專利名稱：具有激射光控制功能的光放大器和使用該光放大器的光傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將激射光(pumping light)提供給光放大介質(zhì)以放大信號光的光放大器，以及一種使用該光放大器的光傳輸系統(tǒng)，尤其涉及一種用于控制該光放大器中的激射光的提供狀態(tài)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
近來，已經(jīng)引入了一種波分復(fù)用(WDM)技術(shù)用于實現(xiàn)中繼光傳輸系統(tǒng)中的大容量和高速度。此外，作為WDM傳輸技術(shù)的核心技術(shù)，光放大技術(shù)已經(jīng)在實際中得到了使用，例如摻雜稀土元素的光纖放大器、喇曼放大器等。
圖38是一種使用典型的光放大器的光傳輸系統(tǒng)的方框圖。在這個系統(tǒng)中，在發(fā)送站(Tx)1101與接收站(Rx)1102之間設(shè)置多個中繼站，通過這些中繼站傳輸WDM光。在每個中繼站中進(jìn)行喇曼放大。此外，每個中繼站具有分立式光放大器，例如，摻鉺光纖放大器(EDFA)。
傳輸路徑光纖1001是一種通過其傳播WDM光的光傳輸介質(zhì)，還通過向其提供激射光而起到光放大介質(zhì)的作用。激射光源(LD)1002產(chǎn)生用于放大WDM光的激射光，通過由多路復(fù)用器等對例如從一個激光器二極管或者多個激光器二極管發(fā)出的光進(jìn)行多路復(fù)用來形成該激射光源(LD)1002。這里，激射光源1002中產(chǎn)生的激射光包括具有彼此不同的波長的多種光。WDM耦合器1003將激射光源1002中產(chǎn)生的激射光引入傳輸路徑光纖1001。
在以上光傳輸系統(tǒng)中，將從發(fā)送站1101發(fā)出的WDM光傳輸?shù)浇邮照?102，同時通過各傳輸通路光纖1001放大。這時，在每個中繼站中，管理整個WDM光的輸出功率，還管理包含在WDM光中的多個信號光的光功率的平衡。就是說，控制激射光源1002，使得例如在每個中繼站中將整個WDM光的輸出功率保持為預(yù)先設(shè)置的預(yù)定值，并使包含在WDM光中的多個信號光的光功率均衡(參照日本專利特開No.2002-72262(圖3，第3至5頁)、日本專利特開No.2000-98433(圖1，第0070至0072段)、日本專利特開No.2002-76482(圖10，第0162至0177段))。此外，除了如上所述的輸出恒定控制和增益的波長依賴性的控制，還通過監(jiān)測WDM光的輸出功率來進(jìn)行信號光中斷的停止控制。注意，通常在光放大器中提供停止控制，當(dāng)高功率的激射光由于因電涌而導(dǎo)致的系統(tǒng)崩潰、光纖切斷等而泄漏到外部時，停止控制起到避免激射光輻射人體的作用。
然而，在上述的現(xiàn)有光傳輸系統(tǒng)中，存在一個問題，即很難精確地監(jiān)測包含在WDM光中多個信號光的輸出功率的平衡(光功率傾斜(opticalpower tilt))。例如，在上述日本專利特開No.2002-72262中，將信號光帶寬劃分為多個區(qū)間，使用對每個區(qū)間所檢測的光功率來進(jìn)行光功率傾斜控制。然而，在這種情況下，當(dāng)信號光在每個區(qū)間中設(shè)置得不相等時，因為不能精確地檢測光功率傾斜，所以不可能使WDM光均衡。注意，這種問題不僅會在上述日本專利特開No.2002-72262中所描述的系統(tǒng)中產(chǎn)生，而且在其中信號光在信號光帶寬中的特定波長區(qū)域上設(shè)置得不均勻的情況下也會產(chǎn)生，即使分別檢測包含在WDM光中的多個信號光的光功率。
此外，在使用光電二極管等檢測整個WDM光的輸出功率的情況中，光電二極管接收寬帶寬的光。因此，當(dāng)包含在WDM光中的信號光數(shù)量小時，由ASE(放大的自發(fā)輻射)或類似原因引起的噪聲光占優(yōu)勢(就是說，噪聲光功率對總的光功率的比率相對高)。因此，還有一個問題是，不能精確地檢測主信號光(即，傳輸信號的WDM光)的光功率。
這里，將詳細(xì)地描述如上所述用于控制激射光的信號光的監(jiān)測數(shù)值。
通常，在如上述圖38所示的使用喇曼放大器的光傳輸系統(tǒng)中，例如，如圖39所示，由于因喇曼放大引起的噪聲光產(chǎn)生在作為光放大介質(zhì)的傳輸路徑光纖中的信號光放大帶寬內(nèi)，所以輸出信號光監(jiān)測器同時接收包含在前一級之前的中繼間隔中所累積的噪聲分量內(nèi)的信號光、和由于喇曼放大而導(dǎo)致的噪聲光。上述由于喇曼放大而導(dǎo)致的噪聲光在只將激射光輸入處于沒有輸入信號光的狀態(tài)的光放大介質(zhì)的情況下也會產(chǎn)生。在本說明書中，相對于在摻雜稀土元素的光纖放大器(例如EDFA等)中產(chǎn)生的ASE光，將喇曼放大器中產(chǎn)生的噪聲光稱為放大的自發(fā)喇曼散射(ASS)光。
作為一種監(jiān)測喇曼放大器的信號光輸出功率的傳統(tǒng)技術(shù)，例如，如圖40所示，已知一種基于提供給光放大介質(zhì)的激射光功率來計算喇曼放大器中產(chǎn)生的ASS光功率的方法，通過從實際接收的輸出光的監(jiān)測值中減去ASS光功率來進(jìn)行校正(參考國際公布號為No.02/21204的文獻(xiàn)冊)。此外，作為一種從ASS光功率中分離信號光功率的裝置，已知一種使用簡化的光譜分析儀的方法。然而，該簡化的光譜分析儀的缺點在于監(jiān)測精度更低，并且需要昂貴的監(jiān)測系統(tǒng)。
以下的問題也存在于上述的傳統(tǒng)技術(shù)中。例如，在管理光放大介質(zhì)的光放大器(例如摻雜稀土元素的光纖放大器或者集中式喇曼放大器)中，可以通過上述已知方法精確地計算噪聲光功率。然而，在其中傳輸路徑光纖是光放大介質(zhì)的分布式喇曼放大器中，因為傳輸路徑光纖的光纖參數(shù)在很多情況下是未知的，所以可以想到，預(yù)測的光纖參數(shù)值與實際值會相差很大，或者存在不希望出現(xiàn)的損失，導(dǎo)致在ASS光的計算值中可能存在很大誤差。
具體地，在估計ASS光功率大于實際值的情況下，在上述停止控制中，由于雖然能夠進(jìn)行信號光的傳輸?shù)餐Ｖ固峁┘ど涔?，所以信號光的傳輸也被中止。此外，在上述輸出恒定控制中，由于信號光以高于所需功率的功率電平輸出，所以?dǎo)致由于非線性效應(yīng)的增加而引起的信號波形失真等，因此可能降低系統(tǒng)性能。在另一方面，在估計ASS光功率低于實際值的情況下，在停止控制中，盡管信號光處于中斷狀態(tài)，但是輸出激射，并且在由于光纖切斷等而導(dǎo)致信號中斷的情況下，高功率的激射光可能輻射到外部，對人體造成有害的影響。在輸出恒定控制中，由于信號光以低于所需功率的功率電平輸出，所以導(dǎo)致OSNR失真。
此外，考慮在如上所述控制增益的波長依賴性的情況下，例如在日本專利特開No.2002-72262中提出的系統(tǒng)中，通過一行列式來表示激射光功率與信號光輸出功率之間的關(guān)系，并使用該行列式的逆矩陣進(jìn)行激射光功率的設(shè)置，以使得可以在每個波長中獲得所需的信號光輸出功率。然而，如上述計算ASS光的情況，由于作為光放大介質(zhì)的光纖的光纖參數(shù)在很多情況下都是未知的，所以在激射光功率的設(shè)置值中可能存在很大誤差。另外，在用于控制的行列式與實際鋪設(shè)的光纖不符的情況下，需要花費時間直到控制收斂，或者控制變得發(fā)散，而導(dǎo)致激射光功率不固定的問題。
使用傳統(tǒng)光放大器的光傳輸系統(tǒng)除了具有與信號光輸出功率的監(jiān)測有關(guān)的上述問題之外，還具有以下的問題。也就是，如在停止控制的描述中所示，由于從光放大器(例如摻雜稀土元素的光纖放大器或者喇曼放大器)中輸出高功率光，所以可能會由于例如位于光放大器輸出端的光連接器脫離、連接到光輸出端的光通路切斷等，而導(dǎo)致高功率光幅射到外部空氣中傷害人體。
作為一種防止出現(xiàn)這種情況的傳統(tǒng)技術(shù)，已知一種技術(shù)，該技術(shù)為光放大器添加例如這樣一種功能測量從該光放大器的輸出端光連接器以及與其相連的光通路反射回來的光，并且基于該測量結(jié)果，檢測來自光放大器的輸出光是否輻射到外部空氣中(參考日本專利特開No.9-64446)。
一種典型的物理接觸(PC)連接系統(tǒng)的光連接器的連接性能會由于附著在套環(huán)端面的雜質(zhì)(例如，灰塵、油膜等)或者套環(huán)端面的劃痕而惡化。已經(jīng)記載過，如果高功率光通過連接性能惡化的光連接器傳輸，則由于多次反射導(dǎo)致能量集中，將發(fā)生稱之為光纖熔斷(FF)現(xiàn)象的光纖損壞(參考以下文獻(xiàn)D.P.Hand等，“Solitary thermal shock wavesand optical damage in optical fibersthe fiber fuse(孤熱沖擊波和光纖中的光學(xué)損傷光纖熔合)”，Optics Letters(光學(xué)通報)，Vol.13，No.9，PP.767-679，1988年9月；或者R.Kashyap等，“Observation of Catastrophic Self-propelled Self-focusing inOptical Fibers(光纖中的自動推進(jìn)的自聚焦故障的研究)”，ElectronicsLetters(電子通報)，Vol.24，No.1，PP47-49，1988年1月)。
下面簡單描述以上FF現(xiàn)象。例如，如圖41所示，在光連接器2000的套環(huán)2001的端面存在雜質(zhì)或者劃痕的情況下，通過光纖2002傳播的光由于雜質(zhì)或者劃痕而被散射性地反射。此時，如果所散射性反射的光的功率很高，則由于光吸收，使粘接套環(huán)2001和光纖2002的環(huán)氧樹脂粘合劑2003的溫升變得較高，導(dǎo)致不穩(wěn)定的粘接狀態(tài)。結(jié)果，光連接器2000的PC連接變得不穩(wěn)定，這是導(dǎo)致FF現(xiàn)象的一個因素。因此，對于通過高功率光的光連接器來說，必須特別仔細(xì)地控制連接損失。
然而，在日本專利特開No.9-64446中公開的傳統(tǒng)光放大器中，由于測量輸出信號光的反射回的光，即，當(dāng)輸出端上的光連接器脫離時在連接器端面產(chǎn)生的菲涅耳反射光，以檢測該光連接器是否脫離，所以存在一個問題，即不可能可靠地檢測到由于FF現(xiàn)象而導(dǎo)致的光纖損壞，該FF現(xiàn)象是在處于如上所述的不充分連接狀態(tài)中的光連接器中出現(xiàn)的。
具體地說，附著在光連接器端面的雜質(zhì)往往會成為通過該光連接器的光的吸收體。因此，光連接器的溫度可能會由于光吸收而升高，導(dǎo)致光纖損壞。由于這種附著在光連接器端面的吸收體不產(chǎn)生反射光，所以在利用反射回來的光的傳統(tǒng)系統(tǒng)中，不能檢測到如上所述的光纖損壞。在光連接器中，當(dāng)發(fā)生光纖損壞時，由于連接損失增加，所以不能得到所希望的傳輸特性。此外，如果光纖損壞進(jìn)一步嚴(yán)重，使得高功率光輻射到外部空氣中，則可能會傷害人體。
此外，基于輸出端上的反射回來的光的測量結(jié)果構(gòu)造以上傳統(tǒng)光放大器，以檢測輸出端光連接器的脫離、光通路切斷等。因此，存在一個問題，即很難處理其中從輸入端入射高功率的激射光的喇曼放大器。就是說，例如，在圖42所示結(jié)構(gòu)的喇曼放大器2010中，為了獲得所希望的輸出功率，通過WDM耦合器2012將具有幾百mW至幾W的高功率的激射光從激射光源2011輸出到傳輸路徑光纖2013。因此，監(jiān)測輸入端光連接器2014的連接狀態(tài)就變得很重要。如果發(fā)現(xiàn)連接狀態(tài)惡化，就必須停止或者減少激射光的供應(yīng)。
然而，在上述的傳統(tǒng)光放大器中，其構(gòu)造不能處理輸入端光連接器的脫離問題，以及上述的輸出端光連接器的情況，很難檢測到由于在輸入端光連接器中發(fā)生FF現(xiàn)象而導(dǎo)致的光纖損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠解決上述傳統(tǒng)技術(shù)中的各個問題的光放大器，以及一種使用該光放大器的系統(tǒng)。具體地說，本發(fā)明的一個目的是在使用喇曼放大器的系統(tǒng)中精確地管理WDM光的光功率平衡以及整個WDM光的光功率。本發(fā)明的另一個目的是高精度地計算放大的自發(fā)喇曼散射光的功率，以校正輸出信號光的監(jiān)測值，并可靠地控制激射光的提供狀態(tài)。本發(fā)明另一個目的在于，在具有連接損失檢測功能的光放大器中，精確地檢測光通路上的連接點處的連接狀態(tài)的惡化，以可靠地控制通過該連接點的光的功率。
為了實現(xiàn)以上目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于將激射光提供給光放大介質(zhì)以放大信號光的光放大器，其中在包括光放大介質(zhì)的光通路中提供不同于信號光的光，并基于該光的狀態(tài)或者由該光在光通路中產(chǎn)生的另一光的狀態(tài)，控制到光放大介質(zhì)的激射光的提供狀態(tài)。
作為本發(fā)明一個方面的一種光傳輸系統(tǒng)利用上述光放大器將WDM光從發(fā)送站傳輸?shù)浇邮照尽Ｔ谠撓到y(tǒng)中，光放大器是喇曼放大器，其包括光放大介質(zhì)；用于產(chǎn)生具有彼此不同的波長的多個激射光的激射光源；用于將該多個激射光引入該光放大介質(zhì)的光學(xué)器件；以及用于控制該激射光源的控制裝置。發(fā)送站發(fā)出多個參考光，這些參考光具有通過該多個激射光所得到的相應(yīng)喇曼增益達(dá)到峰值時的波長，或者是接近上述波長的波長。然后，控制裝置基于該多個參考光的光功率控制該多個激射光。
在上述光傳輸系統(tǒng)中，由于基于參考光來控制激射光，所以可以始終適當(dāng)?shù)乜刂萍ど涔獾墓夤β?，而不依賴于包含在WDM光中的信號光的數(shù)量或設(shè)置。因此，很容易管理喇曼增益的傾斜或者輸出功率。
在上述光傳輸系統(tǒng)中，發(fā)送站可以使用至少一部分參考光向接收站發(fā)送信息。在這種情況下，由于使用參考光傳輸信息，所以有效地利用了通信資源(尤其是，波長或者帶寬)。
此外，在上述光傳輸系統(tǒng)中，其配置中還可以提供檢測裝置，用于檢測包含在WDM光中的多個參考光的光功率，并且控制裝置控制多個激射光的光功率，以使由該檢測裝置檢測的多個參考光的光功率均衡。這里，該檢測裝置可以包括選擇性地反射多個參考光的反射裝置、以及將由該反射裝置反射的參考光轉(zhuǎn)換為電信號的光接收裝置。
此外，在上述光傳輸系統(tǒng)中，該控制裝置可以基于多個參考光中的各個光功率的平均值控制多個激射光。在這種情況下，由于消除了噪聲光的影響，所以可以精確地監(jiān)測WDM光的光功率。
此外，在該光傳輸系統(tǒng)具有放大WDM光的分立式光放大器，并且參考光(多個參考光中的一部分)位于該分立式光放大器的增益帶寬之外的情況下，可以使用一輔助光與WDM光多路復(fù)用，其中該輔助光的波長與位于該分立式光放大器的增益帶寬之外的參考光的波長相同。在這種配置中，沒有被分立式光放大器放大的參考光的光功率變得比被分立式光放大器放大的參考光的光功率弱。因此，通過提供該輔助光，可以對位于該分立式光放大器的增益帶寬之外的參考光的光功率進(jìn)行補償。
作為本發(fā)明另一方面的一種光放大器是喇曼放大器，其通過發(fā)生在光放大介質(zhì)中的喇曼效應(yīng)而放大信號。該喇曼放大器包括激射光提供部分、輸出光監(jiān)測部分，放大的自發(fā)喇曼散射光處理部分、存儲部分、放大的自發(fā)喇曼散射光計算部分和激射光控制部分。該激射光提供部分向光放大介質(zhì)提供激射光。該輸出光監(jiān)測部分測量通過光放大介質(zhì)傳播以輸出的光的功率。該放大的自發(fā)喇曼散射光處理部分在開始操作之前的準(zhǔn)備狀態(tài)中，向在操作時間中實際使用的光放大介質(zhì)提供激射光，以測量在光放大介質(zhì)中產(chǎn)生的放大的自發(fā)喇曼散射光的功率，并基于所測量的放大的自發(fā)喇曼散射光的功率，獲得用于在開始操作之后計算放大的自發(fā)喇曼散射光的功率的建模公式的系數(shù)。該存儲部分存儲由放大的自發(fā)喇曼散射光處理部分獲得的系數(shù)。該放大的自發(fā)喇曼散射光計算部分根據(jù)從該激射光提供部分向光放大介質(zhì)提供的激射光的功率，按照應(yīng)用存儲在該存儲裝置的系數(shù)的建模公式，計算在操作開始之后產(chǎn)生的放大的自發(fā)喇曼散射光的功率。該激射光控制部分使用由放大的自發(fā)喇曼散射光計算部分計算的放大的自發(fā)喇曼散射光的功率，校正由該輸出光監(jiān)測部分測量的輸出光功率，以基于所校正的輸出光功率控制該激射光提供部分的操作。
在這種配置的喇曼放大器中，作為在開始操作之前的準(zhǔn)備階段中的現(xiàn)場試驗等處理，使用要在操作時間實際應(yīng)用的光放大介質(zhì)測量放大的自發(fā)喇曼散射光，并基于該測量結(jié)果，獲得用于計算放大的自發(fā)喇曼散射光功率的建模公式的系數(shù)，并把該系數(shù)存儲在該存儲部分中。然后，在開始操作之后，根據(jù)提供給光放大介質(zhì)的激射光的功率，按照應(yīng)用上述系數(shù)的建模公式，通過計算獲得放大的自發(fā)喇曼散射光功率，并使用計算結(jié)果將放大的自發(fā)喇曼散射光功率校正為由該輸出光監(jiān)測部分測量的輸出光功率，以基于所校正的功率執(zhí)行該激射光提供部分的操作控制。因此，可以根據(jù)實際操作情況校正放大的自發(fā)喇曼散射光。因此，可以對喇曼放大器可靠地進(jìn)行各種控制，例如，輸出恒定控制、停止控制、波長特性偏移控制等。
作為本發(fā)明另一個方面的一種光放大器包括激射單元，用于向光放大介質(zhì)提供激射光；連接損失測量部分，該連接損失測量部分向激射單元與光放大介質(zhì)之間的光通路輸入不同于信號光的測量光，并基于在該光通路中產(chǎn)生的測量光的反射光和后向散射光，測量存在于該光通路上的一個或者多個連接點處的連接損失；控制部分，該控制部分根據(jù)由該連接損失測量部分測量的連接損失，控制該激射單元的激射光提供狀態(tài)。
在這種配置的光放大器中，基于該反射光和后向散射光測量存在于該激射單元與光放大介質(zhì)之間的一個或者多個連接點處的連接損失，并根據(jù)不同于信號光的該測量結(jié)果，由該控制部分控制激射光的提供狀態(tài)。結(jié)果，不僅可以精確地檢測連接點處的光連接器的脫離，而且可以檢測由于導(dǎo)致光纖損壞的FF現(xiàn)象而引起的連接狀態(tài)的異常，因此可以可靠地控制通過這些連接點的激射光的功率。
此外，在上述光放大器中，該連接損失測量部分的一個具體配置可以為利用光時域反射法或者光頻域反射法，測量該激射單元與光放大介質(zhì)之間的光通路的縱向方向的損失分布。此外，該激射單元的一個具體配置可以為產(chǎn)生能夠因喇曼效應(yīng)放大通過光放大介質(zhì)傳播的信號光的激射光，并將其提供給光放大介質(zhì)。
此外，在上述光放大器的連接損失測量部分中，使用通過將包括在該激射單元中的激射光源驅(qū)動系統(tǒng)切換為不同于正常操作時間的驅(qū)動系統(tǒng)所產(chǎn)生的激射光用作為測量光源。在這種構(gòu)造中，由于將激射光源用作為測量光源，所以可以實現(xiàn)光放大器構(gòu)造的簡化，并降低成本。
本發(fā)明其它的目的、特征和優(yōu)點將根據(jù)以下結(jié)合附圖進(jìn)行的實施例的描述變得更加清楚。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例1-1的光傳輸系統(tǒng)的方框圖。
圖2是一個曲線圖，用于說明在實施例1-1中的參考光的設(shè)置方法。
圖3是實施例1-1中的發(fā)送站的方框圖。
圖4是在利用實施例1-1中的參考光來發(fā)送數(shù)據(jù)的情況下的發(fā)送電路的一個實例。
圖5是在實施例1-1中的每個中繼站中提供的控制電路的方框圖。
圖6是一個曲線圖，用于說明實施例1-1的光傳輸系統(tǒng)的效果。
圖7顯示了基于實施例1-1中的WDM光的光功率進(jìn)行操作的中繼站的實施例。
圖8是用于說明光檢測的曲線圖，其中(a)顯示了傳統(tǒng)技術(shù)中的光檢測，(b)顯示了實施例1-1中的光檢測。
圖9是實施例1-2的光傳輸系統(tǒng)的中繼站的方框圖。
圖10是一個曲線圖，用于說明實施例1-2中的喇曼放大器和摻鉺光纖放大器之間的關(guān)系。
圖11是顯示一種用于檢測實施例1-1和1-2中的參考光的光功率的裝置的實施例簡圖。
圖12是顯示圖11中的檢測電路的改進(jìn)實例的簡圖。
圖13是顯示根據(jù)本發(fā)明的實施例2-1的喇曼放大器的構(gòu)造的方框圖。
圖14是一個流程圖，用于說明在開始操作之前的準(zhǔn)備階段中的操作。
圖15是一個曲線圖，顯示了在圖14的步驟201中的ASS光功率測量的一個實例。
圖16是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例2-2的光放大器的構(gòu)造的方框圖。
圖17是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例2-3的喇曼放大器的構(gòu)造的方框圖。
圖18是一個流程圖，用于說明有關(guān)實施例2-3的一種激射光功率設(shè)置方法。
圖19是一個曲線圖，顯示了實施例2-3中的信號光的波長特性控制的一個具體實例。
圖20是顯示與實施例2-3相關(guān)的另一個構(gòu)造實例的方框圖。
圖21是顯示根據(jù)實施例2-4的光傳輸系統(tǒng)的構(gòu)造的簡圖。
圖22是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例3的光放大器的基本構(gòu)造的方框圖。
圖23是顯示根據(jù)實施例3-1的光放大器的一個具體實例的方框圖。
圖24是一個曲線圖，顯示了實施例3-1中測量光的波形的一個實例。
圖25是一個曲線圖，顯示了用于將實施例3-1中的測量光多路復(fù)用的WDM耦合器的波長傳輸特性的一個實例。
圖26是顯示典型的OTDR測量系統(tǒng)的一個實例的簡圖。
圖27顯示了在通過應(yīng)用圖26中的OTDR測量系統(tǒng)來測量典型的光放大器的損失分布的情況下的一個實例。
圖28是用于說明實施例3-1的操作的流程圖。
圖29是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例3-2的光放大器的構(gòu)造的方框圖。
圖30是顯示典型的OFDR測量系統(tǒng)的一個實例的簡圖。
圖31是用于說明實施例3-2的操作的流程圖。
圖32是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例3-3的光放大器的構(gòu)造的方框圖。
圖33是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例3-4的光中繼節(jié)點裝置的構(gòu)造的方框圖。
圖34顯示了實施例3-4中應(yīng)用OTDR測量系統(tǒng)的連接損失監(jiān)測單元的一個構(gòu)造實例。
圖35是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例3-5的光放大器的構(gòu)造的方框圖。
圖36是顯示在實施例3-5中使用的光連接器的一個實例的簡圖。
圖37是顯示與實施例3-5相關(guān)的光連接器的另一個結(jié)構(gòu)實例的簡圖。
圖38是使用典型的喇曼放大器的一種光傳輸系統(tǒng)的方框圖。
圖39是一個曲線圖，示例性地顯示了典型的喇曼放大器的輸出信號光中所包含的噪聲光。
圖40是用于說明傳統(tǒng)喇曼放大器中的信號光輸出功率的監(jiān)測系統(tǒng)的一個實例的簡圖。
圖41是用于說明光纖熔斷(FF)現(xiàn)象的簡圖。
圖42是顯示傳統(tǒng)喇曼放大器的一個構(gòu)造實例的方框圖。
具體實施例方式
在下文中，將參考附圖來描述本發(fā)明的實施例。在說明書中，相同的標(biāo)號在所有的附圖中表示相同的或者相應(yīng)的部分。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例1-1的光傳輸系統(tǒng)的方框圖。這里，在該系統(tǒng)中，在發(fā)送站110與接收站120之間提供多個中繼站130。通過這些中繼站130傳輸WDM光，此外，在每個中繼站130中進(jìn)行喇曼放大。
發(fā)送站110產(chǎn)生要發(fā)送的包含信號光和參考光在內(nèi)的WDM光。這里，該信號光由波長彼此不同的多個信號光fs1到fsn組成。此外，該參考光由波長彼此不同的多個參考光fr1到fr3組成。注意，參考光fr1到fr3的波長或者頻率分別基于后面將要描述的激射光fp1到fp3的波長或者頻率來確定。
在發(fā)送站110和第一級中繼站130之間、在各個中繼站130之間，以及最后一級中繼站130和接收站120之間通過傳輸路徑光纖101相連。這里，每個傳輸路徑光纖101是通過其傳播WDM光的光傳輸介質(zhì)，而且通過接收激射光來用作為光放大介質(zhì)。
每個中繼站130包括激射光源(LD)102、WDM耦合器103、分支耦合器131、光譜分析儀132和控制電路133。這里，激射光源102包括多個激光器二極管，以產(chǎn)生波長彼此不同的多個激射光。在這里產(chǎn)生三個激射光fp1到fp3。然后，WDM耦合器103將由激射光源102產(chǎn)生的激射光fp1到fp3導(dǎo)入傳輸路徑光纖101。結(jié)果，向傳輸路徑光纖101提供了激射光fp1到fp3，以將傳輸路徑光纖101用作為用于喇曼放大的光學(xué)放大介質(zhì)。即，將傳輸路徑光纖101、激射光源102和WDM耦合器103用作為放大WDM光的喇曼放大器。
分支耦合器131分出已在傳輸路徑光纖101中放大的WDM光的一部分，以將它引導(dǎo)到光譜分析儀132。光譜分析儀132監(jiān)測WDM光中所包含的每個波長的光功率，然后檢測WDM光中所包含的參考光fr1到fr3的光功率。
控制電路133基于通過光譜分析儀132檢測的參考光fr1到fr3的光功率來驅(qū)動激射光源102。也就是說，控制電路133基于參考光fr1到fr3的光功率來調(diào)整激射光fp1到fp3的光功率。具體來說，就是調(diào)整激射光fp1到fp3的光功率，以使例如參考光fr1到fr3的平均光功率保持為預(yù)定值，并且使參考光fr1到fr3的光功率均衡。
圖2是一個曲線圖，用于說明這些參考光的設(shè)置方法。參考光fr1到fr3的頻率(或者波長)基于相應(yīng)的激射光fp1到fp3的頻率(或者波長)來確定。例如，將一個頻率分配給參考光fr1，該頻率從激射光fp1位移了一個喇曼頻移。這里，雖然不是主要的，但是“喇曼頻移”意味著“該給定激射光的頻率和由激射光導(dǎo)致的所獲喇曼增益達(dá)到峰值時的頻率之間的差值”。則在使用硅基光纖(silica-based optical fiber)作為傳輸路徑光纖101的情況下，該喇曼頻移大約為13.2THz。此外，如果將該喇曼頻移轉(zhuǎn)換為波長，則它對應(yīng)于1.3到1.55μm波段內(nèi)的大約100nm。也就是說，將參考光fr1設(shè)置在一波長內(nèi)，由激射光fp1導(dǎo)致的喇曼增益在該波長處達(dá)到峰值。換句話說，將一頻率分配給參考光fr1，該頻率比激射光fp1的頻率低大約13.2THz。此外，反過來，將一波長分配給參考光fr1，該波長比激射光fp1的波長長大約100nm。
類似地，將參考光fr2設(shè)置為一波長，由激射光fp2導(dǎo)致的喇曼增益在該波長處達(dá)到峰值。此外，將參考光fr3設(shè)置為一個波長，由激射光fp3導(dǎo)致的喇曼增益在該波長處達(dá)到峰值。
通過如上所述的方式，將參考光fr1到fr3設(shè)置為這些波長，由相應(yīng)的激射光fp1到fp3導(dǎo)致的喇曼增益分別在這些波長處達(dá)到峰值。然而，不需要將參考光fr1到fr3精確地設(shè)置為這些波長(由相應(yīng)的激射光fp1到fp3導(dǎo)致的喇曼增益分別在這些波長處達(dá)到峰值)，可以將參考光fr1到fr3設(shè)置為接近這些波長(由相應(yīng)的激射光fp1到fp3導(dǎo)致的喇曼增益分別在這些波長處達(dá)到峰值)的波長。
此外，在將信號光fs1到fsn設(shè)置在預(yù)先確定的要發(fā)送的頻率柵格上的情況下，也將參考光fr1到fr3設(shè)置在要發(fā)送的該頻率柵格上。這時，將參考光fr1到fr3設(shè)置在最接近使由激射光fp1到fp3導(dǎo)致的喇曼增益達(dá)到峰值的頻率的頻率柵格上。在ITU-T中定義了這種頻率柵格。在ITU-T中的定義中，提出了參考頻率(錨定頻率)和頻率間隔(50GHz，100GHz)的推薦值。
圖3是發(fā)送站110的方框圖。在這里，只顯示了用于產(chǎn)生WDM光的所需功能。發(fā)送站110包括用于產(chǎn)生信號光fs1到fsn的光源(LD)111-1到111-n；用于產(chǎn)生參考光fr1到fr3的光源(LD)112-1到112-3；和用于將信號光fs1到fsn和參考光fr1到fr3多路復(fù)用，以產(chǎn)生WDM光的多路復(fù)用器113。如上所述確定參考光fr1到fr3的頻率(或者波長)。
當(dāng)將數(shù)據(jù)(或者信息)發(fā)送到接收站120時，驅(qū)動光源111-1到111-n。例如，當(dāng)將由數(shù)據(jù)源114-1產(chǎn)生的數(shù)據(jù)發(fā)送到接收站120時，驅(qū)動光源111-1。另一方面，基本上，光源112-1到112-3始終產(chǎn)生并輸出參考光fr1到fr3。這里，光源112-1到112-3可以輸出連續(xù)波(CW)光或者可以發(fā)送預(yù)定模式的信號。
注意，將信號光fs1到fs3用于發(fā)送數(shù)據(jù)(或者信息)，而將參考光fr1到fr3主要用于控制每個中繼站130中的喇曼放大操作。然而，在實施例1-1的光傳輸系統(tǒng)中，可以將參考光fr1到fr3用于發(fā)送數(shù)據(jù)(或者信息)。但是，由于將參考光fr1到fr3用于控制每個中繼站130的喇曼放大操作，所以基本上不允許停止參考光fr1到fr3。因此，在允許利用參考光fr1到fr3進(jìn)行數(shù)據(jù)(或者信息)傳輸?shù)南到y(tǒng)中，例如如圖4所示，使用選擇器15提供選擇“要發(fā)送的數(shù)據(jù)”或者“固定模式的數(shù)據(jù)”的功能。雖然圖4顯示了通過LD直接調(diào)制的情況，但是如上所述，假定可以在存在數(shù)據(jù)或者不存在數(shù)據(jù)時執(zhí)行這種選擇，并且還可以在無論是否要執(zhí)行該調(diào)制時執(zhí)行這種選擇，也可以在通過光調(diào)制器的外部調(diào)制的情況下執(zhí)行這種選擇。然后，在這種情況下，當(dāng)接收到要發(fā)送的數(shù)據(jù)時，光源112(112-1到112-3)發(fā)送該數(shù)據(jù)，當(dāng)沒有接收到要發(fā)送的數(shù)據(jù)時，光源112(112-1到112-3)發(fā)送固定模式的數(shù)據(jù)(或非調(diào)制數(shù)據(jù))。
圖5是在每個中繼站130中提供的控制電路133的方框圖?？刂齐娐?33包括A/D轉(zhuǎn)換器141、DSP 142、D/A轉(zhuǎn)換器143、放大器144-1到144-3和功率晶體管145-1到145-3。A/D轉(zhuǎn)換器141將由光譜分析儀132檢測到的參考光fr1到fr3的光功率值轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，且將它發(fā)送給DSP 142。在光譜分析儀132具有數(shù)字輸出接口的情況下，就不需要A/D轉(zhuǎn)換器141，而將由光譜分析儀132檢測到的參考光fr1到fr3的光功率值原樣發(fā)送給DSP 142。
DSP 142根據(jù)前面確定的算法計算用于控制激射光源102所需的命令值。這里，例如，如果使用三個激射光fp1到fp3和三個參考光fr1到fr3形成一個控制環(huán)，則由DSP 142執(zhí)行的算法遵循下面的關(guān)系式(1.1)。
ΔPP1ΔPP2ΔPP3=A11A12A13A21A22A23A31A32A33Pr1-PsrefPr2-PsrefPr3-Psref...(1.1)]]>在該關(guān)系式(1.1)中，“Pr1”到“Pr3”表示通過光譜分析儀132檢測到的參考光fr1到fr3的光功率值。此外，“Psref”表示作為目標(biāo)的輸出電平(目標(biāo)光功率)。注意，“Psref”是預(yù)先確定的固定值。矩陣A(A11到A33)中的每個元素是通過模擬法等預(yù)先計算的增益系數(shù)?！唉p1”到“ΔPp3”分別表示激射光fp1到fp3的變化量。
DSP 142使用關(guān)系式(1.1)反饋式控制激射光fp1到fp3。然后，當(dāng)“Pr1”到“Pr3”分別相對于“Psref”在預(yù)定的誤差范圍之內(nèi)時，認(rèn)為該控制循環(huán)收斂。
當(dāng)根據(jù)關(guān)系式“1.1”獲得變化量“ΔPp1”到“ΔPp3”時，DSP 142使用這些變化量來計算用于設(shè)置激射光fp1到fp3的光功率的設(shè)置值。也就是，DSP 142執(zhí)行下面的計算。注意，“Pp1(n)”到“Pp3(n)”是上次的設(shè)置值，而“Pp1(n+1)”到“Pp3(n+1)”是新的設(shè)置值。
Pp1(n+1)＝Pp1(n)+ΔPp1Pp2(n+1)＝Pp2(n)+ΔPp2Pp3(n+1)＝Pp3(n)+ΔPp3D/A轉(zhuǎn)換器143將通過DSP 142計算的這些設(shè)置值(設(shè)置值表示激射光fp1到fp3的光功率)分別轉(zhuǎn)換為模擬值，以將它們提供給相應(yīng)的放大器144-1到144-3。放大器144-1到144-3分別放大從DSP 142提供的模擬值。然后，功率晶體管145-1到145-3分別產(chǎn)生對應(yīng)于來自放大器144-1到144-3的輸出的電流。
使用由放大器144-1到144-3產(chǎn)生的電流驅(qū)動激射光源102。也就是，使用由放大器144-1產(chǎn)生的電流驅(qū)動用于產(chǎn)生激射光fp1的激光器二極管。類似地，分別使用由放大器144-2和144-3產(chǎn)生的電流驅(qū)動用于產(chǎn)生激射光fp2和fp3的激光器二極管。
因而，控制電路133利用參考光fr1到fr3來控制激射光fp1到fp3的光功率。這時，調(diào)整激射光fp1到fp3的光功率，以例如使參考光fr1到fr3的光功率均衡。因此，在實施例1-1的光傳輸系統(tǒng)中，始終進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦糯?，而與信號光fs1到fsn的設(shè)置無關(guān)。
為了在光傳輸系統(tǒng)中利用喇曼放大有效地獲得寬信號帶寬，通常，以適當(dāng)?shù)念l率間隔或者適當(dāng)?shù)牟ㄩL間隔來設(shè)置多個激射光fp1到fp3。因此，如果將多個參考光fr1到fr3設(shè)置為使由激射光fp1到fp3導(dǎo)致的喇曼增益達(dá)到峰值的波長，結(jié)果，如圖6所示，基本上在WDM光的整個信號帶寬上以適當(dāng)?shù)念l率間隔或者適當(dāng)?shù)牟ㄩL間隔設(shè)置參考光fr1到fr3。然后，在實施例1-1的光傳輸系統(tǒng)中，利用參考光fr1到fr3來控制喇曼放大。因此，甚至在WDM光中所包含的信號光的數(shù)量較少(在圖6中，只使用了四個信號光fs1到fs4)的情況下，或者在WDM光中所包含的信號光的設(shè)置有偏差(在圖6中，只在信號帶寬的較短波長區(qū)域中設(shè)置了信號光)的情況下，也可以獲得適當(dāng)?shù)睦糯蟆Ｒ簿褪?，可以在整個信號帶寬上使增益均衡。
此外，在實施例1-1的系統(tǒng)中，由于將參考光fr1到fr3設(shè)置為使由激射光fp1到fp3導(dǎo)致的喇曼增益達(dá)到峰值的波長，所以可以通過調(diào)整激射光fp1到fp3相對容易地獲得所期望的增益傾斜。
此外，在實施例1-1中，利用參考光fr1到fr3來執(zhí)行用于使WDM光的信號帶寬中的增益均衡的控制?？梢允褂眠@些參考光來控制WDM光的總輸出功率。在這種情況下，如圖7所示，控制電路133例如包括均衡控制部分151和ALC(自動電平控制)部分152。這里，如上所述，均衡控制部分151控制由激射光源102產(chǎn)生的激射光fp1到fp3。另一方面，ALC部分152計算由光譜分析儀132檢測到的參考光fr1到fr3的各光功率的平均值。
此外，ALC部分152還可以基于該平均值來校正均衡控制部分151的計算結(jié)果。在這種情況下，控制電路133不僅控制參考光fr1到fr3的各光功率，而且基于該平均值來控制激射光fp1到fp3。結(jié)果，在使喇曼放大的增益均衡的同時，將WDM光的輸出功率保持在所期望的電平。
ALC部分152可以控制光衰減器(ATT)153中的衰減，以例如使參考光fr1到fr3的各光功率的平均值與預(yù)先確定的目標(biāo)輸出功率/信道一致。
通過這種方式，根據(jù)本系統(tǒng)，其中從WDM光中只抽取了參考光fr1到fr3，并且利用這些參考光來估測WDM光的總輸出功率(或者WDM光中所包含的每個信號光的光功率)，甚至在WDM光中所包含的信號光的數(shù)量較少的情況下，也可以高精度地監(jiān)測WDM光的光功率。
也就是說，如在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中，如果要使用單個光電二極管來檢測WDM光的光功率，則在整個帶寬上不僅檢測到信號光的光功率，而且檢測到由ASE噪聲等導(dǎo)致的光功率。例如，在圖8的(a)中所示的實例中，由于甚至在只存在一個信號光的情況下，也會檢測到斜線區(qū)域的所有光功率。因此，不能正確地檢測信號光的光功率。
與上面相反，在實施例1-1的系統(tǒng)中，由于檢測到包括相應(yīng)參考光在內(nèi)的窄帶寬的光功率，所以該系統(tǒng)幾乎不受噪聲影響。也就是說，在實施例1-1的系統(tǒng)中，只檢測到圖8(b)所示的斜線區(qū)域中的光功率，因此，可以精確地檢測參考光的光功率。這樣，可以精確地檢測到WDM光(或者WDM光中所包含的每個信號光)的光功率。
接下來，將描述本發(fā)明的實施例1-2圖9是根據(jù)本發(fā)明的實施例1-2的光傳輸系統(tǒng)的中繼站的方框圖。該中繼站包括用于放大信號帶寬的摻鉺光纖放大器(EDFA)161。也就是說，在該系統(tǒng)中，混合了喇曼放大器和摻鉺光纖放大器。此外，在圖10中顯示了喇曼放大器和摻鉺光纖放大器之間的關(guān)系。
如圖10中所示，設(shè)計摻鉺光纖放大器161和喇曼放大器，以便放大信號光。這里， 通過激射光fp1到fp3獲得喇曼放大器的增益。此外，如果要在整個信號帶寬上獲得平坦的喇曼增益，則使由多個激射光中的某個激射光導(dǎo)致的喇曼增益達(dá)到峰值的頻率往往位于信號帶寬的外部。在圖10的實例中，使由激射光fp1導(dǎo)致的喇曼增益達(dá)到峰值的頻率位于信號帶寬的外部。
然而，在實施例1-2的光傳輸系統(tǒng)中，將參考光fr1到fr3分別設(shè)置為使由激射光fp1到fp3導(dǎo)致的喇曼增益分別達(dá)到峰值的頻率。也就是，在圖10所示的實例中，由于參考光fr1位于信號帶寬的外部，所以該摻鉺光纖放大器161沒有產(chǎn)生放大或者放大量不足。因此，如果不做任何處理，參考光fr1的光功率與其它參考光fr2和fr3相比要減少。因此，在實施例1-2的系統(tǒng)中，在每個中繼站(或者所有中繼站中的一些中繼站)中提供用于產(chǎn)生與參考光fr1相同頻率的輔助光的輔助光源(LD)162和用于將由輔助光源162產(chǎn)生的輔助光與WDM光多路復(fù)用的WDM耦合器163。然后，提供與參考光fr1相同頻率的該輔助光，以調(diào)整參考光fr1(其沒有被摻鉺光纖放大器161放大)的光功率，以使它具有與其它參考光fr2和fr3的光功率相同的電平。
此外，在光譜分析儀132和光學(xué)分支耦合器131之間設(shè)置WDM耦合器171。這樣，選擇信號帶寬之外的參考光fr1的一部分功率，并導(dǎo)向光電二極管172，當(dāng)由監(jiān)測信號中繼器173重復(fù)放大時，它與輔助光源162上的監(jiān)測信號數(shù)據(jù)疊加并通過用于多路復(fù)用的WDM耦合器163。結(jié)果，也可以在信號帶寬之外的參考光上疊加監(jiān)測信號光。
在圖1或者圖9中所示的實例中，作為用于檢測參考光fr1到fr3的光功率的電路(檢測裝置)，使用了光譜分析儀132。然而，本發(fā)明并不限制于此。
圖11顯示了用于檢測參考光的光功率的電路的一個實施例。這里，提供了檢測電路170，而不是圖1或者圖9中所示的光譜分析儀132。也就是，檢測電路170接收通過分支耦合器131分出的WDM光，并且檢測WDM光中所包含的參考光fr1到fr3的光功率，以將檢測結(jié)果通知給控制電路133。
檢測電路170包括選擇性地反射參考光fr1到fr3的反射器元件171-1到171-3。例如，可以通過光纖布拉格光柵(fiber Bragg grating)來實現(xiàn)反射器元件171-1到171-3。反射器元件171-1只反射設(shè)置參考光fr1處的頻率的光。類似地，反射器元件171-2和171-3分別只反射設(shè)置參考光fr2和fr3處的頻率的光。檢測電路170通過無反射終端部分174來終止。
將由反射器元件171-1反射的光(就是參考光fr1)通過光學(xué)器件172-1導(dǎo)向光電二極管173-1。例如，可以通過光分支耦合器、光學(xué)循環(huán)器等來實現(xiàn)光學(xué)器件172-1。然后，通過光電二極管173-1來檢測參考光fr1的光功率。類似地，將由反射器元件171-2和171-3反射的參考光fr2和fr3分別通過光學(xué)器件172-2和172-3導(dǎo)向光電二極管173-2和173-3。然后，通過光電二極管173-2和173-3檢測參考光fr2和fr3的光功率。
通過這種方式，通過組合簡單的光學(xué)器件來實現(xiàn)圖11中所示的檢測電路。因此，與利用光譜分析儀132的構(gòu)造相比，可以實現(xiàn)更低的成本。
圖12是圖11中所示的檢測電路的改進(jìn)實例。該檢測電路包括用于選擇性地讓預(yù)先確定的波長通過的波長分離濾波器175。在該實例中，波長分離濾波器175只讓參考光fr1到fr3通過。然后，將這些參考光fr1到fr3分別導(dǎo)向相應(yīng)的光電二極管173-1到173-3。
在圖1到圖12中所示的實施例中，通過三種波的激射光fp1到fp3來實現(xiàn)喇曼放大。然而，本發(fā)明并不限制于此，還適用于利用波長彼此不同的多個激射光的任何系統(tǒng)。
接下來，將描述本發(fā)明的實施例2-1。
圖13是顯示根據(jù)本發(fā)明的實施例2-1的喇曼放大器的構(gòu)造的方框圖。
在圖13中，實施例2-1的喇曼放大器例如包括喇曼放大單元201，該喇曼放大單元201為作為光放大介質(zhì)的光傳輸通路202供應(yīng)用于喇曼放大的激射光Lp。該喇曼放大單元201包括激射光提供部分210、輸出光監(jiān)測部分220和控制部分230。
激射光提供部分210例如包括n個激射光源(LD)211-1到211-n、合成器212和WDM耦合器213。各個激射光源211-1到211-n產(chǎn)生所要求波長段的光(這些光能夠?qū)⒃诠鈧鬏斖?02上傳輸?shù)男盘柟釲s進(jìn)行喇曼放大)，并將它們輸出到合成器212。合成器212合成來自各個激射光源211-1到211-n的輸出光，以產(chǎn)生激射光Lp，并將激射光Lp輸出到WDM耦合器213。WDM耦合器213將從合成器212輸出的激射光Lp輸出到光傳輸通路202，該光傳輸通路202與喇曼放大單元201的信號光輸入端相連，該WDM耦合器213也將從光傳輸通路202輸入的信號光Ls發(fā)送到后一級的輸出光監(jiān)測部分220。這樣，本喇曼放大器具有反向激射構(gòu)造，其中激射光Lp的傳播方向與信號光Ls的傳播方向相反。
將從激射光源211-1到211-n輸出的光的波長設(shè)置為對應(yīng)于信號光Ls的波長帶。例如，在將硅基光纖用作為光傳輸通路202的情況下，將各個激射光源211-1到211-n的輸出波長分別設(shè)置在1450nm的波長帶內(nèi)，其相對于1550nm的信號光向較短波長側(cè)位移了大約100nm。注意，本發(fā)明中的信號光Ls和各個激射光源211-1到211-n的輸出波長不限于以上實例。對于本發(fā)明可以應(yīng)用已知喇曼放大器中的波長設(shè)置。
輸出光監(jiān)測部分220例如包括分支裝置221、光濾波器222和光接收元件(PD)223。分支裝置221分出已通過光傳輸通路202傳播并且隨后通過WDM耦合器213的光的一部分作為監(jiān)測光Lm，并將監(jiān)測光Lm發(fā)送到光濾波器222。光濾波器222從自分支裝置221發(fā)送的監(jiān)測光Lm提取信號光波長帶中的光，并將所提取的光輸出到光接收元件223，其中該光濾波器222是具有對應(yīng)于信號光Ls的波長帶的傳輸帶寬的帶通濾波器。該光接收元件接收通過光濾波器222的監(jiān)測光Lm，并且產(chǎn)生電監(jiān)測信號，以將該電監(jiān)測信號輸出到控制部分230，其中該電監(jiān)測信號的電平根據(jù)監(jiān)測光Lm的功率而改變。
控制部分230例如包括ASS光處理電路231、存儲器232、ASS光計算電路233、ALC電路234、停止電路235、激射光功率控制電路236和設(shè)置值存儲電路237。這里，ALC電路234、停止電路235和激射光功率控制電路236用作為激射光提供部分。
ASS光處理電路231接收從輸出光監(jiān)測部分220的光接收元件223輸出的監(jiān)測信號，并且在開始操作本喇曼放大器(如后面描述)之前的準(zhǔn)備階段中，基于該監(jiān)測信號，檢測通過將激射光Lp提供給光傳輸通路202而產(chǎn)生的ASS光的功率，并且隨后使用所檢測的ASS光功率，獲得建模公式的系數(shù)，以將所獲得的系數(shù)存儲在存儲器232中，其中該建模公式用于在開始操作該喇曼放大器之后計算ASS光功率。ASS光計算電路233讀出存儲器232中的存儲信息，根據(jù)建模公式，在開始操作之后計算對應(yīng)于激射光Lp提供狀態(tài)的ASS光功率校正值。將ASS光計算電路233中的計算結(jié)果傳送給ALC電路234和停止電路235。
基于從輸出光監(jiān)測部分220的光接收元件223輸出的監(jiān)測信號和由ASS光計算電路233計算的ASS光功率的校正值，ALC電路234產(chǎn)生用于控制激射光Lp提供狀態(tài)的信號，以使從本喇曼放大器輸出的信號光Ls的功率固定在所需的電平，并將該控制信號輸出到激射光功率控制電路236。基于來自光接收元件223的監(jiān)測信號和由ASS光計算電路233計算的ASS光功率的校正值，停止電路235判斷要從光傳輸通路202輸入到喇曼激射單元201的信號光Ls是否中斷，并且如果信號光Ls中斷，則停止激射光Lp的提供或產(chǎn)生用于將激射光Lp的功率抑制到安全電平(在該安全電平，激射光對人體沒有有害的影響)的控制信號，并將該控制信號輸出到激射光功率控制電路236。
激射光功率控制電路236用于調(diào)整各個激射光源211-1到211-n的驅(qū)動狀態(tài)，以控制要提供給光傳輸通路202的激射光Lp的功率。當(dāng)開始操作喇曼放大器時，該激射光功率控制電路236根據(jù)預(yù)先存儲在設(shè)置值存儲電路237中的激射光功率的設(shè)置值，驅(qū)動各個激射光源211-1到211-n，其后，根據(jù)分別從ALC電路234和停止電路235輸出的控制信號控制各個激射光源211-1到211-n。此外，激射光功率控制電路236具有將表示本激射光功率的設(shè)置狀態(tài)的信號輸出給ASS光計算電路233的功能。
接下來，將描述實施例2-1中的喇曼放大器的操作。
圖14是用于說明在開始操作之前的準(zhǔn)備階段中的操作的流程圖。
在本喇曼放大器中，作為開始操作之前的準(zhǔn)備階段中的處理(例如，在裝配該光傳輸系統(tǒng)時所執(zhí)行的場調(diào)整等)，執(zhí)行獲得用于計算ASS光功率的建模公式的系數(shù)的一系列處理。具體地，首先在圖14的步驟201(在圖中的S201，在下面使用同樣的規(guī)則)中，驅(qū)動n個激射光源211-1到211-n中的一個，并且由輸出光監(jiān)測部分220測量在把從驅(qū)動激射源輸出的激射光Lp提供給光傳輸通路202時所產(chǎn)生的ASS光功率。通過逐步改變激射光Lp的供給功率，例如圖15中的黑圈所例舉的50mW、100mW、150mW、200mW、250mW等，來執(zhí)行ASS光功率的測量。具體地說，當(dāng)從喇曼放大單元201向光傳輸通路202(在準(zhǔn)備階段不對其輸入激射光Lp)提供激射光Lp(對應(yīng)于以上每個測量點對其供給功率進(jìn)行設(shè)置)時，由于激射光Lp的喇曼效應(yīng)而產(chǎn)生ASS光；將以與激射光Lp的傳播方向相反的方向傳播的該ASS光從光傳輸通路202輸入到喇曼放大單元201；該ASS光的一部分由分支裝置221分出作為監(jiān)測光Lm，然后經(jīng)光濾波器222由光接收元件223接收；并且將經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換的監(jiān)測信號輸出到ASS光處理電路231。在ASS光處理電路231中，基于來自光接收元件223的監(jiān)測信號檢測ASS光功率，并將檢測結(jié)果存儲在存儲器233中，以便符合激射光Lp的供給功率。在n個激射光源211-1到211-n中的每一個上依次執(zhí)行如上所述通過驅(qū)動一個激射光源來進(jìn)行的ASS光功率的測量，當(dāng)完成所有測量時，控制進(jìn)行到步驟202。
在步驟202中，n個激射光源211-1到211-n中的任意兩個激射光源相互組合，以由相同的功率驅(qū)動，并且將通過組合的激射光源的合成輸出光所獲得的激射光Lp提供給光傳輸通路202，以測量由激射光Lp產(chǎn)生的ASS光功率。在驅(qū)動上述一個激射光源的情況下，對兩個激射光源的輸出功率進(jìn)行設(shè)置，以對應(yīng)于該多個測量點中的至少一個或多個(例如，100mW等)。類似于步驟201執(zhí)行在兩個激射光源相互組合時的ASS光功率的測量，將由ASS光處理電路231所檢測的ASS光功率存儲在存儲器232中，以符合兩個激射光源的組合和輸出功率的設(shè)置值。對n個激射光源211-1到211-n的所有組合依次執(zhí)行通過組合兩個激射光源所進(jìn)行的ASS光功率測量。當(dāng)完成所有組合的測量時，控制進(jìn)行到步驟203。
在步驟203中，測量在由相同的功率驅(qū)動所有n個激射光源211-1到211-n時所產(chǎn)生的ASS光功率。在這種情況下所得到的測量數(shù)據(jù)作為檢驗用于ASS光功率計算的建模公式的系數(shù)的數(shù)據(jù)，基于步驟201和202的測量結(jié)果在后續(xù)的步驟中來確定該系數(shù)。注意，在不需要檢驗的情況中，可以省略步驟203中的處理。
在步驟204中，由ASS光處理電路231讀出存儲器232中的存儲數(shù)據(jù)，并且使用在步驟201中實際測量的數(shù)據(jù)(參考圖15中的實線)來制定表示在驅(qū)動一個激射光源時所產(chǎn)生的ASS光功率的建模公式。這里，采用在下面的公式(2.1)中所示的二次函數(shù)作為建模公式，該建模公式表示ASS光功率PASS和激射光功率PP的關(guān)系，并且將從存儲器232讀出的實際測量值代入該二次函數(shù)，以得到系數(shù)a、b和c，從而制定對應(yīng)于各個激射光源211-1到211-n的建模公式，并且將制定結(jié)果存儲在存儲器232中。
PASS=aPP2+bPP+c...(2.1)]]>在步驟205中，對在驅(qū)動兩個激射光源時所產(chǎn)生的ASS光功率和在驅(qū)動一個激射光源時所產(chǎn)生的ASS光功率進(jìn)行比較。在驅(qū)動多個激射光源時所產(chǎn)生的ASS光功率不等于在驅(qū)動一個激射光源時所產(chǎn)生的每個ASS光功率的簡單求和。這是因為由特定波長的激射光所產(chǎn)生的ASS光接收了另一個波長的激射光的增益。
例如，考慮通過三個不同波長的激射光源來放大1550nm波段(C-波段)的信號光的喇曼放大器。這里，假設(shè)從該三個激射光源中的每一個輸出的激射光功率都是100mW，由各個激射光產(chǎn)生的對應(yīng)于C-波段的ASS光功率是PA1，PA2和PA3并且由任意兩個波激射光(two waves pumpinglight)的組合產(chǎn)生的ASS光功率是PA12，PA23和PA31。在這種情況下，由兩個波激射光產(chǎn)生的ASS光功率是這樣的ASS光功率，即，由這些激射光之一產(chǎn)生的ASS光功率接收由另一個激射光產(chǎn)生的增益，也就是，獲得受兩個激射光影響的每個ASS光功率的總和。因此，通過公式(2.2)中所示的關(guān)系式來表示由兩種波的激射光產(chǎn)生的ASS光功率PA12、PA23和PA31。
G2PA1+G1PA2＝PA12G3PA2+G2PA3＝PA23…(2.2)G1PA3+G3PA1＝PA31G1，G2和G3是C-波段中的各個激射光的增益(尤其是，提供給ASS光的增益)，以下將稱為ASS增益。
基于公式(2.2)，ASS增益G1，G2和G3可以通過以下公式(2.3)來表示。
G1=PA312PA3+PA122PA2-PA1PA232PA2PA3]]>G2=PA122PA1+PA232PA3-PA2PA312PA3PA1...(2.3)]]>G3=PA232PA2+PA312PA1-PA3P122PA1PA2]]>如公式(2.3)所示，可以使用在驅(qū)動一個激射光源時的ASS光功率的實際測量值PA1，PA2和PA3以及在驅(qū)動相互組合的兩個激射光源時的ASS光功率的實際測量值PA12，PA23和PA31來計算ASS增益G1，G2和G3。注意，已經(jīng)示例性地顯示了設(shè)置三個激射光源的情況。但是，對于設(shè)置四個或更多激射光源的情況，如果已經(jīng)獲得單獨驅(qū)動每個激射光源時的實際測量值和驅(qū)動相互組合的兩個激射光源時的實際測量值，那么也可以得到對應(yīng)于每個激射光源的ASS增益。
假設(shè)以上ASS增益的分貝(dB)值遵循一個正函數(shù)，則可以計算ASS增益的系數(shù)。具體地說，如果ASS增益系數(shù)是γ1，γ2和γ3，那么在例如每個激射光功率是100mW的情況下，ASS增益系數(shù)γ1，γ2和γ3可以通過以下公式(2.4)來表示。
γ1=10log(G1)100,γ2=10log(G2)100,γ3=10log(G3)100...(2.4)]]>將根據(jù)(2.4)式得到的ASS增益系數(shù)γ1，γ2和γ3存儲在存儲器232中，作為用于計算ASS光功率的建模公式的系數(shù)。
在步驟206中，使用在步驟205中得到的ASS增益系數(shù)，計算在驅(qū)動所有n個激射光源時所產(chǎn)生的ASS光功率。具體地，當(dāng)驅(qū)動三個激射光源時在C-波段中產(chǎn)生的ASS光的總功率PASS_total(mW)可以通過以下公式(2.5)計算。
PASS_total=10{PASS1+γ2PP2+γ3PP3}/10+10{PASS2+γ3PP3+γ1PP1}/10...(2.5)]]>+10{PASS3+γ1PP1+γ2PP2}/10]]>在上面的公式中，各個值PASS1、PASS2和PASS3是基于在步驟204中得到的公式(2.1)的系數(shù)a、b和c以及對應(yīng)于各PASS1，PASS2和PASS3的激射光功率PP1、PP2、和PP3的設(shè)置值所計算的ASS光功率。
在步驟207中，得到考慮了在各個波長的激射光之間發(fā)生的喇曼效應(yīng)(激射間喇曼效應(yīng))的有效激射光功率，并且使用該有效激射光功率計算ASS光總功率。具體來說，例如，如果由于激射間喇曼效應(yīng)而產(chǎn)生的能量遷移系數(shù)是r，并且從三個激射光源輸出的激射光頻率是f1、f2、和f3，那么各個激射光功率的有效強度增加率Δ1、Δ2和Δ3可以通過以下公式(2.6)來表示。
Δ1＝r{P2(f2-f1)+P3(f3-f1)}Δ2＝r{P3(f3-f2)+P1(f1-f2)} …(2.6)Δ3＝r{P1(f1-f3)+P2(f2-f3)}因此，考慮了激射間喇曼效應(yīng)的有效激射光功率可以根據(jù)以下公式(2.7)表示。
PP1_eff＝PP1(1+Δ1)PP2_eff＝PP2(1+Δ2) …(2.7)PP3_eff＝PP3(1+Δ3)
因此，如果使用由公式(2.7)得到的有效激射光功率PP1_eff，PP2_eff和PP3_eff來計算ASS光總功率，那么可以得到以下公式(2.8)。
PASS_total=10{PASS1+γ2PP2_eff+γ3PP3_eff}/10]]>+10{PASS2+γ3PP3_eff+γ1PP1_eff}/10...(2.8)]]>+10{PASS3+γ1PP1_eff+γ2PP2_eff}/10]]>在步驟208中，將根據(jù)(2.8)式計算的ASS光總功率與在步驟203中通過驅(qū)動所有激射光源來測量的ASS光功率進(jìn)行比較。在此，判斷使用建模公式的計算值和實際測量值之間的差值是否等于或大于一閾值(例如，0.5dB等)。如果該差值達(dá)到或超過該閾值，則控制進(jìn)行到步驟209，在步驟209中重新檢驗步驟207中所使用的能量遷移系數(shù)r，并且執(zhí)行有效激射光功率的校正，其后，再次計算ASS光總功率。然后，重復(fù)執(zhí)行有效激射光功率的校正，直到計算值和實際測量值之間的差值變得更小。
通過執(zhí)行步驟201到209中所示的一系列處理，在開始操作之前的準(zhǔn)備階段中，基于利用將實際使用的光傳輸通路202的測量，可以得到用于在開始操作之后計算ASS光功率的建模公式的系數(shù)，并且將所得到的系數(shù)存儲在存儲器232中。
當(dāng)達(dá)到開始實際操作的階段時，在本喇曼放大器中，激射光功率控制電路236根據(jù)要發(fā)送的信號光Ls從設(shè)置值存儲電路237中讀出激射光功率的初始設(shè)置值，以根據(jù)該初始設(shè)置值驅(qū)動各個激射光源211-1到211-n。這樣，將具有預(yù)定功率的激射光Lp從激射光提供部分210提供給光傳輸通路202，并且對正通過光傳輸通路202傳播的信號光Ls進(jìn)行喇曼放大。如上述的圖40中所示，該喇曼放大信號光Ls包括由于喇曼放大而產(chǎn)生的ASS光和所累積的ASE光。將通過光傳輸通路202傳播的該信號光Ls輸入到喇曼激射單元21，并通過WDM耦合器213，然后該信號光Ls的一部分由輸出光監(jiān)測部分220的分支裝置221分出作為監(jiān)測光Lm。通過光濾波器222從監(jiān)測光Lm中去除該信號光帶寬以外的帶寬內(nèi)的光分量，并將監(jiān)測光Lm轉(zhuǎn)換為電監(jiān)測信號。將從光接收元件223輸出的該監(jiān)測信號發(fā)送給ALC電路234和停止電路235。
在ALC電路234中，基于來自光接收元件223的監(jiān)測信號判斷信號光輸出功率，并且根據(jù)由從ASS光計算電路233輸出的信號所表示的校正值，如圖40所示對信號光輸出功率進(jìn)行ASS光的校正。具體來說，在ASS光計算電路233中，從存儲器232中讀出在準(zhǔn)備階段中得到的系數(shù)，并且使用公式(2.8)計算對應(yīng)于從激射光功率控制電路236發(fā)送的激射光Lp的當(dāng)前供給功率的ASS光功率。然后，將計算結(jié)果作為校正值傳送給ALC電路234。注意，還將該校正值輸出到停止電路235。在向其傳送ASS光功率的校正值的ALC電路234中，得到信號光輸出功率，其中通過從基于來自光接收元件223的監(jiān)測信號所判斷的信號光輸出功率中減去ASS光功率的校正值，來校正ASS光分量。然后，從ALC電路234輸出一個信號到激射光功率控制電路236，該信號用于控制激射光的提供狀態(tài)，以使校正后的信號光輸出功率固定為所要求的電平。這樣，可以反饋式控制各個激射光源211-1到211-n的驅(qū)動狀態(tài)，以執(zhí)行喇曼放大器的輸出恒定控制。
此外，在停止電路235中，以與ALC電路234中相同的方式得到其中對ASS光分量進(jìn)行了校正的信號光輸出功率，并且判斷校正后的信號光輸出功率是否等于或低于預(yù)先設(shè)定的閾值。如果校正后的信號光輸出功率等于或低于該閾值，則判斷信號光Ls被中斷，并且停止激射光Lp的提供，或從停止電路235向激射光功率控制電路236輸出用于將激射光Lp的功率抑制到預(yù)定電平或更低電平的控制信號。這樣，控制各個激射光源211-1到211-n的驅(qū)動狀態(tài)，以執(zhí)行喇曼放大器的停止控制。對于該停止控制的精確性，如在步驟208和209中的處理中所示的，由于確定用于計算ASS光功率的建模公式的系數(shù)，以使得能夠在0.5dB或更低的誤差內(nèi)計算ASS光功率，所以即使信號光功率和ASS光功率的比值大約是1/10，也可以檢測信號光。這意味著，例如，在ASS光的產(chǎn)生量是-20dBm的情況下，甚至在信號光功率變得更小到大約-30dBm(相當(dāng)于在傳輸通路功率中的一個波的信號光功率)的情況下，也可以檢測信號光功率。
根據(jù)在實施例2-1中的喇曼放大器，作為在開始操作之前的準(zhǔn)備階段中的場調(diào)整處理，使用將在操作時間中實際使用的光傳輸通路202來測量ASS光功率，并且基于該測量結(jié)果，確定用于計算ASS光功率的建模公式的系數(shù)，以使得可以高精確度地執(zhí)行在操作時間的ASS光功率的校正。因此，可以可靠地執(zhí)行喇曼放大器的輸出恒定控制或停止控制。
接下來，將描述本發(fā)明的實施例2-2。
圖16是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例2-2的光放大系統(tǒng)的構(gòu)造的方框圖。
在圖16中，如下構(gòu)成實施例2-2的光放大系統(tǒng)在具有其中喇曼放大器與摻鉺光纖放大器(EDFA)級聯(lián)的已知構(gòu)造的該光放大系統(tǒng)中，采用類似于圖13所示的實施例2-1中的構(gòu)造作為前級喇曼放大器，并且通過共用的CPU 204和存儲器205實現(xiàn)構(gòu)成喇曼放大器單元201的控制部分230的一部分功能和控制后級EDFA模塊203的功能，使得能夠集中管理喇曼放大器和EDFA。
CPU 204根據(jù)從喇曼放大單元201的光接收元件223輸出的監(jiān)測信號，執(zhí)行對應(yīng)于實施例2-1中的ASS光處理電路231的處理，并且得到用于計算ASS光功率的建模公式的系數(shù)，并且將所得到的系數(shù)存儲在存儲器205中。此外，CPU 204根據(jù)從激射光功率控制電路236輸出的表示激射光提供狀態(tài)的信號，執(zhí)行對應(yīng)于實施例2-1中的ASS光計算電路233的處理，并且計算在操作時間的ASS光功率的校正值，并將該計算結(jié)果輸出給喇曼放大單元201的ALC電路234和停止電路235。此外，CPU 204還具有執(zhí)行用于EDFA模塊203的已知控制的信號處理的功能，因此，CPU204能夠利用在前級喇曼放大器中產(chǎn)生的ASS光功率的校正值執(zhí)行EDFA控制。
注意，在本實施例中，將與實施例2-1中已存儲在設(shè)置值存儲電路237中的激射光功率的初始設(shè)置值相關(guān)的信息存儲在存儲器205中。除了以上的部件和操作以外的其他部件和操作與實施例2-1中的相同，因此省略對其的描述。
根據(jù)實施例2-2中的光放大系統(tǒng)，其中將喇曼放大器和EDFA相互組合的裝置構(gòu)造也可以達(dá)到類似于實施例2-1中的效果，并且也提供了CPU204和存儲器205以執(zhí)行相應(yīng)的控制，其中CPU 204和存儲器205對于喇曼放大器和EDFA是共用的。因此，可以簡化裝置構(gòu)造。
接下來，將描述本發(fā)明的實施例2-3。
圖17是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例2-3的喇曼放大器的構(gòu)造的方框圖。
在圖17中，如下構(gòu)造實施例2-3中的喇曼放大器在實施例2-1中的喇曼放大器中提供控制激射光Lp的提供狀態(tài)的功能，以使經(jīng)喇曼放大的信號光Ls具有期望的波長特性。具體來說，本喇曼放大器的構(gòu)造與實施例2-1的區(qū)別在于在輸出光監(jiān)測部分220中，提供了多路分解器224和m個光接收元件223-1到223-m，以使得可以將通過光濾波器221的監(jiān)測光Lm劃分成要進(jìn)行監(jiān)測的m個波長區(qū)間，并且還提供激射光功率計算電路238來替代實施例2-1中使用的ALC電路234和停止電路235。注意，除了以上的部件以外的其他部件與實施例2-1中的相同，因此在此省略對其的描述。
在輸出光監(jiān)測部分220中提供的多路分解器224在其一個輸入端口接收通過光濾波器221的監(jiān)測光Lm，并且將該監(jiān)測光Lm多路分解為m個波長區(qū)間，并通過其相應(yīng)的輸出端口將這些波長區(qū)間的光輸出到光接收元件223-1到223-m。連接到多路復(fù)用器224的相應(yīng)輸出端口的各個光接收元件223-1到223-m，每一個都將通過多路復(fù)用器224多路分解為各波長段的監(jiān)測光Lm轉(zhuǎn)換為電監(jiān)測信號，并將它輸出。將從各個光接收元件223-1到223-m中的每一個輸出的監(jiān)測信號發(fā)送到ASS光處理電路231和激射光功率計算電路238。
激射光功率計算電路238接收對應(yīng)于從各個光接收元件223-1到223-m輸出的各波長區(qū)間的監(jiān)測信號，以及表示由ASS光計算電路233計算的ASS光功率的校正值的信號，并且基于這些信號，計算能夠獲得具有所期望的波長特性的輸出信號光Ls的激射光功率的設(shè)置值，以將該計算結(jié)果傳送給激射光功率控制電路236。
在以上構(gòu)造的喇曼放大器中，與實施例2-1類似，在開始操作之前的準(zhǔn)備階段中，使用將實際應(yīng)用的光傳輸通路202測量ASS光功率，并且基于該測量結(jié)果，通過ASS光處理電路231得到用于計算ASS光功率的建模公式的系數(shù)，并且將所得到的系數(shù)存儲在存儲器232中。然后，利用由ASS光計算電路233使用在準(zhǔn)備階段所獲得的系數(shù)計算的ASS光功率的校正值，計算用于得到具有所期望的波長特性的輸出信號光Ls的激射光功率的設(shè)置值。
這里，將參照圖18的流程圖描述激射光功率的具體設(shè)置方法。在下面的描述中，考慮將輸出信號光Ls劃分為三個波長區(qū)間以計算激射光功率的設(shè)置值的情況。然而，所劃分的波長區(qū)間數(shù)量并不局限于以上的實例。
首先，在圖18的步驟211中，將可以發(fā)送的最大數(shù)量波長的信號光Ls以與實際操作時間相同的功率輸入光傳輸通路202。
在步驟212中，在沒有將激射光Lp提供給光傳輸通路202的狀態(tài)中，通過輸出光監(jiān)測部分220測量被劃分為三個波長區(qū)間的輸出信號光Ls的各個功率。然后，使用步驟211中的信號光Ls的輸入功率和所測量的信號光平均輸出功率，計算光傳輸通路202中對應(yīng)于各個波長區(qū)間的平均損失L1、L2和L3。
在步驟213中，為對應(yīng)于每個波長段的每個組驅(qū)動激射光源211-1到211-n，并且測量每個波長區(qū)間的信號光平均輸出功率。這里，對應(yīng)于各個波長區(qū)間的激射光功率是PP1、PP2、和PP3。然后，通過ASS光計算電路233計算對應(yīng)于每個激射光功率PP1、PP2、和PP3的ASS光功率的校正值，并且將計算結(jié)果發(fā)送到激射光功率計算電路238。在激射光功率計算電路238中，根據(jù)由ASS光計算電路233計算的校正值，對由輸出光監(jiān)測部分220測量的每個波長區(qū)間的信號光平均輸出功率執(zhí)行ASS光成分的校正。這里，進(jìn)行了ASS光校正的信號光平均輸出功率是PS1、PS2、和PS3。使用對應(yīng)于各個波長區(qū)間的激射光功率PP1、PP2、和PP3和在步驟212中計算的損失L1、L2和L3，可以通過以下公式(2.9)中所示的關(guān)系來表示這些信號光平均輸出功率PS1、PS2、和PS3。
PS1PS2PS3=A11A12A13A21A22A23A31A32A33PP1PP2PP3+L1L2L3...(2.9)]]>因此，通過將由上述測量所得到的各個值代入公式(2.9)，可以得到由對應(yīng)于每個波長區(qū)間的比例系數(shù)Aij(i，j＝1，2，3)組成的矩陣。
在步驟214中，計算在步驟213得到的由比例系數(shù)Aij組成的矩陣的逆矩陣，以導(dǎo)出用于計算實現(xiàn)所期望的信號光平均輸出功率PS1、PS2、和PS3所需的激射光功率PP1、PP2、和PP3的關(guān)系式，如以下公式(2.10)所示。
PP1PP2PP3=A11A12A13A21A22A23A31A32A33-1PS1-L1PS2-L2PS3-L3...(2.10)]]>例如，如果在以上公式(2.10)中信號光平均輸出功率PS1、PS2、和PS3具有相同的值，那么可以得到對應(yīng)于每個波長區(qū)間的激射光功率的設(shè)置值，這是使喇曼放大信號光Ls的波長特性平坦化所必需的。
在步驟215中，對于公式(2.10)，可以得到考慮了激射間喇曼效應(yīng)的比例系數(shù)。也就是，比例系數(shù)Aij是每個波長區(qū)間的增益系數(shù)，但不包括激射間喇曼效應(yīng)。由于喇曼放大實際上是通過同時驅(qū)動對應(yīng)于多個波長區(qū)間的激射光源來執(zhí)行的，所以必需得到考慮了激射間喇曼效應(yīng)的增益系數(shù)。因此，可以根據(jù)上面所示的公式(2.10)得到各個波長區(qū)間的激射光功率PP1、PP2、和PP3，以將對應(yīng)于上述功率設(shè)置中的所有波長區(qū)間的激射光提供給光傳輸通路202。然后，將對應(yīng)于所有波長區(qū)間的激射光功率例如改變10mW，并測量相對于激射光功率的改變量的信號光平均輸出功率的改變量。通過該測量，如以下公式(2.11)所示，可以得到表示信號光平均輸出功率的改變量ΔPS1、ΔPS2、和ΔPS3與激射光功率的改變量ΔPP1、ΔPP2、和ΔPP3的關(guān)系的比例系數(shù)Bij(i，j＝1，2，3)。
ΔPS1ΔPS2ΔPS3=B11B12B13B21B22B23B31B32B33ΔPP1ΔPP2ΔPP3...(2.11)]]>在步驟216中，計算由步驟215中得到的比例系數(shù)所組成的矩陣的逆矩陣，導(dǎo)出如公式(2.12)所示的考慮了激射間喇曼效應(yīng)的關(guān)系式。
ΔPP1ΔPP2ΔPP3=B11B12B13B21B22B23B31B32B33-1ΔPS1ΔPS2ΔPS3...(2.12)]]>具體來說，例如如圖19所示，經(jīng)喇曼放大的WDM信號光的波長特性的偏移減小意味著對應(yīng)于各個波長區(qū)間B1、B2和B3的信號光平均輸出功率PS1、PS2、和PS3接近所期望的目標(biāo)功率電平PS0。如果信號光平均輸出功率PS1、PS2、和PS3與目標(biāo)功率電平PS0之間的差值是ΔPS1、ΔPS2，和ΔPS3，則用于補償這些差值ΔPS1、ΔPS2、和ΔPS3所需要的激射光功率差值是ΔPP1、ΔPP2、和ΔPP3。
在步驟217中，重復(fù)執(zhí)行使用公式(2.12)計算的激射光功率的設(shè)置值校正和信號光平均輸出功率ΔPS1、ΔPS、和ΔPS3的測量，直到差值ΔPP1、ΔPP2、和ΔPP3收斂。
通過執(zhí)行步驟211到217中所示的一系列處理，基于使用要實際應(yīng)用的光傳輸通路202的測量結(jié)果，得到激射光功率的設(shè)置值，這些設(shè)置值用于得到具有所期望的波長特性的輸出信號光Ls。在開始本喇曼放大器的操作之前，可以執(zhí)行激射光功率的設(shè)置值的這種計算處理，以將計算結(jié)果存儲在存儲器等中。此外，還可以在開始操作之后執(zhí)行激射光功率的設(shè)置值的該計算處理，并且隨后循序地控制輸出信號光Ls的波長特性。
如上所述，根據(jù)該實施例2-3的喇曼放大器，在開始操作之前，根據(jù)建模公式計算ASS光功率的校正值，其中使用將實際應(yīng)用的光傳輸通路202來確定該建模公式的系數(shù)，并且使用該校正值計算對應(yīng)于每個波長區(qū)間的激射光功率的設(shè)置值。這樣，可以高精度地可靠執(zhí)行輸出信號光Ls的波長特性的控制。
注意，在該實施例2-3中，顯示了這種構(gòu)造示例，其中，提供了激射光功率計算電路238，而不是ALC電路234和停止電路235。但是，當(dāng)然也可以提供ALC電路234和停止電路235以及激射光功率計算電路238，以同時執(zhí)行相應(yīng)的控制。此外，類似于圖16中所示的實施例2-2，還可以把實施例2-3的喇曼放大器應(yīng)用到其中喇曼放大器和EDFA級聯(lián)的光放大系統(tǒng)中。在圖20中顯示了在該情況中的裝置構(gòu)造。
接下來，將描述本發(fā)明的實施例2-4。
圖21是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例2-4的光傳輸系統(tǒng)的構(gòu)造的方框圖。
如下構(gòu)造圖21的光傳輸系統(tǒng)在將WDM信號光從信號光發(fā)送裝置(OS)206發(fā)送到信號光接收裝置(OR)207的系統(tǒng)中，將其中執(zhí)行ASS光功率的校正處理的上述喇曼放大器應(yīng)用到多個光中繼器208中，這些光中繼器208以所要求的中繼間隔設(shè)置在連接信號光發(fā)送裝置206和信號光接收裝置207的光傳輸通路202上。
這里，每個光中繼器208包括如實施例2-2中的級聯(lián)喇曼放大單元201和EDFA模塊203。此外，在后級EDFA 203中，由多路分解器241將WDM信號光多路分解為所要求的波長帶，并且通過分別對應(yīng)于各個波長帶的EDFA 242A和242B放大經(jīng)多路分解的信號光，以由多路復(fù)用器243多路復(fù)用。此外，在對應(yīng)于各個波長帶的EDFA 242A和242B之前，設(shè)置多路分解器244A和244B，多路分解器244A和244B中的每一個都提取與信號光一起從前級光中繼器208發(fā)送的輔助信號光(OSC)，并且在EDFA 242A和242B之后設(shè)置多路復(fù)用器245A和245B，多路復(fù)用器245A和245B對將要發(fā)送到后級光中繼器208的輔助信號光進(jìn)行多路復(fù)用。除了具有對應(yīng)于實施例2-2中的CPU 204和存儲器205的功能之外，控制電路250還具有從前級光中繼器208接收輔助信號光(該輔助信號光由各多路分解器244A和244B提取)的功能，以及產(chǎn)生要發(fā)送到后級光中繼器208的輔助信號光以輸出到各多路復(fù)用器245A和245B的功能。
在如上所述的光傳輸系統(tǒng)中，利用與信號光一起發(fā)送的用于控制各光中繼器208的輔助信號光，將在開始操作之前的準(zhǔn)備階段中用于ASS光校正計算的系數(shù)產(chǎn)生處理的定時，以及在以上實施例中所述的激射光功率的設(shè)置處理的定時通知給各光中繼器。
作為使用輔助信號光進(jìn)行場調(diào)整的具體過程，例如，如果已經(jīng)完成了光傳輸系統(tǒng)的組裝，并且已經(jīng)接通整個系統(tǒng)的電源，則對輔助信號光在各光中繼器208之間的傳輸是否正常進(jìn)行操作確認(rèn)。然后，如果確認(rèn)了輔助信號光的操作，則在最接近信號光發(fā)送裝置206的第一級光中繼器208中執(zhí)行用于ASS光的校正計算的系數(shù)產(chǎn)生處理，當(dāng)完成該系數(shù)產(chǎn)生處理時，將用于通知完成系數(shù)產(chǎn)生處理的輔助信號光發(fā)送到后級(第二級)光中繼器208。在第二級光中繼器208中，當(dāng)確認(rèn)接收到來自第一級光中繼器208的輔助信號光時，執(zhí)行用于ASS光的校正計算的系數(shù)產(chǎn)生處理。通過類似于上面的方式，在每個后續(xù)的光中繼器208中，依次執(zhí)行系數(shù)產(chǎn)生處理。然后，當(dāng)在所有光中繼器208中都完成了系數(shù)產(chǎn)生處理時，在信號光發(fā)送裝置206中出現(xiàn)了所有波長的信號光，并且將通過波分復(fù)用各個信號光所得到的WDM信號光發(fā)送到光傳輸通路202。
當(dāng)通過輔助信號光將開始從信號光發(fā)送裝置206發(fā)送WDM信號光到光傳輸通路202這一情況通知給第一級光中繼器208時，在第一光中繼器208中，執(zhí)行各激射光功率的設(shè)置值的計算處理。然后，當(dāng)計算激射光功率設(shè)置值時，啟動第一級光中繼器208中的喇曼放大單元201以及各個波長帶的EDFA 242A和242B。當(dāng)完成第一級光中繼器208的啟動時，將通知啟動完成的輔助信號光發(fā)送到后級(第二級)光中繼器208。同樣，在接收到該輔助信號光的第二級光中繼器208中，執(zhí)行激射光功率設(shè)置值的計算處理和光放大器的啟動。通過類似于上面的方式，在每個后續(xù)的光中繼器208中，依次執(zhí)行激射光功率設(shè)置值的計算處理和光放大器的啟動。然后，當(dāng)在所有的光中繼器208中完成激射光功率設(shè)置值的計算處理時，結(jié)束開始操作之前的場調(diào)整。
如上所述，根據(jù)實施例2-4的光傳輸系統(tǒng)，利用輔助信號光，在多個光中繼器208之間通知開始操作之前的執(zhí)行場調(diào)整處理的定時，該多個光中繼器208設(shè)置在信號光發(fā)送裝置206和信號光接收裝置207之間的光傳輸通路202上。因此，可以在整個光傳輸系統(tǒng)中平穩(wěn)地執(zhí)行場調(diào)整。
注意，在實施例2-4中，已顯示了配備有喇曼放大器和EDFA的光中繼器的實例。但是，本發(fā)明并不限制于此，還可以應(yīng)用到只通過喇曼放大器來放大WDM信號的這樣一種光中繼器。此外，在上面的實例中，在通過光中繼器208中的EDFA模塊203將WDM信號光多路分解為各個波長帶的情況下，執(zhí)行從前級光中繼器208接收輔助信號光以及向后級光中繼器208發(fā)送輔助信號光。但是，可以在光中繼器208中的任意位置執(zhí)行輔助信號光的接收和發(fā)送。
接下來，將描述本發(fā)明的實施例3。
圖22是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例3的具有連接損失檢測功能的光放大器的基本構(gòu)造的方框圖。
如在圖22所示，根據(jù)實施例3的基本構(gòu)造，該光放大器將在激射單元A中產(chǎn)生的激射光Lp提供給光放大介質(zhì)B以放大信號光Ls，該光放大器包括連接損失測量部分C，該連接損失測量部分C將不同于信號光Ls的測量光Lm輸入到激射單元A和光放大介質(zhì)B之間的光通路，并且基于在該光通路中所產(chǎn)生的測量光Lm的反射光和后向散射光來測量存在于該光通路上的一個或多個連接點處的連接損失；以及控制部分D，該控制部分D根據(jù)由該連接損失測量部分C所測量的連接損失通過激射光單元A控制激射光Lp的提供狀態(tài)。
圖23是顯示圖22的基本構(gòu)造的具體實例的方框圖。在圖23的具體實例中，實施例3-1的光放大器包括激射光源310和WDM耦合器，作為圖22的基本構(gòu)造中的激射單元A；放大光纖320，作為在圖22的基本構(gòu)造中的光放大介質(zhì)B；脈沖光源330、WDM耦合器331、光濾波器333、光接收元件(PD)334、信號處理電路335和偽光纖(pseudo fiber)336，作為在圖22的基本構(gòu)造中的連接損失測量部分C；以及控制電路340，作為在圖22的基本構(gòu)造中的控制部分D。
激射光源310產(chǎn)生能夠?qū)φㄟ^放大光纖320傳播的信號光Ls進(jìn)行喇曼放大的激射光Lp，以將它輸出到WDM耦合器311。設(shè)置激射光源310的波長以對應(yīng)于信號光Ls的波長帶。具體來說，例如，將激射光Lp的中心波長設(shè)置在1450nm波段的范圍內(nèi)，相對于1550nm波段的信號光Ls向較短波長側(cè)位移大約100nm。注意，本發(fā)明中的信號光Ls和激射光Lp的相應(yīng)波長并不限于上面所提到的，可以應(yīng)用在已知喇曼放大器中的波長設(shè)置。
WDM耦合器311將從激射光源310輸出激射光Lp提供給放大光纖320。這里，以與信號光Ls的傳播方向相反的方向，經(jīng)由偽光纖336通過從WDM耦合器311連接到放大光纖320的光通路(在下文中，稱為要測量的光通路)傳播激射光Lp。此外，WDM耦合器311將通過偽光纖336從放大光纖320發(fā)送的信號光Ls發(fā)送到輸出端的WDM耦合器331，并且將從WDM耦合器端發(fā)送的測量光(光脈沖信號)發(fā)送到放大光纖320端。注意，將WDM耦合器311的三個端口與各個光通路熔接。
放大光纖320通過PC連接型光連接器C1在其一端與偽光纖336連接，并且通過其另一端輸入信號光Ls。作為放大光纖320，例如，可以使用諸如單模光纖等的傳輸通路光纖、具有高非線性系數(shù)的喇曼放大光纖等。
脈沖光源330用于利用光時域反射法(OTDR)產(chǎn)生測量光Lm(該測量光Lm用于測量將要測量的光通路的縱向方向中的損失分布)，以輸出例如作為測量光Lm的如圖24所示的光脈沖信號。注意，在圖24中，顯示了其中將該光脈沖信號的脈寬設(shè)置為10ns，并且將其脈沖間隔設(shè)置為200ns的實例。但是，光脈沖信號的設(shè)置并不限制于此，可以根據(jù)要測量的光通路的距離(在上面的設(shè)置實例中，假定為20m)來設(shè)置合適的值。此外，最好將光脈沖信號的波長設(shè)置在與信號光Ls和激射光Lp的波長帶不同的波段中，以便能夠從信號光Ls和激射光Lp中區(qū)分該光脈沖信號。具體地，例如，可以相對于信號光Ls和激射光Lp的波長設(shè)置將光脈沖信號的波長設(shè)置為1410nm等。
例如，WDM耦合器331具有如圖25所示的端口p1到p3之間的波長傳輸特性，并且將通過分支耦合器332從脈沖光源330發(fā)送到端口p3的測量光Lm發(fā)送給連接到WDM耦合器311端的端口p1。在端口p1，向WDM耦合器331輸入通過WDM耦合器從要測量的光通路發(fā)送的信號光Ls、以及從端口p1輸出的將向要測量的光通路傳播的測量光Lm的反射光和后向散射光(在下文中，稱為反射散射光(reflected scattering light)Lr)，以將信號光Ls輸出到端口p2，并將反射散射光Lr輸出到端口p3。
分支耦合器332分出從WDM耦合器331的端口p3輸出的反射散射光Lr，以將所分出的光發(fā)送給光濾波器333。光濾波器333是具有一傳輸中心波長的窄帶帶通濾波器，該傳輸中心波長大致與對應(yīng)于反射散射光Lr的波長(即，光脈沖信號的波長)的1410nm等一致。在該光濾波器333中，消除了由分支耦合器332分出的光中所包含的反射散射光Lr之外的噪聲光。光接收元件334接收通過光濾波器334的反射散射光Lr，以對它進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并且將一信號輸出給信號處理電路335，該信號的電平根據(jù)反射散射光Lr的功率而改變。
信號處理電路335基于來自光接收元件334的輸出信號，得到在要測量的光通路的縱向方向的損失分布，并且檢測存在于在要測量的光通路上的連接點處的連接損失，以將檢測結(jié)果輸出給控制電路340。
這里，偽光纖336是具有所要求長度的光纖，該長度是為了縮小其中不能利用光時域反射法在測量系統(tǒng)中測量損失分布的區(qū)域(盲區(qū))而設(shè)置的，并將偽光纖336設(shè)置在WDM耦合器311和放大光纖320之間。注意，將在后面描述該光時域反射法和該盲區(qū)。
控制電路340根據(jù)來自信號處理電路335的輸出信號判斷連接點處的連接損失是否達(dá)到或超過預(yù)先設(shè)置的閾值(例如，1.0dB等)，并且如果連接損失達(dá)到或超過該閾值，則控制激射光源310的驅(qū)動狀態(tài)，以停止提供激射光Lp或?qū)⒓ど涔釲p的提供降低到預(yù)定的功率電平或更低。
這里，簡要地描述光時域反射法(OTDR)。
OTDR作為一種用于測量光纖縱向方向的損失分布的方法被廣泛應(yīng)用。圖26顯示了一種典型的OTDR測量系統(tǒng)的實例。在這種OTDR測量系統(tǒng)中，將在脈沖光源中產(chǎn)生的光脈沖信號輸入到要測量的設(shè)備(DUT)中，并且通過分支耦合器分出光脈沖信號的反射散射光(反射光和后向散射光)以進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。在信號處理電路中，根據(jù)來自光接收元件的輸出信號檢測在該要測量的裝置中產(chǎn)生的反射量，并且基于反射散射光針對光脈沖信號的時延檢測反射點位置。結(jié)果，可以測量在該要測量的設(shè)備中的損失分布。
例如，考慮通過將上述OTDR測量系統(tǒng)應(yīng)用到如圖42所示的典型喇曼放大器來測量損失分布的情況，根據(jù)圖27的(A)中所示的測量系統(tǒng)的構(gòu)造可以得到如圖27的(B)中所示的測量結(jié)果。注意，假定這里通過兩個光連接器414A和414B將激射單元410和放大光纖413進(jìn)行PC連接。
具體來說，在圖27的(B)的測量結(jié)果中，各個峰值的高度表示在光連接器500A、WDM耦合器412、以及光連接器414A和414B中的相應(yīng)反射量，其中所述的這些裝置順序地設(shè)置在與OTDR測量系統(tǒng)500相連的光纖的縱向方向上。此外，反射量的斜度表示要測量的光纖的瑞利散射系數(shù)。當(dāng)?shù)玫竭@樣的損失分布時，可以基于在圖27的(B)中的相應(yīng)峰值前后的反射量之間的差值，導(dǎo)出位于圖27的(A)中由虛線環(huán)繞的測量點的光連接器414A和414B中的每一個的連接損失。詳細(xì)地說，峰值前后的反射量之間的差值相當(dāng)于光連接器414A和414B中的每一個中的連接損失的兩倍。
在利用上述OTDR的損失分布測量中，如果在要測量的光纖的輸入端附近引起大的反射，那么有可能在電系統(tǒng)中出現(xiàn)飽和。因此，在這種區(qū)域中就產(chǎn)生一個不能測量損失分布的盲區(qū)。該盲區(qū)的長度根據(jù)光脈沖信號的脈寬確定。例如，如果將脈寬設(shè)置為10ns或更小，則盲區(qū)就具有大約幾米的長度。為了避免在所期望的測量點上由于產(chǎn)生這樣的盲區(qū)而不能測量損失分布，所以在實施例3-1的光放大器中，在WDM耦合器311和放大光纖320之間插入偽光纖336。
接下來，將參照圖28的流程描述根據(jù)實施例3-1的光放大器的操作。
當(dāng)在初始安裝時間或操作開始時間啟動本光放大器時，在脈沖光源330中會產(chǎn)生如圖24所示波形的光脈沖信號，并將其作為測量光Lm輸出(在圖28中的S311)。該測量光Lm通過分支耦合器332被輸入到WDM耦合器331，并且被發(fā)送到要測量的光通路，該光通路連接到放大光纖320(S312)。該測量光Lm通過要測量的光通路向放大光纖320傳播，從而在要測量的光通路中產(chǎn)生由測量光Lm的反射光和后向散射光組成的反射散射光Lr(S313)。
通過WDM耦合器331和分支耦合器332提取出反射散射光Lr，并將其發(fā)送到光濾波器333。由光接收元件334接收通過光濾波器333的反射散射光，并且檢測其功率(S314)。將表示光接收元件334中的檢測結(jié)果的信號發(fā)送到信號處理電路335，以根據(jù)OTDR進(jìn)行處理。這樣，可以得到在要測量的光通路的縱向上的損失分布，并且導(dǎo)出存在于要測量的光通路上的連接點(在圖23的構(gòu)造中，是光連接器C1)中的連接損失(S315)。
將通過信號處理電路335導(dǎo)出的連接損失發(fā)送到控制電路340，在控制電路340判斷該連接損失是否達(dá)到或超過預(yù)先設(shè)置的閾值(S316)。在連接損失小于該閾值的情況下，判定為光連接器C1的連接狀態(tài)良好，并且以正常操作時間的功率電平開始從激射光源340向放大光纖320提供大于激射光Lp。另一方面，在該連接損失達(dá)到或超過該閾值的情況下，判定為光連接器C1連接狀態(tài)不良，其中可能由于FF現(xiàn)象而出現(xiàn)光纖損壞等，并停止提供泵浦激射光Lp或?qū)⒓ど涔釲p降低的供給到預(yù)定的功率電平或更低，并且輸出表示光纖連接器C1的連接狀態(tài)異常的警告(S317)。
如上所述，根據(jù)實施例3-1的光放大器，使用不同于信號光Ls的測量光Lm通過OTDR測量系統(tǒng)對激射單元和放大光纖之間的光連接器C1的連接狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。這樣，就可以既執(zhí)行如傳統(tǒng)技術(shù)中的光連接器的脫離檢測，又可以執(zhí)行光連接器C1的連接狀態(tài)中的異常的精確檢測，該異常會由于FF現(xiàn)象而導(dǎo)致光纖損壞，從而能夠可靠地控制通過光連接器C1的激射光Lp的功率。
接下來，將描述本發(fā)明的實施例3-2。
圖29是顯示具有實施例3-2的連接損失檢測功能的光放大器的構(gòu)造的方框圖。
在圖29中，如下構(gòu)造本實施例的光放大器采用利用光頻域反射法(OFDR)的構(gòu)造作為圖22中所示的基本構(gòu)造中的連接損失測量部分C。具體來說，通過一測量系統(tǒng)測量連接損失，該測量系統(tǒng)包括頻率掃描光源350、分支耦合器351、WDM耦合器352、光接收器353、FFT電路354和信號處理電路355。注意，對應(yīng)于圖22的基本構(gòu)造中的激射單元A、光放大介質(zhì)C和控制部分D的該構(gòu)造與實施例3-1中的相同，因此這里省略對其的描述。
頻率掃描光源350用于產(chǎn)生其頻率在時間(in temporal)上為線性掃描的測量光Lm。例如可以使用三電極DFB激光器作為頻率掃描光源350。在使用三電極DFB激光器的情況下，把一已調(diào)制電壓施加給中心電極，以使測量光Lm的頻率可以隨時間線性變化。頻率的掃描寬度是用于確定測量中的空間分辨率的參數(shù)，例如，為了得到10cm的空間分辨率，就需要掃描1GHz的頻率。將從頻率掃描光源350輸出的測量光Lm的波長設(shè)置在與信號光Ls和激射光Lp的波長帶不同的波段中，以便能夠?qū)y量光Lm與信號光Ls和激射光Lp區(qū)分開。具體地說，例如，可以相對于1550nm波段的信號光Ls和1450nm波段的激射光Lp，將輸出的測量光Lm的波長設(shè)置為1410nm波段等。
分支耦合器351將從頻率掃描光源350輸出的測量光Lm分支為兩部分，以將測量光Lm’輸出到連接到WDM耦合器352的端口，并將參考光Lref輸出到參考端口(開端口)。此外，分支耦合器351對反射散射光Lr(該反射散射光Lr由測量光Lm’的反射光和后向散射光組成)與參考光Lref的反射光進(jìn)行多路復(fù)用，產(chǎn)生一個差拍信號光(beat signallight)Lb，并且將差拍信號光Lb輸出到連接到光接收器353的端口。
WDM耦合器352具有與實施3-1(參照圖25)中所使用的WDM耦合器331相同的波長傳輸特性，并且將從分支耦合器351發(fā)送的測量光Lm’發(fā)送到WDM耦合器311端，并且還從以相同方向傳播的信號光Ls中對測量光Lm’的反射散射光Lr進(jìn)行多路分解，以將經(jīng)多路分解的光輸出到分支耦合器351端，其中該測量光Lm’通過要測量的光通路傳播。
光接收器353接收從分支耦合器351發(fā)送的差拍信號光Lb，以將經(jīng)光電轉(zhuǎn)換的電信號輸出到FFT電路354。注意，類似于實施例3-1，光接收器353可以配備一光濾波器，該光濾波器可以消除除差拍信號光Lb之外的噪聲光。
FFT電路354用于對來自光接收器353的輸出信號執(zhí)行快速傅里葉變換，以將計算結(jié)果輸出到信號處理電路355。信號處理電路355基于來自FFT電路354的輸出信號得到要測量的光通路的縱向方向上的損失分布，并且檢測存在于要測量的光通路上的連接點處的連接損失，以將表示檢測結(jié)果的信號輸出給控制電路340。
這里，將簡要描述光頻域反射法(OFDR)。
與實施例3-1中所述的OTDR一樣，OFDR是一種用于測量光纖的縱向方向上的損失分布的方法(參照M.Wegmuller等人，″Distributed GainMeasurements in Er-Doped Fibers with High Resolution and AccuracyUsing an Optical Frequency Domain Reflectometer(使用光頻域反射計的高分辨率高精度的摻鉺光纖中的分布增益測量)″，Journal ofLightwave Technology(光波技術(shù)雜志)，Vol.18，No.12，pp.2127-2132，2000年12月；J.P.von der Weid等人，″On theCharacterization of Optical Fiber Network Components with OpticalFrequency Domain Reflectometry(利用光頻域反射法的光纖網(wǎng)絡(luò)部件的特性描述)″，Journal of Lightwave Technology(光波技術(shù)雜志)，Vol.15，No.17，pp1131-1141，1997年7月)。
在該OFDR中，與上述OTDR不同，不會產(chǎn)生盲區(qū)，因此，可以測量要測量的光纖的輸入端附近的損失分布。但是，在該OFDR中，由于必須要保持反射光的相干性，所以與能夠在最大幾百公里上進(jìn)行測量的OTDR相比，它的測量距離短到大約幾十米。
圖30是一已知的OFDR測量系統(tǒng)的實例。在該OFDR測量系統(tǒng)中，通過分支耦合器將來自頻率掃描光源的輸出光分支為測量光和參考光，并且隨后，將測量光輸入到要測量的裝置(DUT)，而將參考光提供給參考端口。然后，通過分支耦合器對該測量光和參考光的相應(yīng)反射光進(jìn)行多路復(fù)用，以產(chǎn)生差拍信號光，并且由光接收器對該差拍信號光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。這時，經(jīng)轉(zhuǎn)換的差拍信號光的頻率與該測量光和參考光的相應(yīng)反射點中的光通路差成比例。因此，通過由FFT電路對來自光接收器的輸出信號的強度執(zhí)行快速傅立葉變換，來測量要測量的裝置中的損失分布。
在通過應(yīng)用該OFDR測量系統(tǒng)測量圖42中所示的典型喇曼放大器中的損失分布的情況下，可以得到類似于圖27所示的測量結(jié)果，并且基于該損失分布，可以導(dǎo)出位于一測量點的光連接器中的連接損失。
接下來，將參照圖31的流程圖描述根據(jù)實施例3-2的光放大器的操作。
當(dāng)在初始安裝時間或操作開始時間啟動本光放大器時，產(chǎn)生測量光Lm(在頻率掃描光源350中掃描其頻率)，以將其輸出到分支耦合器351(圖31中的S321)。通過分支耦合器351將該測量光Lm分支為測量光Lm’和參考光Lref，然后通過WDM耦合器352將測量光Lm’發(fā)送到要測量的光通路(該光通路連接到放大光纖320)，并將參考光Lref發(fā)送到參考端口(S322)。然后，測量光Lm’通過要測量的光通路向放大光纖320傳播，從而在要測量的光通路中產(chǎn)生由測量光Lm’的反射光和后向散射光組成的反射散射光Lr(S323)。另外，在該過程的同時，通過參考端口的開口端將參考光Lref反射回分支耦合器351。
在分支耦合器351中對測量光Lm’的反射散射光Lr和參考光Lref的反射光進(jìn)行多路復(fù)用，以產(chǎn)生差拍信號光Lb(S324)。將該差信號拍光Lb發(fā)送到光接收器353，以進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換(S325)，此外，將光接收器的輸出信號發(fā)送到FFT電路354，以進(jìn)行快速傅立葉變換(S326)。將表示FFT電路354中的計算結(jié)果的信號發(fā)送到信號處理電路355，以進(jìn)行所要求的處理，并得到要測量的光通路的縱向方向上的損失分布，從而導(dǎo)出存在于要測量的光通路上的光連接器C1中的連接損失(S327)。
將通過信號處理電路355導(dǎo)出的連接損失發(fā)送到控制電路340，在控制電路340判斷該連接損失是否達(dá)到或超過預(yù)先設(shè)置的閾值(S328)。如果該連接損失小于該閾值，則開始以正常操作時的功率電平提供激射光Lp。而如果該連接損失達(dá)到或超過該閾值，則停止提供激射光Lp或?qū)⒓ど涔釲p降低到預(yù)定的功率電平或更低，并且還輸出表示光纖連接器C1的連接狀態(tài)異常的警告(S329)。
如上所述，根據(jù)實施例3-2的光放大器，甚至在通過OFDR測量系統(tǒng)對存在于激射單元和放大光纖之間的光連接器C1的連接狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測的情況下，也可以得到類似于實施例3-1的效果。另外，除了上述效果外，與應(yīng)用OTDR測量系統(tǒng)的情況相比，由于不產(chǎn)生盲區(qū)，所以不再需要提供偽光纖，并且還可以得到寬的動態(tài)范圍和高的空間分辨率。因此，可以以更高的精度測量連接損失，這樣可以可靠地控制激射光源。
接下來，將描述本發(fā)明的實施例3-3。
圖32是顯示具有實施例3-3中的連接損失檢測功能的光放大器的構(gòu)造的方框圖。
在圖32中，實施例3-3的光放大器是一個應(yīng)用實例，其中，例如在實施例3-1的光放大器中，利用喇曼放大激射光源作為產(chǎn)生測量光Lm的脈沖光源。具體來說，本光放大器包括作為在圖22所示的激射單元A的多個(這里，例如是四個)激射光源310A、310B、310C和310D；偏振光束復(fù)用器312A，用于對從激射光源310A和310B輸出的激射光進(jìn)行多路復(fù)用；和偏振光束復(fù)用器312B，用于對從激射光源310C和310D輸出的激射光進(jìn)行多路復(fù)用；WDM耦合器314，用于進(jìn)一步對通過光隔離器313A和313B分別從偏振光束復(fù)用器312A和偏振光束復(fù)用器312B發(fā)送的各激射光進(jìn)行多路復(fù)用；以及WDM耦合器311，用于將從WDM耦合器314通過分支耦合器332發(fā)送的激射光Lp發(fā)送到要測量的光通路。該光放大器脈沖驅(qū)動四個激射光源310A到310D中的一個(這里，是激射光源310D)，以產(chǎn)生如圖24所示脈沖波形的測量光Lm，從而通過OTDR方法測量連接損失。
通過利用如上所述的激射光源310D測量連接損失，測量光Lm的波長與激射光的波長一致。因此，作為提取測量光Lm的反射散射光Lr的分支耦合器332和光濾波器333，使用具有對應(yīng)于激射光波長的特性的光。注意，除了以上部件之外的部件都與實施例3-1的相似，因此在這里省略對其的描述。
在以上構(gòu)造的光放大器中，在初始安裝時間或操作開始時間，對在正常操作時間被連續(xù)驅(qū)動(CW驅(qū)動)的各激射光源310A到310D中的激射光源310D進(jìn)行脈沖驅(qū)動，并且停止其它的激射光源310A到310D。這時，從激射光源310D輸出的測量光Lm依次通過偏振光束復(fù)用器312B、光隔離器313B、WDM耦合器314、分支耦合器332和WDM耦合器311，以發(fā)送到要測量的光通路。然后，由光接收元件334通過WDM耦合器311、分支耦合器332和光濾波器333接收在要測量的光通路中產(chǎn)生的測量光Lm的反射散射光Lr，并將根據(jù)反射散射光Lr的功率變化的電信號發(fā)送到信號處理電路335。
在信號處理電路335中，類似于實施例3-1，基于來自光接收元件334的輸出光，得到在要測量的光通路的縱向方向上的損失分布，導(dǎo)出存在于要測量的光通路上的光連接器C1的連接損失，并將其結(jié)果發(fā)送到控制電路340。在控制電路340中，如果光連接器C1的連接損失達(dá)到或超過該閾值，則停止激射光源310A到310D等，并且還輸出通知連接異常的警告。另一方面，如果該連接損耗小于該閾值，則將脈沖驅(qū)動的激射光源310D切換為CW驅(qū)動，同時，開始其它每個激射光源310A到310C的CW驅(qū)動。這樣，來自各個激射光源310A到310D的輸出光被CW驅(qū)動，并分別通過偏振光束復(fù)用器312A和312B進(jìn)行多路復(fù)用，并且進(jìn)一步由WDM耦合器復(fù)用，以通過WDM耦合器311和偽光纖336向放大光纖320提供設(shè)置為正常操作時間的功率電平的激射光Lp。
根據(jù)實施例3-3的光放大器，利用喇曼放大激射光源310D執(zhí)行在初始安裝時間或操作開始時間的光連接器C1的連接損失測量。因此，與實施例3-1不同，不需要為OTDR提供單獨的脈沖光源，從而能夠簡化結(jié)構(gòu)和降低成本。
在以上實施例3-3中，作為一個實例，已顯示了使用四個激射光源310A到310D的構(gòu)造。但是，甚至在只使用一個激射光源的情況下，通過在CW驅(qū)動和脈沖驅(qū)動之間切換激射光源的驅(qū)動狀態(tài)，也可以利用激射光源執(zhí)行連接損失的測量。此外，很顯然，可以將實施例3-3的光放大器應(yīng)用于使用兩個或三個激射光源、或者五個或更多激射光源的情況。此外，已對通過OTDR執(zhí)行連接損失測量的情況進(jìn)行了描述。但是，類似于實施例3-3，對于通過如實施例3-2中的OFDR執(zhí)行連接損失測量的情況，也可以通過使用能夠掃描頻率的光源作為激射光源來進(jìn)行應(yīng)用。
接下來，將描述本發(fā)明的實施例3-4。這里，對使用上述每個實施例的光放大器的光中繼器節(jié)點裝置進(jìn)行描述。
圖33是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例3-4的光中繼器節(jié)點裝置的構(gòu)造的方框圖。
如下構(gòu)造圖33中所示的光中繼器節(jié)點裝置在已知的構(gòu)造中，其中通過喇曼放大器370和摻鉺光纖放大器(EDFA)371A到371C的組合放大在上行鏈路上傳輸?shù)腤DM信號光Ls，并且還通過喇曼放大器370’和EDFA371A’到371C’的組合放大在下行鏈路上傳輸?shù)腤DM信號光Ls’，這里組合了連接損失測量部分361和連接損失監(jiān)測單元360，其中，該連接損失測量部分361應(yīng)用了如實施例3-1和3-3中所示的OTDR連接損失測量系統(tǒng)或者如實施例3-2中所示的OFDR連接損失測量系統(tǒng)；該連接損失監(jiān)測單元360包括光開關(guān)362。
在上行鏈路和下行鏈路上的各個喇曼放大器370和370’中，將從激射光源370A和370A’輸出的激射光分別通過WDM耦合器370B和370B’提供給放大光纖370C和370C’。各個放大光纖370C和370C’通過光連接器C1和C1’與本光中繼器節(jié)點裝置的信號光輸入端PC連接。
分別向上行鏈路中的EDFA 371A到371C輸入信號光，該信號光是通過多路分解器372將由喇曼放大器370喇曼放大的WDM信號光Ls多路分解為彼此不同的三個波長帶(例如，S-波段、C-波段和L-波段等)而獲得的，并且通過光連接器CA到CC將已放大到所需電平的各個波長的信號光輸出給多路復(fù)用器373。分別向下行鏈路中的EDFA 371A’到371C’輸入信號光，該信號光是通過多路分解器372’將由喇曼放大器370’喇曼放大的WDM信號光Ls’多路分解為彼此不同的三個波長段(例如，S-波段、C-波段和L-波段等)，并且通過光連接器CA’到CC’將已放大到所需電平的各個波長的信號光輸出給多路復(fù)用器373’。多路復(fù)用器373對從EDFA 371A到371C輸出的信號光進(jìn)行多路復(fù)用，然后通過輸出端上的光連接器C2將該多路復(fù)用的光輸出到后級上的光傳輸通路。多路復(fù)用器373’對從EDFA 371A’到371C’輸出的信號光進(jìn)行多路復(fù)用，然后通過輸出端上的光連接器C2’將該多路復(fù)用的光輸出到后級上的光傳輸通路。
根據(jù)上面的構(gòu)造，高功率的喇曼放大激射光功率分別通過存在于WDM耦合器370B和放大光纖370C之間的光連接器C1、以及存在于WDM耦合器370B’和放大光纖370C’之間的光連接器C1’。另外，已由EDFA 371A到371C進(jìn)一步放大的高功率信號光通過存在于多路復(fù)用器373的輸入端上的光連接器CA到CC以及存在于多路復(fù)用器373的輸出端上的光連接器C2，并且已由EDFA 371A’到371C’進(jìn)一步放大的高功率信號光通過存在于多路復(fù)用器373’的輸入端上的光連接器CA’到CC’以及存在于多路復(fù)用器373’的輸出端上的光連接器C2’。因此，在本實施例中，提供了單個系統(tǒng)的連接損失監(jiān)測單元360，以監(jiān)測通過如上所述的高功率光的每個光連接器的連接狀態(tài)。連接損失監(jiān)測單元360在需要時，通過光開關(guān)362在連接損失測量部分361中所產(chǎn)生的測量光Lm的輸出確定(對應(yīng)于圖33中的雙線)之間切換，以依次測量每個光連接器的連接損失。注意，將光開關(guān)362的切換時間設(shè)置為以下時間，該時間對于測量光Lm的反射散射光Lr到達(dá)連接損失測量部分361是足夠的。
圖34是顯示例如在應(yīng)用OTDR測量系統(tǒng)的連接損失監(jiān)測單元360構(gòu)造的簡圖。在該構(gòu)造實例中，通過分支耦合器332將從脈沖光源330輸出的測量光Lm提供給光開關(guān)362，并根據(jù)光開關(guān)362的切換操作將其向一個要求的測量點發(fā)送。另外，這里，在分支耦合器332和光開關(guān)362之間提供偽光纖336，以縮小在通過OTDR的測量時間中產(chǎn)生的盲區(qū)。
將由連接損失監(jiān)測單元360獲得的連接損失的測量結(jié)果發(fā)送到控制電路340，以與預(yù)先設(shè)置的閾值進(jìn)行比較。然后，如果檢測到達(dá)到或超過該閾值的連接損失，則判斷該光連接器可能損壞，并且停止對相應(yīng)的喇曼放大器或相應(yīng)的EDFA提供激射光Lp，或者把通過該光連接器的光的功率抑制到預(yù)定值或更低。另外，與此同時，和與連接異常位置相關(guān)的信息一起向外輸出通知連接異常的警告。
根據(jù)實施例3-4的光中繼器節(jié)點裝置，可以使用利用單個系統(tǒng)的連接損失監(jiān)測單元360的簡單構(gòu)造，監(jiān)測通過高功率光的多個光連接器的連接狀態(tài)，從而使得能夠控制該裝置中的光放大器的操作。這樣，可以低成本地實現(xiàn)在光中繼器節(jié)點裝置中的連接損失檢測功能，在該光中繼器節(jié)點裝置中喇曼放大器和EDFA相互組合。
注意，在實施例3-4中，已顯示了光中繼器節(jié)點裝置的實例，在該光中繼器節(jié)點裝置中，對于上行和下行鏈路中的每一個都組合了一個喇曼放大器和三個EDFA。但是，在該光中繼器節(jié)點裝置中所應(yīng)用的光放大器的類型和數(shù)量并不限制于上面的實例。另外，在圖34已顯示了OTDR測量系統(tǒng)的構(gòu)造實例。但是，當(dāng)然也可以將OFDR測量系統(tǒng)的構(gòu)造應(yīng)用于連接損失監(jiān)測單元360。
此外，在實施例3-1到3-4中，已顯示了以下構(gòu)造實例其中將以與信號光的傳播方向相反的方向傳播的喇曼放大激射光提供給放大光纖(光放大介質(zhì))，該放大光纖連接到光放大器的信號輸入端。但是，本發(fā)明對于下面的構(gòu)造也是有效的其中將以與信號光的傳播方向相同的方向傳播的激射光提供給光放大介質(zhì)，該光放大介質(zhì)連接到光放大器的信號光輸出端。
接下來，將描述本發(fā)明的實施例3-5。這里，對其中很容易獲得光連接器的良好連接狀態(tài)的改進(jìn)實例進(jìn)行描述。
圖35是顯示實施例3-5中的光放大器的構(gòu)造的方框圖。
如下構(gòu)造圖35中所示的光放大器在圖22中所示的基本構(gòu)造中，提供氣泵380作為干燥氣體提供部分，該干燥氣體提供部分在通過高功率光的光連接器C1上噴射干燥氣體，以防止雜質(zhì)粘附在光連接器C1上。
當(dāng)光連接器C1的連接損失達(dá)到或超過閾值時，氣泵380根據(jù)從控制部分D輸出的控制信號，通過鼓風(fēng)管381在光連接器C1的連接表面上噴射干燥氣體。
圖36顯示了光連接器C1的實例，其中從氣泵380將干燥氣體噴射到該光連接器C1上。如圖36的(A)所示，在光連接器C1上提供防塵罩383。在光連接器C1還沒有插入到適配器中的存儲期間，設(shè)置防塵罩383，以防止套環(huán)384的端面暴露在外部，而當(dāng)將光連接器C1插入到適配器中時，防塵罩383由適配器中的一個凸起滑落，以能夠進(jìn)行PC連接。如圖36的(B)所示，該適配器包括吸氣口385和排氣口386。從鼓風(fēng)管381吹出的干燥氣體從吸氣口35流向排氣口386。當(dāng)連接光連接器C1時，干燥氣體通過適配器中的分段套管387，吹走套環(huán)384的端面上的灰塵。注意，由于從氣泵380將干燥氣體吹向鼓風(fēng)管381，所以可以使用諸如空氣、氮氣等的氣體。
在以上構(gòu)造的光放大器中，在初始安裝時間或操作開始時間，如果在不充分狀態(tài)下執(zhí)行光連接器的PC連接，則通過鼓風(fēng)管383從氣泵380向光連接器C1上噴射干燥氣體。結(jié)果，諸如灰塵的雜質(zhì)很難粘附在套環(huán)384的端面上，從而，可以相對容易地實現(xiàn)良好的PC連接。
注意，在實施例3-5中顯示了以下的實例，其中，為了得到光連接器的良好連接狀態(tài)，對光連接器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，并向光連接器上噴射干燥氣體。除此之外，以下的方法也是有效的，作為用于粘接光連接器中的套環(huán)和光纖的粘合劑，例如，使用不會在信號光Ls和激射光Lp的各個波長帶吸收光的粘合劑，以采用這種光連接器，該光連接器很難出現(xiàn)由于FF現(xiàn)象而導(dǎo)致的光纖損壞。
具體來說，例如，如圖37所示，優(yōu)選地，使用低熔點玻璃389作為光連接器中的套環(huán)384和光纖388之間的粘合劑。低熔點玻璃389具有低于正常玻璃的熔點(大約400℃)，因此它可以用作為粘合劑。此外，低熔點玻璃389對于通過該光連接器的光是透明的，并且其熔點高于通常使用的粘合劑(例如，環(huán)氧樹脂)的熔點。因此，如果使用低熔點玻璃作為粘合劑，則當(dāng)高功率光通過光連接器時，溫升很低，并且即使溫度升高，粘合劑表面很難軟化，從而提高了對高功率光的耐用性。
但是，由于與普通粘合劑相比，低熔點玻璃需要在較高溫度下粘接，所以在粘接時間可能會損壞套環(huán)384和光纖388。因此，通過向用作為粘合劑的低熔點玻璃389添加一種添加劑，可以防止在粘接時間出現(xiàn)這種的損壞，該粘合劑可以吸收不同于通過該光連接器的光的波長的波長。作為添加劑的具體實例，可以采用吸收1μm波段的鐿(Yb)。在使用添加了鐿的低熔點玻璃389的情況下，當(dāng)諸如YAG激光等的1μm波段的高功率激光在套環(huán)384和光纖388進(jìn)行粘接時入射，作為粘合劑的低熔點玻璃就可以吸收1μm波段的光。這樣，可以只選擇性地加熱粘接接合點。由于鐿不會吸收在已知喇曼放大器中的信號光Ls和激射光Lp，所以不會對喇曼放大造成有害影響。這樣，可以提高粘接接合點對于高功率光的耐用性。
權(quán)利要求
1.一種光放大器，用于向光放大介質(zhì)提供激射光以放大信號光，其中向包括所述光放大介質(zhì)的光通路中提供不同于所述信號光的光，并基于該光的狀態(tài)或者基于由該光在所述光通路中產(chǎn)生的另一個光的狀態(tài)，來控制向所述光放大介質(zhì)提供激射光的提供狀態(tài)。
2.一種光傳輸系統(tǒng)，用于使用權(quán)利要求1所述的光放大器從發(fā)送站向接收站發(fā)送WDM光，其中所述光放大器是喇曼放大器，其包括光放大介質(zhì)；激射光源，用于產(chǎn)生具有彼此不同的波長的多個激射光；光學(xué)器件，用于將所述多個激射光引入所述光放大介質(zhì)；以及控制裝置，用于控制所述激射光源，所述發(fā)送站發(fā)送出多個參考光，該多個參考光具有使由所述多個激射光所獲得的各個喇曼增益達(dá)到峰值的波長，或者接近于所述波長的波長，并且所述控制裝置基于所述多個參考光的光功率控制所述多個激射光。
3.一種光傳輸系統(tǒng)，用于使用權(quán)利要求1所述的光放大器從發(fā)送站向接收站發(fā)送WDM光，其中所述光放大器是喇曼放大器，其包括光放大介質(zhì)；激射光源，用于產(chǎn)生具有彼此不同的波長的多個激射光；光學(xué)器件，用于將所述多個激射光引入所述光放大介質(zhì)；以及控制裝置，用于控制所述激射光源，所述發(fā)送站發(fā)送出對應(yīng)于所述多個激射光的多個參考光，該多個參考光的頻率是位移了一個喇曼頻移的頻率，或接近于所述頻率的頻率，并且所述控制裝置基于所述多個參考光的光功率控制所述多個激射光。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光傳輸系統(tǒng)，其中所述發(fā)送站利用所述多個參考光的至少一部分向所述接收站發(fā)送信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光傳輸系統(tǒng)，其中在將所述WDM信號光設(shè)置在定義了預(yù)先確定的頻率間隔的頻率柵格上的情況下，將所述多個參考光設(shè)置在最接近與基于所述激射光確定的波長相對應(yīng)的頻率的柵格上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光傳輸系統(tǒng)，其中在將所述WDM信號光設(shè)置在定義了預(yù)先確定的頻率間隔的頻率柵格上的情況下，將所述多個參考光設(shè)置在最接近基于所述激射光確定的頻率的柵格上。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光傳輸系統(tǒng)，還包括檢測裝置，用于檢測所述WDM光中所包含的所述多個參考光的光功率，其中所述控制裝置控制所述多個激射光的光功率，以使由所述檢測裝置檢測的所述多個參考光的光功率均衡。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光傳輸系統(tǒng)，其中所述檢測裝置是光譜分析儀。
9.權(quán)利要求7所述的光傳輸系統(tǒng)，其中所述檢測裝置包括選擇性地反射所述多個參考光的反射裝置；以及將由所述反射裝置反射的所述參考光轉(zhuǎn)換為電信號的光接收裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光傳輸系統(tǒng)，其中所述控制裝置基于所述多個參考光的各個光功率的平均值控制所述多個激射光。
11.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光傳輸系統(tǒng)，其中所述控制裝置基于所述多個參考光的各個光功率的平均值控制所述WDM光的輸出功率。
12.一種光傳輸系統(tǒng)，用于使用權(quán)利要求1所述的光放大器通過中繼站從發(fā)送站向接收站發(fā)送WDM光，其中所述中繼站包括喇曼放大器，該喇曼放大器包括激射光源，用于產(chǎn)生具有彼此不同的波長的多個激射光；光學(xué)器件，用于將所述多個激射光引入光放大介質(zhì)；以及控制裝置，用于控制所述激射光源，所述發(fā)送站包括用于產(chǎn)生多個參考光的參考光產(chǎn)生裝置，所述多個參考光具有使由所述多個激射光所獲得的各喇曼增益達(dá)到峰值的波長，或者接近于所述波長的波長，所述中繼站還包括分立式光放大器，用于放大所述WDM光；以及輔助光提供裝置，用于將一輔助光與所述WDM光多路復(fù)用，該輔助光具有與所述多個參考光中位于所述分立式光放大器的增益帶寬外部的參考光相同的波長，并且所述控制裝置基于所述多個參考光的各個光功率控制所述多個激射光。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光傳輸系統(tǒng)，其中所述中繼站包括輔助光提供裝置，用于將監(jiān)測信息疊加在所述多個參考光中位于所述分立式光放大器的增益帶寬外部的參考光上，在該中繼站將該參考光轉(zhuǎn)換為電信號，并將該電信號轉(zhuǎn)換為光信號，以將該光信號與所述WDM光多路復(fù)用，并且所述控制裝置基于包括位于該增益帶寬外部的該參考光在內(nèi)的所述多個參考光的各個光功率控制所述多個激射光，還使用位于該增益帶寬外部的該參考光遠(yuǎn)程控制該中繼站，以重復(fù)發(fā)送監(jiān)測信息。
14.一種光傳輸系統(tǒng)，用于使用權(quán)利要求1所述的光放大器通過中繼站從發(fā)送站向接收站發(fā)送WDM光，其中所述中繼站包括喇曼放大器，該喇曼放大器包括激射光源，用于產(chǎn)生具有彼此不同的波長的多個激射光；光學(xué)器件，用于將所述多個激射光引入光放大介質(zhì)；以及控制裝置，用于控制所述激射光源；所述發(fā)送站包括用于產(chǎn)生多個參考光的參考光產(chǎn)生裝置，所述多個參考光具有使由所述多個激射光獲得的各喇曼增益達(dá)到峰值的波長，或者接近于所述波長的波長，并且所述控制裝置基于所述多個參考光的各個光功率控制所述多個激射光。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光放大器，其中，在用于從發(fā)送站向接收站發(fā)送包括多個信號光和多個參考光的WDM光的光傳輸系統(tǒng)中，使用喇曼放大器放大所述WDM光，所述喇曼放大器包括光放大介質(zhì)；激射光源，用于產(chǎn)生具有彼此不同的波長的多個激射光；光學(xué)器件，用于將所述多個激射光引入所述光放大介質(zhì)；以及控制裝置，用于基于所述多個參考光的各個光功率控制所述多個激射光，并且將所述多個參考光設(shè)置在使由所述多個激射光獲得的各個喇曼增益達(dá)到峰值的波長，或者接近于所述波長的波長。
16.一種光傳輸方法，用于利用使用具有彼此不同的波長的多個激射光的喇曼放大器從發(fā)送站向接收站發(fā)送WDM光，其中所述發(fā)送站發(fā)送出多個參考光作為所述WDM光的一部分，所述多個參考光具有使由所述多個激射光獲得的各個喇曼增益達(dá)到峰值的波長，或者接近于所述波長的波長，并且所述喇曼放大器基于所述多個參考光的各個光功率控制所述多個激射光。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光放大器，其中使用了喇曼放大器，該喇曼放大器由于所述光放大介質(zhì)中發(fā)生的喇曼效應(yīng)而放大信號光，所述喇曼放大器包括激射光提供部分，用于向所述光放大介質(zhì)提供激射光；輸出光監(jiān)測部分，用于測量通過所述光放大介質(zhì)傳播并輸出的光的功率；放大的自發(fā)喇曼散射光處理部分，用于在開始操作之前的準(zhǔn)備狀態(tài)下向在操作時間中實際使用的所述光放大介質(zhì)提供所述激射光，以測量在所述光放大介質(zhì)中產(chǎn)生的放大的自發(fā)喇曼散射光功率，并且基于所測量的放大的自發(fā)喇曼散射光功率，獲得用于在開始操作之后計算所述放大的自發(fā)喇曼散射光功率的建模公式的系數(shù)；存儲部分，用于存儲由所述放大的自發(fā)喇曼散射光處理部分獲得的系數(shù)；放大的自發(fā)喇曼散射光計算部分，用于根據(jù)從所述激射光提供部分向所述光放大介質(zhì)提供的所述激射光的功率，按照應(yīng)用了存儲在所述存儲部分中的所述系數(shù)的所述建模公式，計算在開始操作之后產(chǎn)生的所述放大的自發(fā)喇曼散射光的功率；以及激射光控制部分，用于使用由所述放大的自發(fā)喇曼散射光計算部分計算的所述放大的自發(fā)喇曼散射光功率，校正由所述輸出光監(jiān)測部分測量的輸出光功率，以基于所述校正的輸出光功率控制所述激射光提供部分的操作。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光放大器，其中所述激射光提供部分包括具有彼此不同的波長的多個激射光源，并且所述放大的自發(fā)喇曼散射光處理部分使用在單獨驅(qū)動所述多個激射光源時由所述輸出光監(jiān)測部分測量的所述放大的自發(fā)喇曼散射光功率，以及在驅(qū)動所述多個激射光源中的相互組合的兩個時由所述輸出光監(jiān)測部分測量的所述放大的自發(fā)喇曼散射光功率，獲得所述建模公式的所述系數(shù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的光放大器，其中所述放大的自發(fā)喇曼散射光處理部分使用在驅(qū)動全部所述多個激射光源時由所述輸出光監(jiān)測部分測量的所述放大的自發(fā)喇曼散射光，驗證所述建模公式的所述系數(shù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光放大器，其中所述光放大介質(zhì)是一種傳輸光纖，其具有反向激射構(gòu)造，在該反向激射構(gòu)造中將所述激射光提供部分設(shè)置在所述傳輸光纖的信號光輸出端。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光放大器，其中所述激射光控制部分反饋控制所述激射光提供部分，以使所述校正的輸出光功率固定為預(yù)先設(shè)置的電平。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光放大器，其中當(dāng)所述校正的輸出光功率減小為預(yù)先設(shè)置的閾值或者更低時，所述激射光控制部分停止激射光的提供，或者執(zhí)行用于將所述激射光功率抑制到預(yù)定電平或更低的停止控制。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光放大器，其中所述輸出光監(jiān)測部分將通過所述光放大介質(zhì)傳播并輸出的光分為多個波長區(qū)間，以測量對應(yīng)于每個波長區(qū)間的輸出光功率，并且所述激射光控制部分使用由所述放大的自發(fā)喇曼散射光計算部分計算的所述放大的自發(fā)喇曼散射光，校正由所述輸出光監(jiān)測部分測量的對應(yīng)于每個波長區(qū)間的輸出光功率，并基于每個波長區(qū)間的所述校正的輸出光功率，控制所述激射光的提供狀態(tài)，以使所述喇曼放大的信號光的波長特性接近目標(biāo)波長特性。
24.一種光放大系統(tǒng)，該光放大系統(tǒng)包括權(quán)利要求17所述的喇曼放大器和與所述喇曼放大器級聯(lián)的摻雜了稀土元素的光纖放大器。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的光放大系統(tǒng)，其中提供了一電路，該電路包括所述放大的自發(fā)喇曼散射光處理部分和所述放大的自發(fā)喇曼散射光計算部分的相應(yīng)功能；以及執(zhí)行用于控制所述摻雜稀土元素的光纖放大器的操作的信號處理的功能，以集中管理所述喇曼放大器和所述摻雜稀土元素的光纖放大器的操作。
26.一種光傳輸系統(tǒng)，該光傳輸系統(tǒng)用于從信號光發(fā)送裝置反復(fù)向光傳輸通路發(fā)送信號光，同時通過設(shè)置在所述光傳輸通路上的光中繼器放大所述信號光，其中所述光中繼器包括權(quán)利要求17所述的喇曼放大器。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的光放大系統(tǒng)，其中在所述光傳輸通路上設(shè)置多個所述光中繼器，在所述各個光中繼器之間提供輔助信號光發(fā)送部分，該輔助信號光發(fā)送部分發(fā)送用于控制所述每個光中繼器的輔助信號光，在所述每個光中繼器中，將用于使所述放大的自發(fā)喇曼散射光處理部分執(zhí)行獲得所述建模公式的所述系數(shù)的處理的定時、以及用于使所述激射光控制部分執(zhí)行所述激射光提供部分的控制的定時通過所述輔助信號光通知給所述每個光中繼器。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的光傳輸系統(tǒng)，其中所述光中繼器包括與所述喇曼放大器級聯(lián)的摻雜稀土元素的光纖放大器。
29.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光放大器，其包括激射單元，用于向所述光放大介質(zhì)提供激射光；連接損失測量部分，用于將不同于所述信號光的測量光輸入所述激射單元和所述光放大介質(zhì)之間的光通路，并基于在所述光通路中產(chǎn)生的所述測量光的反射光和后向散射光，測量存在于所述光通路上的一個或者更多個連接點處的連接損失；以及控制部分，該控制部分根據(jù)由所述連接損失測量部分測量的連接損失，控制由所述激射單元提供所述激射光的提供狀態(tài)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的光放大器，其中所述連接損失測量部分利用光時域反射法測量所述光通路的縱向方向的損失分布。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的光放大器，其中所述連接損失測量部分包括脈沖光源，用于產(chǎn)生具有預(yù)先設(shè)置的脈寬和脈沖間隔的脈沖信號；多路復(fù)用器/多路分解器，用于從所述脈沖光源向所述光通路輸入光脈沖信號，并提取所述光脈沖信號的反射光和后向散射光；光接收器，用于檢測由所述多路復(fù)用器/多路分解器提取的反射光和后向散射光的功率；信號處理電路，用于根據(jù)表示所述光接收器的檢測結(jié)果的信號，導(dǎo)出存在于所述光通路上的一個或更多個連接點處的連接損失，以對應(yīng)于所述光通路的縱向位置。
32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的光放大器，其中所述連接損失測量部分利用光頻域反射法，測量所述光通路的縱向方向的損失分布。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的光放大器，其中所述連接損失測量部分包括頻率掃描光源，用于輸出其頻率在時間上成線性掃描的光信號；光耦合器，用于將來自所述頻率掃描光源的輸出光分支為測量光和參考光，以將該測量光輸出到所述光通路，并將該參考光輸出到參考端口，并且還將所述測量光的反射光和后向散射光與所述參考光的反射光多路復(fù)用，以產(chǎn)生差拍信號光；光接收器，用于檢測由所述光耦合器產(chǎn)生的所述差拍信號光；計算電路，用于對表示所述光接收器的檢測結(jié)果的信號進(jìn)行快速傅立葉變換；以及信號處理電路，用于導(dǎo)出存在于所述光通路上的一個或者更多個連接點處的連接損失，以對應(yīng)于所述光通路的縱向位置。
34.根據(jù)權(quán)利要求29所述的光放大器，其中所述激射單元產(chǎn)生能夠由于喇曼效應(yīng)而放大通過所述光放大介質(zhì)傳播的所述信號光的激射光，以將所述激射光提供給所述光放大介質(zhì)。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的光放大器，其中所述激射單元將以與所述信號光的傳播方向相反的方向傳播的激射光提供給與信號光輸入端相連的所述光放大介質(zhì)。
36.根據(jù)權(quán)利要求29所述的光放大器，其中當(dāng)由所述連接損失測量部分測量的連接損失達(dá)到或者超過預(yù)先設(shè)置的閾值時，所述控制部分控制所述激射單元，以停止所述激射光的提供或者將其減小到預(yù)定的功率電平或者更低，并且還輸出通知連接異常的警告。
37.根據(jù)權(quán)利要求29所述的光放大器，其中當(dāng)測量所述連接損失時，所述連接損失測量部分使用通過將包括在所述激射單元中的激射光源的驅(qū)動系統(tǒng)切換為不同于正常操作時間的驅(qū)動系統(tǒng)而產(chǎn)生的激射光作為所述測量光。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的光放大器，其中當(dāng)測量所述連接損失時，所述連接損失測量部分切換包括在所述激射單元中的多個激射光源中的任何一個的驅(qū)動系統(tǒng)。
39.根據(jù)權(quán)利要求29所述的光放大器，還包括干燥氣體提供部分，用于向光連接器的連接端面噴射干燥氣體，該光連接器在存在于所述激射單元與所述光放大介質(zhì)之間的光通路上的一個或者更多個連接點處使用，其中當(dāng)由所述連接損失測量部分測量的所述連接損失達(dá)到或者超過預(yù)先設(shè)置的閾值時，所述控制部分控制所述干燥氣體提供部分，以將干燥氣體噴射到所述光連接器的連接端面上。
40.根據(jù)權(quán)利要求29所述的光放大器，其中在存在于所述激射單元和所述光放大介質(zhì)之間的光通路上的一個或更多個連接點處使用光連接器，使用粘合劑將該光連接器在其套環(huán)處與光纖粘接，該粘合劑對于通過該光連接器的光來說是透明的，并且其軟化溫度高于樹脂粘合劑的軟化溫度。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的光放大器，其中所述光連接器的所述粘合劑是一種玻璃材料，該玻璃材料包含一種添加劑，該添加劑吸收與通過所述光連接器的光不同的波長段的光。
42.一種使用權(quán)利要求29所述的光放大器的裝置，其包括光開關(guān)，當(dāng)在按時間切換的同時，該光開關(guān)將由所述連接損失測量部分產(chǎn)生的所述測量光輸入到多個光通路中，其中循序地測量存在于所述多個光通路上的一個或者更多個連接點處的所述連接損失。
全文摘要
在一種根據(jù)本發(fā)明一個方面的光傳輸系統(tǒng)中，使用一種喇曼放大器從發(fā)送站向接收站發(fā)送WDM光，該喇曼放大器包括光放大介質(zhì)；產(chǎn)生具有彼此不同的波長的多個激射光的激射光源；將所述多個激射光引入所述光放大介質(zhì)的光學(xué)器件；控制所述激射光源的控制裝置，所述發(fā)送站發(fā)送出多個參考光，所述多個參考光具有使由所述多個激射光獲得的各個喇曼增益達(dá)到峰值的波長，或者接近于所述波長的波長，所述控制裝置基于所述多個參考光的光功率控制所述多個激射光。因此，可以精確地管理所述WDM光的光功率平衡和所述整個WDM光的光功率。
文檔編號H04B10/17GK1530729SQ200410028680
公開日2004年9月22日 申請日期2004年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月13日
發(fā)明者菅谷靖, 人, 林悅子, 西原真人, 郎, 室真一郎 申請人:富士通株式會社