專利名稱：用于光傳輸系統(tǒng)的通道波段轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光信號(hào)傳輸系統(tǒng)，尤其涉及光信號(hào)波段轉(zhuǎn)換裝置。
經(jīng)過(guò)光纖傳送的光信號(hào)的波長(zhǎng)一般在所謂的C波段內(nèi)，其范圍是從1530毫微米(nm)到1562毫微米。利用具有晶體和光柵的半導(dǎo)體激光器來(lái)得到C波段中光信號(hào)的波長(zhǎng)，該半導(dǎo)體激光器是專門設(shè)計(jì)用來(lái)提供在這些波長(zhǎng)上的光發(fā)射的。(眾所周知，晶體提供激光器增益，而光柵將激光器鎖定在增益帶寬內(nèi)的特定頻率上。)光設(shè)備的設(shè)計(jì)者已經(jīng)極大地?cái)U(kuò)展了用于C波段的通道數(shù)，并且現(xiàn)在正指望使用所謂的L波段(以及其他的傳輸波段，例如所謂的S波段)，來(lái)進(jìn)一步增加可以被復(fù)用到光纖路徑中的有用通道數(shù)。L波段的范圍是從1562nm到1610nm。由于用作經(jīng)過(guò)C波段傳送光信號(hào)的傳輸設(shè)備被專門設(shè)計(jì)用于C波段，它不可能用于L波段(或者S波段)內(nèi)的傳輸。原因是用于傳送光信號(hào)的各種設(shè)備被專門設(shè)計(jì)工作在C波段，如上面對(duì)于C波段激光器所述的。也就是說(shuō)，這種設(shè)備的性能峰值是在C波段，但是在L波段(以及其他的傳輸波段，例如S波段)會(huì)急劇地下降。因此，希望在C波段之外精確傳輸光信號(hào)的人需要巧妙地設(shè)計(jì)專用于所希望波段，例如L波段的發(fā)射機(jī)設(shè)備的增益，該發(fā)射機(jī)設(shè)備諸如激光器晶體和光柵以及復(fù)用設(shè)備。不利的是，將用于激光器以及其他傳輸設(shè)備的晶體和光柵設(shè)計(jì)成工作于不同于C波段的信號(hào)波段中，是很困難也很昂貴的。
我們通過(guò)使用專門設(shè)計(jì)用于C波段的設(shè)備，并且將C波段信號(hào)轉(zhuǎn)換為諸如L或S波段的第二波段，來(lái)解決上述問(wèn)題，并且輸出轉(zhuǎn)換后的信號(hào)來(lái)代替C波段的信號(hào)。具體地說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面，發(fā)射機(jī)輸出具有諸如C波段的第一帶寬內(nèi)各個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)。接著，C波段的信號(hào)與具有第一帶寬與諸如L波段的第二帶寬之間波長(zhǎng)的光信號(hào)組合。非線性頻率轉(zhuǎn)換器處理組合的信號(hào)，以至少形成具有第二帶寬內(nèi)的波長(zhǎng)的光信號(hào)，該波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于第一帶寬內(nèi)的光信號(hào)的波長(zhǎng)。轉(zhuǎn)換后的信號(hào)接著被提供給相應(yīng)輸出終端，例如光傳輸路徑。
本發(fā)明的這些以及其他方面將通過(guò)隨后的詳細(xì)描述以及附圖得到理解。其中

圖1是可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明原理的光傳輸系統(tǒng)的概括方框圖；圖2是圖1的通道轉(zhuǎn)換器的方框圖；圖3是描述將第一波段中的信號(hào)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換到第二波段中信號(hào)波長(zhǎng)的方式的功率圖；圖4描述了一個(gè)利用本發(fā)明原理的具體應(yīng)用；圖5描述了另一個(gè)利用本發(fā)明原理的具體應(yīng)用。
體現(xiàn)本發(fā)明原理的示意性光傳輸系統(tǒng)以簡(jiǎn)化的形式示于圖1。尤其是，光傳輸系統(tǒng)包括多個(gè)常規(guī)的激光發(fā)射器110-1到110-N，復(fù)用器120，通道波段轉(zhuǎn)換器200-1以及200-2，光傳輸路徑130，以及光接收器140。每個(gè)發(fā)射機(jī)輸出一個(gè)相應(yīng)的帶信息光信號(hào)，該光信號(hào)具有C波段內(nèi)唯一的波長(zhǎng)λi。光通道分別與發(fā)射機(jī)110-1到110-N相聯(lián)。這N個(gè)通道由它們各自的波長(zhǎng)λ1，λ2，λ3…λN所識(shí)別，這些通道彼此之間被充分分開(kāi)，以防止相鄰?fù)ǖ乐械男盘?hào)彼此干擾。例如這種間隔可以是20GHz或更少。發(fā)射機(jī)110-1到110-N輸出的信號(hào)被在常規(guī)的光MUX 120中組合(復(fù)用)，并且接著被輸出到通道波段轉(zhuǎn)換器200-1。根據(jù)本發(fā)明，通道波段轉(zhuǎn)換器200-1將第一波段，例如C波段內(nèi)光信號(hào)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換到第二波段，例如L波段內(nèi)的相應(yīng)波長(zhǎng)，并且將產(chǎn)生的復(fù)合信號(hào)輸出到光傳輸路徑130。光傳輸路徑130可以包括一個(gè)或多個(gè)放大器(未示出)。連接到路徑130另一端的通道波段轉(zhuǎn)換器200-2接收根據(jù)第二波段內(nèi)信號(hào)形成的復(fù)合光信號(hào)，并且將這些信號(hào)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換回第一波段，例如C波段內(nèi)的相應(yīng)波長(zhǎng)。轉(zhuǎn)換器200-2接著將轉(zhuǎn)換后的復(fù)合光信號(hào)提供給接收機(jī)140。接收機(jī)140將接收的復(fù)合光信號(hào)去復(fù)用成C波段內(nèi)原來(lái)的分量光信號(hào)，并且將分量信號(hào)λ1到λN輸出到各自的輸出路徑。
通道波段轉(zhuǎn)換器(CBC)200-i的概括方框圖被示于圖2。CBC 200-I是非線性頻率轉(zhuǎn)換器，它包括例如為半導(dǎo)體激光泵的內(nèi)部入口的激光泵10，耦合器15，可選擇的光放大器20，波長(zhǎng)(λ)轉(zhuǎn)換器25-示意性地為一個(gè)所謂的周期性連接的鈮酸鋰(LiNbo)波導(dǎo)管一以及光信號(hào)過(guò)濾器30。具體地說(shuō)，激光泵10包括被設(shè)計(jì)成輸出光信號(hào)的晶體以及光柵，該光信號(hào)具有大約在第一和第二光波段，例如在C波段與L波段之間的中點(diǎn)的頻率。
一個(gè)由激光器10輸出的信號(hào)的示意性實(shí)例在圖3中被示為信號(hào)“a”，信號(hào)“a”具有一個(gè)大約在第一和第二波段之間的波長(zhǎng)，該第一和第二波段在圖中分別被示為C波段和L波段，并且根據(jù)能量守恒定律，第二波段的信號(hào)位于激光泵信號(hào)的光譜圖像上，以及第一波段的輸入波中?；氐綀D2，耦合器15可以是常規(guī)的WDM組合器，它將激光泵10的輸出與輸入的復(fù)合信號(hào)相組合，該復(fù)合信號(hào)根據(jù)第一波段內(nèi)波長(zhǎng)的光信號(hào)而形成，并且將產(chǎn)生的信號(hào)提供給可選擇的放大器20。放大器20利用預(yù)定放大因素來(lái)放大組合的信號(hào)，并且將放大的信號(hào)輸出到非線性波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器25。(因該注意的是，如果激光泵輸出足夠功率的信號(hào)則可以不需要放大器20。)尤其是，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器25利用類似于四路波混合的非線性兩步函數(shù)來(lái)處理組合的信號(hào)。首先，激光泵信號(hào)與輸入的信號(hào)光混合，其次，這種混合的結(jié)果是，激光泵信號(hào)被散射成所需要波長(zhǎng)帶中的新信號(hào)。如果出現(xiàn)了多個(gè)輸入信號(hào)波長(zhǎng)，那么第二步處理對(duì)于每個(gè)這種輸入波長(zhǎng)，產(chǎn)生轉(zhuǎn)換后的波長(zhǎng)。換一種方式說(shuō)，第二步在所需要的波段，例如L波段中生成每個(gè)這種輸入波長(zhǎng)的鏡像。因此波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器25輸出(a)第一帶寬中的原始信號(hào)，(b)第二波段中的對(duì)應(yīng)信號(hào)以及(c)激光泵信號(hào)。光過(guò)濾器30以常規(guī)方式傳遞并輸出第二(所需要的)波段中的光信號(hào)，并且抑制第一波段中的原始光信號(hào)以及激光泵信號(hào)。
圖4示出了一種應(yīng)用，其中在第二波段中傳送的光信號(hào)可以利用被設(shè)計(jì)成放大第一波段中的光信號(hào)的光放大器來(lái)放大。具體地說(shuō)，通道波段轉(zhuǎn)換器410接收根據(jù)具有第二波段中波長(zhǎng)(在圖中被指定為λ2B)的一個(gè)或多個(gè)光信號(hào)形成的光信號(hào)，并且以如上所述的方式來(lái)處理該信號(hào)。這樣一來(lái)，轉(zhuǎn)換器410將光信號(hào)輸出到路徑411，該路徑延伸到光放大器415的輸入端，前述光信號(hào)根據(jù)具有第一波段中波長(zhǎng)(在圖中被指定為λ1B)的對(duì)應(yīng)信號(hào)而形成。光放大器415被用于放大第一波段中的信號(hào)，因而能夠放大在其輸入端接收的信號(hào)，并且將信號(hào)的放大版本輸出到路徑416，該路徑延伸到通道波段轉(zhuǎn)換器420。接著，通道波段轉(zhuǎn)換器420以如上所述的方式處理在其接收段接收的信號(hào)，并且輸出具有第二波段中波長(zhǎng)的對(duì)應(yīng)信號(hào)，用于經(jīng)過(guò)路徑421的傳輸，所有這些都是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面。有利的是，不必重新設(shè)計(jì)用于放大一個(gè)波段中的信號(hào)的光放大器，以便放大另一個(gè)波段，即第二波段中的信號(hào)。
圖5示出了另一種應(yīng)用，其中在第二波段中傳送的光信號(hào)可以利用被設(shè)計(jì)成處理第一波段中光信號(hào)的光設(shè)備來(lái)處理。在該應(yīng)用中，外部激光泵505-I將轉(zhuǎn)換泵信號(hào)(圖3中的信號(hào)“a”)提供給其相應(yīng)的通道波段轉(zhuǎn)換器。這樣，除了激光泵，相同的通道轉(zhuǎn)換器可以被用于不同的應(yīng)用中。然而，外部泵將被定做成用于特定的應(yīng)用。類似地，通道轉(zhuǎn)換器510接收光信號(hào)，該光信號(hào)根據(jù)具有第二波段中波長(zhǎng)(在圖5中被指定為λ2B)的一個(gè)或多個(gè)光信號(hào)而形成，并且以如上所述的方式處理該信號(hào)。這樣一來(lái)，轉(zhuǎn)換器510將根據(jù)具有第一波段中波長(zhǎng)(在圖5中被指定為λ1B)的對(duì)應(yīng)信號(hào)形成的信號(hào)，輸出到路徑511，該路徑延伸到常規(guī)光去復(fù)用器(例如所謂的WDM去復(fù)用器)。光去復(fù)用器515被用于去復(fù)用第一波段中的信號(hào)，因而能夠去復(fù)用在其接收段接收的信號(hào)，并且將該去復(fù)用信號(hào)(λ1到λN)輸出到并行路徑中的相應(yīng)一個(gè)，該路徑延伸到光信號(hào)處理器525。假設(shè)處理器525執(zhí)行所謂的遞減函數(shù)，其中帶信息信號(hào)λ3和λ4被從去復(fù)用信號(hào)流中去除(遞減)，并且以信號(hào)“b””和“c”形式提供給外部應(yīng)用(未示出)。同時(shí)假設(shè)處理器525執(zhí)行所謂的增加函數(shù)，其中其他的帶信息信號(hào)“b”和“c”從外部信號(hào)源接收(未示出)。處理器525接著通過(guò)將信號(hào)“d”和“c”加到以信號(hào)λ3和λ4的形式提供給光信號(hào)復(fù)用器530的并行流中。復(fù)用器530接著將在其輸入端接收的分量信號(hào)復(fù)用到路徑531中，該路徑延伸到通道波段轉(zhuǎn)換器535。通道波段轉(zhuǎn)換器535以如上所述的方式處理在其輸入端接收的信號(hào)，并且將具有第二波段中波長(zhǎng)的對(duì)應(yīng)信號(hào)輸出到傳輸路徑536(根據(jù)由外部激光泵505-2提供的信號(hào)的波長(zhǎng))，所有這些都根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面。對(duì)于本發(fā)明的其他方面，激光泵505-2的波長(zhǎng)可以被設(shè)置，以便轉(zhuǎn)換后的光信號(hào)在例如S波段的第三波段，，而不是例如S波段的第二波段。
因而應(yīng)該認(rèn)識(shí)的是，盡管在此示出的本發(fā)明在特定示意性實(shí)施例的上下文中被描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該能夠設(shè)計(jì)出各種可替換的設(shè)置，這些設(shè)置盡管沒(méi)有在此明示或描述，但體現(xiàn)了本發(fā)明的原理，并且在其精神和范圍之內(nèi)。例如，上述激光泵可以是一個(gè)波長(zhǎng)可調(diào)諧的激光泵，其中所需要的波長(zhǎng)可以通過(guò)調(diào)諧可調(diào)諧激光泵的波長(zhǎng)來(lái)選擇。
權(quán)利要求
1．一種光傳輸系統(tǒng)，包括輸出具有第一帶寬內(nèi)相應(yīng)波長(zhǎng)的光信號(hào)的發(fā)射機(jī)；產(chǎn)生具有第一帶寬和第二帶寬之外波長(zhǎng)的的光信號(hào)的光信號(hào)產(chǎn)生器；以及非線性頻率轉(zhuǎn)換器電路，其將輸出的光信號(hào)與產(chǎn)生的光信號(hào)相組合，接著至少產(chǎn)生具有第二帶寬內(nèi)波長(zhǎng)的光信號(hào)，該波長(zhǎng)與第一帶寬內(nèi)光信號(hào)波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)，并且將新產(chǎn)生的光信號(hào)輸出到光傳輸路徑。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的光傳輸系統(tǒng)，其中轉(zhuǎn)換器電路再生第一帶寬內(nèi)的光信號(hào)以及由信號(hào)產(chǎn)生器所產(chǎn)生的光信號(hào)，并且其中轉(zhuǎn)換器電路包括可被這樣調(diào)諧的過(guò)濾器，即只有第二帶寬內(nèi)的光信號(hào)被輸出到光傳輸路徑。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的光傳輸系統(tǒng)，其中第一帶寬為C波段，而第二波段為L(zhǎng)波段。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的光傳輸系統(tǒng)，其中第一帶寬為C波段，而第二波段為S波段。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的光傳輸系統(tǒng)，其中第一帶寬為L(zhǎng)波段，而第二波段為S波段。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的光傳輸系統(tǒng)，還包括連接到傳輸路徑的另一端的系統(tǒng)接收機(jī)，其中系統(tǒng)接收機(jī)包括非線性頻率轉(zhuǎn)換器電路，其將經(jīng)過(guò)光傳輸路徑接收的光信號(hào)與具有第二帶寬和第三帶寬之外波長(zhǎng)的光信號(hào)相組合，接著至少產(chǎn)生具有第三帶寬內(nèi)波長(zhǎng)的光信號(hào)，該波長(zhǎng)與帶寬內(nèi)的光信號(hào)波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)，并且將新產(chǎn)生的光信號(hào)輸出到輸出終端，以及光信號(hào)去復(fù)用器，其接收來(lái)自輸出終端的光信號(hào)，去復(fù)用該光信號(hào)，并且將該去復(fù)用信號(hào)傳送到相應(yīng)的接收者。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的光傳輸系統(tǒng)，其中第一帶寬為C波段，而第二波段為L(zhǎng)波段。
8．根據(jù)權(quán)利要求6的光傳輸系統(tǒng)，其中第一帶寬為C波段，第二波段為L(zhǎng)波段，而第三波段為S波段。
9．根據(jù)權(quán)利要求1的本發(fā)明，其中光信號(hào)產(chǎn)生器是一個(gè)波長(zhǎng)可調(diào)諧的激光泵。
10．根據(jù)權(quán)利要求9的光傳輸系統(tǒng)，其中第二帶寬可以通過(guò)調(diào)諧激光泵的波長(zhǎng)來(lái)選擇。
11．一種光傳輸系統(tǒng)，包括經(jīng)過(guò)傳輸路徑接收光信號(hào)的裝置，該光信號(hào)是具有第一帶寬內(nèi)相應(yīng)波長(zhǎng)的多個(gè)光信號(hào)的復(fù)合；第一非線性頻率轉(zhuǎn)換器，其將接收的光信號(hào)與具有第一和第二帶寬之間波長(zhǎng)的光信號(hào)相組合，接著至少產(chǎn)生另一個(gè)光信號(hào)，該光信號(hào)是具有第二帶寬內(nèi)波長(zhǎng)的多個(gè)光信號(hào)的復(fù)合，該第二帶寬內(nèi)的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于第一帶寬內(nèi)的光信號(hào)的波長(zhǎng)，并且將其他復(fù)合光信號(hào)輸出到相應(yīng)的輸出終端；將其他復(fù)合光信號(hào)去復(fù)用成相應(yīng)的分量光信號(hào)的去復(fù)用器；光處理器，其用多個(gè)其他接收到的光信號(hào)分量來(lái)替代同樣數(shù)目的去復(fù)用后的光信號(hào)分量，并且將剩下的去復(fù)用后的光信號(hào)分量與其他接收到的光信號(hào)分量復(fù)用，將復(fù)用后的結(jié)果提供給第二非線性轉(zhuǎn)換器；并且其中第二非線性轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)器將復(fù)用后的結(jié)果信號(hào)與具有第二帶寬與第三帶寬之間波長(zhǎng)的光信號(hào)相組合，至少產(chǎn)生另一個(gè)光信號(hào)，該光信號(hào)是具有第三帶寬內(nèi)波長(zhǎng)的多個(gè)光信號(hào)的復(fù)合，該第三帶寬內(nèi)的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于第二帶寬內(nèi)的光信號(hào)的波長(zhǎng)，并且將第三帶寬內(nèi)的復(fù)合光信號(hào)輸出到光傳輸路徑。
12．根據(jù)權(quán)利要求11的光傳輸系統(tǒng)，其中第一和第三帶寬為L(zhǎng)波段，而第二帶寬為C帶寬。
13．根據(jù)權(quán)利要求11的光傳輸系統(tǒng)，其中第一和第三帶寬為S波段，而第二帶寬為C帶寬。
全文摘要
可以用于傳送信息/數(shù)據(jù)的光通道數(shù)量通過(guò)使用具有發(fā)射機(jī)的光傳輸設(shè)備而得到極大地提高,該發(fā)射機(jī)輸出具有第一帶寬,例如C波段內(nèi)相應(yīng)波長(zhǎng)的光信號(hào),將該信號(hào)與具有第一帶寬和第二帶寬,例如L波段之間波長(zhǎng)的光信號(hào)相組合,并且利用非線性頻率轉(zhuǎn)換器,處理該組合信號(hào),以至少形成具有第二帶寬內(nèi)波長(zhǎng)的光信號(hào),該第二帶寬內(nèi)波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于第一帶寬內(nèi)光信號(hào)的波長(zhǎng)。這樣,用于C波段的設(shè)備也可以被用于處理第二波段內(nèi)的光信號(hào)。
文檔編號(hào)H04J14/00GK1283902SQ0012273
公開(kāi)日2001年2月14日 申請(qǐng)日期2000年8月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月10日
發(fā)明者斯坦·魯米西, 古德·H·胡茲克, 周建會(huì) 申請(qǐng)人:朗迅科技公司