專利名稱：用于光通訊系統(tǒng)中的分支單元的制作方法
本申請是中國專利申請?zhí)?7118485.2一案的分案申請。
本發(fā)明涉及應(yīng)用于長距離通訊，如海底光纜通訊的光通訊系統(tǒng)。
近來，廣泛地開展了光通訊系統(tǒng)的研制以實現(xiàn)大容量和高速的通訊系統(tǒng)。特別是，當大量信息要同時發(fā)送時，光波長多路復(fù)用系統(tǒng)受到高度評價，并為在不久的將來投入實際使用進行研究。在光波長多路復(fù)用系統(tǒng)中，攜帶信息并含多個波長的光信號作波長多路復(fù)用傳輸。每種波長的光信號至少對應(yīng)一個信道。在可應(yīng)用于長距離通訊，如海底光纜通訊的光波長多路復(fù)用系統(tǒng)中，正在開發(fā)光加入—取出系統(tǒng)，該系統(tǒng)中，在通訊線路上波長多路復(fù)用的多個光信號中，一個有特定波長的光信號，或者一個沿著特定信道傳輸?shù)墓庑盘?，被分支出來并沿著分支信道將光信號傳送到終端站，具有與分支信道相同波長并從該終端站發(fā)出的光信號，再被組合到經(jīng)過原來傳輸線傳送的光信號中傳送到終端站。


圖1A至圖1F畫出普通的光加入—取出系統(tǒng)及該系統(tǒng)存在的問題。
圖1A是方框圖，畫出此光加入—取出系統(tǒng)的整個配置。此光加入—取出系統(tǒng)中的基本配置有作為發(fā)送光波長多路復(fù)用光信號的發(fā)送站的終端站A；作為從終端站A接收信號的接收站的終端站C；將來自終端站A光信號中有特定波長的光信號分支出來或組合進去的分支單元1100；以及終端站B，它接收被分支單元1100分支的光信號，并以與接收到的光信號有相同波長的光信號形式發(fā)送新的信息。通常在海底光纜通訊中，分支單元1100固定在海底，將光信號發(fā)送到安裝在不同國家的終端站，例如，終端站A，終端站B和終端站C。一般，終端站A與終端站C之間的距離約3,000km，分支單元1100安裝在這兩個站之間的中點附近。當光信號被傳送一長段距離時，由于該光信號的強度被衰減，所以終端站A與分支單元1100之間，終端站B與分支單元1100之間以及終端站C與分支單元1100之間的傳輸線上分別有多個光學(xué)放大器1101，1102以及1103。圖1A為了說明簡單，在相應(yīng)的傳輸線上畫上各自的光學(xué)放大器1101，1102和1103，但是，每條傳輸線實際上有很多光學(xué)放大器。通常，每個光學(xué)放大器1101，1102和1103有自動輸出光平(level)控制線路(ALC電路)，以保持每個光學(xué)放大器1101，1102，和1103的輸出光平恒定，使光信號可以恒定地放大到特定的輸出光平。
圖1A畫出單向通訊的傳輸線路。實際上，電路設(shè)計成建立雙向通訊，即上行線通訊和下行線通訊。
圖1B至圖1F畫出在每個傳輸線路上一個光信號及其存在的問題。
圖1B畫出圖1A內(nèi)點A處的光信號。在圖1B所示的情況中，光信號有四個不同波長，被波長多路復(fù)用，并從終端站A發(fā)送。每個光信號下面的鼓包稱之為放大的自發(fā)輻射(ASE)噪聲。這是疊加到光信號上的噪聲隨光信號被光學(xué)放大器放大時產(chǎn)生的。光通訊系統(tǒng)的運行性能取決于光信號與ASE之信噪比S/N。
在分支單元1100中，具有波長為λ1的光信號被分出來，并傳送到終端站B，具有波長為λ1的光信號從終端站B傳送到終端站C。
從終端站A發(fā)送的信號(圖1B)中波長不為λ1的光信號沒有被分支單元1100分出來，而是照樣傳送到終端站C。終端站B接收波長為λ1的光信號，并傳送具有同樣波長λ1的光信號。圖1C畫出從終端站B發(fā)送并被光學(xué)放大器1102放大的信號在點B處的狀態(tài)。分支單元1100將從終端站B發(fā)送波長為λ1的光信號與波長為λ2至λ4的光組合，將組合的結(jié)果傳送到終端站C。
圖1D畫出來自終端站B光信號在點C處的狀態(tài)，該光信號被分支單元1100組合并經(jīng)光學(xué)放大器1103放大。圖1C和圖1D表示當來自終端站B的光信號與來自終端站A的光信號組合時，光信號的功率光平互相相等的情況。在此情況中，具有任何波長的光信號對ASE噪聲呈現(xiàn)相同的信噪比S/N，如圖1D所示。
圖1E也畫出光信號在點B處的狀態(tài)。在此情況中，來自終端站B的光信號功率光平高。當來自終端站B的光信號功率光平高時，光信號被分支單元1100組合并被光學(xué)放大器1103放大之后，點C處的光信號狀態(tài)變成如圖1F所示。所以，雖然波長為λ1的信噪比S/N高，由于光通訊系統(tǒng)的運行性能取決于較低的信噪比S/N，當其他波長的信噪比S/N低時，就認為該系統(tǒng)的運行性能差。
圖2A，2B，3A，和3B表示光學(xué)放大器運行狀況及信噪比S/N。
在此實例中，具有不同波長的兩個光信號被多路復(fù)用，總功率為0dBm的光信號輸入到光學(xué)放大器。光學(xué)放大器包括一個增益為10dB的自動輸出光平控制線路，光輸出限制在10dBm。輸入端每個光信號的狀態(tài)對于兩個波長的光信號的功率都是-3dBm，總和為0dBm，如圖2A所示。圖2B畫出這兩個光信號輸入到光學(xué)放大器之后的輸出。即，每個波長的光信號被放大了，每個光信號的功率為+7dBm，輸出光的總功率為+10dBm。另一方面，ASE噪聲也放大了，每個光信號對ASE噪聲的信噪比S/N為30dB。所以，光學(xué)放大器的運行性能表明信噪比S/N為30dB。
圖3A和圖3B畫出一個輸入光信號與另一個具有不同功率光平的光信號多路復(fù)用的情況。光學(xué)放大器的性能與圖2A和圖2B所示光學(xué)放大器的性能相同。然而，如圖3A所示，兩個不同波長的光信號總功率為0dBm，一個光信號的功率光平標明-1.5dBm，而另一個光信號的功率光平標明-4.5dBm。兩個功率光平之差為3dB。如果這兩個光信號作為輸入，則得到的輸出如圖3B所示。即，兩個輸入信號中光信號功率光平較高的為+8.5dBm，而光信號功率光平較低的為+5.5dBm，因為每個波長的光信號被放大，使得輸出信號的總功率光平可以取上述值，即，光學(xué)放大器的輸出固定在+10dBm。此時，ASE噪聲被放大了，兩個波長的信噪比S/N是不同的。即，標明較高功率光平的波長的信噪比S/N是一個可接受的值，而標明較低功率光平的波長的信噪比S/N相對地說是不合要求的。由于光學(xué)放大器的運行性能是由不合要求的信噪比S/N來評價，所以該光學(xué)放大器的性能認定為差的。
在參照圖1A的上述光加入—取出系統(tǒng)中，在終端站與分支單元之間插入很多光學(xué)放大器。在分支單元中，從終端站A獨立產(chǎn)生的光信號與來自終端站B的光信號組合，并被光學(xué)放大器放大。來自終端站A和終端站B相應(yīng)波長的光信號在組合時可能功率上不匹配，因為它們的傳輸距離和輸出功率不盡相同。另外，即使系統(tǒng)制作設(shè)計階段已經(jīng)仔細計算了光信號的輸出功率和衰減，光信號的功率光平不可能控制成如同設(shè)計的一樣。在此情況下，具有較低功率光平的光信號與具有較高功率光平的光信號，在經(jīng)過光學(xué)放大器放大之后，在信噪比S/N上產(chǎn)生差異，如圖2A，2B，3A和3B所描述那樣。系統(tǒng)的運行性能是用具有較低功率光平光信號的信噪比S/N來評價，即，用不合要求的信噪比S/N評價。
當來自分支站的光信號功率光平不同于來自發(fā)送站的光信號功率光平時，評價的依據(jù)是標明光信號傳輸性能較低的信噪比S/N，從而認定該系統(tǒng)性能差。
本發(fā)明的目的是提供一個光通訊系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠補償來自發(fā)送站光信號功率光平與來自分支站光信號功率光平之間差異，因而保持高的系統(tǒng)性能。
按照本發(fā)明的光通訊系統(tǒng)包括發(fā)送波長多路復(fù)用光信號的發(fā)送站；接收該光信號的接收站；接收波長多路復(fù)用光信號中具有特定波長的光信號，并在特定波長上發(fā)送光信號的分支站；以及分支單元，它將發(fā)送站發(fā)出的光信號中有特定波長的光信號分出來，傳送到分支站，并將分支站發(fā)出的光信號與分支站發(fā)出的不同于特定波長的光信號組合在一起。這些信號是由功率光平互相匹配的信號組成的。
在一個光通訊系統(tǒng)中，它包括發(fā)送波長多路復(fù)用光信號的發(fā)送站；接收該光信號的接收站；接收波長多路復(fù)用光信號中具有特定波長的光信號，并發(fā)送該特定波長光信號的分支站；以及分支單元，它將發(fā)送站發(fā)出的光信號中有特定波長的光信號分出來，傳送到分支站，并將分支站發(fā)出的光信號與發(fā)送站發(fā)出的光信號組合；將組合的信號發(fā)送到接收站，按照本發(fā)明的分支單元，它將發(fā)送站發(fā)出的光信號中具有特定波長的光信號分出來，傳送到分支站，并將分支站發(fā)出的光信號與分支站發(fā)出的不同于特定波長的光信號組合在一起。這些信號是由功率光平互相匹配的信號組成的。
另外，按照本發(fā)明另一方面的終端站包括一個光傳輸信號發(fā)送單元，用于產(chǎn)生由待發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)制的光傳輸信號；一個模擬光(dummylight)產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生與光傳輸信號波長不同的模擬光；一個波長多路復(fù)用單元，用于模擬光和光傳輸信號的波長多路復(fù)用；以及一個光平調(diào)整單元，用于調(diào)整模擬光的輸出光平。
按照本發(fā)明的另一方面，控制光通訊系統(tǒng)的方法中有一個系統(tǒng)，它包括第一光學(xué)終端站；第二光學(xué)終端站；第三光學(xué)終端站；光學(xué)分支單元，用于連接第一光學(xué)終端站至第三光學(xué)終端站；以及光學(xué)放大器，使光學(xué)分支單元與第二光學(xué)終端站之間輸出信號保持在一恒定功率上，其中，分支單元對來自第一終端站和第二終端站的光傳輸信號波長多路復(fù)用，并將結(jié)果發(fā)送到第三終端站，通過發(fā)送波長不同于光傳輸信號的模擬光并調(diào)整模擬光的光平，第二光學(xué)終端站控制光學(xué)放大器輸出光的光傳輸信號光平。
另外，在按照本發(fā)明光通訊系統(tǒng)中的終端站有一個系統(tǒng)，它包括第一光學(xué)終端站；第二光學(xué)終端站；第三光學(xué)終端站；光學(xué)分支單元，用于連接第一光學(xué)終端站至第三光學(xué)終端站；以及光學(xué)放大器，使光學(xué)分支單元與第二光學(xué)終端站之間輸出信號保持在一恒定功率上，其中，分支單元對來自第一終端站和第二終端站的光傳輸信號波長多路復(fù)用，并將結(jié)果發(fā)送到第三終端站，第二光學(xué)終端站包括一個光傳輸信號發(fā)送單元，用于產(chǎn)生由待發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)制的光傳輸信號；一個模擬光產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生與光傳輸信號波長不同的模擬光；一個波長多路復(fù)用單元，用于波長多路復(fù)用模擬光和光傳輸信號；以及一個光平調(diào)整單元，用于調(diào)節(jié)模擬光的輸出光平。
在按照本發(fā)明光通訊系統(tǒng)的終端站或分支單元中，當發(fā)送波長多路復(fù)用光信號的發(fā)送站發(fā)出的光信號，但不包括待發(fā)送到分支站具有特定波長的光信號，在分支單元與分支站發(fā)出的具有特定波長的光信號組合時，這個組合可由兩個功率互相匹配的光信號實現(xiàn)。因此，組合之后兩個光信號之間功率光平之差避免了較低功率光平信號的信噪比S/N下降，并避免該系統(tǒng)性能惡化。即，本發(fā)明可以實現(xiàn)一個光加入—取出系統(tǒng)，它能夠使系統(tǒng)性能長時間保持在高水平上。
圖1A至圖1F是說明普通加入—取出系統(tǒng)及其存在問題的圖解；圖2A和圖2B是光學(xué)放大器的運行和其信噪比S/N的說明圖(1)；圖3A和圖3B是光學(xué)放大器的運行和其信噪比S/N的說明圖(2)；圖4表示本發(fā)明的第一個實施例；
圖5表示按照第一個實施例的一個光學(xué)衰減器實例；圖6畫出按照本發(fā)明第二個實施例的配置；圖7畫出按照本發(fā)明第三個實施例的全部配置；圖8畫出按照本發(fā)明第三個實施例的分支單元中光信號加入和取出的配置；圖9A至圖9C畫出圖8所示分支單元的特性曲線；圖10A和圖10B表示輸入到分支單元的加入光信號的狀態(tài)，在此單元中加入光信號被組合，以及表示從分支單元到接收站的輸出光；圖11A和圖11B表示按照本發(fā)明第三個實施例中模擬光用作控制手段的情況；圖12是一框圖，畫出作為發(fā)送站和接收站的終端站的部分配置；以及圖13是一框圖，畫出分支站的配置。
圖4表示按照本發(fā)明的第一個實施例。
圖4畫出這一配置，其中分支單元16調(diào)節(jié)來自分支站光信號的功率光平。雖然圖4中只畫出從發(fā)送站到接收站的下行線路，實際上也安裝了從接收站到發(fā)送站的上行線路。
從發(fā)送站發(fā)出的光信號是波長多路復(fù)用的，此光信號輸入到環(huán)行器10，然后到達光纖光柵11。在光纖光柵11中，具有待發(fā)送到分支站波長的光信號才被反射，其他信號直接通過。被光纖光柵11反射的光信號再輸入到環(huán)行器10，并發(fā)送到分支站。直接通過光纖光柵11的光信號也通過隔離器12和光纖光柵13，進入環(huán)行器14，并與來自分支站的光信號組合，然后發(fā)送到接收站。當分支站發(fā)出的光信號輸入到環(huán)行器14時，此信號傳送到光纖光柵13。因為分支站發(fā)出的光信號波長與光纖光柵11反射的波長相同，此信號也被光纖光柵13反射，再輸入到環(huán)行器14，并發(fā)送到接收站一側(cè)。沒有被光纖光柵13反射的多余光被隔離器12阻擋，避免向發(fā)送站傳播。當發(fā)送站發(fā)出的光信號與分支站發(fā)出的光信號在環(huán)行器14中組合時，如果具有不同波長的光信號功率之間有差異，在光學(xué)放大器將信號放大后，信噪比S/N就下降。按照本實施例的情況，傳輸線路上有一光學(xué)衰減器15，分支站發(fā)出的光信號通過此衰減器。光學(xué)衰減器15調(diào)節(jié)來自分支站光信號的功率光平，使得從發(fā)送站發(fā)出的光信號在功率光平上與分支站發(fā)出的光信號匹配。所以，此光學(xué)加入—取出系統(tǒng)的系統(tǒng)性能可以保持很高。
圖5表示按照本發(fā)明第一實施例中一個光學(xué)衰減器的實例。
圖5所示的光學(xué)衰減器是將單模光纖或色散位移光纖(DSF)20和21在其光軸互相移位下熔接而得到的。單模光纖或DSF20或21包括芯22和24，以及保護芯22和24的包層23和25。它們在熔區(qū)26被熔化。芯22與芯24之間互相有一些移位，當光信號通過這個區(qū)域時，就有光損耗。所以，通過這個區(qū)域以光信號功率光平低于光信號通過這個區(qū)域之前的光信號功率光平。所以，可以調(diào)節(jié)從分支站發(fā)出的光信號功率光平。這種光纖之間的連接稱之為移軸拼接。
當用移軸拼接方法制成光學(xué)衰減器時，光纖之間的連接是固定的，因而光信號的衰減也是固定的。所以，當系統(tǒng)設(shè)計成時，用移軸拼接調(diào)節(jié)光信號的衰減僅能調(diào)節(jié)一次。然而，由于光衰減可以長時間維持在一恒定水平上，在以下情況中可以獲得一個可靠的光學(xué)衰減器，即安裝在海底光纜通訊中的海底分支單元，和分支單元不能頻繁維修的地方。
因為完成拼接過程的單元往往含有檢測光信號衰減的設(shè)備，光衰減通常是通過調(diào)節(jié)光纖光軸的位移量而調(diào)節(jié)的，在光纖拼接時就確定了光衰減。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)合適的光衰減。
光學(xué)衰減器的結(jié)構(gòu)不限于上述的移軸拼接，而可以由普通的專業(yè)技術(shù)人員通常預(yù)期的范圍內(nèi)隨意決定。
圖6畫出本發(fā)明第二個實施例的配置。
同樣，在本實施例中，分支單元30的設(shè)計要把分支站發(fā)出的光信號功率光平調(diào)節(jié)成與發(fā)送站發(fā)出的光信號功率光平匹配。在圖3中，只標明來自發(fā)送站的下行線路。(實際上，可以有上行線路。)從發(fā)送站發(fā)出的光信號被光學(xué)放大器31放大，被耦合器32分支。因為，這個實例中實現(xiàn)的分支過程是用于監(jiān)視來自發(fā)送站的光信號功率光平，所以大部分的光信號功率設(shè)計成不被分支而是直接通過。從直接通過的光信號中，要傳送進環(huán)行器33和光纖光柵34并到達分支站的那些波長的光信號被取出，取出的光信號發(fā)送到分支站。具有其他波長的光信號還直接通過隔離器35，光纖光柵36和環(huán)行器37，并與來自分支站的光信號組合，將組合的結(jié)果發(fā)送到接收站。
從耦合器32分出的光信號在控制電路400中被光電二極管38轉(zhuǎn)換成電信號，輸入到比較器39。從分支站發(fā)出的光信號輸入到光學(xué)放大器43中放大，再被耦合器44分支。在此點上，大部分光信號直接通過，并與來自發(fā)送站直接通過的光信號在環(huán)行器37和光纖光柵36中組合，組合的結(jié)果發(fā)送到接收站一側(cè)。在耦合器44中分出的光信號在控制電路400中被光電二極管41轉(zhuǎn)換成電信號。轉(zhuǎn)換成電信號并被光平轉(zhuǎn)換器40接收的信號功率光平被調(diào)節(jié)。輸入到比較器39。配置光平轉(zhuǎn)換器40的理由如下。即，被光電二極管38接收的光信號是，例如有8個不同波長的光信號從發(fā)送站發(fā)出和多路復(fù)用的，然而，光電二極管41接收的光信號是從分支站發(fā)出的，并包含從發(fā)送站發(fā)出的光信號中8個不同波長中的例如4個波長的光信號。所以，由光電二極管38接收的光信號包含8個光信號，而由光電二極管41接收的光信號只包含4個光信號。如果將這些光信號的功率光平直接進行比較，由光電二極管38接收的光信號功率光平自然要高。然而，有必要將分支站發(fā)出的每個波長的光信號功率光平與從發(fā)送站發(fā)出，但未被取出(提取)到分支站的每個波長的光信號功率光平相匹配。所以，來自分支站四波多路復(fù)用光信號的功率光平被光平轉(zhuǎn)換器40轉(zhuǎn)換，使其與來自發(fā)送站八波多路復(fù)用光信號的功率光平相匹配。然后，將轉(zhuǎn)換的結(jié)果輸入到比較器39。
比較器39將如此得到的電信號功率光平進行比較，比較結(jié)果輸入到運算放大器42。比較結(jié)果與參考值(ref)進行比較，如果來自分支站的光信號功率光平與來自發(fā)送站的光信號功率光平之間存在差別，就發(fā)出一個控制信號給光學(xué)放大器43，使得來自分支站的光信號功率光平能夠被調(diào)整，實現(xiàn)從發(fā)送站直接通過的每個波長的光信號功率光平與光學(xué)放大器43輸出的每個波長的光信號功率光平匹配。
因此，當光信號由環(huán)行器37和光纖光柵36組合時，兩個光信號的功率光平能夠相等。所以，在光信號正被發(fā)送到接收終端時，可以成功地避免由光學(xué)放大器引起的上述系統(tǒng)性能惡化。
上述分支單元的配置僅是一個實例，可以有多種變化，這些變化由本實施例的工藝原理所包含。
圖7表示本發(fā)明的第三個實施例。
根據(jù)第一個實施例和第二個實施例，通過分支單元的光傳輸信號與從分支站插入的光信號之間在功率光平上的差別是在分支單元中調(diào)整的。另一方面，根據(jù)第三個實施例，在光信號輸入到分支單元之前，此光信號的功率光平是在終端站一側(cè)的控制下調(diào)整的。
實際上，發(fā)送波長不同于光傳輸信號的模擬光，傳輸信號的功率光平是在光學(xué)終端站中通過改變模擬光的功率光平而調(diào)整的。
即，升高模擬光的光平，光傳輸信號在通過光學(xué)放大器時，其光平就下降。降低模擬光的光平，光傳輸信號在通過光學(xué)放大器時，其光平就升高。
圖7畫出該系統(tǒng)的配置，它包括在光學(xué)終端站1的光傳輸信號發(fā)送單元1-1；模擬光產(chǎn)生單元1-2，用于在光學(xué)終端站產(chǎn)生模擬光；光平調(diào)整單元1-3，用于調(diào)節(jié)模擬光的光平；以及波長多路復(fù)用單元1-4，用于將不同波長的光信號組合在一起。光傳輸信號的光平依靠這種配置進行調(diào)節(jié)。
圖8表示本發(fā)明的第三個實施例。
該系統(tǒng)的配置如圖7中所示，它包括光學(xué)終端站1；光傳輸信號發(fā)送單元1-1；模擬光產(chǎn)生單元1-2，用于在光學(xué)終端站產(chǎn)生模擬光；光平調(diào)整單元1-3，用于調(diào)節(jié)模擬光的光平；以及波長多路復(fù)用單元1-4，用于將不同波長的光信號組合在一起。光傳輸信號的光平依靠這種配置進行調(diào)節(jié)。
當信號經(jīng)過光學(xué)放大器6發(fā)送到光學(xué)終端站2時，來自光學(xué)終端站1的信號被光學(xué)放大器6放大。因此，光信號的光平可以依據(jù)模擬光的光平而改變。
升高模擬光的光平，光傳輸信號在通過光學(xué)放大器6時，其光平就下降。降低模擬光的光平，光傳輸信號在通過光學(xué)放大器6時，其光平就升高。
即，當功率光平互不相同的各種波長的光信號輸入到光學(xué)放大器時，光學(xué)放大器的輸出可以設(shè)定成恒值，如在現(xiàn)有技術(shù)的描述中提到過的。所以，各個光信號在放大之后，其功率光平就出現(xiàn)差別，當各個信號輸入到光學(xué)放大器時，其中一個信號呈高功率光平，而另一個信號呈低功率光平。由于這個原因，當一個光信號從分支站發(fā)送時，輸出功率光平能夠變化且與該光信號波長不同的模擬光隨含數(shù)據(jù)信息的該光信號一起發(fā)送。因此，當該光信號通過光學(xué)放大器60-1至60-n和61-1至61-n時，可以調(diào)節(jié)該光信號的功率光平。
圖7畫出按照本發(fā)明第三個實施例的整個配置。
圖7畫出光加入—取出系統(tǒng)的配置，其中終端站A與終端站B采用上行線路和下行線路穿過分支單元51互相連接。而且，從分支單元51分出一條線路，安排上行線路和下行線路是為了分支站53能夠發(fā)送和接收光信號。連接終端站A，終端站B，分支站53和分支單元51的傳輸線上有多個光學(xué)放大器55-1至55-n，56-1至56-n，57-1至57-n，58-1至58-n，59-1至59-n，60-1至60-n，61-1至61-n，和62-1至62-n，其中每個放大器有ALC電路，當光信號傳送一長段距離時，ALC能夠放大該光信號。分支單元51有一條上行線路和一條下行線路。上行線路包括一個光學(xué)環(huán)行器33，用于把來自光學(xué)終端站A的光傳輸信號輸入到光纖光柵34，把來自光纖光柵34有特定波長的光傳輸信號傳送到分支站53；一個光學(xué)隔離器35，用于讓已經(jīng)穿過光纖光柵34的光通過；以及一個光學(xué)環(huán)行器37，用于把來自分支站53的光信號輸入到光纖光柵36，將從光學(xué)隔離器35和光纖光柵36反射的光輸出到光學(xué)終端站B一側(cè)。下行線路包括一個光學(xué)環(huán)行器33’，用于把來自光學(xué)終端站B的光傳輸信號輸入到光纖光柵34’，把來自光纖光柵34’有特定波長的光傳輸信號傳送到分支站53’；一個光學(xué)隔離器35’，用于讓已經(jīng)穿過光纖光柵34’的光通過；以及一個光學(xué)環(huán)行器37’，用于把來自分支站53’的光信號輸入到光纖光柵36’，把從光學(xué)隔離器35’和光纖光柵36’反射的光輸出到光學(xué)終端站B一側(cè)。
分支站53包括接收單元1-6，用于接收來自下行線路的光傳輸信號；光傳輸信號發(fā)送單元1-1，用于發(fā)送光傳輸信號；模擬光產(chǎn)生單元1-2，在接收到來自接收單元1-6的信號后，用于改變模擬光的光平；以及波長多路復(fù)用單元1-4，用于波長多路復(fù)用來自模擬光產(chǎn)生單元1-2和光傳輸信號發(fā)送單元1-1的輸出；接收單元1-6’，用于接收來自上行線路的光傳輸信號；光傳輸信號發(fā)送單元1-1’，用于發(fā)送光傳輸信號；模擬光產(chǎn)生單元1-2’，在接收到來自接收單元1-6’的信號后，用于改變模擬光的光平；以及波長多路復(fù)用單元1-4’，用于波長多路復(fù)用來自模擬光產(chǎn)生單元1-2’和光傳輸信號發(fā)送單元1-1’的輸出。
來自分支站53的光信號功率光平與來自終端站A或終端站B的光信號功率光平之間的調(diào)整是利用分支站53內(nèi)模擬光產(chǎn)生單元1-2和1-2’以及終端站A和終端站B內(nèi)光譜分析儀65和66完成的。由模擬光產(chǎn)生單元1-2和1-2’產(chǎn)生的模擬光應(yīng)該在波長上不同于光信號。
即，當模擬光與分支站53發(fā)出的光信號被多路復(fù)用且一起發(fā)送時，在通過光學(xué)放大器后，光信號的輸出可以依據(jù)模擬光的功率光平加以調(diào)整。例如，當光信號的功率光平高于模擬光的功率光平時，該光信號在被光學(xué)放大器放大以后，其輸出大于模擬光的輸出。另一方面，當模擬光的功率光平高于光信號的功率光平時，模擬光在被光學(xué)放大器放大以后，其輸出大于光信號的輸出，該光信號呈較低功率光平。由于光信號的輸出保持恒定，模擬光的輸出功率與光信號的輸出功率之和應(yīng)該是個定值。所以，改變模擬光的功率光平也改變了從光學(xué)放大器輸出的光信號功率光平。
接收光信號的終端站A和終端站B內(nèi)有光譜分析儀65和66，用于檢測接收到的光信號中有特定波長的信號功率光平。通過檢測從分支站53發(fā)出的每個波長的光信號功率光平和從終端站A及終端站B直接發(fā)出的光信號功率光平，可以確定功率光平是否存在差別。共結(jié)果以一個光信號傳送到分支站53。如果分支站53的接收單元確認，從分支站發(fā)出的光信號在功率光平上不同于從終端站A或終端站B直接發(fā)出的光信號，則調(diào)節(jié)模擬光產(chǎn)生單元1-2和1-2’的模擬光功率光平，使得從分支站53發(fā)出并以光學(xué)放大器輸出的光信號功率光平能夠調(diào)整。因此，由接收終端站經(jīng)常地監(jiān)測每一個波長的光信號功率光平，通過分支站53調(diào)節(jié)模擬光的功率光平，使得從分支站53發(fā)出的光信號功率和從終端站A或終端站B直接發(fā)出的光信號功率光平在分支單元51組合時，二者大致相等。所以，能夠保持系統(tǒng)的高性能而沒有破壞系統(tǒng)的運行特性。因為只有光學(xué)多路復(fù)用波長內(nèi)的光信號呈低功率光平時，才得到降低的信噪比S/N。
圖8畫出按照本發(fā)明第三個實施例分支單元中加入和取出光信號的配置。
圖8中省略了上行線路的各種單元。按照第三個實施例的分支單元僅有執(zhí)行光信號的加入—取出功能。即，從發(fā)送站發(fā)出且波長多路復(fù)用的光信號通過環(huán)行器70，輸入到光纖光柵73-1至73-4。光纖光柵73-1至73-4中每一個的功能是反射單一波長的光信號。即，光纖光柵73-1，73-2，73-3和73-4選擇性地分別反射從發(fā)送站發(fā)出的，波長為λ1，λ2，λ3，和λ4的光信號，再將相應(yīng)的光信號輸入到環(huán)行器70。從光纖光柵73-1至73-4反射的光信號再進入環(huán)行器70，各取不同的路徑，作為取出光信號發(fā)送到分支站。沿有被光纖光柵73-1至73-4反射的光信號通過隔離器72和光纖光柵74-1至74-4，進入環(huán)行器71，與從分支站發(fā)出的加入光信號組合，再傳送到接收站。
從分支站發(fā)出的加入光信號和模擬光輸入到環(huán)行器71，傳送到光纖光柵74-1至74-4。如上所述，具有波長為λ1至λ4的光信號被反射，再輸入到環(huán)行器71，發(fā)送到接收站。此時，作為加入信號與光信號一起傳送的模擬光既不被光纖光柵74-1至74-4反射，也不通過隔離器72。因此，大部分的信號被分散了。模擬光依靠這種配置不被發(fā)送到接收站一側(cè)。
圖9A至圖9C畫出圖8所示分支單元的特性曲線。
圖9A畫出從發(fā)送站到接收站的通路特性曲線。來自發(fā)送站的入射光是白光，圖9A指明隔離器72(圖8)周圍的傳輸特性。圖9A指出四個中心波長附近的光傳輸強度下降了。這意味著，光纖光柵73-1至73-4反射這些波長的光，該光不輸出到隔離器72。與特定波長不同的波長保持其光強不變。所以，依靠圖8所示的配置，有特定波長的光信號才能有選擇地不予通過。
圖9B畫出從發(fā)送站到分支站光信號的取出特性曲線。來自發(fā)送站的光是白光。圖9B指出，圖9A所示低傳遞系數(shù)波長的光反而被取出，并傳送到分支站。四個不同波長的光被圖8中所示光纖光柵73-1至73-4反射，由環(huán)行器70傳送到分支站。
圖9C畫出光信號從分支站到接收站的傳輸特性曲線，在此情況中，沒有光從發(fā)送站輸入，從分支站輸入的白光是檢驗要檢測何種波長。在此情況中，從分支站輸入的光被環(huán)行器70發(fā)送到光纖光柵74-1至74-4，具有與圖9B中所示情況相同波長的光被反射。然后，該光再輸入到環(huán)行器71，輸出到接收站。如圖9C所示，四個不同波長的光被輸出，其余的光僅作為低光平噪聲輸出。
圖10A和圖10B表示加入光信號輸入到分支單元，并表示從分支單元到接收站的輸出光狀態(tài)，加入光信號在此分支單元中組合。
如圖10A所示，假定四波多路復(fù)用信號從分支站發(fā)出。如果按普通技術(shù)，該信號與來自發(fā)送站的光信號在不加控制下組合，則組合結(jié)果如圖10B所示。在此實例中，八波多路復(fù)用信號從發(fā)送站發(fā)出，又假定有圖10A所示四個較短波長的光信號(1)被分支單元加入和取出。
如果來自分支站如圖10A所示的光信號與來自發(fā)送站的光信號(2)組合而不加任何控制，則從發(fā)送站發(fā)出的光信號(2)與來自分支站如圖10B所示的光信號(1)之間就出現(xiàn)功率光平上的差別，因為來自分支站的光信號功率光平不同于來自發(fā)送站的光信號功率光平。在圖10B所示的情況中，來自分支站的光信號功率光平較高。即，用(1)所示的光信號是來自分支站的光信號，而用(2)所示的光信號是在分支單元中通過并向接收站傳送的光信號。在圖10A和圖10B中，鼓包狀部分是ASE噪聲。
圖11A和圖11B表示按照本發(fā)明第三個實施例用模擬光作控制手段的情況。
圖11A表示包含模擬光的光信號，該模擬光是從分支站發(fā)送到分支單元的。(4)表示含信息的光信號。(3)表示模擬光。將圖11A與圖10A進行比較可以清楚地看出，如果模擬光(3)的功率光平較高，則含信息的光信號功率光平變得相對低些。在圖10B所示的情況中，來自分支站處在較高功率光平上的光信號被組合進來。所以，來自分支站的光信號與從發(fā)送站直接到接收站的光信號之間在功率光平上就產(chǎn)生差別。然而，來自分支站含有信息的光信號(4)功率光平可以借助圖11A所示的模擬光(3)來降低。所以，分支單元中從發(fā)送站輸出到接收站一側(cè)的光信號(5)與從分支站發(fā)出如圖11B所示的光信號(4)之間光平上的差別幾乎可以下降至零。對應(yīng)于圖11B所示(3)的光信號是分支單元中設(shè)有完全消散并已被輸出到接收站的模擬光。
在上述實例中，從分支站發(fā)出含有信息的光信號功率光平相對較高。如果此光信號功率光平較低，則含有信息的光信號(4)可以通過降低模擬光的功率光平而變成相對較高。所以，根據(jù)情況在分支站中調(diào)節(jié)模擬光的輸出，來自發(fā)送站的光信號(5)功率光平可以變成與來自分支站的光信號(4)功率光平相匹配，從而保持高的系統(tǒng)性能。
上述技術(shù)可以應(yīng)用于比八波傳輸更多路的光波長多路復(fù)用通訊中，或應(yīng)用于較少路的光波長多路復(fù)用通訊中。模擬光的波長不一定要短些，而可以是任意波長，只要該波長是在光學(xué)放大器放大光信號的所用波段內(nèi)。
圖12是一方框圖，畫出作為發(fā)送站和接收站的終端站的一部分。
如果光信號是從分支單元經(jīng)過上行線路發(fā)出，則耦合器90會部分地分支光信號。例如，耦合器90對光信號分支的比例為10∶1。大部分光信號通過耦合器90，接著被耦合器91和92分支。每一個分支光信號作為有各自波長的信號(沿各自信道的光信號)通過光學(xué)濾波器93-1至93-3被提取。有各自波長的光信號被前置放大器94-1至94-3放大，由光學(xué)接收器95-1至95-3接收，接著轉(zhuǎn)換成電信號。多路信號分解器97取出信息，并將它傳送到圖12中未畫出的信息處理單元中。
被耦合器90分支的光信號輸入到光譜分析儀96中，檢驗每一個波長的光信號功率光平。將接收到的光信號光平差提取為信息。將它寫入到圖12中未畫出的數(shù)據(jù)格式產(chǎn)生單元中光信號的信息通訊格式(例如，SDH/SONET的POH(通過開銷(pass overhead))，產(chǎn)生的電信號與其他信息信號放入此格式中。這些過程是由圖12中所示多路復(fù)用器98完成的。從多路復(fù)用器98輸出的數(shù)據(jù)信號由每個信道上的光發(fā)送單元99-1至99-3轉(zhuǎn)換成相應(yīng)波長的光信號，每一個波長的光信號利用后置放大器100-1至100-3放大，再發(fā)送。如此產(chǎn)生的每一個波長的光信號由耦合器101和102加以組合，通過下行線路傳送到終端站或分支站。
接收光信號的終端站不僅提取光信號中的信息，而且還利用光譜分析儀96檢測每一個波長的光信號功率光平之差，再將它傳送出去，作為插入在部分主信號中的信息。
在圖12中，多路復(fù)用的光信號波長數(shù)是3，但該數(shù)不限于3。依照圖12，三個光學(xué)接收器95-1至95-3中兩個光學(xué)接收器接收來自分支站的光信號，余下一個光學(xué)接收器接收從終端站，即發(fā)送站，發(fā)出的光信號，再通過分支單元。與此類似，三個光發(fā)送單元99-1至99-3中兩個單元將傳輸用的波長光信號傳送到分支站，余下的一個單元將傳輸用的波長光信號傳送到終端站，即接收站。
圖13畫出分支站一部分的框圖。
經(jīng)過下行線路，有兩個不同波長(不限于兩個)的光信號從分支單元發(fā)出。耦合器118將此光信號分支。光學(xué)濾波器119-1和119-2提取各自波長的光信號。相應(yīng)波長的光信號被前置放大器120-1和120-2放大，并由光接收器121-1和121-2轉(zhuǎn)換成電信號。多路信號分解器122提取信息，并將此信息傳送到圖13中未畫出的信息處理單元。
多路信號分解器122提取寫入到光信號數(shù)據(jù)傳輸格式中的信息，此信息是由終端站內(nèi)光譜分析儀得到的(例如，從終端站發(fā)出的每一個波長光信號接收光平之差的信息是在SDH/SONET的POH區(qū)域)，并將該信息送到計算機117。
計算機117將待發(fā)出的數(shù)據(jù)信息作為一個信號送到光發(fā)送器114-1和114-2，產(chǎn)生了有各自波長的光信號。此外，分支站包括模擬光產(chǎn)生單元115，用于輸出模擬光。有各自波長的光信號和模擬光被后置放大器113-1至113-3放大，由耦合器111和112組合后傳輸。組合的光信號被耦合器110分支。耦合器110分光的比例為，例如10∶1，大部分光沿原路通過，只分出一小部分。被耦合器110分出的光信號輸入到光譜分析儀116，檢測出從分支站輸出的每個波長的光信號功率光平之差。
光譜分析儀116的檢測結(jié)果輸入到計算機117，并將它與多路信號分解器122提取的終端站內(nèi)有關(guān)接收光平之差的信息進行比較。模擬光傳輸功率的控制信號被送到后置放大器113-3。因此，可以監(jiān)測出分支站發(fā)出的光信號與發(fā)送到接收站的光信號之間光平之差，發(fā)送到接收站的光信號并沒有從終端站與分支單元之間取出。依據(jù)監(jiān)測結(jié)果調(diào)整模擬光的傳輸功率。因此，從分支站發(fā)出并被分支單元組合的光信號與未提取的光信號之間功率光平之差可以被控制，使它下降到幾乎是零。所以，能夠避免由于功率光平差引起的信噪比S/N下降，可以保持高的系統(tǒng)性能。
如圖13所示，傳送到分支站的光信號用兩個不同的波長。然而，該系統(tǒng)的配置不限于這種應(yīng)用，從終端站發(fā)出光信號的波長數(shù)目和傳送到分支站光信號的波長數(shù)目應(yīng)該在每一設(shè)計步驟中按需要適當?shù)卮_定。
按照本發(fā)明，從分支單元內(nèi)分支站發(fā)出的每一波長光信號與未提取的每一波長光信號之間功率光平之差可以在此兩個光信號組合時加以補償。系統(tǒng)的性能可以避免由較低功率光平的信噪比S/N變壞而下降。所以，可以提供保持高系統(tǒng)性能的光加入—取出系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種分支單元，用于分出預(yù)定的光信號，傳送從發(fā)送站發(fā)送的其他光信號，接收從分支單元發(fā)送的光信號并且把從一個分支站發(fā)送的光信號加入到從發(fā)送站發(fā)送的光信號中，以便把從發(fā)送站和分支站發(fā)送的光信號發(fā)送到接收站，其特征在于，該分支單元包括控制電路(400)，用于檢測從發(fā)送站和分支站發(fā)送的光信號的功率光平，比較從發(fā)送站和分支站發(fā)送的光信號的功率光平，并發(fā)出一個控制信號；及光放大器(42)，用于放大在控制信號的控制下從分支站發(fā)送的光信號，從而使從發(fā)送站發(fā)送的光信號的功率光平與從分支站發(fā)送的光信號的功率光平相匹配。
全文摘要
當分支單元將分支站發(fā)出的第一光信號與第二光信號在光加入－取出系統(tǒng)中組合時，第二光信號在功率光平上不同于第一光信號，而且是從終端站A或終端站B發(fā)出的，兩個不同功率光平中較低功率光平的信噪比S/N較小，從而使系統(tǒng)性能變差。所以，用模擬光與光信號一起發(fā)送以調(diào)節(jié)光信號的功率光平?；蛘哂脛e的方法，在分支單元中放入光學(xué)衰減器或放入有源的光信號光平調(diào)整單元，使得兩個待組合的光信號光平能夠相等。
文檔編號H04B10/04GK1392685SQ01137200
公開日2003年1月22日 申請日期2001年10月25日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月17日
發(fā)明者巖田宏之, 原澤伸一朗 申請人:富士通株式會社