專(zhuān)利名稱(chēng)：具有光放大自動(dòng)增益調(diào)整的波分復(fù)用光通信傳輸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有光放大自動(dòng)增益調(diào)整的波分復(fù)用光通信傳輸裝置，是一種包括光放大器的光通信傳輸系統(tǒng)，尤其適用于波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)，既DWDM傳輸系統(tǒng)。
所謂波分復(fù)用光傳輸系統(tǒng)就是在一根光纖中利用不同的光波長(zhǎng)相互獨(dú)立互不干擾的原理，來(lái)傳輸多路不同信源的信號(hào)，以達(dá)到擴(kuò)展傳輸容量的目的。為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的傳輸，就需要對(duì)各信道進(jìn)行適當(dāng)?shù)念l道劃分，正如高速公路上的車(chē)道劃分一樣，使各條信道上跑的信號(hào)各自獨(dú)立，順利到達(dá)傳輸終點(diǎn)。同時(shí)還需約束各信道的信號(hào)光波長(zhǎng)，使其足夠穩(wěn)定，以避免串行到其它信道。同時(shí)在發(fā)送端還需利用合波技術(shù)將由各自獨(dú)立光發(fā)送單元送來(lái)的各個(gè)信道的光信號(hào)整合到一根光纖中傳輸，而在接收端則以分波器將在一根光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)分解開(kāi)來(lái)，再傳輸?shù)礁髯缘墓饨邮諉卧?br> 由于在合波、分波單元、光纖線(xiàn)路上以及其它光傳輸主信道單元上都存在有光信號(hào)衰減，因而在絕大多數(shù)情況下都需配備光放大器，以補(bǔ)償光信號(hào)的損失。并且光放大器應(yīng)對(duì)各信道的信號(hào)保持較均衡的放大，以使各信道的信號(hào)傳輸質(zhì)量保持在基本一致的水平上，同時(shí)光放大器應(yīng)具備自動(dòng)增益控制功能，以保證在光信道數(shù)發(fā)生變化時(shí)，可以保證繼續(xù)傳輸?shù)墓庑诺佬盘?hào)保持穩(wěn)定的傳輸質(zhì)量。在較短的光傳輸系統(tǒng)中，可能只包括一個(gè)光前置放大器或光功率放大器，而在較長(zhǎng)傳輸距離的系統(tǒng)中就還會(huì)包括光線(xiàn)路放大器，甚至光放大中繼站，在光放大中繼站中可能會(huì)只配有光線(xiàn)路放大器，也可能會(huì)是光前置放大器、光功率放大器以及其它信號(hào)處理設(shè)備的組合，用以實(shí)現(xiàn)各種信號(hào)處理的目的。
由于光放大具有一次同時(shí)放大多路光信道信號(hào)的能力，這就不需將各信道的信號(hào)分解開(kāi)，再中繼發(fā)送，因而簡(jiǎn)單可靠，成本低廉。但同時(shí)也由于目前所采用的摻鉺光纖放大器的技術(shù)特性，使其具有一定的工作噪聲。特別是在長(zhǎng)距離傳輸?shù)那闆r下，為了達(dá)到較高的光信噪比，同時(shí)又具有較平坦的光放大增益曲線(xiàn)，至使其最佳工作點(diǎn)的工作范圍很窄。雖然目前發(fā)展了多種光放大器的自動(dòng)增益控制技術(shù)，但它主要是為穩(wěn)定光放大器的增益參數(shù)，使光傳輸系統(tǒng)不致因光信道數(shù)的增減而改變光放大器的工作參數(shù)，從而影響傳輸系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。
在光放大傳輸系統(tǒng)中，系統(tǒng)接收端的光信噪比是一個(gè)非常重要的技術(shù)指標(biāo)，一旦接收光信噪比下降到一定的水平，就將嚴(yán)重影響傳輸質(zhì)量。然而由于光放大器的噪聲指數(shù)一定，所以當(dāng)輸入光功率下降時(shí)，不但會(huì)造成輸出光功率下降，同時(shí)也會(huì)引起輸出光信噪比下降。所以在工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初都會(huì)考慮線(xiàn)路光衰減的富裕量，以固定或可調(diào)光衰減器去補(bǔ)齊這個(gè)設(shè)計(jì)富裕量，一旦線(xiàn)路衰減發(fā)生變化，就調(diào)節(jié)光衰減器的衰減量，使輸入到光放大器的光功率基本保持不變，從而減小對(duì)系統(tǒng)的影響。然而這種辦法存在幾種弊端，一是沒(méi)有利用工程開(kāi)通初期線(xiàn)路質(zhì)量較好的優(yōu)勢(shì)，二是在系統(tǒng)接收端的光信噪比始終處于較低的邊緣水平。三是難以應(yīng)付線(xiàn)路光衰減的變化。四是過(guò)于限定每個(gè)光放大段的段長(zhǎng)要求。由于實(shí)際線(xiàn)路的段長(zhǎng)并不規(guī)整，以固定增益光放大器放大信號(hào)就只能限定段長(zhǎng)要求，段長(zhǎng)略微超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，不是縮小線(xiàn)路衰減富裕度就是以加大一級(jí)跨距段增益設(shè)計(jì)，從而嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能參數(shù)，造成較大的系統(tǒng)資源浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在自動(dòng)增益控制技術(shù)的基礎(chǔ)上提出了自動(dòng)增益調(diào)整技術(shù)，為的是解決傳輸線(xiàn)路中衰減的變化造成的對(duì)系統(tǒng)的影響，同時(shí)利用線(xiàn)路光衰減在工程鋪設(shè)初期較小的特點(diǎn)，提高系統(tǒng)接收端的光信噪比和設(shè)備抗劣化的能力。
本發(fā)明的技術(shù)方案是裝置包括光合、分波器和光放大器，光放大器采用可調(diào)整增益光放大器。
所述的可調(diào)整增益光放大器包括一個(gè)光前置放大器和一個(gè)光功率放大器，及在它們中間插入一個(gè)電控可調(diào)光衰減器。
所述的可調(diào)整增益光放大器還可以是由一個(gè)光放大器和一個(gè)光衰減器組成，將一個(gè)光放大器從摻鉺光纖處分開(kāi)成兩半，并在其中間安裝一個(gè)可調(diào)光衰減器。
當(dāng)將一個(gè)光放大器從摻鉺光纖處分開(kāi)成兩半，并在其中間安裝一個(gè)可調(diào)光衰減器的可調(diào)整增益光放大器時(shí)，在摻鉺光纖與光衰減器之間可根據(jù)光衰減器的回?fù)p情況設(shè)置光隔離器。
當(dāng)將一個(gè)光放大器從摻鉺光纖處分開(kāi)成兩半，并在其中間安裝一個(gè)可調(diào)光衰減器的可調(diào)整增益光放大器時(shí)，其光放大器內(nèi)的增益均衡器放在光衰減器與泵浦激光器之間。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用光放大自動(dòng)增益調(diào)整技術(shù)使光放大器在線(xiàn)路衰減較小時(shí)，工作于小增益狀態(tài)，隨著線(xiàn)路狀況的變化，光放大器自動(dòng)監(jiān)測(cè)輸入光功率的變化，調(diào)整其光放大增益大小，使每信道輸出光功率始終保持在能使?jié)M配置情況下剛好輸出飽和的狀態(tài)。使光放大器始終工作于最佳工作狀態(tài)，保持輸出的每信道光功率基本不變，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)隨線(xiàn)路變化自適應(yīng)調(diào)整的目的。這樣首先可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)整智能化，其次在工程開(kāi)通初期，線(xiàn)路質(zhì)量較好時(shí)，光放大器工作于小增益狀態(tài)，從而可以獲得一定的光信噪比收益，提高系統(tǒng)信號(hào)的傳輸質(zhì)量和抵抗參數(shù)劣化的富裕度。而在光放大段長(zhǎng)不太規(guī)整時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)光放大段長(zhǎng)度的無(wú)級(jí)調(diào)整，以較小的代價(jià)換取較高的系統(tǒng)性能。


圖1是裝置的構(gòu)成示意圖。圖2是一個(gè)光前置放大器和一個(gè)光功率放大器中間插入一個(gè)電控可調(diào)光衰減器實(shí)施例。圖3是將一個(gè)光放大器從摻鉺光纖處分開(kāi)成兩半，并在其中間安裝一個(gè)可調(diào)光衰減器實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
圖1給出了裝置的構(gòu)成示意圖。在發(fā)送端，它包括一個(gè)合波器1和一個(gè)光功率放大器2，必要時(shí)也可包括一些發(fā)送光轉(zhuǎn)發(fā)器；在接收端則包括一個(gè)前置光放大器6和一個(gè)分波器7，必要時(shí)也可包括一些接收光轉(zhuǎn)發(fā)器；在這之間當(dāng)系統(tǒng)需要時(shí)可包括一些光放大站，主要構(gòu)成是線(xiàn)路光放大器4。在各站之間則是傳輸光纖3、5。光放大器的作用，一是提高線(xiàn)路光功率，再就是補(bǔ)償光纖線(xiàn)路衰減。光信噪比的計(jì)算如下所示OSNR輸出＝OSNR輸入-F ………………(1)式中F為光放大器噪聲系數(shù)，級(jí)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的等效噪聲系數(shù)可由下式計(jì)算NF=10·log[F1+F2-L1G1L1+F3-L2G1L1G2L2+···+FN-LN-1G1L1···GN-1LN-1+1-LNG1L1···GNLN]---(2)]]>式中Fn、Ln、Gn分別為第n級(jí)光放大器的噪聲系數(shù)、光纖線(xiàn)路衰減和光放大器增益。由于G1固定，Ln-1·Gn≈1，所以光纖線(xiàn)路衰減越大，其級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的等效噪聲系數(shù)就越大，系統(tǒng)的輸出光信噪比就越小。
在我們的發(fā)明中由于采用了增益自動(dòng)調(diào)整光放大器，適應(yīng)光線(xiàn)路衰減的變化，使Ln-1·Gn≈1的規(guī)律保持不變，以獲得穩(wěn)定的系統(tǒng)工作狀態(tài)，這樣，當(dāng)線(xiàn)路光衰減較小時(shí)就可取得較高的光信噪比。
為了獲得光放大的自動(dòng)增益調(diào)整能力，對(duì)光衰減較大的光纖段，我們采用了可調(diào)整增益光放大器取代上述光放大器。
可調(diào)整增益光放大裝置的一種實(shí)施例如圖2包括一個(gè)光前置放大器2-1和一個(gè)光功率放大器2-3，并在它們中間插入一個(gè)電控可調(diào)光衰減器2-2，以調(diào)整兩個(gè)光放大器之間光衰減的辦法來(lái)調(diào)整光增益。其等效光噪聲系數(shù)如(3)式所示。NF=10·log(F1+F2-L1G1·L1)-------(3)]]>由于式中的G1大于L1，所以整個(gè)可調(diào)整增益光放大器的噪聲系數(shù)較前置光放大器的噪聲系數(shù)增加不多。這樣光衰減器對(duì)系統(tǒng)光信噪比的影響就比將光衰減器置于光放大器前的方案小了。當(dāng)線(xiàn)路光衰耗變化時(shí)會(huì)造成輸入光功率的變化，機(jī)盤(pán)上的盤(pán)控器2-4監(jiān)測(cè)光功率放大器的輸入光功率并自動(dòng)調(diào)整VOA(可調(diào)光衰減器)的光衰減量使光功率放大器的輸入光功率保持不變，使光放大器始終保持在最佳工作狀態(tài)。由于輸入光功率發(fā)生了變化，而輸出光功率不變，所以其光放大增益有了變化，從而實(shí)現(xiàn)了光放大的自動(dòng)調(diào)整。
為降低系統(tǒng)成本，我們?yōu)楣馑p較小的光纖段設(shè)計(jì)了另一種可調(diào)整增益光放大裝置，其基本設(shè)計(jì)思想還是在兩個(gè)光放大器之間設(shè)置一個(gè)可調(diào)光衰減器，但僅用一個(gè)光放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)將一個(gè)光放大器撕開(kāi)成兩半，并在其中間安裝一個(gè)光衰減器VOA。其模塊具體結(jié)構(gòu)如圖3所示，當(dāng)沒(méi)有元件3-5、3-6、甚至3-7時(shí)，則為一完整的摻鉺光纖放大器原理圖。如圖所示摻鉺光纖分為兩段3-4、3-9，3-1、3-12是原光放大器中的隔離器，3-2、3-12是原光放大器中的合波器，3-3、3-11是泵浦激光器，3-5、3-7是新增設(shè)的隔離器，3-6是新增設(shè)的光衰減器(VOA器件)。圖中的元件3-8是原光放大器中的增益均衡器，它原來(lái)在3-9之后，也可以裝在3-9之前或其它位置。若VOA器件的回?fù)p很小，可以取消3-5、3-7中的一個(gè)或兩個(gè)光隔離器，以減小元件插損，降低成本。
根據(jù)不同的光放大增益范圍以及飽和輸出功率要求，適當(dāng)分配元件3-4和元件3-9的光纖長(zhǎng)度，并根據(jù)不同光放大增益要求，設(shè)定不同的增益鎖定配置參數(shù)與VOA的光衰減參數(shù)，由盤(pán)控器依據(jù)輸入光的光信道數(shù)以及輸入光功率的變化，自動(dòng)設(shè)置器件工作參數(shù)，實(shí)現(xiàn)光放大增益平坦度、光噪聲系數(shù)等參數(shù)不超出指標(biāo)要求范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)較大的光放大增益調(diào)整。為保證其它應(yīng)用的需要，器件也可設(shè)定成固定增益放大狀態(tài)，使線(xiàn)路系統(tǒng)的光放大量在一定時(shí)期內(nèi)保持一定，在需要時(shí)再由系統(tǒng)維護(hù)人員通過(guò)網(wǎng)管系統(tǒng)更改光放大器的增益，以適應(yīng)系統(tǒng)線(xiàn)路參數(shù)的變化。
本發(fā)明的核心是將光放大器中加入光衰減器，使之具有增益可調(diào)整的功能。因此，凡是在光放大器中加入光衰減器使之具有增益可調(diào)整功能，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種具有光放大自動(dòng)增益調(diào)整的波分復(fù)用光通信傳輸裝置，包括光合、分波器和光放大器，其特征是光放大器采用可調(diào)整增益光放大器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光放大自動(dòng)增益調(diào)整的波分復(fù)用光通信傳輸裝置，其特征是可調(diào)整增益光放大器包括一個(gè)光前置放大器和一個(gè)光功率放大器，及在它們中間插入一個(gè)電控可調(diào)光衰減器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光放大自動(dòng)增益調(diào)整的波分復(fù)用光通信傳輸裝置，其特征是可調(diào)整增益光放大器包括一個(gè)光放大器和一個(gè)光衰減器，將一個(gè)光放大器從摻鉺光纖處分開(kāi)成兩半，并在其中間安裝一個(gè)可調(diào)光衰減器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光放大自動(dòng)增益調(diào)整的波分復(fù)用光通信傳輸裝置，其特征是在摻鉺光纖與光衰減器之間設(shè)有隔離器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光放大自動(dòng)增益調(diào)整的波分復(fù)用光通信傳輸裝置，其特征是原光放大器內(nèi)的增益均衡器放在光衰減器與泵浦激光器之間。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種具有光放大自動(dòng)增益調(diào)整的波分復(fù)用光通信傳輸裝置，包括光合、分波器和光放大器，光放大器采用可調(diào)整增益光放大器?？烧{(diào)整增益光放大器包括一個(gè)光前置放大器和一個(gè)光功率放大器，及在它們中間插入一個(gè)電控可調(diào)光衰減器。還可以是由一個(gè)光放大器和一個(gè)光衰減器組成，將一個(gè)光放大器從摻鉺光纖處分開(kāi)成兩半，并在其中間安裝一個(gè)可調(diào)光衰減器。
文檔編號(hào)H04B10/12GK2566542SQ02278089
公開(kāi)日2003年8月13日 申請(qǐng)日期2002年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月20日
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