專利名稱：單光纖雙向光放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖放大器，尤其涉及一種單光纖雙向光放大器。
如

圖1所示，這是一種最為普通的摻鉺光纖放大器EDFA的結(jié)構(gòu)形式，它包括一個第一光隔離器101、一個泵浦(激勵)光源111、一個波分復(fù)用器(WDM)121、一個摻鉺光纖(EDF)131、一個第二光隔離器102，圖中的“×”均表示光纖接點。激勵光源111發(fā)射出中心波長為980nm或1480nm的泵浦光，波分復(fù)用器WDM121將該泵浦光與通過第一光隔離器101的輸入信號光(1550nm波段)進行合波復(fù)用，通過波分復(fù)用器WDM121的輸出端將信號光與泵浦光一起傳輸?shù)綋姐s光纖EDF131中，泵浦光激發(fā)處于基態(tài)的鉺離子，處于激發(fā)態(tài)的鉺離子由于受激輻射而將信號光放大，放大的信號光通過第二光隔離器輸出。第一光隔離器101用于防止自摻鉺光纖EDF131中出來的被放大的后向自發(fā)輻射光(ASE)被光學(xué)器件反射而重新進入自摻鉺光纖EDF131；第二光隔離器102用于防止正向自發(fā)輻射光(ASE)及放大后的信號光被光學(xué)器件反射而重新進入自摻鉺光纖EDF131。由此可見，因為有光隔離器101和102的作用，使得傳統(tǒng)的摻鉺光纖放大器EDFA只具有單向放大的功能。
然而，在利用光時域反射計(OTDR)進行系統(tǒng)監(jiān)控，以及在未來的光通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)中，特別是用戶環(huán)路系統(tǒng)和廣域網(wǎng)中，無論是從降低成本還是從網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的靈活性等方面考慮，都要求光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)具有雙向傳輸?shù)墓δ?，這就要求光纖放大器具有雙向放大的功能。
單光纖雙向傳輸系統(tǒng)必須要考慮的一個重要問題是要使用雙向光放大器。目前，雙向摻鉺光纖放大器(EDFA)的基本結(jié)構(gòu)方式有兩種第一種結(jié)構(gòu)利用兩根摻鉺光纖分別為正反向的信號提供增益，它相當(dāng)于是兩個單向EDFA的拼合，如圖2所示；另一種結(jié)構(gòu)是只利用一根摻鉺光纖進行放大，如圖3所示。
請參見圖2所示中，圖2中“×”均表示光纖接點，利用了兩個光環(huán)行器201和202對反向傳輸?shù)膬尚盘柟膺M行路徑選擇，由211提供的泵浦光通過波分復(fù)用器221或222與由輸入端A或B輸入的信號光復(fù)用后分別輸送到摻鉺光纖231或232進行泵浦。這種雙向放大形式實際上是兩個光放大單元的拼合，因此，它可以象單向放大器一樣分別對雙向傳輸?shù)男盘栠M行各種放大調(diào)節(jié)和優(yōu)化，其缺點是，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且成本高昂。
請參見圖3所示中，圖3中“×”均表示光纖接點，321和322為波分復(fù)用器，用于復(fù)用信號光和由光源311提供的泵浦光，331則為摻鉺光纖，它為雙向傳輸?shù)男盘柼峁┓糯蠼橘|(zhì)。這種結(jié)構(gòu)其實就是一種沒有光隔離器的單向光放大器形式，其優(yōu)點是，結(jié)構(gòu)簡單；其缺點是，放大性能差，無法對噪聲及增益等特性進行調(diào)節(jié)和優(yōu)化，因而其性能不穩(wěn)定，實際應(yīng)用效果差。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的1.一種單光纖雙向光放大器，用于在同一光纖線路中沿相反方向傳輸?shù)膬刹ㄩL或兩波長段或兩不同波長組合的光信號進行同步放大，包括一放大帶寬包含了雙向傳輸?shù)墓獠ㄩL段的普通單向光放大器單元；其特點是還包括一與單向光放大器單元連接的光路組合單元，該光路組合單元用于在所述的單光纖雙向光放大器中同時進行放大在同一根光纖中沿相反方向傳輸?shù)牟煌盘柟猞?和λ2；光路組合單元包括，正向輸入單元、反向輸入單元、合波單元、光波分復(fù)用單元；其中，所述的正向輸入單元的正向傳輸信號輸入端A用于傳輸放大前的輸入信號光λ1和放大后的輸出信號光λ2；所述的反向輸入單元的反向傳輸信號輸入端B用于傳輸放大前的輸入光信號λ2和放大后的輸出光信號λ1；所述的合波單元和光波分復(fù)用單元分別與正向輸入單元和反向輸入單元連接；所述的合波單元和光波分復(fù)用單元連接在單向光放大器單元的兩端。
在上述的單光纖雙向光放大器中，其中，在所述的單光纖雙向光放大器中同時進行放大在同一根光纖中傳輸?shù)膬蓚€單一的光波長(λ1，λ2，λ3，...λm)和(λm+1，λm+2，λm+3，...λp)。
在上述的單光纖雙向光放大器中，其中，在所述的單光纖雙向光放大器中同時進行放大在同一根光纖中傳輸?shù)墓庑盘柺欠至⒌母鱾€波長，其中，正向傳輸?shù)墓獠ㄩL由(λ1，λ3，λ5，...)組成，而反向傳輸?shù)墓獠ㄩL由(λ2，λ4，λ6，...)組成。
在上述的單光纖雙向光放大器中，其中，在所述的單光纖雙向光放大器中同時進行放大在同一根光纖中傳輸?shù)恼捶较騻鬏數(shù)墓庑盘柌ㄩL是隨意組合的，其中，正向傳輸?shù)墓獠ㄩL由(λa，λb，...)組成，而反向傳輸?shù)墓獠ㄩL由(λx，λy，...)組成。
在上述的單光纖雙向光放大器中，其中，所述的正向輸入單元和反向輸入單元由兩耦合器(801)和(802)構(gòu)成，所述的合波單元和光波分復(fù)用單元采用性能一致的波分復(fù)用器(803)和(804)；在光波分復(fù)用單元(804)與正向輸入單元(801)和反向輸入單元(802)之間分別設(shè)置了光隔離器(805)和(806)，用以消除由耦合器(801)和(802)而帶來的反向傳輸光。
在上述的單光纖雙向光放大器中，其中，所述的正向輸入單元和反向輸入單元由兩環(huán)行器構(gòu)成，所述的合波單元和光波分復(fù)用單元采用性能一致的兩波分復(fù)用器。
在上述的單光纖雙向光放大器中，其中，所述的正向輸入單元和反向輸入單元由兩環(huán)行器構(gòu)成，所述的合波單元由耦合器構(gòu)成，所述的光波分復(fù)用單元采用波分復(fù)用器。
在上述的單光纖雙向光放大器中，其中，所述的正向輸入單元和反向輸入單元由兩波分復(fù)用器環(huán)行器構(gòu)成，所述的合波單元由耦合器構(gòu)成，所述的光波分復(fù)用單元采用波分復(fù)用器。
在上述的單光纖雙向光放大器中，其中，所述的正向輸入單元、反向輸入單元、合波單元均用耦合器來組成，所述的光波分復(fù)用單元采用波分復(fù)用器。
本發(fā)明單光纖雙向光放大器由于采用了上述的技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果1.本發(fā)明由于采用了波分復(fù)用(WDM)技術(shù)，因此能在同一根光纖線路中沿相反方向傳輸?shù)膬蓚€波長或兩個波長段或兩組不同波長組合的光信號進行同步放大，即能對雙向傳輸?shù)墓庑盘栐谕粋€放大器中進行放大；2.本發(fā)明由于只要根據(jù)實際的系統(tǒng)設(shè)計的要求及傳輸?shù)墓獠ㄩL特征，在現(xiàn)有的任何單向光纖放大器的基礎(chǔ)上附加上一個符合要求的光路組合單元就可形成本發(fā)明單光纖雙向光放大器，因此，其改造的方式極其簡單靈活；3.本發(fā)明由于充分利用光纖巨大的帶寬資源，利用波分復(fù)用WDM技術(shù)實現(xiàn)單根光纖的雙向光信號傳輸，由此既可以節(jié)省雙向傳輸放大的成本，又可大量節(jié)省全雙工通信系統(tǒng)的線路投資。
圖7是本發(fā)明單光纖雙向光放大器第四實施例的基本原理圖；圖8是本發(fā)明單光纖雙向光放大器第五實施例的基本原理圖；圖9是本發(fā)明單光纖雙向光放大器第六實施例的基本原理圖；圖10是本發(fā)明單光纖雙向光放大器第七實施例的基本原理圖；圖11是本發(fā)明單光纖雙向光放大器第八實施例的基本原理圖；圖12是本發(fā)明單光纖雙向光放大器第九實施例的基本原理圖。
請參見圖4所示，本發(fā)明一種單光纖雙向光放大器，包括一放大帶寬包含了雙向傳輸?shù)墓獠ㄩL段的普通單向光放大器單元；與現(xiàn)有技術(shù)放大器不同的是，還包括一與單向光放大器單元連接的光路組合單元，該光路組合單元分別由波分復(fù)用器、耦合器、環(huán)行器及隔離器等器件組成，包括，正向輸入單元、反向輸入單元、合波單元、光波分復(fù)用單元；其中，合波單元和光波分復(fù)用單元分別與正向輸入單元和反向輸入單元連接；并且，合波單元和光波分復(fù)用單元連接在單向光放大器單元的兩端。本發(fā)明單光纖雙向光放大器的特點是，能對在同一根光纖線路中沿相反方向傳輸?shù)膬蓚€波長或兩個波長段或兩組不同波長組合的光信號進行同步放大，即對雙向傳輸?shù)墓庑盘栐谕粋€放大器中進行同時放大。該雙向光放大器相應(yīng)于一個傳輸方向的信號光的輸入、輸出端口相對于另一個傳輸方向的信號而言則分別是其輸出、輸入端口。這里，沿相反方向傳輸?shù)男盘柟獠ㄩL是互不相同或重疊的，放大器的帶寬包含了所有雙向傳輸?shù)墓庑盘柌ㄩL。
圖4是本發(fā)明單光纖雙向光放大器第一實施例的基本原理圖。在圖4中，假設(shè)雙向傳輸?shù)墓獠ㄩL分別為λ1和λ2；標(biāo)號411為普通的單向光放大單元，它可以是任何一種的單向光纖放大器單元；正向輸入單元401、反向輸入單元402、合波單元403、波分復(fù)用單元404構(gòu)成了本發(fā)明的光路組合單元，由耦合器、環(huán)行器、波分復(fù)用器、隔離器等器件組成，用于將光波長λ1和λ2進行合波、分波及光路選擇。單向光纖放大器411的放大帶寬包含了雙向傳輸?shù)男盘柟猞?和λ2。將沿正向傳輸?shù)男盘柟庠O(shè)為λ1，將沿反向傳輸?shù)男盘柟庠O(shè)為λ2。在正向傳輸信號的輸入端A，傳輸著放大前的輸入信號光λ1和放大后的輸出信號光λ2，它們通過器件正向輸入單元401進行合分波、復(fù)用或光路徑選擇，放大前的信號光λ1被從正向輸入單元401的一個輸出端傳輸?shù)胶喜▎卧?03的一個輸入端；同樣的，在反向輸入端B，傳輸著放大前的輸入光信號λ2和放大后的輸出光信號λ1，它們通過反向輸入單元402進行合分波、復(fù)用或光路徑選擇，放大前的信號光λ2被從反向輸入單元402的一個輸出端傳輸?shù)胶喜▎卧?03的另一個輸入端；合波單元403將放大前的輸入信號光λ1和λ2合波后由合波輸出端輸出到單向光纖放大單元411的輸入端；放大單元411將兩個信號進行同向放大，并將放大后的信號光輸出到光波分復(fù)用單元即波分復(fù)用器404的合波輸入端；波分復(fù)用器404將放大后的信號光λ1由其分波輸出端輸送到反向輸入單元402的另一個分波輸入端；反向輸入單元402將放大后的信號光λ1由其合波輸出端輸出到正向傳輸?shù)妮敵龆薆；波分復(fù)用器404將放大后的信號光λ2由其分波輸出端輸送到正向輸入單元401的另一個分波輸入端；正向輸入單元401將放大后的信號光λ2由其合波輸出端輸出到反向傳輸?shù)妮敵龆薃。
由此可見，在本發(fā)明單光纖雙向光放大器第一實施例中，單光纖雙向光放大器正向傳輸?shù)妮斎攵薃就是反向傳輸?shù)妮敵龆?，而反向傳輸?shù)妮斎攵薆就是正向傳輸?shù)妮敵龆?，即端口A和B既是輸入端又是輸出端。這樣，在同一根光纖中沿相反方向傳輸?shù)牟煌盘柟猞?和λ2就可以通過本放大器進行同時放大。
本發(fā)明中，雙向傳輸?shù)男盘柟饪梢允莾蓚€單一的光波長λ1和λ2，也可以是兩個光波長帶，只要如圖4中的光波分復(fù)用單元即波分復(fù)用器404可以將它們復(fù)用、解復(fù)用即可。圖5就是這樣的一種變例。
請參見圖5所示，這是本發(fā)明單光纖雙向光放大器第二實施例即雙向傳輸?shù)男盘柟馐莾蓚€單一的光波長λ1和λ2的基本原理圖。在本實施例中為更方便表述和理解光路組合單元的工作原理及過程，對第一實施例即圖4中光路組合單元中的各圖形位置稍加改變，但實際效果是一樣的。假設(shè)正向傳輸?shù)墓獠ㄩL帶為(λ1，λ2，λ3，...λm)，反向傳輸?shù)墓獠ㄩL帶為(λm+1，λm+2，λm+3，...λp)，同圖4的討論一樣，沿正向傳輸?shù)墓獠ㄩL帶信號通過正向輸入端由正向輸入單元501的一個分波輸出端傳送到合波單元503的一個輸入端，反向傳輸?shù)墓獠ㄩL帶信號通過反向輸入端由反向輸入單元502的一個分波輸出端傳送到合波單元503的另一個輸入端；合波單元503將兩波長帶的信號光合波輸出到單向光放大單元511；光放大單元511將兩波長帶的光信號同時放大后輸出到光波分復(fù)用單元即波分復(fù)用器504的合波輸入端；波分復(fù)用器504將放大后的正向光波長帶的信號光由其分波輸出端輸出到反向輸入單元502的另一個分波輸入端，而將放大后的反向光波長帶的信號光由其分波輸出端輸出到正向輸入單元501的另一個的分波輸入端；反向輸入單元502將正向光波長帶的信號光合波輸出到其正向輸出端；正向輸入單元501將反向光波長帶的信號光合波輸出到其反向輸出端。這里，正向傳輸?shù)妮敵龆司褪欠聪騻鬏數(shù)妮斎攵?，而反向傳輸?shù)妮敵龆司褪钦騻鬏數(shù)妮斎攵耍粏蜗蚍糯髥卧姆糯髱挵苏蚬獠ㄩL帶(λ1，λ2，λ3，...λm)和反向光波長帶(λm+1，λm+2，λm+3，...λp)。
本發(fā)明中，雙向傳輸?shù)墓庑盘栆部梢允欠至⒌母鱾€波長，這要視系統(tǒng)的需要及波分復(fù)用器的功能而定，如采用分波器INTERLEAVER技術(shù)而進行波分復(fù)用，則雙向傳輸?shù)牟ㄩL可以是交叉的，圖6就是這樣的一種舉例。
請參見圖6所示，這是本發(fā)明單光纖雙向光放大器第三實施例即雙向傳輸?shù)墓庑盘柺欠至⒌母鱾€波長的基本原理圖。在本實施例中，與圖4、圖5中的討論類似，正向傳輸?shù)墓獠ㄩL由(λ1，λ3，λ5，...)組成，而反向傳輸?shù)墓獠ㄩL由(λ 2，λ4，λ6，...)組成；光放大單元611將放大后的雙向信號光輸出到波分復(fù)用器604的合波輸入端；波分復(fù)用器604分別將正、反向傳輸?shù)墓庑盘柦鈴?fù)用為兩組—正向傳輸光和反向傳輸光，并通過反向輸入單元602、正向輸入單元601分別將放大后的正、反向光信號輸出到其各自的光輸出端。同樣，這里正向傳輸?shù)妮敵龆司褪欠聪騻鬏數(shù)妮斎攵耍聪騻鬏數(shù)妮敵龆司褪钦騻鬏數(shù)妮斎攵?；單向光放大單元的放大帶寬包含了正向光波長(λ1，λ3，λ5，...)和反向光波長(λ2，λ4，λ6，...)。
很明顯，在本發(fā)明中，正反方向傳輸?shù)墓庑盘柌ㄩL也可以是隨意的組合，只要光波分復(fù)用器適合于此類波長的復(fù)用與解復(fù)用，放大單元的放大帶寬包含所有的正反向傳輸?shù)墓獠ㄩL。圖7就是這樣的一種實例。
請參見圖7所示，這是本發(fā)明單光纖雙向光放大器第四實施例即正反方向傳輸?shù)墓庑盘柌ㄩL是隨意組合的基本原理圖。在本實施例中，正向傳輸?shù)墓獠ㄩL由(λa，λb，...)組成，而反向傳輸?shù)墓獠ㄩL由(λx，λy，...)組成，對照圖5、圖6，容易知道圖7的工作原理和過程。本實施例，正向傳輸?shù)妮敵龆司褪欠聪騻鬏數(shù)妮斎攵?，反向傳輸?shù)妮敵龆司褪钦騻鬏數(shù)妮斎攵?；單向光放大單元的放大帶寬包含了光波長(λa，λb，...)和光波長(λx，λy，...)。在這里，波分復(fù)用器的復(fù)用、解復(fù)用功能是針對光波長(λa，λb，...)和(λx，λy，...)的。
在本發(fā)明中，光路組合單元有多種的變化形式，圖4中，除光波分復(fù)用單元404是一個必不可少的波分復(fù)用器外，其余如正向輸入單元401、反向輸入單元402、合波單元403等器件均是可以根據(jù)需要而更改的。以下就是幾種典型的應(yīng)用舉例。
請參見圖8所示，這是本發(fā)明單光纖雙向光放大器第五實施例的基本原理圖。在第一實施例即圖4中，若正向輸入單元401、反向輸入單元402均為耦合器，而合波單元403為波分復(fù)用器WDM的話，則在本實施例中，正向輸入單元801、反向輸入單元802為相同的耦合器3dB，其工作帶寬包含了雙向傳輸?shù)墓庑盘柌ㄩL(如λ1和λ2)；合波單元803與光波分復(fù)用單元804采用性能一樣的波分復(fù)用器，只是803用于將雙向傳輸?shù)墓庑盘栠M行復(fù)用，而804則是進行解復(fù)用。由于正向輸入單元801、反向輸入單元802為相同的耦合器，因而為了防止在波分復(fù)用器804的兩個輸出端有反向的傳輸光，在光波分復(fù)用單元804與正向輸入單元801、反向輸入單元802之間分別加了兩個光隔離器805和806，用于消除由于應(yīng)用了耦合器801和802而帶來的反向傳輸光。由上述可知，本實施例的光路組合單元的工作原理和過程如下(請配合圖4參見圖8所示)假設(shè)正反向傳輸?shù)墓庑盘柌ㄩL分別為λ1和λ2；在正向傳輸信號的輸入端，輸入信號光λ1被正向輸入單元801即耦合器3dB分為兩路，一路通過波分復(fù)用器WDM 803與反向光信號λ2復(fù)用后傳輸?shù)絾蜗蚬夥糯笃鲉卧?11的輸入端，另一路信號光則被光隔離器805阻止，無法繼續(xù)傳輸?shù)焦獠ǚ謴?fù)用單元即波分復(fù)用器804的輸出端；同樣在反向傳輸信號的輸入端，輸入光信號λ2被反向輸入單元802即耦合器3dB分為兩路，一路通過波分復(fù)用器WDM 803與正向光信號λ1復(fù)用后傳輸?shù)絾蜗蚬夥糯笃鲉卧?11的輸入端，另一路信號光則被光隔離器806阻止，無法繼續(xù)傳輸?shù)焦獠ǚ謴?fù)用單元即波分復(fù)用器804的輸出端；放大器單元811將放大后的光信號傳輸?shù)焦獠ǚ謴?fù)用單元即波分復(fù)用器804的輸入端，波分復(fù)用器804將雙向傳輸?shù)男盘柟猞?和λ2進行解復(fù)用后分別將它們傳輸?shù)焦飧綦x器805和806的正向輸入端，由于光隔離器只對由反向進入的光信號有隔離作用，而正向進入的光信號可以通過，所以放大后的正、反向信號光分別傳輸?shù)搅朔聪蜉斎雴卧?02和正向輸入單元801即光耦合器3dB的一個分波輸入端，反向輸入單元802將放大后的信號光λ1經(jīng)過其耦合器3dB損耗后由其合波輸出端輸出到正向傳輸?shù)妮敵龆?；波分?fù)用器804將放大后的信號光λ2經(jīng)過耦合器的3dB損耗后由其分波輸出端輸送到正向輸入單元801的另一個分波輸入端；正向輸入單元801將放大后的信號光λ2由其合波輸出端輸出到反向傳輸?shù)妮敵龆恕?br> 請參見圖9所示，這是本發(fā)明單光纖雙向光放大器第六實施例即由環(huán)行器和波分復(fù)用器構(gòu)成的光路組合單元的基本原理圖。本實施例圖9中所示的是由環(huán)行器和波分復(fù)用器構(gòu)成的光路組合單元。正向傳輸?shù)男盘柟猞?從正向輸入單元901即環(huán)行器901的端口2輸入，并由環(huán)行器901端口3輸出到波分復(fù)用器903的一個輸入端；反向傳輸?shù)男盘柟猞?從反向輸入單元902即環(huán)行器902的端口2輸入，并由環(huán)行器902端口3輸出到波分復(fù)用器903的另一個輸入端；波分復(fù)用器903將正、反向的信號光λ1和λ2復(fù)用后由輸出端傳輸?shù)焦夥糯笃鲉卧?11的輸入端，放大器單元911將信號光λ1和λ2放大后傳輸?shù)讲ǚ謴?fù)用器904的輸入端，波分復(fù)用器904將放大后的信號光λ1和λ2解復(fù)用后分別傳輸?shù)椒聪蜉斎雴卧?02即環(huán)行器902的1端口和正向輸入單元901即環(huán)行器901的1端口，環(huán)行器902和901分別將放大后的信號光λ1和λ2傳輸?shù)狡涓髯缘妮敵龆恕h(huán)行器902的2端口和環(huán)行器901的2端口。
請參見圖10所示，這是本發(fā)明單光纖雙向光放大器第七實施例即由環(huán)行器和耦合器構(gòu)成的光路組合單元的基本原理圖。在本實施例中，與第六實施例即圖9相比較，所不同的是，將圖9中的波分復(fù)用器903更換為耦合器1003，耦合器1003將正向和反向傳輸?shù)墓庑盘枽?和λ2合波后輸入到放大器1011的輸入端，在這里，耦合器將對放大前的光信號產(chǎn)生3dB的損耗。
請參見圖11所示，這是本發(fā)明單光纖雙向光放大器第八實施例即由波分復(fù)用器和耦合器構(gòu)成的光路組合單元的基本原理圖。在本實施例中，與第七實施例即圖10相比較，所不同的是，將圖10中的環(huán)行器1001和1002更換為波分復(fù)用器1101和1102，由三個相同的光波分復(fù)用器1101、1102和1104來進行正、反向傳輸?shù)男盘柟獾穆窂竭x擇與合并，其光傳輸路線則與圖10相似。
請參見圖12所示，這是本發(fā)明單光纖雙向光放大器第九實施例即合波單元采用耦合器構(gòu)成的光路組合單元的基本原理圖。在本實施例中，與第八實施例即圖10相比較，所不同的是，若將圖4中正向輸入單元401、反向輸入單元402、合波單元403均用耦合器1201、1202和1203來組成，則從成本上來說是降低很多，但增加了光路中的損耗，至少損耗在9dB以上。
參照圖4所示，除光波分復(fù)用單元404必需是波分復(fù)用器外，其他單元均可由多種組合，如合波單元403有兩種選擇耦合器或波分復(fù)用器；正向輸入單元401有三種選擇耦合器或波分復(fù)用器或環(huán)行器；反向輸入單元402也可有三種選擇耦合器或波分復(fù)用器或環(huán)行器；這樣，由此可知，要實現(xiàn)雙向放大，光路組合單元可有十八種形式。在各種形式中，如果正向輸入單元401或反向輸入單元402用耦合器的話，就必須在正向輸入單元401或反向輸入單元402與404的連接光路上加上光隔離器，就如圖8中的情形一樣。
本發(fā)明中所述的波分復(fù)用器，可以是單個的波分復(fù)用器件，也可以是由多個波分復(fù)用器WDM器件組成的組合單元，其功能是將兩個或多個(即大于兩個)的信號光波長按其正向或反向的傳輸要求分別解復(fù)用到兩個輸出端口上，或?qū)⒄蚧蚍聪騻鬏數(shù)男盘柟獠ㄩL從兩個輸入端口復(fù)用到一個輸出端口。
本發(fā)明可用于將現(xiàn)有的任何單向光纖放大器改造成為單光纖雙向光放大器，只要根據(jù)實際的系統(tǒng)設(shè)計的要求及傳輸?shù)墓獠ㄩL特征，按原理圖4的形式附加上一個符合要求光路組合單元就可以了；而且，改造的方式非常簡單、靈活，如以圖10為例，對不同的波分復(fù)用系統(tǒng)的雙向改造，只要單向放大器的放大帶寬能覆蓋雙向傳輸?shù)乃泄獠ㄩL，則可根據(jù)系統(tǒng)波長的實際情況，更換或更改一個符合系統(tǒng)要求的波分復(fù)用器WDM就可形成本發(fā)明的單光纖雙向光放大器，并可進行雙向傳輸。綜上所述，本發(fā)明單光纖雙向光放大器由于采用了波分復(fù)用(WDM)技術(shù)，因此能在同一根光纖線路中沿相反方向傳輸?shù)膬蓚€波長或兩個波長段或兩組不同波長組合的光信號進行同步放大，由此，既可以節(jié)省雙向傳輸放大的成本，又可大量節(jié)省全雙工通信系統(tǒng)的線路投資；同時，本發(fā)明由于能在現(xiàn)有的任何單向光纖放大器的基礎(chǔ)上附加上一個符合要求光路組合單元就可形成本發(fā)明光纖雙向光放大器，因此，其改造的方式極其簡單靈活；另外，由于在光路組合單元中，器件有多種的組合形式，如耦合器用于將雙向傳輸?shù)墓庑盘栠M行合波或分波，環(huán)行器用于將正向傳輸?shù)男盘柟馀c反向傳輸?shù)男盘柟膺M行路徑分離，波分復(fù)用器(WDM)用于將雙向傳輸?shù)膬蓚€波長或兩個波長段或兩個不同波長組合的信號光λ1和λ2進行分波解復(fù)用，隔離器用于防止光的反向傳輸，這樣，沿相反反向傳輸?shù)牡谝徊ㄩL段的信號光λ1和第二波長段的信號光λ2可通過同一個放大單元進行同步放大，從而使得在同一根光纖線路中進行雙向傳輸時的放大問題變得簡單，因此，極為實用。
權(quán)利要求
1.一種單光纖雙向光放大器，用于在同一光纖線路中沿相反方向傳輸?shù)膬刹ㄩL或兩波長段或兩不同波長組合的光信號進行同步放大，包括一放大帶寬包含了雙向傳輸?shù)墓獠ㄩL段的普通單向光放大器單元；其特征在于還包括一與單向光放大器單元連接的光路組合單元，該光路組合單元用于在所述的單光纖雙向光放大器中同時進行放大在同一根光纖中沿相反方向傳輸?shù)牟煌盘柟猞?和λ2；光路組合單元包括，正向輸入單元、反向輸入單元、合波單元、光波分復(fù)用單元；其中，所述的正向輸入單元的正向傳輸信號輸入端A用于傳輸放大前的輸入信號光λ1和放大后的輸出信號光λ2；所述的反向輸入單元的反向傳輸信號輸入端B用于傳輸放大前的輸入光信號λ2和放大后的輸出光信號λ1；所述的合波單元和光波分復(fù)用單元分別與正向輸入單元和反向輸入單元連接；所述的合波單元和光波分復(fù)用單元連接在單向光放大器單元的兩端。
2.如權(quán)利要求1所述的單光纖雙向光放大器，其特征在于在所述的單光纖雙向光放大器中同時進行放大在同一根光纖中傳輸?shù)膬蓚€單一的光波長(λ1，λ2，λ3，...λm)和(λm+1，λm+2，λm+3，...λp)。
3.如權(quán)利要求1所述的單光纖雙向光放大器，其特征在于在所述的單光纖雙向光放大器中同時進行放大在同一根光纖中傳輸?shù)墓庑盘柺欠至⒌母鱾€波長，其中，正向傳輸?shù)墓獠ㄩL由(λ1，λ3，λ5，...)組成，而反向傳輸?shù)墓獠ㄩL由(λ2，λ4，λ6，...)組成。
4.如權(quán)利要求1所述的單光纖雙向光放大器，其特征在于在所述的單光纖雙向光放大器中同時進行放大在同一根光纖中傳輸?shù)恼捶较騻鬏數(shù)墓庑盘柌ㄩL是隨意組合的，其中，正向傳輸?shù)墓獠ㄩL由(λa，λb，...)組成，而反向傳輸?shù)墓獠ㄩL由(λx，λy，...)組成。
5.如權(quán)利要求1所述的單光纖雙向光放大器，其特征在于所述的正向輸入單元和反向輸入單元由兩耦合器(801)和(802)構(gòu)成，所述的合波單元和光波分復(fù)用單元采用性能一致的波分復(fù)用(803)和(804)；在光波分復(fù)用單元(804)與正向輸入單元(801)和反向輸入單元(802)之間分別設(shè)置了光隔離器(805)和(806)，用以消除由耦合器(801)和(802)而帶來的反向傳輸光。
6.如權(quán)利要求1所述的單光纖雙向光放大器，其特征在于所述的正向輸入單元和反向輸入單元由兩環(huán)行器(901)和(902)構(gòu)成，所述的合波單元和光波分復(fù)用單元采用性能一致的波分復(fù)用器(903)和(904)。
7.如權(quán)利要求1所述的單光纖雙向光放大器，其特征在于所述的正向輸入單元和反向輸入單元由兩環(huán)行器(1001)和(1002)構(gòu)成，所述的合波單元由耦合器(1003)構(gòu)成，所述的光波分復(fù)用單元采用波分復(fù)用器(1004)。
8.如權(quán)利要求1所述的單光纖雙向光放大器，其特征在于所述的正向輸入單元和反向輸入單元由兩波分復(fù)用器(1101)和(1102)環(huán)行器構(gòu)成，所述的合波單元由耦合器(1103)構(gòu)成，所述的光波分復(fù)用單元采用波分復(fù)用器(1104)。
9.如權(quán)利要求1所述的單光纖雙向光放大器，其特征在于所述的正向輸入單元、反向輸入單元、合波單元均用耦合器(1201)、(1202)和(1203)來組成，所述的光波分復(fù)用單元采用波分復(fù)用器(1204)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單光纖雙向光放大器，包括一單向光放大器單元；其特點是還包括一與單向光放大器單元連接的光路組合單元，它用于在單光纖雙向光放大器中同時進行放大在同一根光纖中沿相反方向傳輸?shù)牟煌盘柟猞?和λ2；包括，用于傳輸放大前輸入信號光λ1和放大后輸出信號光λ2的正向輸入單元、用于傳輸放大前輸入光信號λ2和放大后輸出光信號λ1反向輸入單元、合波單元、光波分復(fù)用單元；合波單元和光波分復(fù)用單元分別與正向輸入單元和反向輸入單元連接，然后再連接在單向光放大器單元的兩端；由此，本發(fā)明能在同一光纖線路中沿相反方向傳輸?shù)膬刹ㄩL或兩波長段或兩不同波長組合的光信號進行同步放大，且使放大問題簡單易行，極為實用。
文檔編號G02F1/35GK1405614SQ0112648
公開日2003年3月26日 申請日期2001年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月15日
發(fā)明者陳惠龍, 莊海虹 申請人:陳惠龍, 莊海虹