專利名稱：用于測量,控制喇曼增益的方法和裝置以及喇曼放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在光通信等中使用的用于測量喇曼增益的方法和裝置，一種用于控制喇曼增益的方法和裝置以及一種喇曼放大器。特別地，本發(fā)明涉及一種用于測量喇曼增益的方法及其裝置，該方法能夠測量光纖傳輸線一端的喇曼增益，以及涉及一種用于控制喇曼增益的方法和裝置和喇曼放大器。
在使用這種光纖傳輸線的通信系統(tǒng)中，在目的是分布式喇曼放大(DRA)技術(shù)的商業(yè)化發(fā)展中已經(jīng)取得了進(jìn)步。
喇曼放大是信號(hào)光被放大的一種現(xiàn)象，喇曼放大按照下列方式操作。
具體地說，當(dāng)信號(hào)光和具有比信號(hào)光高大約13THz頻率的激發(fā)光同時(shí)被輸入到由石英玻璃構(gòu)成的光纖時(shí)，由于在石英玻璃中產(chǎn)生的激勵(lì)喇曼散射現(xiàn)象造成激發(fā)光的能量部分被轉(zhuǎn)移給信號(hào)光，因此信號(hào)光被放大。由喇曼放大所獲得的增益在下文中被稱為喇曼增益。實(shí)際上，喇曼增益具有波長依賴性(喇曼增益分布圖)，如

圖1所示，它在頻率比激發(fā)光的頻率低13THz的波長處有它的峰值。
另外，分布式喇曼放大(DRA)是通過采用光纖傳輸線本身作為放大介質(zhì)獲得喇曼放大效果的一種形式。通過把激發(fā)光輸入到光纖傳輸線來實(shí)現(xiàn)DRA。在應(yīng)用有DRA的光纖傳輸系統(tǒng)中，因?yàn)閭鬏斁€路的傳播損耗用喇曼放大來補(bǔ)償，所以能夠擴(kuò)展可發(fā)射的距離。
在與前面遠(yuǎn)距離傳輸對(duì)應(yīng)的光傳輸系統(tǒng)中，需要把經(jīng)光纖傳輸線受到某些損耗的信號(hào)光的功率在接收側(cè)保持在期望的電平。照慣例，已經(jīng)在接收側(cè)測量了發(fā)射信號(hào)光的輸入電平，從而調(diào)整發(fā)射側(cè)的信號(hào)光功率或者中繼傳輸線中的放大系數(shù)。
在下文中將對(duì)于傳統(tǒng)的光傳輸系統(tǒng)中的測量方法進(jìn)行描述。在這里，為了調(diào)整前面信號(hào)光的輸入電平，特別使用了光纖的增益效率。增益效率是每個(gè)光纖的一個(gè)參數(shù)，表示相對(duì)于1W功率的發(fā)射光源，在接收側(cè)的測量點(diǎn)能夠獲得多少增益。換言之，當(dāng)1W的激發(fā)光輸入到放大介質(zhì)時(shí)，由通過該放大介質(zhì)傳播的信號(hào)光所接收的喇曼增益(dB)被稱作喇曼增益效率(dB/W)。每個(gè)單獨(dú)的光纖中喇曼增益效率不同。喇曼增益效率不同的原因在于喇曼增益效率受諸如模場直徑、GeO2的附加量(additiveamount)以及吸水(OH)之類的因素所影響，并且上面的因素對(duì)于光纖種類、生產(chǎn)商，生產(chǎn)時(shí)間及很多其他因素而各不相同。此外，喇曼增益效率也根據(jù)諸如中繼站中的損耗特性之類的現(xiàn)場狀態(tài)而波動(dòng)。因此，為了特別是在使用已安裝光纖傳輸線的光纖傳輸系統(tǒng)中控制分布式喇曼放大中的放大增益，需要測量喇曼增益效率。
在試圖測量喇曼增益效率中，照慣例需要通過在傳輸線路的兩端布置測量儀器、光源以及操作員來進(jìn)行操作。換言之，需要彼此對(duì)應(yīng)地操作設(shè)置在安裝光纖一端的測試光源和設(shè)置在其另一端的光檢測器。另外，因?yàn)橥ㄟ^維修工人進(jìn)入中繼站來實(shí)施人工操作以便進(jìn)行測量，所以需要調(diào)節(jié)測量定時(shí)、中繼站的人員配置，測量儀器的再布置的過程。如上所述，由于可使用性方面的困難，需要僅僅通過在傳輸線路的一端操作就可測量增益效率的裝置。
而且，相對(duì)于多種類型的激勵(lì)波長，當(dāng)需要分別獲得期望波長的喇曼增益效率時(shí)，需要具有與所述激勵(lì)波長類型相同編號(hào)的波長的各種測試光，從而引起關(guān)于成本、通用性等等的問題。
本發(fā)明的一個(gè)目的是能夠僅通過在傳輸線路一端的操作來測量喇曼增益。
本發(fā)明的測量喇曼增益的方法是用于測量光纖傳輸線的喇曼放大增益的方法，包括下列兩個(gè)步驟測量步驟，通過光時(shí)域反射測量法(OTDR)來測量在出現(xiàn)和未出現(xiàn)到光纖傳輸線的激發(fā)光的情況下光纖傳輸線的傳播損耗；和計(jì)算步驟，基于上面兩種情況中的傳播損耗之比計(jì)算光纖傳輸線的喇曼增益。
本發(fā)明的控制喇曼增益的方法是用于控制光纖傳輸線的喇曼放大增益的方法，包括下列兩個(gè)步驟測量步驟，測量光纖傳輸線的喇曼增益；和控制步驟，產(chǎn)生用于減低誤差信號(hào)的控制信號(hào)，該誤差信號(hào)是通過把喇曼增益與控制目標(biāo)進(jìn)行比較所獲得的結(jié)果，該測量步驟包括前面測量喇曼增益的方法的過程。
本發(fā)明的喇曼增益測量裝置是用于測量光纖傳輸線的喇曼增益的裝置，其中提供損耗測量單元，用于通過基于相對(duì)于輸出測試光的返回光的OTDR來測量測量對(duì)象的損耗分布；和光耦合器，其中測試光被提供給該光耦合器的第一輸入端和其輸出端之一連接到光纖傳輸線。
本發(fā)明的喇曼增益控制裝置是用于控制光纖傳輸線的喇曼增益的裝置，其中提供上述喇曼增益測量裝置；和控制電路，用于產(chǎn)生用于減低誤差信號(hào)的控制信號(hào)，該誤差信號(hào)是通過把在喇曼增益測量裝置中獲得的喇曼增益與一個(gè)參考值進(jìn)行比較獲得的。
本發(fā)明的喇曼放大器是用于使光纖傳輸線受到喇曼放大的放大器，它裝備有上述喇曼增益控制裝置和激發(fā)光源，用于基于一個(gè)控制信號(hào)來改變激發(fā)光功率。
圖4是解釋OTDR曲線圖中傳輸線端的特性的示意圖，其中圖4(a)表示B端受到較少反射終止的情況，圖4(b)表示在B端產(chǎn)生反射的情況；圖5是表示本發(fā)明第一實(shí)施例中獲得的結(jié)果(OTDR曲線)的曲線圖；圖6是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的增益分布圖中激發(fā)光波長、測試光波長以及波長布置的曲線圖；圖7是表示本發(fā)明第二實(shí)施例中所獲得的結(jié)果(OTDR曲線)的曲線圖；圖8是表示本發(fā)明第三實(shí)施例的增益分布圖中激發(fā)光波長、測試光波長以及波長布置的曲線圖；圖9是表示本發(fā)明第四實(shí)施例的增益分布圖中激發(fā)光波長、測試光波長以及波長布置的曲線圖；圖10是表示本發(fā)明第五實(shí)施例的增益分布圖中激發(fā)光波長、測試光波長以及波長布置的曲線圖；圖11是傳輸線路中測試光功率的轉(zhuǎn)換的曲線圖，表示本發(fā)明的操作；和圖12是傳輸線路中返回光功率的轉(zhuǎn)換的曲線圖，表示本發(fā)明的操作。
分布式喇曼放大的喇曼增益效率的測量通常利用如圖2所示的構(gòu)造來實(shí)施。在圖2的構(gòu)造中，提供有在傳輸線路一端的測試光源120、在它另一端的波分復(fù)用(WDM)耦合器114，用于復(fù)用/去復(fù)用激發(fā)光與測試光。激發(fā)光源140連接到WDM耦合器114的激發(fā)光波長帶端口，用于測量測試光功率的光檢測器130連接到它的測試光波長帶端口。對(duì)于該光檢測器130，例如，使用光譜分析器，光功率計(jì)等等。通過把測試光輸入到傳輸線路，測量在停止激發(fā)光源輸出的狀態(tài)中由光檢測器檢測的測試光功率(稱為P1)。接下來，在釋放激發(fā)光源輸出的狀態(tài)中測量由光檢測器檢測的測試光功率(稱為P2)。P2和P1之比給出了相對(duì)于測試光的喇曼增益。喇曼增益與激發(fā)光輸出功率之比是喇曼增益效率。
當(dāng)使用傳統(tǒng)構(gòu)造時(shí)，例如需要操作布置在具有在80km上延伸的中繼區(qū)間的安裝光纖一端的測試光源120和彼此協(xié)同布置在其另一端的光檢測器130。另外，因?yàn)橥ㄟ^維修工人進(jìn)入中繼站進(jìn)行人工操作來執(zhí)行測量，所以需要調(diào)節(jié)測量定時(shí)、中繼站的人員配置，測量儀器的再布置。而且，這里有一個(gè)問題，即，每個(gè)通信公用載波的工作方式對(duì)可測量的位置設(shè)定了限制，使得不可能靈活設(shè)置測量區(qū)間。
在前面的傳統(tǒng)構(gòu)造中，當(dāng)相對(duì)于多種類型激勵(lì)波長在各自的期望波長中獲得喇曼增益效率時(shí)，需要有不同波長的與激勵(lì)波長類型相同數(shù)目的測試光。因此，成本上升并且通用性降低是不可避免的。
接下來，利用附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。[第一實(shí)施例]圖3是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。在圖3的結(jié)構(gòu)中，用于復(fù)用/去復(fù)用激發(fā)光波長和測試光波長的WDM耦合器114連接到傳輸線路的一端。激發(fā)光源140設(shè)置在WDM耦合器114的激發(fā)光波長端口中；而波長濾波器116、光衰減器115和OTDR設(shè)備110按照此順序串聯(lián)到它的測試光波長端口。在圖3中，利用波長濾波器116、光衰減器115、OTDR設(shè)備110和WDM耦合器114測量喇曼增益。
在該實(shí)施例中，利用光時(shí)域反射計(jì)(OTDR)設(shè)備110進(jìn)行喇曼增益效率的測量。
OTDR是一種通過從光纖傳輸線的一端入射脈沖光以及通過測量可歸于以時(shí)間共享方式在光纖傳輸線中引起的反向散射的返回光來測量光纖傳輸線中分布損耗的技術(shù)。因?yàn)橐粰z測的脈沖光功率在入射端和反射點(diǎn)之間互換，所以互換量的一半衰減量是這之間的單向行程的衰減量。
圖11表示從光纖傳輸線112的A端輸入的脈沖光在衰減同時(shí)達(dá)到B端附近的狀態(tài)。圖12表示在在衰減的同時(shí)B端附近產(chǎn)生的返回光到達(dá)A端的狀態(tài)。通過輸入激發(fā)光所獲得的損耗降低數(shù)量被認(rèn)為是喇曼增益。如圖11和12所示，此喇曼增益(參考圖11)是在與激發(fā)光相同方向上傳播直到達(dá)到B端的附近時(shí)由測試光接收的喇曼增益(參考圖12)與在激發(fā)光反向上傳播直到達(dá)到A端時(shí)由返回光接收的喇曼增益的總和。把從在傳輸線路的B端附近的短距離內(nèi)產(chǎn)生的返回光中檢測到的傳播損耗(dB)設(shè)置為L1，為此在輸出激發(fā)光的狀態(tài)進(jìn)行OTDR測量，把從在傳輸線路B端附近的短距離內(nèi)產(chǎn)生的返回光中檢測到的傳播損耗(dB)設(shè)置為L2。因?yàn)槔鲆娴姆挡蝗Q于測試光(返回光)和激發(fā)光的傳播方向，所以通過從L2中減去L1所獲得的數(shù)值的一半是在傳輸線路中由測試光獲得的喇曼值。通過用激發(fā)光輸出功率除以喇曼增益，可計(jì)算出OTDR脈沖光波長中的喇曼增益效率(dB/W)。
作為返回光產(chǎn)生的因素，有在光纖的連接點(diǎn)或端點(diǎn)處引起的費(fèi)涅耳反射(Fresnel reflection)和在光纖中不斷引起的瑞利散射(Rayleighscattering)。如圖3所示，在下文中，將連接到OTDR設(shè)備的傳輸線路的一端設(shè)置為A端，而將其另一端設(shè)置為B端。圖4(a)和4(b)的曲線圖分別示出了由OTDR測量的返回光功率。每一條曲線圖中的橫軸表示A端和產(chǎn)生返回光的電之間的距離。在下文中，這種曲線圖被稱作OTDR曲線圖。在圖4(a)和4(b)中，除了由瑞利散射引起的返回光之外，在傳輸線路中除B端以外都不產(chǎn)生返回光。圖4(a)示出了利用隔離器等等使B端受到無反射終止的情況。在該曲線中，在光纖的端部，由瑞利散射產(chǎn)生的返回光功率同時(shí)接近零。圖4(b)示出了由于B端處光纖的不連續(xù)性等所引起的費(fèi)涅耳反射出現(xiàn)的情況。在光纖的端部產(chǎn)生大反射，并且此后由瑞利散射引起的返回光接近零。當(dāng)傳輸線路由OTDR測量時(shí)，OTDR曲線在B端示出如圖4(a)或圖4(b)所示的特性。因此，這些特性能夠確定A端和B端之間的距離以及能夠從A端測量由B端附近的短距離內(nèi)傳播的脈沖光所接收的損耗。
在該實(shí)施例中，把將要成為測試光的OTDR脈沖光的譜寬度特別設(shè)置為1nm。通過設(shè)置光濾波器的通帶用于把測試光波長去除到1nm，去掉由喇曼放大所放大的一個(gè)放大自發(fā)發(fā)射(ASE)，防止OTDR設(shè)備的光檢測器因ASE的飽和。此外，調(diào)節(jié)光衰減器的衰減量，以使OTDR設(shè)備的光檢測器不飽和并且能夠測量到在B端附近的短距離內(nèi)產(chǎn)生的返回光具有良好的靈敏度。
接下來描述測量過程。首先，在停止激發(fā)光輸出的狀態(tài)中進(jìn)行OTDR測量，從而獲得從在傳輸線路B附近的短距離內(nèi)產(chǎn)生的返回光檢測到的傳播損耗(dB)(稱為L1)。然后，在輸出激發(fā)光的狀態(tài)中進(jìn)行OTDR測量，從而獲得從在傳輸線路B端附近的短距離內(nèi)產(chǎn)生的返回光檢測到的傳播損耗(dB)(稱為L2)。通過從L2中減去L1獲得喇曼增益，并用激發(fā)光功率除以該喇曼增益獲得喇曼增益效率。
然而，B端處激發(fā)光的顯著衰減導(dǎo)致沒有喇曼增益產(chǎn)生。換言之，需要停止激發(fā)光輸出的狀態(tài)中和輸出激發(fā)光的狀態(tài)中的OTDR曲線彼此平行。通過獲得有關(guān)滿足上面條件的B端的傳播損耗，獲得了整個(gè)傳輸線路中產(chǎn)生的喇曼增益。此外，通過用激發(fā)光功率除以喇曼增益，獲得整個(gè)傳輸線路中的喇曼增益效率。
當(dāng)停止激發(fā)光輸出的狀態(tài)中和輸出激發(fā)光的狀態(tài)中的OTDR曲線在B端沒有彼此平行時(shí)，可以降低激發(fā)光功率直到曲線變成彼此平行。在該實(shí)施例中使用下列內(nèi)容用80km的單模光纖(SMF)作為傳輸線路光纖；具有1463.83nm波長的激發(fā)光；具有1562.2nm波長的測試光，其頻率比激發(fā)光低13THz；將激發(fā)光輸出功率設(shè)置為166mW。結(jié)果，如圖5的OTDR曲線圖所示，L1等于17dB，而L2等于12dB，因此獲得5.0dB(L2-L1)的喇曼增益。此喇曼增益除以激發(fā)光功率，因此獲得30.1dB/W的喇曼增益效率。圖6的曲線示出了該實(shí)施例中的激發(fā)光波長、測試光波長和喇曼增益分布圖之間的關(guān)系。在圖6的曲線圖中，相對(duì)于激發(fā)光，測試光波長位于喇曼增益分布圖的峰值處。
雖然在該實(shí)施例中將測試光的譜寬度設(shè)置為1nm，應(yīng)用任何其他譜寬度也是有效的。然而，如果譜寬度太窄，OTDR測量變得不穩(wěn)定。因此，對(duì)于譜寬度設(shè)置一個(gè)條件，即，譜寬度應(yīng)該寬到不會(huì)使OTDR測量不穩(wěn)定的那個(gè)范圍并且相對(duì)于喇曼增益分布圖中的變化周期應(yīng)該足夠窄。
對(duì)于該實(shí)施例的測試光源，只要可以實(shí)現(xiàn)上述對(duì)于譜寬度的條件，則可以應(yīng)用分布反饋(DFB)激光器和波長可變激光器。此外，對(duì)于波長濾波器116的通帶，也可以應(yīng)用除了1nm之外的不同通帶，只要可以充分去掉ASE而不切斷測試光的頻譜。
除此之外，對(duì)于波長濾波器116的類型，在該實(shí)施例中可應(yīng)用下列濾波器類型介質(zhì)型，光柵型，F(xiàn)abry-Perot型，Mach-Zehnder干涉儀型等等。
此外，對(duì)于光衰減器115，可應(yīng)用Mach-Zehnder干涉儀型、介質(zhì)型、LN型和LBO型。
對(duì)于激發(fā)光源，可應(yīng)用具有由光纖光柵使波長變窄的Fabry-Perot激光器、能夠輸出足夠功率的波長可變激光器。[第二實(shí)施例]接下來，將對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施例進(jìn)行描述。在前述的第一實(shí)施例中，利用從在傳輸線路B端附近的短距離內(nèi)產(chǎn)生的返回光檢測到的傳播損耗獲得喇曼增益效率。然而，如圖7所示，存在一種因測試光波長中具有大損耗的傳輸線路中的噪聲造成無法檢測B端的情況。在這種情況下，基于在沒有被埋沒在噪音中的點(diǎn)(圖7的B’點(diǎn))處產(chǎn)生的返回光，能夠獲得增益效率。然而，B’點(diǎn)處激發(fā)光的顯著衰減導(dǎo)致沒有喇曼增益產(chǎn)生。換言之，需要停止激發(fā)光輸出的狀態(tài)中和輸出激發(fā)光的狀態(tài)中的OTDR曲線彼此平行。當(dāng)停止激發(fā)光輸出的狀態(tài)中和輸出激發(fā)光的狀態(tài)中的OTDR曲線在B’點(diǎn)彼此不平行，則可降低激發(fā)光功率直到曲線變成彼此平行。
圖7示出了利用能夠測量返回光達(dá)到在傳播損耗為30dB的點(diǎn)處產(chǎn)生的返回光的OTDR設(shè)備來測量其中測試光波長從A端到B端的傳播損耗是40dB的SMF情況下的OTDR曲線圖。在該實(shí)施例中，類似于第一實(shí)施例，使用波長為1463.83nm的激發(fā)光和波長為1562.2nm的測試光，其頻率比激發(fā)光低13THz。將激發(fā)光輸出功率設(shè)置為166mW。當(dāng)設(shè)置在停止激發(fā)光的狀態(tài)中直到B’點(diǎn)的傳播損耗為L’1，和設(shè)置在輸出激發(fā)光的狀態(tài)中直到B’點(diǎn)的傳播損耗為L’2，如圖71所示，L’1等于30dB，而L’2等于25.2dB。因此，獲得4.8dB的喇曼增益。此喇曼增益除以激發(fā)光功率，由此獲得28.9dB/W的喇曼增益效率。[第三實(shí)施例]接下來，描述本發(fā)明的第三實(shí)施例。第一實(shí)施例示出了在測試光頻率比激發(fā)光低13THz情況下的喇曼增益效率。然而，不局限于上面的情況，也可以測量關(guān)于其它波長間隔的喇曼增益效率。例如，在與第一實(shí)施例相同的SMF中，當(dāng)使用波長為1550.0nm的測試光和波長為1463.8nm的激發(fā)光并且設(shè)置激發(fā)光輸出功率為166mW時(shí)，獲得4.6dB的喇曼增益和27.7dB/W的喇曼增益效率。圖8示出了該實(shí)施例中激發(fā)光波長、測試光波長和喇曼增益分布圖之間的關(guān)系。[第四實(shí)施例]接下來，描述對(duì)本發(fā)明的第四實(shí)施例。在該實(shí)施例中，利用單波長測試光相對(duì)于多種類型的激發(fā)光波長來測量的喇曼增益效率。例如，在與第一實(shí)施例相同的SMF中，當(dāng)使用波長為1550.0nm的測試光和波長為1463.8nm的激發(fā)光并且設(shè)置激發(fā)光輸出功率為166mW時(shí)，獲得4.6dB的喇曼增益和27.7dB/W的喇曼增益效率。同樣，當(dāng)使用波長為1550.0nm的測試光和波長為1450.4nm的激發(fā)光并且設(shè)置激發(fā)光輸出功率為166mW時(shí)，獲得5.1dB的喇曼增益和30.7dB/W的喇曼增益效率。當(dāng)然，根據(jù)測試光波長的選擇，也可利用單測試光波長來相對(duì)于三個(gè)或多個(gè)激發(fā)光波長測量喇曼增益效率。圖9示出了該實(shí)施例中激發(fā)光波長、測試光波長和喇曼增益分布圖之間的關(guān)系。[第五實(shí)施例]接下來，描述本發(fā)明的第五實(shí)施例。如圖10所示，當(dāng)根據(jù)相對(duì)于測試光的喇曼增益效率，已經(jīng)獲得關(guān)于某一激發(fā)光波長的喇曼增益分布圖時(shí)，可以計(jì)算出具有不同波長的測試光的喇曼增益效率。圖10示出了相對(duì)于SMF中波長為1463.8nm的激發(fā)光的喇曼增益分布圖。雖然根據(jù)激發(fā)光輸出功率改變喇曼增益分布圖的絕對(duì)值，但分布圖形狀在光纖類型中是固有的。在圖10的喇曼增益分布圖中，當(dāng)測試光波長為1550nm時(shí)獲得2.5dB的喇曼增益，而當(dāng)測試光波長為1540nm時(shí)獲得2.0dB的喇曼增益。從這個(gè)喇曼增益分布圖的形狀中確定波長為1540nm的測試光的增益效率是通過將波長為1550nm的測試光的喇曼增益效率乘以0.8(2÷2.5)所獲得的。因此，當(dāng)在與第一實(shí)施例相同的SMF中把激發(fā)光波長設(shè)置為1463.8nm時(shí)，從第三實(shí)施例的結(jié)果中很得出在波長1550nm的測試光的情況下喇曼增益效率為27.7dB/W。在波長為1540nm的測試光的情況下喇曼增益效率可以被計(jì)算出為22.2(7.7×0.8)dB/W。[第六實(shí)施例]接下來，描述本發(fā)明的第六實(shí)施例。利用單測試光波長，可以獲得在頻率比多個(gè)激發(fā)光的各個(gè)波長低13THz的波長處，即在喇曼增益分布圖的峰值波長處的喇曼增益效率。在下文中，喇曼增益分布圖的峰值波長將被稱作喇曼增益峰值波長。根據(jù)第四實(shí)施例的技術(shù)，利用單測試光波長來測量相對(duì)于多個(gè)激發(fā)光波長的喇曼增益效率。根據(jù)該測量結(jié)果，根據(jù)第五實(shí)施例的技術(shù)，計(jì)算在每個(gè)激發(fā)光波長的喇曼增益峰值波長處的喇曼增益效率。當(dāng)然，通過該實(shí)施例的技術(shù)所獲得的喇曼增益效率不限于在每個(gè)激發(fā)光波長的喇曼增益峰值波長處所獲得的喇曼增益效率。根據(jù)該實(shí)施例的技術(shù)，可獲得以前已經(jīng)獲得的喇曼增益分布圖內(nèi)的任意波長處的喇曼增益效率。
對(duì)于上述實(shí)施例中使用的傳輸線路的光纖，除了SMF之外，可應(yīng)用非零色散光纖(DSF)、1.55μm色散偏移光纖(DSF)等等。
利用由按照前述的每一個(gè)實(shí)施例測量喇曼增益的方法所獲得的喇曼增益和喇曼增益效率，一種用于穩(wěn)定喇曼增益和喇曼增益效率的數(shù)值的結(jié)構(gòu)如圖3所示。換言之，在圖3的構(gòu)造中，OTDR 110的輸出信號(hào)提供給控制電路200，而輸入喇曼增益或輸入喇曼增益效率的值與控制電路200中的參考值相比較。設(shè)置所獲得的比較結(jié)果作為誤差信號(hào)，產(chǎn)生和輸出諸如降低該誤差信號(hào)之類的控制信號(hào)。該控制信號(hào)提供給激發(fā)光源140，并根據(jù)該控制信號(hào)從激發(fā)光源140輸出光功率。利用如上所述的結(jié)構(gòu)，可將喇曼增益穩(wěn)定在預(yù)定數(shù)值。
根據(jù)本發(fā)明的用于測量喇曼增益的方法和裝置、用于控制喇曼增益的方法和裝置以及喇曼放大器，可以獲得下列效果。具體地說，能夠僅通過在傳輸線路的一端的操作測量喇曼增益效率。結(jié)果是，即使在因?yàn)樵趥鬏斁€路兩端的中繼站彼此分開數(shù)十公里而使傳輸線路兩端的并行操作很難實(shí)施的情況下，也可以獲得傳輸線路中的喇曼增益效率。
雖然已經(jīng)結(jié)合某些優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，應(yīng)該理解，本發(fā)明所包含的技術(shù)主題不局限于那些特定的實(shí)施例。相反，本發(fā)明意在包括能夠包括在下列權(quán)利要求的精神和范圍之內(nèi)的所有替換、修改和等同物。
權(quán)利要求
1.一種測量喇曼增益的方法，用于測量光纖傳輸線的喇曼放大增益，所述方法包括步驟通過光時(shí)域反射測量法(OTDR)來測量在到所述光纖傳輸線的激發(fā)光出現(xiàn)和未出現(xiàn)的情況下所述光纖傳輸線的傳播損耗；和根據(jù)所述兩種情況下的傳播損耗之比來計(jì)算所述光纖傳輸線的喇曼增益。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量喇曼增益的方法，還包括步驟調(diào)整所述激發(fā)光的功率以便降低在所述光纖傳輸線的預(yù)定點(diǎn)的喇曼增益。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量喇曼增益方法，其特征在于所述OTDR中使用的所述激發(fā)光的頻率與測試光的頻率之間的差值是近似于13THz的數(shù)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量喇曼增益的方法，還包括步驟通過參考所述光纖傳輸線的增益分布圖，根據(jù)所述計(jì)算的喇曼增益來估算預(yù)定波長的喇曼增益。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測量喇曼增益的方法，其特征在于所述估算步驟還包括步驟通過參考所述光纖傳輸線的增益分布圖，根據(jù)所述計(jì)算的喇曼增益來估算相對(duì)于預(yù)定激發(fā)光波長的喇曼增益。
6.一種控制喇曼增益的方法，用于控制光纖傳輸線的喇曼放大增益，所述方法包括步驟測量所述光纖傳輸線的喇曼增益；和產(chǎn)生用于減少作為通過把所述喇曼增益與控制目標(biāo)進(jìn)行比較獲得的結(jié)果的誤差信號(hào)的控制信號(hào)，其中所述測量步驟包括按照權(quán)利要求1測量喇曼增益的方法的過程。
7.一種喇曼增益測量裝置，用于測量光纖傳輸線的喇曼增益，所述裝置包括損耗測量單元，用于通過OTDR根據(jù)相對(duì)于輸出測試光的返回光來測量測量對(duì)象的損耗分布；和光耦合器，其中所述測試光提供給該光耦合器的第一輸入端，其輸出端之一連接到所述光纖傳輸線。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的喇曼增益測量裝置，其特征在于所述裝置還包括插在所述損耗測量單元和所述光耦合器之間的波長濾波器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的喇曼增益測量裝置，其特征在于設(shè)置所述波長濾波器的傳輸帶寬以保證所述OTDR的測量穩(wěn)定性以及與喇曼增益分布圖的波長變化相比足夠小。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測量喇曼增益裝置，其特征在于用于喇曼放大的激發(fā)光的頻率和所述測試光的頻率之間的差值是近似于13THz的數(shù)值。
11.一種喇曼增益控制裝置，用于控制光纖傳輸線的喇曼增益，所述裝置包括根據(jù)權(quán)利要求7所述的喇曼增益測量裝置；和控制電路，用于產(chǎn)生用于減少通過把由所述喇曼增益測量裝置獲得的喇曼增益與一個(gè)參考值進(jìn)行比較獲得的誤差信號(hào)的控制信號(hào)。
12.一種用于使光纖傳輸線受到喇曼放大的喇曼放大器，所述喇曼放大器包括根據(jù)權(quán)利要求11所述的喇曼增益控制裝置；和激發(fā)光源，用于根據(jù)所述控制信號(hào)改變激發(fā)光功率。
全文摘要
本發(fā)明的喇曼放大器包括:損耗測量單元(110),用于通過OTDR根據(jù)相對(duì)于輸出測試光的返回光來測量測量對(duì)象的損耗分布;光耦合器(114),其中測試光提供給該光耦合器的第一輸入端,而其輸出端之一連接到光纖傳輸線;插在損耗測量單元(110)和光耦合器(114)之間的波長濾波器(116);控制電路(200),用于產(chǎn)生用于減少通過把所獲得的喇曼增益與參考值比較獲得的誤差信號(hào)的控制信號(hào);和激發(fā)光源(140),用于根據(jù)控制信號(hào)改變激發(fā)光功率。
文檔編號(hào)H01S3/06GK1379279SQ02108798
公開日2002年11月13日 申請(qǐng)日期2002年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月2日
發(fā)明者曾部真章, 矢野隆 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社