tǒng)。具體地本發(fā)明也可以應用在其中兩個或幾個線路承載來自不同信號源而到達單一接收機的系統(tǒng)中。為防止交調(diào)干擾，任何時刻所有而不是一個線路工作是必須的，因此其余線路的前置放大器和末級線路放大器設(shè)計得阻止傳輸信號。利用按照本發(fā)明的設(shè)計，這些線路可以直到接收部分都被連續(xù)監(jiān)測，以便任何發(fā)生的故障可以被檢測并且如果可能在線路進行服務之后被修復?？梢郧宄乩貌煌{(diào)制頻率調(diào)制每個備用線路的激勵光輻射，以便可以檢查每個線路的條件。
在進一步想象的應用中，按照本發(fā)明的設(shè)計可以用于光系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以是波分復用，具有包括串聯(lián)連接多個線路的網(wǎng)絡中心，其中各個部分可以關(guān)閉，即驅(qū)動有關(guān)光纖放大器“發(fā)光”，保證進出網(wǎng)絡中心線路之間不同的線路配置。最后，在該設(shè)計中通過允許完全監(jiān)測任何備用部分，系統(tǒng)的可靠性可以使用按照部分的設(shè)計和方法明顯改善。
權(quán)利要求
1．一種光通信線路，包括至少一個具有光纖放大器(15)的光纖電纜(20)以及于所述光纖放大器(15)下游耦合到所述光纖電纜(20)的接收裝置(16,17)用于接收來自所述光纖放大器(15)的光輸出信號，所述光纖放大器(15)包括至少一個光激勵輻射源(31)和設(shè)計得衰減通過所述光纖電纜(20)接收的信號，特征在于調(diào)制裝置(35)連接到所述光纖放大器(15)用于在至少當上述光纖放大器(15)設(shè)計得衰減所接收信號時在所述光纖放大器(15)的輸出信號上附加一個控制色調(diào)，和監(jiān)測裝置(18,21)安置在所述光纖放大器(15)與所述接收裝置(16,17)之間用于監(jiān)測所述控制色調(diào)的強度。
2．權(quán)利要求1中所要求的一種光通信線路，特征在于所述調(diào)制裝置(35)連接到所述光激勵輻射源(31)用于調(diào)制所述光纖放大器(15)的輸出。
3．權(quán)利要求1或2中所要求的一種光通信線路，特征在于至少另一個光纖放大器(13,14)被安置在所述光纖放大器(15)上游的所述光纖電纜(20)上。
4．權(quán)利要求1到3中任何一個所要求的一種光通信線路，特征在于連接所述接收裝置(16,17)以接收來自至少另一個光纖電纜(20｀)的光信號。
5．權(quán)利要求4中所要求的一種光通信線路，特征在于所述光纖電纜(20,20｀)通過光組合器(22)耦合到所述接收裝置(16,17)的輸入端上。
6．權(quán)利要求5中所要求的一種光通信線路，特征在于所述監(jiān)測裝置(18,21)安置在所述光組合器(22)上游。
7．權(quán)利要求4到6中任何一個所要求的一種光通信線路，特征在于光纖放大器(15｀)安置在所述至少一個另一個光纖電纜(20｀)上。
8．權(quán)利要求7中所要求的一種光通信線路，特征在于在所述至少一個另一個光纖電纜(20｀)上的所述光纖放大器(15｀)設(shè)計得衰減所接收信號，和調(diào)制裝置(35)連接到所述光纖放大器(15｀)用于至少當所述光纖放大器設(shè)計得衰減所傳輸信號時將控制色調(diào)附加到所述光纖放大器(15｀)的輸出信號上，和監(jiān)測裝置(19｀)安置在所述光纖放大器(15｀)和所述接收裝置(16,17)輸入端之間用于監(jiān)測所述控制色調(diào)的強度。
9．權(quán)利要求8中所要求的一種光通信線路，特征在于所述調(diào)制裝置(35)連接到所述光纖放大器(15｀)的光激勵輻射源(31)
10．權(quán)利要求1到9中任何一個所要求的一種光通信線路，特征在于所述控制色調(diào)是一個非常低頻率信號。
11．權(quán)利要求1到10中任何一個所要求的一種光通信線路，特征在于所述監(jiān)測裝置包括一個PIN二極管接收器(21)。
12．權(quán)利要求1到11中任何一個所要求的一種光通信線路，特征在于所述監(jiān)測裝置(21)包括一個對所述控制色調(diào)敏感的同步接收器。
13．一種光通信系統(tǒng)包括通過平行安置的至少兩個光纖電纜(20,20｀)相互連接的發(fā)射裝置(10,11)和接收裝置(16,17)，至少一個所述光纖電纜(20)包括一個光纖放大器(15)和包括至少一個光激勵輻射源(31)，至少一個線路(20)的光纖放大器(15)設(shè)計得衰減相應光纖線路(20)上的所接收信號，特征在于調(diào)制裝置(35)連接到至少一個線路(20)的光纖放大器(15)上用于至少當所述放大器設(shè)計得衰減所述傳輸信號時在所述光纖放大器(15)的輸出信號上附加一個控制色調(diào)，和監(jiān)測裝置(18,21)安置在所述光纖放大器(15)與所述接收裝置(16,17)輸入端之間用于監(jiān)測所述至少一個線路(20)上所述控制色調(diào)的強度。
14．權(quán)利要求13中所要求的一種光通信線路，特征在于所述調(diào)制裝置(35)連接到所述光激勵輻射源(31)以調(diào)制該光激勵輻射。
15．一種波分多路復用光通信系統(tǒng)，包括發(fā)射裝置(10,11)和包含多路分路器(16)和接收器(17)的接收裝置，所述發(fā)射裝置和接收裝置通過至少兩個平行安置的光纖線路(20,20｀)相互連接，至少一個光纖線路(20)包括連接到多路分路器(16)輸入端的光纖放大器(15)和包括至少一個光激勵輻射源(31)，其中任何時刻至少一個線路的光纖放大器(15)設(shè)計得衰減從所述發(fā)射裝置發(fā)射到所述接收裝置的信號，特征在于調(diào)制裝置(35)連接到所述至少一個線路(20)的光纖放大器(15)用于至少當所述放大器設(shè)計得衰減所述傳輸信號時在所述光纖放大器(15)的輸出信號上附加一個控制色調(diào)，和監(jiān)測裝置(21)安置在所述光纖放大器(15)與所述多路分路器(16)的輸入端之間用于監(jiān)視所述控制色調(diào)的強度。
16．權(quán)利要求15所要求的一種波分多路復用光通信系統(tǒng)，特征在于所述調(diào)制裝置(35)連接到所述至少一個線路的所述光纖放大器的所述光激勵輻射源(31)上以調(diào)制光激勵輻射。
17．一種用于光通信線路的光纖放大器，該線路包括至少一個摻雜熒光物質(zhì)的光纖部分(30)和至少一個耦合到所述摻雜光纖部分(30)的光激勵輻射源(31)，和設(shè)計得選擇性地衰減或放大所接收信號，特征在于所述光纖放大器包括調(diào)制裝置(35)以至少當所述光纖放大器設(shè)計得衰減傳輸信號時在所述光纖放大器(15)的輸出信號上附加一個控制色調(diào)。
18．權(quán)利要求17所要求的一種光纖放大器，特征在于所述調(diào)制裝置(35)連接到所述光激勵輻射源(31)以調(diào)制所述光激勵輻射。
19．權(quán)利要求18所要求的一種光纖放大器，特征在于所述調(diào)制裝置(35)設(shè)計得調(diào)制光激勵輻射源(31)的驅(qū)動電流。
20．一種監(jiān)測光通信線路工作的方法，該線路包括一個具有光纖放大器(15)的光纖電纜(20)，該光纖放大器具有光激勵輻射源(31)并設(shè)計得衰減所接收信號，所述方法包括利用一個控制色調(diào)調(diào)制光纖放大器輸出信號的幅度，通過確定所述光纖電纜上所述控制色調(diào)的強度檢查該線路的狀況。
21．權(quán)利要求20中所要求的一種方法，包括利用一個控制色調(diào)調(diào)制光激勵輻射的幅度以調(diào)制所述光纖放大器的自發(fā)輻射。
全文摘要
一種具有包含激勵激光器的光纖放大器的光通信線路,可以設(shè)計得例如當用于冗余重復線路時通過減少激勵激光器的功率而抑制光信號傳輸。為可以監(jiān)測放大器線路下游部分的只引起平行工作線路細微交調(diào)的光纖破損和消除備用放大器輻射光在工作線路上錯誤反射的危險,用一個低頻控制色調(diào)調(diào)制備用放大器輻射光。最好用低頻信號調(diào)制激勵激光器。被調(diào)制的激光器光使放大器中產(chǎn)生的ASE調(diào)制以產(chǎn)生一個控制色調(diào)。安置在光線路末端的監(jiān)測裝置檢測該控制色調(diào)并且使用它作為放大器下游有效連接的標準。
文檔編號H04B10/032GK1314036SQ99809938
公開日2001年9月19日 申請日期1999年8月5日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月14日
發(fā)明者F·利登, J·桑德爾, S·溫斯特蘭德, M·厄貝里 申請人:艾利森電話股份有限公司