專利名稱：光放大器，光放大方法和利用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)明涉及光放大器和在光通信系統(tǒng)或長距離光傳輸系統(tǒng)中使用的光放大方法，還涉及利用光放大器的光傳輸系統(tǒng)。
為響應降低光通信系統(tǒng)成本的需要，正在研究一種波長-分布-多路(WDM)傳輸系統(tǒng)。該波長分布多路傳輸系統(tǒng)被用于，利用多路技術(shù)通過一單個光導光纖傳輸具有波長不同的兩個或多個信號。適用于波長分布多路傳輸系統(tǒng)的光放大器必須具有寬的放大波長頻帶和必須從而有能力將放大的信號給出一高的S/N(信/噪)比。然而，組成光放大器或半導體光放大器的鉺攙雜光纖所具有的增益依賴于波長，在光輸出或放大后的增益中探測到在不同的波長中光功率的偏差上升。具有不同波長的信號光中的光功率的偏差在通過光放大器執(zhí)行的多級傳遞過程中被特別積累。在多級傳遞過程之后的信號光的光功率中探測到，不同波長的光功率有大的偏差。其結(jié)果是，具有差的S/N比的最小光功率的波長的該多路信號光在整體上依次限制了該系統(tǒng)的最大傳遞的傳輸距離。提供在不同波長的信號光中的光功率中沒有偏差的光放大器是如此的重要。
作為在不同波長的信號光中，光功率沒有偏差的通常系統(tǒng)，

圖1所示的是已經(jīng)研究過的一種系統(tǒng)，它出自標題為“利用通過光纖增益控制的WDM傳輸?shù)你s攙雜光纖放大器”的IEICE(the Institute of Electronics，Information and Communication Engineers)OCS 94-66，OPE 94-88(1994-11)的技術(shù)報告。在圖中所示的序號33是一鉺攙雜光纖，而序號34和35，每個表示-光-光纖絕緣子(器)。序號36和37分別是光合成器和激勵光源。序號38是光衰減器。序號39是用于分解光衰減器38的輸出的光耦合器和序號40是通過光耦合器39檢測一分解信號輸出的光檢測器。該鉺攙雜光纖33，光-光纖絕緣子34和35，光合成器36，激光源37，光衰減器38，光耦合器39和光檢測器構(gòu)成了通常的光系統(tǒng)。在該配置中，利用一自動光纖增益控制器(AFG.C)控制該光纖增益到12dB的固定值(在odB時，具有波長1548nm，1551nm，1554nm和1557nm的輸入光信號中具有一功率偏差)，以便減小具有不同波長的信號光中的光功率的偏差。另外，光衰減器38被用作為自動功率控制器(APC)，以便當維持光纖增益在12dB的固定值去調(diào)節(jié)光損耗使得甚至假設在傳遞放大等級變化的情況下使光纖增益頻譜不變。
在現(xiàn)實系統(tǒng)中，由于中繼站位置處的條件等其它事情，而不必追求使中繼傳輸距離恒定的可能。在波長分布多路傳輸中，非線性光效應在傳輸路徑中產(chǎn)生波長與波長不同的光損耗的結(jié)果和，由于信號光經(jīng)過長的傳輸距離，在光放大器的輸入處探測到輸入功率的偏差，完全是在可能性的范圍之內(nèi)。
在通常的系統(tǒng)中，多路信號光通過激勵光源被均勻放大。這樣，如果在具有4種波長的信號光中的輸入功率產(chǎn)生偏差，那么，具有這些波長的信號光在輸出級中的偏差不會被校正。如上所述，具有不同波長的信號光的光功率的偏差在通過各個放大器執(zhí)行的多級傳遞過程中被特別地加以積累。這樣，在多級傳遞過程以后，在信號光的光功率中探測到不同波長的信號光的光功率有大的偏差。其結(jié)果是，具有最小光功率的波長的多路信號光有差的S/N比，它在整體上依次限制了該系統(tǒng)的最大中繼的傳輸距離。也就是說，中繼傳輸距離必定被縮短。
另外，當具有1種或4種波長的多路信號的信號光存在功率波動時，這就可能抑制只有功率波動的波長的信號光的波動。進而，甚至在通常的系統(tǒng)中通過使用自動功率控制器(APC)或自動光纖增益控制器(AFGC)，對所有的具有4種波長的多路信號光施加固定控制，使其完全在可能性的范圍之內(nèi)，即，在具有1種或4種波長的信號光中產(chǎn)生的波動分散到具有其它波長的信號光中。
在實際傳輸系統(tǒng)中，在另一方面，為從整體上改進系統(tǒng)的可靠性或為增加傳輸能力，一般都必須提供備用傳輸系統(tǒng)或建立平行傳輸系統(tǒng)。
采用通常技術(shù)，只能考慮單一傳輸系統(tǒng)。如果建立n個平行傳輸系統(tǒng)，所需光放大器的成本也要乘以n倍，其結(jié)果是增加了實際系統(tǒng)的總成本。
本發(fā)明的第1個目的是提供一種光放大器，它能夠利用它們彼此可區(qū)別的偏振狀態(tài)，對多個信號光彼此獨立地執(zhí)行單獨控制。
本發(fā)明的第2個目的是提供一種光放大器，它通過采用通過多個傳輸線彼此獨立傳輸?shù)乃鼈儽舜酥g可區(qū)別的偏振狀態(tài)來執(zhí)行信號光的單獨控制，該放大器可降低增加系統(tǒng)序列的成本。
本發(fā)明的第3個目的是提供一種利用偏振維持光放大介質(zhì)的簡單、有效的光放大器。
本發(fā)明的第4個目的是提供一種光放大器，它在采用使它們彼此可區(qū)別的偏振狀態(tài)執(zhí)行對多個信號光的彼此獨立地單獨控制之后，分離和輸出該信號光到多個傳輸線路，這樣就能保持系統(tǒng)序列的增加和取消。
本發(fā)明的第5個目的是提供一種光放大器，它能保持在彼此獨立的單獨信號光沿時間軸上產(chǎn)生的變量。
本發(fā)明的第6個目的是提供一種光放大器，它能保持在彼此獨立的單獨信號光沿時間軸上產(chǎn)生的變量和采用它們維持的偏振狀態(tài)輸出該信光到各個傳輸線，該維持的偏振狀態(tài)可允許其刪除系統(tǒng)序列。
本發(fā)明的第7個目的是提供一種利用光放大平均值的特征的低成本光放大器。
本發(fā)明的第8個目的是提供一種光放大器，它通過考慮到在波長分布多路信號光的增益中探測到的波長依賴性而能夠單獨控制具有單波長的信號光的輸出。
本發(fā)明的第9個目的是提供一種光傳輸系統(tǒng)，它通過利用單個光放大器，采用它們彼此可區(qū)別的偏振狀態(tài)，來執(zhí)行對多個信號光的彼此獨立地單獨控制，從而使系統(tǒng)成本降低和中繼傳輸距離增加。
本發(fā)明的第10個目的是提供一種光放大器，它通過采用彼此獨立和彼此可區(qū)別的偏振狀態(tài)，對在兩個方向上傳輸?shù)亩鄠€信號光，執(zhí)行彼此獨立地單獨控制，以便降低系統(tǒng)成本。
本發(fā)明的第11個目的是提供一種光放大方法，它通過采用它們彼此獨立和可區(qū)別的偏振狀態(tài)，對通過多個傳輸線傳輸?shù)亩鄠€信號光執(zhí)行控制。
為實現(xiàn)上述第1個目的，本發(fā)明提供的光放大器包括一輸入單元，用于提供第1偏振模式(偏振狀態(tài))的第1信號光和不同于第1偏振模式的第2偏振模式的第2信號光；具有維持偏振光放大介質(zhì)的維持偏振的光放大單元，用于利用它們彼此可區(qū)別的偏振狀態(tài)，接收第1和第2信號光和采用該維持的偏振模式放大該第1和第2信號光，維持該偏振模式能夠彼此獨立控制該信號光；
用于提供分別對應于第1和第2信號光的具有偏振模式的第1和第2激勵光的一激勵單元，以便使維持偏振的光放大單元能夠分別放大該第1和第2信號光；和一輸出單元，用于接收在由維持偏振的光放大單元放大之后的第1和第2信號光和輸出該放大的第1和第2信號光給傳輸線。
為實現(xiàn)上述第2目的，本發(fā)明提供一種光放大器包括連接用于接收來自傳輸線的至少第1偏振狀態(tài)的第1信號光和不同第1偏振狀態(tài)的第2偏振狀態(tài)的第2信號光的至少兩個傳輸線的一輸入單元，其中一偏振波識別單元被用于彼此不同的第1和第2信號光的極化波，和一偏振波合成單元，被用于利用它們被維持的第一和第2偏振狀態(tài)去合成具有可區(qū)別偏振波的第1和第2信號光；包含維持偏振的光放大介質(zhì)的維持偏振的光放大單元，利用它們被維持的第1和第2偏振狀態(tài)去接收第1和第2信號光和放大該第1和第2信號光；一激勵單元，被用于提供分別對應該第1和第2信號光的具有偏振狀態(tài)的至少第1和第2激勵光，使得維持偏振的光放大單元能夠有選擇地放大該第1和第2信號光；和一輸出單元，用于在通過維持偏振的光放大單元放大之后接收該第1和第2信號光和輸出該放大的第1和第2信號光給傳輸線。
為實現(xiàn)上述的第3目的，本發(fā)明提供的一種光放大器，其中偏振波識別單元進一步包括，用于偏振該第1信號光進入一偏振面的第1偏振器和用于偏振該第2信號光進入與第1信號光的偏振面垂直的一偏振面的第2偏振器，使得第1和第2信號光能以高等級可靠性被彼此區(qū)分。
為實現(xiàn)上述第4目的，本發(fā)明提供的一種光放大器，其中輸出單元進一步包括，一偏振波分離單元，用于區(qū)分由維持光偏振的放大單元分別放大的第1和第2信號光的偏振波和用于彼此分離該第1和第2信號光，和一輸出端口，用于接收由偏振波分離單元分離的第1和第2信號光并輸出該第1和第2信號光給傳輸線。
為實上述第5個目的，本發(fā)明提供的一種光放大器，其中輸出單元進一步包括一偏振波分離單元，用于區(qū)分由維持光偏振的放大單元分別放大的第1和第2信號光的偏振波和用于彼此分離該第1和第2信號光；一分支單元，用于使由偏振波分離單元分離的第1和第2信號光繼續(xù)通過和使由偏振波分離單元分離的第1和第2信號光的某一些分支；一檢測單元，用于檢測在分支單元分支的第1和第2信號光的功率；和一控制器，被用于接收來自檢測單元的檢測輸出和用于控制第1和第2激勵光，使得提供給輸出單元的第1和第2信號光維持在予定的等級。
為實現(xiàn)上述第6個目的，本發(fā)明提供的一種光放大器，其中輸出單元進一步包括一分支單元，用于使由維持光偏振的放大單元放大的第1和第2信號光繼續(xù)通過和使得第1和第2信號光的某一些以這些光其中所維持的偏振狀態(tài)分支；一偏振波分離單元，用于區(qū)分在分支單元彼此分支的第1和第2信號光和用于彼此分離該第1和第2信號光；一檢測單元，用于檢測由偏振波分離單元分離的第1和第2信號光的功率；和一控制器，用于接收來自檢測單元的檢測輸出和用于控制第1和第2激勵光，使得輸出到輸出單元的第1和第2信號光維持在予定的電平。
為實現(xiàn)上述第7個目的，本發(fā)明提供的一種光放大器，其中由激勵單元產(chǎn)生的第1和第2激勵光在時間軸上被從一種轉(zhuǎn)換成另一種，和輸出到(EDF)稀土族攙雜光纖，以便于分別獨立地分配該第1和第2激勵光給第1和第2信號光。應注意的是，如果維持偏振的光放大介質(zhì)是維持鉺攙雜光纖的偏振，那么它就可望具有在時間軸上以10KHz或較高頻率處從一種轉(zhuǎn)換為另一種的第1和第2激勵光。
為實現(xiàn)上述第8個目的，本發(fā)明提供的一種光放大器包括一光耦合器，用于分離波長分布多路信號光為兩個信號光；一第1濾波器，用于接收通過光耦合器輸出的分離光中的一個和只通過一個具有第1波長的信號光；一第2濾波器，用于接收通過光耦合器輸出的分離光中的另一個和只通過具有不同于第1波長的第2波長的信號光；一第1偏振器，用于接收利用第1濾波器通過的具有第1波長的信號光和用于偏振該信號光為第1可區(qū)別的偏振狀態(tài)的第1信號光；
一第2偏振器，用于接收利用第2濾波器通過的具有第2波長的信號光和用于偏振該信號光為不同于第1可區(qū)別的偏振狀態(tài)的第2可區(qū)別的偏振狀態(tài)的第2信號光；一合成器，用于合成它們被維持有其中該偏振狀態(tài)的由第1偏振器輸出的第1信號光和由第2偏振器輸出的第2信號光；一維持偏振的第1光纖，用于接收由合成器合成的第1和第2信號光和用于以其中所維持的第1和第2偏振狀態(tài)傳輸該第1和第2信號光；一具有維持偏振的光放大介質(zhì)的維持偏振的光放大單元，用于接收從維持偏振的第1光纖傳輸?shù)牡?和第2信號光和用于以其中所維持的第1和第2偏振狀態(tài)去放大該第1和第2信號光；一激勵單元，用于產(chǎn)生分別與第1和第2信號光相匹配的偏振狀態(tài)的第1和第2激勵光，使得維持偏振的光放大單元能夠有選擇地放大該第1和第2信號先；一維持偏振的第2光纖，用于接收通過維持偏振的光放大單元放大的第1和第2信號光和用于以其中所維持的第1和第2偏振狀態(tài)傳輸該第1和第2信號光；和一輸出單元，用于接收在通過維持偏振的光放大單元放大之后的第1和第2信號光和用于輸出該放大的第1和第2信號光給傳輸線。
為實現(xiàn)上述第9個目的，本發(fā)明提供的一種光放大系統(tǒng)包括有沿著從同一傳遞方向傳播的多個信號光的方向的傳輸線和沿著傳輸線嵌入的各個光放大單元，該光傳輸系統(tǒng)進一步包括一發(fā)射單元，用于發(fā)射信號光；一偏振波識別單元，用于從這些信號光中的不同于第1偏振狀態(tài)的第2偏振狀態(tài)的第2信號光的偏振波中區(qū)分第1偏振狀態(tài)的第1信號光的偏振波；一維持偏振的光放大單元，用于通過利用一單個維持偏振的光放大介質(zhì)去控制和放大由偏振波識別單元在彼此獨立的數(shù)值處輸出的第1和第2信號光的功率；一激勵單元，用于提供具有分別對應于第1和第2信號光的偏振狀態(tài)的第1和第2激勵光，使得維持偏振的光放大單元能夠有選擇地放大該第1和第2信號光；和一接收單元，用于接收在由維持偏振的光放大單元放大后的第1和第2信號光。
作為替換，本發(fā)明提供一種光傳輸系統(tǒng)包括沿信號光在彼此相反的方向傳播的傳輸線和沿該傳輸線嵌入的光放大單元，該光傳輸系統(tǒng)進一步包括第1和第2接收/發(fā)射單元，每一個都用于接收和發(fā)射彼此方向相反的信號光；第1和第2偏振波識別單元，每一個都用于從與第1信號光的方向相反方向傳遞的第2信號光的偏振波中區(qū)分第1偏振狀態(tài)的第1信號光的偏振波，第2信號光的第2偏振狀態(tài)不同于來自第1和第2接收/發(fā)射單元的第1偏振狀態(tài)；一維持偏振的光放大單元，通過利用一單個維持偏振的光放大介質(zhì)來控制和放大由偏振波識別單元在彼此獨立的數(shù)值處輸出的第1和第2信號光的功率；和一激勵單元，用于提供具有分別對應于第1和第2信號光的偏振狀態(tài)的第1和第2激勵光，使得維持偏振的光放大單元能夠有選擇地放大第1和第2信號光。
為實現(xiàn)上述第10個目的，本發(fā)明提供的一種將被嵌入在用于執(zhí)行雙向傳輸?shù)膫鬏斁€上的光放大器包括一種具有維持偏振的光放大介質(zhì)的維持偏振的光放大單元，用于放大第1偏振狀態(tài)的第1信號光和傳遞方向與第1信號光的方向相反的第2信號光，第2信號光的第2偏振狀態(tài)不同于其中它們所被維持的第1和第2偏振狀態(tài)的第1偏振狀態(tài)；一第1輸入/輸出端口，用于從傳輸線輸入第1信號光和輸出第2信號光到該傳輸線；一第2輸入/輸出端口，用于從傳輸線輸入第2信號光和輸出第1信號光到該傳輸線；一第1偏振波識別/合成單元，包括第1偏振波識別單元，用于識別來自第1輸入/輸出的第1偏振狀態(tài)的第1信號光的偏振波，和一第1迂回路徑，用于使由維持偏振的光放大器單元放大的第2信號光去迂回該第1偏振波識別單元和引導該第2信號光到第1輸入/輸出端口；
一第2偏振波識別/合成單元包括，第2偏振波識別單元，用于識別來自第2輸入/輸出的第2偏振狀態(tài)的第2信號光，和第2迂回路徑，用于使由維持偏振的光放大器單元放大的第1信號光去迂回該第2偏振波識別單元和引導該第1信號光到第2輸入/輸出端口；和一激勵單元，用于提供具有分別對應于第1和第2信號光的偏振狀態(tài)的第1和第2激勵光，使得維持偏振的光放大單元能夠有選擇地放大該第1和第2信號光。
為實現(xiàn)上述第11個目的，本發(fā)明提供一種能夠有選擇地放大第1和第2信號光的光放大方法，該光放大方法包括的步驟是合成它們所被維持的第1和第2偏振狀態(tài)的第1偏振狀態(tài)的第1信號光和不同于第1偏振狀態(tài)的第2偏振狀態(tài)的第2信號光；提供具有分別對應第1和第2信號光的偏振狀態(tài)的第1和第2激勵光，這使得能允許有選擇地放大第1和第2信號光和并能以它們被維持的第1和第2偏振狀態(tài)去放大該第1和第2信號光；和發(fā)射該放大的第1和第2信號光。
本發(fā)明的上述及其它目的，特點及優(yōu)點，在參照本發(fā)明的下列附圖所示的實施例將會變得易于理解，其中圖1是通常的光放大器；圖2是本發(fā)明的光放大器的典型的基本配置；圖3是本發(fā)明的第1實施例的光放大器；圖4是本發(fā)明的第1實施例的光放大器的操作；圖5是本發(fā)明第2實例的光放大器；圖6是激勵裝置和控制設備的另一舉例；圖7是表示激勵光的操作狀態(tài)的模式圖；圖8是表示通過本發(fā)明第2實施例中使用的鉺攙雜光纖的激勵光提供的增益放大的頻率響應的曲線圖；圖9是本發(fā)明的第3實施例的光放大器；和圖10是本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)。
通過參考所示各個實施例的附圖對某些實施例的詳細描述，本發(fā)明會變得更為明顯。圖2是本發(fā)明光放大器的典型的基本配置，這是解決上述問題的典型實施例。圖中所示序號1和2分別是光放大器和接收發(fā)射的信號光的輸入端口。序號3表示偏振波識別/合成單元和序號4是維持偏振的光放大介質(zhì)。序號5和6分別是引入單元和激勵單元。序號7是偏振波分離單元。序號8是分枝單元和序號9是檢測單元。序號10和11分別是控制器和輸出端口。序號41是輸入單元和序號42是輸出單元。
以下說明圖中所述光放大器的操作。首先，通過一個發(fā)射信號光輸入端口2或多個發(fā)射信號光輸入端口2從一個傳輸光纖或多個平行的傳輸光纖引入一個發(fā)射信號光或多個發(fā)射信號光到偏振波識別/合成單元3，以便合成這些信號光成為具有彼此可區(qū)分它們的偏振狀態(tài)的用于一個或多個輸出端口的多個信號光。具有可區(qū)分偏振狀態(tài)的信號光然后被提供給維持偏振的光放大介質(zhì)4，用于以它們所維持的偏振狀態(tài)光學地放大該信號光。維持偏振的光放大介質(zhì)4通過激勵單元6進行激勵，以用于通過利用由引入單元5引入的激勵光來有選擇地激勵信號光。放大的信號光然后通過引入單元5提供給偏振波分離單元7。應注意到，用于信號光的激勵光的引入方向并不限于圖2所示的那樣。來自維持偏振的光放大介質(zhì)4的光學地放大的信號光的偏振狀態(tài)利用偏振波分離單元7加以識別和從而在提供給分支單元8用于分離它們之前該信號光被彼此分離。由分支單元8分離的某些光被提供給檢測單元9，以用于監(jiān)視該分離的光。分離的光然后提供給控制器10，用于控制激勵單元6，以便調(diào)節(jié)該放大的信號光到予定的數(shù)值。由分支單元8產(chǎn)生的大部分信號光被提供給一個輸出端口11或多個輸出端口11，以便最終將信號光傳送到一個傳輸光纖或多個平行的傳輸光纖。
根據(jù)如上所述的配置，偏振波識別/合成單元3在將它們提供給維持偏振的光放大介質(zhì)4，以便利用通過引入單元5的激勵單元6進行激勵之前，確立了傳送彼此不同的彼此可區(qū)分的以及可維持的一件信息的單獨發(fā)射的信號的偏振狀態(tài)。維持偏振的光放大介質(zhì)4在有選擇的基礎上光學地放大該單獨的信號光并維持其偏振狀態(tài)，使得甚至是在通過激勵單元6的激勵之后，該偏振狀態(tài)仍保留著彼此可區(qū)分的特性。來自維持偏振的光放大介質(zhì)4的光學地放大的信號光的偏振狀態(tài)由偏振波分離單元7加以識別，以使得將被彼此分離的信號光從而能夠恢復具有原始信息事件的單獨發(fā)射的信號光。分離的信號光是由分支單元8分離的每一個，用于將分離的信號光的某些提供給控制器10，用于通過檢測單元9控制激勵單元6以監(jiān)示在反饋控制機構(gòu)內(nèi)的分離的光。采用如上所述的配置，以波長分布多路傳輸或平行發(fā)射的不同信號光的具有不同波長的信號光能利用單個光放大器被彼此獨立地加以控制。
圖3是本發(fā)明第1實施例的光放大器。圖中的序號1是本發(fā)明的光放大器。如圖中所示，該光放大器包括兩個分別連接于兩個平行傳輸光纖的輸入端口2a和2b和兩個輸出端口11a和11b。分別來自輸入端口2a和2b的信號光a和b被送到偏振波識別/合成單元3。在偏振波識別/合成單元3中，信號光a和b分別被送到偏振器12a和12b，用于將該信號光a和b偏振成互相垂直的偏振狀態(tài)。該信號光a和b然后分別通過維持偏振的光纖13a和13b送到偏振波合成器14的兩個輸入端口，以用于以它們所維持的偏振狀態(tài)發(fā)射信號光a和b。在偏振波合成器14中，信號光a和b用它們在通過偏振波合成器14的唯一輸出端口被輸出到維持偏振的光纖13之前所維持的偏振狀態(tài)被加以合成。以此方法，偏振波識別/合成單元3根據(jù)偏振彼此區(qū)分被引入的信號光并以它們所維持的被識別的偏振狀態(tài)輸出它們。
通過偏振波識別/合成單元3執(zhí)行的操作將參照圖4給出更詳細地說明。通常，在光傳輸系統(tǒng)中使用的單模式傳輸光纖具有偏振面相互垂直的兩個偏振狀態(tài)。在光傳輸路徑中，會產(chǎn)生導致隨時間的消逝，偏振面改變方向的模式變換。例如，會在輸入端口2a處的信號光是任意偏振狀態(tài)Dax和Day，而在輸入端口2b處的信號光是任意的偏振狀態(tài)Dbx和Dby。該偏振器12a起著只通過一個以特定偏振狀態(tài)，即圖4所示偏振狀態(tài)Dax的信號光的作用。類似地，偏振器12b起著只通過以特定偏振狀態(tài)，即圖中所示偏振狀態(tài)Dbx的信號光的作用。其結(jié)果是，通過偏振器12a和12b的信號光的偏振面相互垂直。這些信號光送到偏振波合成器14，用于對分別通過維持偏振光纖13a和13b的具有不同偏振狀態(tài)的兩個信號光進行合成，上述光纖13a和13b每個都能以它們所維持的偏振狀態(tài)發(fā)射信號光。在偏振波合成器14中，兩個信號光以它們被維持的，即維持它們定位的相互垂直的偏振面的被識別的偏振狀態(tài)被加以合成。在這里使用的維持偏振的光纖13也能夠以它們所維持的相互垂直的偏振面發(fā)射兩個信號光。應注意，50∶50的維持偏振耦合器也能被用作為偏振波合成器14的代用品。具有相互垂直偏振面的信號光從就開就可以分別送到輸入端口2a和2b。在此情況下，就不需要偏振器12a和12b了。
通過偏振波識別/合成單元3輸出的合成信號光以它們被維持的相互垂直的偏振波被導入作為維持偏振的光放大介質(zhì)4的維持偏振的鉺攙雜光纖15的一端。在此時，來自作為激勵單元6的半導體激光器16a和16b的激勵光，通過引入單元5從維持偏振的鉺攙雜光纖15的另一端被引入。維持偏振的光纖13c和13d和作為引入單元5的維持偏振的光合成器使得激勵光的偏振波相互垂直和使從維持偏振的鉺攙雜光纖15的另一端引入的信號光的偏振波定位與激勵光的偏振波的定位相匹配。這里，半導體激光器16a和16b的振蕩波長是1.48微米。應注意，激勵單元6通過引入單元5也可連接到維持偏振的鉺攙雜光纖15的前端。作為替換，激勵單元6每次通過引入單元5，也可連接到維持偏振的鉺攙雜光纖15的前端和后端。
通常的鉺攙雜光纖有能力提供與偏振波無關(guān)的增益放大等級。然而，單個鉺攙雜光纖對共存于同一光纖中的不同信號分量不能調(diào)節(jié)放大等級。另外，采用典型地作為維持偏振的光放大介質(zhì)4的由本發(fā)明提供的維持偏振的鉺攙雜光纖15，由半導體激光器16a產(chǎn)生的激勵光只能影響信號光a的激勵放大，而由半導體激光器16b產(chǎn)生的激勵光只能影響信號光b的激勵放大，從而允許將被執(zhí)行的相互獨立的放大操作。那就是說，單個維持偏振的鉺攙雜光纖15能夠以完全獨立的方式對具有彼此不同波長的兩個信號光調(diào)節(jié)增益放大等級。為更有效地利用本發(fā)明的維持偏振的鉺攙雜光纖15，重要的是抑制彎曲光纖導致的光的幅射損失量。這樣的幅射損失會降低具有彼此不同波長的兩個信號光的增益放大等級。為此理由，在本實施例中，維持偏振的鉺攙雜光纖15的曲率直徑不小于300mm。
在引入到維持偏振的鉺攙雜光纖之后，兩個信號光通過另一維持偏振的光纖13送到作為偏振波分離單元7的偏振波分離器17。偏振波分離器17再次將彼此分離這兩個信號光返回到將分別送到作為分支單元8的光耦合器18a和18b的兩個原始的信號光。大部分信號光通過光耦合器18a和18b被分別輸出到輸出端口11a和11b。然而，在分支單元8處的某些分支進入用作為檢測信號光功率的光檢測單元9的光接收器19a和19b。光的檢測功率被送到控制器10，用于控制半導體激光器16a和16b的輸出功率，使得提供給輸出單元的信號光維持在予定的等級。特別是，典型的是由用于信號光a的光接收器19a檢測的光功率被用于控制半導體激光器16a的輸出功率。同樣，由用于信號光b的光接收器19b檢測的光功率被用于控制半導體激光器16b的輸出功率。
根據(jù)本實施例，單個光放大器以其簡單配置就能夠放大兩個信號光。另外，根據(jù)本實施例，甚至，如果有什么變化，安裝在該系統(tǒng)的用于信號光a在下降狀態(tài)時的半導體激光器16a品質(zhì)變差，用于由半導體激光器16b激發(fā)的信號光b的系統(tǒng)系列有能力以獨立于用于信號光a系統(tǒng)的方式功能正常地工作。這種能力保持了相反狀態(tài)的確定性。那就是說，發(fā)明人考慮到傳輸系統(tǒng)的冗余度，其中，典型地，用發(fā)射信號光a的系列被用作為主信號發(fā)射系列，而用于發(fā)射信號光b的系列被用于備份，以進一步增強系統(tǒng)的可靠性。本發(fā)明還可應用于這種情況，即多重波長的信號或彼此重疊的信號光通過單個傳輸光纖被發(fā)射時不會引起涉及到本發(fā)明特征的任何問題。
如上所述，在本實施例中，平行傳輸光纖數(shù)是兩個。應注意，然而，當參照首先描述的實施例已經(jīng)描述了本發(fā)明時，這種描述并不是限制概念的逐字解釋。那就是說，應了解，本發(fā)明圍繞的課題并不限于第1實施例。例如，本發(fā)明還可應用于多于兩個的用于發(fā)射如光纖那么多的多個信號光的平行傳輸光纖。另外，通過僅僅增加維持偏振的鉺攙雜光纖15或維持偏振的光纖13的可維持偏振狀態(tài)的數(shù)量和增加數(shù)量或每個都具有可維持的偏振狀態(tài)的偏振波，這樣適用于平行傳輸系統(tǒng)的簡單構(gòu)成就可提供一光放大器。
圖5是本發(fā)明光放大器的第2實施例。由傳輸光纖發(fā)射的兩個信號光具有多重波長1550nm的LAMDA1和1552nm的LAMDA2。圖中所示序號1是類似于第1實施例的本發(fā)明的光放大器。如圖所示，然而該光放大器僅只包含連接于平行傳輸光纖的一個輸入端口2和一個輸出端口11。來自輸入端口2的波長分布多路信號光被送到偏振波識別/合成單元3。在第2實施例的偏振波識別/合成單元3中，通過50∶50光耦合器20分離該信號光成為兩個信號光。分離的信號光的一個被送到具有1550±1nm的波長通過頻帶的光濾波器21a。該光濾波器21a僅僅通過1550nm波長的信號光a。同樣，另一分離的信號光被送到具有1552±1nm的波長通帶的光濾波器21b。該光濾波器21b僅僅通過具有1552nm波長的信號光b。離開該光濾波器21a和21b的信號光分別被送到偏振器12a和12b，用于偏振該信號光a和b成為具有相互垂直偏振狀態(tài)的光。信號光a和b然后分別通過維持偏振的光纖13a和13b被送到偏振波合成14的兩個輸入端口，以用于以它們所維持的偏振狀態(tài)發(fā)射信號光a和b。在偏振波合成器中14中，信號光a和b在它們通過偏振波合成器14的唯一輸出端口被輸出到維持偏振的光纖13之前，以它們所維持的偏振狀態(tài)被加以合成。50∶50光耦合器20和光纖21a和21b可由光波長分布多路器代替，以用于分別產(chǎn)生具有1550和1552nm波長的分離信號光。在此情況下，偏振波識別/合成單元3的配置能被做得較為簡單。從開始就具有垂直偏振面的信號光也可提供給輸入端口2。在此情況下，50∶50光耦合器20，光濾波器21a和21b和偏振器12a和12b就不需要了。
由偏振波識別/合成單元3輸出的信號光以它們所維持的相互垂直的偏振波引入到作為維持偏振的光放大介質(zhì)4的維持偏振的鉺攙雜光纖15的一端。在此同時，來自作為激勵單元6的半導體激光器16a和16b的激勵光通過引入單元5從維持偏振的鉺攙雜光纖15的另一端被引入。維持偏振的光纖13c和13d和作為引入單元5的維持偏振的光合成器使得激勵光的偏振波相互垂直，和使得與從維持偏振的鉺攙雜光纖15的另一端引入的信號光的偏振波定位與的激勵光的偏振波的定位相匹配。這里，半導體激光器16a和16b的振蕩波長是1.48微米。應注意，激勵單元6也可通過引入單元5連接到維持偏振的鉺攙雜光纖15的前端。作為替換，激勵單元6也可以通過引入單元5連接到維持偏振的鉺攙雜光纖15的前端和后端。
通常的鉺攙雜光纖能夠提供與偏振波無關(guān)的增益放大等級。然而，單個鉺攙雜光纖不能調(diào)節(jié)在同一光纖中存在的不同信號分量的放大等級。另外，采用本發(fā)明的維持偏振的鉺攙雜光纖作為維持偏振的光放大介質(zhì)4，典型地，由半導體激光器16a產(chǎn)生的激勵光只影響具有1550nm波長的信號光的激勵放大，而由半導體激光器16b產(chǎn)生的激勵光只影響具有1552nm波長的信號光的激勵放大，以執(zhí)行互相獨立的放大操作。那就是說，單個維持偏振的鉺攙雜光纖15能夠以完全獨立的方式為具有彼此波長不同的兩個信號光調(diào)節(jié)增益放大等級。為更有效地利用本發(fā)明的維持偏振的鉺攙雜光纖15，重要的是抑制由于彎曲光纖引起的光的幅射損失量。如上所述，這樣的幅射損失會降低兩個獨立信號光的增益放大等級。為此理由，在本實施例中，該維持偏振的鉺攙雜光纖15的曲率直徑如第1實施例里那樣，不少于300mm。
在引入到維持偏振的鉺攙雜光纖15之后，這兩個信號光通過另一個維持偏振的光纖13送到被用作為分支單元8的5∶95維持偏振的光耦合器22。離開5∶95維持偏振的光耦合器22的信號光的大部分被輸出到輸出端口11。然而，在5∶95維持偏振的光耦合器22處的某些分支進入作為偏振波分離單元7的偏振波分離器17，用于彼此分離這兩個信號光到分別送到光接收器19a和19b的兩個原始信號光。作為光檢測單元9的光接收器19a和19b用于檢測信號光的功率。信號光的檢測功率被送到控制器10，用于控制半導體激光器16a和16b的輸出功率，使得提供給輸出單元的信號光維持在予定的等級。特別是，典型地，通過光接收器19a為具有1550nm波長的信號檢測的光功率被用于控制半導體激光器16a的輸出功率。同樣，通過光接收器19b為具有1552nm波長的信號只檢測的光功率被用于控制半導體激光器16b的輸出功率。
采用本實施例，利用具有簡單配置的光放大器就可以控制彼此獨立的波長分布多路信號光的分量。
在本實施例中，波長復用度(multiplexity)的等級是2。應注意，通過增加光耦器20的分支量，附加平行于已存在一個的新的維持偏振的鉺攙雜光纖15和在輸出端口11之前的一級處合成該分離的信號光，然而，本發(fā)明還可應用于具有波長復用度的較大等級的波長分布多路信號光。通過增加光纖21a或21b的波長復用度的等級和識別波長分布多路信號光的分量也可以增加信號光的波長復用度的等級。另外，通過在維持偏振的鉺攙雜光纖15和維持偏振的光纖13中增加可維持的偏振狀態(tài)數(shù)量，也能增加每個都具有可維持的偏振的偏振波的數(shù)量，使得有可能用可適合于波長分布多路系統(tǒng)的簡單配置來提供光放大器。在此方法中，通過組合第1實施例的平行傳輸系統(tǒng)和第2實施例的波長分布多路系統(tǒng)，就能通過一單個傳輸光纖實現(xiàn)光放大器，這樣，系統(tǒng)配置簡單，系統(tǒng)成本降低。
根據(jù)此方法，激勵單元6和控制器10以圖6所示的配置實現(xiàn)。圖中所示序號23是一光開關(guān)。提供給光開關(guān)23的電壓是由在控制器10中使用的振蕩器24產(chǎn)生的電子轉(zhuǎn)換信號加以轉(zhuǎn)換的，以便從一個值到另一個值，使得由半導體激光器16產(chǎn)生的激勵光通過進入到偏振器25a或偏振器25b中的任何一個。偏振器25a和25b使得激勵光的偏振波相互垂直并使得與引入到維持偏振的鉺攙雜光纖15的信號光的偏振波的取向與激勵光的偏振波的取向相匹配。在控制器10中使用的振蕩器24在50Hz的固定頻率處振蕩，恰好在50Hz頻率處驅(qū)動轉(zhuǎn)換開關(guān)26。該轉(zhuǎn)換開關(guān)26被用于使光檢測器19a或19b中任一個產(chǎn)生的監(jiān)視電壓通過到比較器27，用于該監(jiān)視電壓與基準電壓18的比較。作為一種結(jié)果，通過采用圖6所示的配置，就可以通過利用單個半導體激光器去控制彼此獨立彼此波長不同的兩個信號光，這樣就減少了半導體激光器消耗的功率總量。參照圖7說明這種配置的激勵光的操作狀態(tài)。圖中所示序號29是代表激勵光的功率的模式圖解。序號30是表示引入到偏振器25a的激勵光的功率的模式圖和序號31是表示引入到偏振器25b的激勵光的功率的模式圖。激勵光的功率在50Hz頻率下從偏振器25a轉(zhuǎn)換到25b和反之也一樣，使得由光檢測器19a和19b輸出的監(jiān)視電壓變得等于基準值28。激勵光的功率通過驅(qū)動圖6所示的光開關(guān)23并且也是在50Hz頻率下從偏振器25a轉(zhuǎn)換到25b或相反。圖示29是圖示30和31的和。圖示30的每個峰和圖示31的每個零相吻合，反之，圖示31的每個峰和圖示30的每個零相吻合。通常，通過被轉(zhuǎn)換成鉺攙雜光纖的激勵光提供的增益放大的響應速度是若干KHz。圖8表示通過本實施例使用的鉺攙雜光纖的激勵光提供的測量的頻率響應的曲線圖。根據(jù)圖中所示曲線，高于10KHz的頻率的掃過的激勵光不影響信號光的增益放大。那就是說，高于10KHz的轉(zhuǎn)換頻率比鉺攙雜光纖的增益放大的響應速度快得多，這樣，在控制穩(wěn)定性方面就不存在壞影響。為此理由，本實施例的轉(zhuǎn)換頻率設在50KHz。在圖6所示的配置中，由于具有不同波長的兩個信號光被控制成同一輸出等級，所以，假定振蕩器24是在50KHz的頻率下振蕩，就不需要改變基準值28。如果具有不同波長的兩個信號光被控制成不同的輸出等級，無論如何，在50KHz的頻率下需要改變基準值。
圖9是本發(fā)明的第3實施例的光放大器。本發(fā)明的該光放大器被用于在兩個方向上傳輸，在這兩個方向上，信光沿傳輸光纖在彼此相反的兩個方向上傳輸。兩個信號光具有1550nm的波長LAMDA。圖中所示序號1是類似于第1實施例的本發(fā)明的光放大器。如圖中所示，該光放大器1包括僅只一個輸入端口2和一個輸出端口11，它們都用作為用于在彼此相反的方向上，分別輸入和輸出發(fā)射的信號光的輸出和輸出端口。通過輸入端口2從左側(cè)輸入的信號光被引入到偏振波識別/合成單元3a。在本實施例的偏振波識別/合成單元3a中，信號光通過光回轉(zhuǎn)器32a、偏振器12a，用于設置信號光為確定的偏振狀態(tài)和光回轉(zhuǎn)器32b。由偏振波識別/合成單元3a輸出的信號光然后被送到維持偏振的光纖13a，用于以其維持的偏振狀態(tài)發(fā)射信號光。如圖中所示，信號光以其所維持的偏振狀態(tài)然后被引入到作為維持偏振的光放大介質(zhì)4的維持偏振的鉺攙雜光纖15的左端。
同樣，通過輸出端口11從右側(cè)輸入的信號光被引入偏振波識別/合成單元3b。在本實施例的偏振波識別/合成單元3b中，信號光通過光回轉(zhuǎn)器32d。偏振器12b，用于設置垂直于由偏振器12a設置的偏振狀態(tài)的一偏振狀態(tài)的信號光，和一光回轉(zhuǎn)器32c。由偏振波識別/合成單元3b輸出的信號光然后被送到維持偏振的光纖13b，由于以其所維持的偏振狀態(tài)發(fā)射信號光。圖如所示，信號光通過引入單元5然后被引入到作為維持偏振的光放大介質(zhì)4的維持偏振的鉺攙雜光纖15的右端。
與此同時，來自作為激勵單元6的半導體激光器16a和16b的激勵光，通過引入單元5被引入到維持偏振的鉺攙雜光纖15的右端。維持偏振的光纖13c和13d和用作為引入單元5的維持偏振的光合成器，使得激勵光的偏振波相互垂直，和使得與從維持偏振的鉺攙雜光纖15的兩端引入的信號光的偏振波定位匹配的激勵光的偏振波的定位。這里，半導體激光器16a和16b的振蕩波長是1.48微米。應注意，激勵單元6也可通過引入單元5連接于維持偏振的鉺攙光纖15的左端。作為替換，激勵單元6也可通過引入單元5每次連接到維持偏振的鉺攙雜光纖15的左和右端。
通常的鉺攙雜光纖能夠提供與偏振波無關(guān)的放大等級。然而，單個鉺攙雜光纖不能夠?qū)υ谕还饫w中存在的不同信號分量調(diào)節(jié)放大等級。另一方面，采用本發(fā)明的作為維持偏振的光放大介質(zhì)的維持偏振的鉺攙雜光纖15，典型地，半導體激光器16a產(chǎn)生的激勵光只影響從輸入端口2引入的信號光的激勵放大，而由半導體激光器16b產(chǎn)生的激勵光只影響從輸出端11引入的信號光的激勵放大，這樣來實現(xiàn)對相互獨立的放大操作的執(zhí)行。那就是說，單個維持偏振的鉺攙雜光纖15能夠?qū)哂斜舜瞬煌ㄩL的兩信號光，以完全獨立的方式，調(diào)節(jié)增益放大等級。
另外，在通常的雙向傳輸中使用的光放大器中，需要光絕緣子用于在輸入和輸出的連接器中去抑制信號光的反射。為便于將一個方向的光引入光振蕩器，在彼此相反方向上傳遞的光必須一次被相互分離。作為用于分離在彼此相反方向上傳遞的光的一般方法，光的波長被變化。根據(jù)本發(fā)明的偏振波識別/合成單元3a和3b，另外，由光連接器反射的光能夠通過偏振器12a或12b加以屏敝。進而，由于在彼此相反方向上傳遞的信號光能夠通過偏振波識別/合成單元3a或3b加以區(qū)分，因此，信號光可以有相同的波長。
為更有效地利用本發(fā)明的維持偏振的鉺攙雜光纖15，抑制由彎曲光纖導致的光的輻射損耗總量是重要的。如前所述，這樣的輻射損耗會降低兩個獨立信號光的增益放大等級。為此理由，在本實施例中，維持偏振的鉺攙雜光纖15的曲率直徑不少于第1和第2實施例中的300mm。
在從維持偏振的鉺攙雜光纖15引入的信號光離開維持偏振的鉺攙雜光纖15的右端之后，該信號光然后通過引入單元5送到偏振波識別/合成單元3b。如圖中所示，在偏振波識別/合成單元3b中，通過不同于來自輸出端口的信號光的那個入口的出口，離開光回轉(zhuǎn)器32c的信號光被引入到光回轉(zhuǎn)器32c，進入作為分支裝置8a的5∶95維持偏振的光耦合器22a。離開5∶95維持偏振的光耦合器22a的大部信號光通過光回轉(zhuǎn)器32d被輸出到光放大器的輸出端口11。然而，在5∶95維持偏振的光耦合器22a分支的某些信號光進入作為用于檢測信號光功率的光檢測單元9a的光接收器19a。檢測的光功率被送到控制器10，用于控制半導體激光器16a的輸出功率，使得信號光被維持在一予定的等級。
同樣，在從維持偏振的鉺攙雜光纖15的右端引入的信號光離開維持偏振的鉺攙雜光纖15的左端之后，通過引入單元5將該信號光送到偏振波識別/合成單元3a。如圖中所示，在該偏振波識別/合成單元3a中，該信號光通過該信號光從入口2被引入到光回旋器的入口不同的出口退出光回轉(zhuǎn)器32b，被引入光回轉(zhuǎn)器32b，進入作為分支裝置8b的5∶95維持偏振的光耦合器22b。離開5∶95維持偏振的光耦合器22b的大部分信號光通過光回轉(zhuǎn)器32a被輸入到光放大器的輸入端口2。然而，在5∶95維持偏振的光耦合器22b處分支的某些信號光進入作為用于檢測信號光的功率的光檢測單元9b的光接收器19b。檢測的光功率被送到控制器10，用于控制半導體激光器16b的輸出功率，使得該信號光維持在予定的等級。
這里，具有彼此垂直的偏振波的信號光可被引入輸入和輸出端口2和11。
根據(jù)本實施例，在彼此相反方向上傳遞的信號光通過簡單配置的光放大器就能加以控制，增加了系統(tǒng)整體上的穩(wěn)定性和可靠性。
由此方法，以圖6所示配置就可實現(xiàn)激勵單元6和控制器10。
如上所述，本發(fā)明可應用于寬范圍的光傳輸系統(tǒng)，其中能以低成本同時達到高的可擴展性，高穩(wěn)定性和高可靠性。圖10所示是這樣的光傳輸系統(tǒng)的舉例。
如圖所示，一光發(fā)射單元44包括光發(fā)射器46a，46b和46c。由光發(fā)射器46a，46b和46c輸出的光在通過傳輸線43發(fā)射到光放大器1之前，在光發(fā)射單元44中被分路化。在由光放大器1放大之后，該多路信號光通過另一傳輸線43被發(fā)射到光接收單元45。在光接收單元45中，該多路信號光被分離成原始的獨立的信號光，并將由相應的光接器47a，47b和47c所接收。
信號光可通過傳輸線43在任一方向上發(fā)射。另外，多路信號光的任一個或單個信號光可通過傳輸線43發(fā)射。在具有大量傳輸損耗的傳輸線43的情況下，可在沿傳輸線43所希望的位置處以串聯(lián)形式放置多個光放大器1。進而，代替單個傳輸線43，可使用多個傳輸線43建立平行傳輸系統(tǒng)。在此情況下，不用說，從給出實施例的描述會很明顯地了解，可使用具有多個輸入/輸出端口的光放大器1。
根據(jù)本發(fā)明，信號光可通過在傳輸線上的光放大器在任一方向上發(fā)射。
假如，在光放大器的右側(cè)的傳輸線比光放大器左側(cè)的傳輸線長的話，那么，通過右側(cè)傳輸線進來的信號光產(chǎn)生的損耗要多于在左側(cè)傳輸中的損耗。在這樣情況下，由于本發(fā)明的光放大器能夠在彼此獨立的不同方向上調(diào)節(jié)單個信號光的增益放大等級，所以，設計參數(shù)據(jù)的設計靈活性和可擴展性，例如在傳輸系統(tǒng)的設計過程中需要的增益分配可以得到加強。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，這就可能提供一種光放大器，它能夠?qū)哂斜舜丝蓞^(qū)分的偏振狀態(tài)的多個信號光彼此獨立地執(zhí)行單獨控制。另外，它還可以提供一種放大器，它能以彼此獨立地控制具有彼此可區(qū)分的偏振狀態(tài)的多個信號光，使得需要增加系統(tǒng)系列數(shù)的系統(tǒng)成本能被降低。
進而，它還可以提供一種利用維持偏振的光放大介質(zhì)的簡單而有效的光放大器。
更進一步，還可以提供一種光放大器，能夠保持沿時間軸產(chǎn)生彼此獨立的單獨信號光的變量。
更有，還可提供一種光放大器，通過研究在波長分布多路信號光的增益中探測到的波長依賴性，使得能輸出具有將被單獨控制的單個波長的信號光。
另外，還可以提供一種光傳輸系統(tǒng)，通過利用單個光放大器，彼此獨立地對具有彼此可區(qū)分的偏振狀態(tài)的多個信號光執(zhí)行相互獨立的控制，使得系統(tǒng)成本降低和中繼傳輸距離增加。
進而，還可以提供一種光放大器，通過對在兩個方向上發(fā)射的多個信號光，以它們彼此可區(qū)分的偏振狀態(tài)，彼此獨立地執(zhí)行單獨控制，使得系統(tǒng)成本降低。
進而，還可提供一種光放大方法，能夠?qū)νㄟ^多個傳輸線發(fā)射的多個信號光，以它們彼此可區(qū)分的偏振狀態(tài)，彼此獨立地執(zhí)行單獨控制。
權(quán)利要求
1.一種光放大器包括一輸入單元，用于接收第1偏振狀態(tài)的第1信號光和不同于所述第1偏振狀態(tài)的第2偏振狀態(tài)的第2信號光；一維持偏振的光放大單元包括一維持偏振的光放大介質(zhì)，用于接收所述第1和第2信號光和以其所維持的所述第1和第2偏振狀態(tài)放大所述第1和第2信號光；一激勵單元，用于提供具有分別對應所述第1和第2信號光的偏振狀態(tài)的第1和第2激勵光，使得所述維持偏振的光放大單元能夠有選擇地放大所述第1和第2信號光；和一輸出單元，用于接收在通過所述維持偏振的光放大單元放大之后的所述第1和第2信號光和輸出所述放大的第1和第2信號光到一傳輸線。
2.一種光放大器包括連接用于從所述傳輸線接收至少第1偏振狀態(tài)的第1信號光和不同于所述第1偏振狀態(tài)的第2偏振狀態(tài)和第2信號光的至少兩個傳輸線的一輸入單元，其中一偏振波識別單元，用于彼此區(qū)分所述第1和第2信號光的偏振波，和一偏振波合成單元，用于合成具有其所維持的所述第1和第2偏振狀態(tài)的可區(qū)分的偏振波的所述第1和第2信號光；一維持偏振的光放大單元包括維持偏振的光放大介質(zhì)，用于接收所述第1和第2信號光和放大以其所維持的所述第1和第2偏振狀態(tài)的所述第1和第2信號光；一激勵單元，用于提供具有分別對應所述第1和第2信號光的偏振狀態(tài)的至少第1和第2激勵光，使得所述維持偏振的光放大單元能夠有選擇地放大所述第1和第2信號光；和一輸出單元，用于接收在由所述維持偏振的光放大單元放大后的所述第1和第2信號光和用于輸出所述的放大的第1和第2信號光到一傳輸線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的光放大器，其中所述偏振波識別單元包括一第1偏振器，用于偏振所述第1信號光為一偏振面，和一第2偏振器，用于偏振所述第2信號光為垂直于所述第1信號光的所述偏振面的一偏振面，使得所述第1和第2信號光能被彼此區(qū)分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光放大器，其中所述輸出單元包括一偏振波分離單元，用于區(qū)分由所述維持偏振的光放大單元彼此放大的所述第1和第2信號光的偏振波和彼此分離所述第1和第2信號光，和輸出端口，用于接收由所述偏振波分單元分離的所述第1和第2信號光和輸出所述的第1和第2信號光到傳輸線。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的光放大器，其中所述輸出單元包括一偏振波分離單元，用于區(qū)分由所述維持偏振的光放大單元彼此放大的所述第1和第2信號光的偏振波和彼此分離所述第1和第2信號光，和輸出端口，用于接收由所述偏振波分離單元分離的所述第1和第2信號光和輸出所述第1和第2信號光到傳輸線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的光放大器，其中所述輸出單元包括一偏振波分離單元，用于區(qū)分由所述維持偏振的光放大單元彼此放大的所述第1和第2信號光的偏振波和彼此分離所述第1和第2信號光；一分支單元，用于使由所述偏振波分離單元分離的所述第1和第2信號光通過和使由所述的偏振波分離單元分離的所述第1和第2信號光的某些分支；一檢測單元，用于檢測在所述分支單元處分支的所述第1和第2信號光的功率；和一控制器，用于接收來自所述檢測單元的檢測輸出和控制所述第1和第2激勵光，使得提供給所述輸出單元的所述第1和第2信號光被維持在予定等級。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的光放大器，其中所述輸出單元包括一偏振波分離單元，用于區(qū)分由所述維持偏振的光放大單元彼此放大的所述第1和第2信號光的偏振波和彼此分離所述的第1和第2信號光；一分支單元，用于使由所述偏振波分離單元分離的所述第1和第2信號光通過和使由所述的偏振波分離單元分離的所述第1和第2信號光的某一些分支；一檢測單元，用于檢測在所述分支單元處分支的所述第1和第2信號光的功率；和一控制器，用于接收來自檢測單元的檢測輸出和控制所述第1和第2激勵光，使得提供給輸出單元的所述第1和第2信號光被維持在予定等級。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的光放大器，其中所述輸出單元包括一分支單元，用于使由所述維持偏振的光放大單元放大的所述第1和第2信號光通過和使所述第1和第2信號光的某一些以其所維持的所述的偏振狀態(tài)分支；一偏振波分離單元，用于區(qū)分在所述分支單元彼此分支的所述第1和第2信號光的偏振波和彼此分離所述的第1和第2信號光；一檢測單元，用于檢測由所述偏振波分離單元分離的所述第1和第2信號光的功率；和一控制器，用接收來自檢測單元的檢測輸出和控制所述第1和第2激勵光，使得輸出到所述輸出單元的所述第1和第2信號光被維持在予定等級。
9.根據(jù)權(quán)利要求2的光放大器，其中所述輸出單元包括一分支單元，用于使由所述維持偏振的光放大單元放大的所述第1和第2信號光通過和使所述第1和第2信號光的某一些以其所維持的偏振狀態(tài)分支；一偏振波分離單元，用于區(qū)分在所述分支單元處彼此分支的所述第1和第2信號光的偏振波和彼此分離所述第1和第2信號光；一檢測單元，用于檢測由所述偏振波分離單元分離的所述第1和第2信號光的功率；和一控制器，用于接收來自所述檢測單的檢測輸出和控制所述第1和第2激勵光，使得輸出到所述輸出單元的所述第1和第2信號光被維持在予定等級。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的光放大器，其中所述維持偏振的光放大介質(zhì)是具有一偏振波相關(guān)特征的維持偏振的稀土族攙雜的光纖。
11.根據(jù)權(quán)利要求2的光放大器，其中所述的維持偏振的光放大介質(zhì)是具有偏振波相關(guān)特征的維持偏振的稀土族攙雜光纖。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的光放大器，其中來自所述激勵單元的第1和第2激勵光在時間軸上從一個被轉(zhuǎn)換成另一個，以便于獨立地分配所述第1和第2激勵光分別到所述第1和第2信號光。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的光放大器，其中來自所述激勵單元的第1和第2激勵光在時間軸上從一個被轉(zhuǎn)換成另一個，以便獨立地分配所述第1和第2激勵光分別到所述第1和第2信號光。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的光放大器，其中所述第1和第2激勵光在所述時間軸上，以10KHz或較高的頻率上被從一個轉(zhuǎn)換成另一個。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的光放大器，其中所述第1和第2激勵光在所述時間軸上的10KHz或較高的頻率上被從一個轉(zhuǎn)換成另一個。
16.一種光放大器包括一光耦合器，用于分離波長分布多路信號光成為兩個信號光；一第1濾波器，用于接收由所述光耦合器輸出的所述分離光的一個和只通過具有第1波長的信號光；一第2濾波器，用于接收由所述光耦合器輸出的所述分離光的另一個和只通過具有不同于第1波長的第2波長的信號光；一第1偏振器，用于接收具有通過所述第1濾波器的所述第1波長的所述信號光和用于偏振所述信號光成為第1可區(qū)分偏振狀態(tài)的第1信號光；一第2偏振器，用于接收具有通過第2濾波器的所述第2波長的所述信號光和用于偏振所述信號光成為不同所述第1可區(qū)分的偏振狀態(tài)的第2可區(qū)分的偏振狀態(tài)的第2信號光；一合成器，用于合成以其所維持的所述第1和第2偏振狀態(tài)的由所述第1偏振器輸出的所述第1信號光和由所述第2偏振器輸出的所述第2信號光；一具有維持偏振的光放大介質(zhì)的維持偏振的光放大單元，用于接收由所述合成器合成的所述第1和第2信號光和用于放大以其所維持的所述第1和第2偏振狀態(tài)的所述第1和第2信號光；一激勵單元，用于產(chǎn)生具有分別與所述第1和第2信號光相匹配的偏振狀態(tài)的第1和第2激勵光，使得所述維持偏振的光放大單元能夠有選擇地放大所述第1和第2信號光；和一輸出單元，用于接收在由所述維持偏振的光放大單元放大后的所述第1和第2信號光和用于輸出所述放大的第1和第2信號光到一傳輸線。
17.根據(jù)權(quán)利要求2的光放大器，其中所述偏振波合成單元進一步包括一光回轉(zhuǎn)器或一光合成器，用于在偏振波已在被彼此區(qū)分之后去合成所述第1和第2信號光。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的光放大器，其中所述偏振波合成單元進一步包括一光回轉(zhuǎn)器或一光合成器，用于在偏振波已被彼此區(qū)分之后去合成所述第1和第2信號光。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的光放大器，其中所述第1和第2偏振器偏振所述第1和第2信號光分別成為彼此垂直的所述第1和第2偏振面。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的光放大器，其中所述輸出單元包括一分支單元，用于通過使由所述維持偏振的光放大單元放大的所述第1和第2信號光和使所述第1和第2信號光的某一些以其所維持的所述偏振狀態(tài)分支；一偏振波分離單元，用于區(qū)分在所述分支單元彼此分支的所述第1和第2信號光的偏振波和用于彼此分離所述第1和第2信號光；一檢測單元，用于檢測由所述偏振波分離單元分離的所述第1和第2信號光的功率；和一控制器，用于接收來自所述檢測單元的檢測輸出和用于控制所述第1和第2激勵光，使得輸出到所述輸出單元的所述第1和第2信號光被維持在予定等級。
21.根據(jù)權(quán)利要求18的光放大器，其中所述輸出單元包括一分支單元，用于通過由所述維持偏振的光放大單元放大的所述第1和第2信號光和使所述第1和第2信號光的某一些以其所維持的偏振狀態(tài)分支；一偏振波分離單元，用于區(qū)分在所述分支單元彼此分支的所述第1和第2信號光的偏振波和用于彼此分離所述第1和第2信號光；一檢測單元，用于檢測中所述偏振波分離單元分離的所述第1和第2信號光的功率；和一控制器，用于接收來自所述檢測單元的檢測輸出和用于控制所述第1和第2激勵光，使得輸出到所述輸出單元的所述第1和第2信號光被維持在予定等級。
22.根據(jù)權(quán)利要求16的光放大器，其中所述維持偏振的光放大介質(zhì)是具有偏振波相關(guān)特征的維持偏振的鉺攙雜光纖。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的光放大器，其中所述第1和第2激勵光在時間軸上從一個轉(zhuǎn)換成另一個，以便獨立地分配所述第1和第2激勵光分到所述第1和第2信號光。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的光放大器，其中所述第1和第2激勵光在所述時間軸上以10KHz或較高的頻率上被從1個狀態(tài)轉(zhuǎn)換成另一個狀態(tài)。
25.一種光傳輸系統(tǒng)包括，沿著在同一傳遞方向上傳播的多個信號光的傳輸線和沿著所述傳輸線嵌入的光放大單元，所述光傳輸系統(tǒng)進一步包括一發(fā)射單元，用于發(fā)射所述多個信號光；一偏振波識別單元，用于從不同于所述多個信號光中的所述第1偏振狀態(tài)的第2偏振狀態(tài)的第2信號光的偏振波中區(qū)分第1偏振狀態(tài)的第1信號光的偏振波；維持偏振的光放大單元，用于通過利用單個維持偏振的光放大介質(zhì)去控制和放大由所述偏振波識別單元在彼此獨立的數(shù)值處輸出的所述第1和第2信號光的功率；一激勵單元，用于提供具有分別對應于所述第1和第2信號光的偏振狀態(tài)的第1和第2激勵光，使得所述維持偏振的光放大單元能夠有選擇地放大所述第1和第2信號光；和一接收單元，用于接收由所述維持偏振的光放大單元放大的所述第1和第2信號光。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的光傳輸系統(tǒng)，其中所述發(fā)射單元包括多個光發(fā)射器，用于產(chǎn)生彼此不同的信號光。
27.根據(jù)權(quán)利要求25的光傳輸系統(tǒng)，其中所述發(fā)射單元包括一個光發(fā)射器，用于產(chǎn)生彼此不同的信號光。
28.用于執(zhí)行雙向傳輸?shù)膶⒈磺度朐趥鬏斁€上的一種光放大器包括具有維持偏振的光放大介質(zhì)的維持偏振的光放大單元，用于以其所維持的所述第1和第2偏振狀態(tài)來放大第1偏振狀態(tài)的第1信號光和與所述第1信號光的方向的相反方向傳遞的不同于第1偏振狀態(tài)的第2偏振狀態(tài)的第2信號光；一第1輸入/輸出端口，用于從所述傳輸線輸入所述第1信號光和用于輸出所述第2信號光到所述傳輸線；一第2輸入/輸出端口，用于從所述傳輸線輸入所述第2信號光和用于輸出所述第1信號光到所述傳輸線；一第1偏振波識別/合成單元包括有第1偏振波識別單元，用于識別來自所述第1輸入/輸出的所述第1偏振狀態(tài)的所述第1信號光的偏振波，和一第1迂回路徑，用于使由所述維持偏振的光放大器單元放大的所述第2信號光去迂回所述的第1偏振波識別單元和引導所述第2信號光到所述第1輸入/輸出端口；一第2偏振波識別/合成單元包括一第2偏振波識別單元，用于識別來自所述第2輸入/輸出的所述第2偏振狀態(tài)的所述第2信號光的偏振波，和一第2迂回路徑，用于使由所述維持偏振的光放大器單元放大的所述第1信號光去迂回所述第2偏振波識別單元和引導所述第1信號光到所述第2輸入/輸出端口；和一激勵單元，用于提供具有分別對應于所述第1和第2信號光的偏振狀態(tài)的第1和第2激勵光，使得維持偏振的光放大單元能夠有選擇地放大所述第1和第2信號光。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的光放大器，其中所述第1迂回路徑包括用于使所述第2信號光分支的第1光回轉(zhuǎn)器和用于同時嵌入所述第2信號支的第2光回轉(zhuǎn)器，和所述第2迂回路徑包括用于使所述第1信號光分支的第3光回轉(zhuǎn)器和用于嵌入所述第1信號光的第4光回轉(zhuǎn)器。
30.根據(jù)權(quán)利要求28的光放大器，其中所述維持偏振的光放大介質(zhì)是具有偏振波相關(guān)特征的維持偏振的鉺攙雜光纖。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的光放大器，其中所述第1和第2激勵光在時間軸上被從一個轉(zhuǎn)換成另一個，以便于獨立地分配所述第1和第2激勵光分別到所述第1和第2信號光。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的光放大器，其中所述第1和第2激勵光在所述時間軸上以10KHz或較高頻率處被從一個轉(zhuǎn)換成另一個。
33.一種光傳輸系統(tǒng)包括，沿彼此方向相反傳播的信號光的傳輸線，和在沿所述傳輸線嵌入的光放大單元，所述光傳輸系統(tǒng)包括第1和第2接收/發(fā)射單元，每一個都用于接收和發(fā)射在彼此相反方向上的所述信號光；第1和第2偏振波識別單元，每一個都用于從與所述第1信號光的方向相反方向傳遞的不同于來自所述第1和第2接收/發(fā)射單元的所述第1偏振狀態(tài)的第2偏振狀態(tài)的第2信號光的偏振波中區(qū)分出第1偏振狀態(tài)的第1信號光的偏振波；維持偏振的光放大單元，用于通過利用單個維持偏振的光放大介質(zhì)去控制和放大由所述偏振波識別單元在彼此獨立的數(shù)值處輸出的所述第1和第2信號光的功率；和一激勵單元，用于提供具有分別對應于所述第1和第2信號光的偏振波的第1和第2激勵光，使得所述維持偏振的光放大單元能夠有選擇地放大所述第1和第2信號光。
34.一種能夠有選擇地放大第1和第2信號光的光放大方法，所述光放大方法包括的步驟有以其所維持的所述第1和第2偏振狀態(tài)合成第1偏振狀態(tài)的所述第1信號光和不同于所述第1偏振狀態(tài)的第2偏振狀態(tài)的所述第2信號光；提供具有分別對應于所述第1和第2信號光的偏振狀態(tài)的第1和第2激勵光，這樣使所述第1和第2信號光將能被有選擇地放大和放大的所述第1和第2信號光具有其所維持的所述第1和第2偏振狀態(tài)；和發(fā)射所述放大的第1和第2信號光。
全文摘要
一種光放大儀器，將信號光引入偏振波識別/合成單元，經(jīng)維持偏振光放大介質(zhì)，通過由機激勵單元激勵的引入單元后被送入偏振波分離單元和分支單元，使大部分光送達輸出端口而至傳輸光纖。一些被分支單元分離的光則經(jīng)檢測單元和控制器送回激勵單元。本發(fā)明的光放大器可控制波長不同的波分多路信號光、方向相反的信號光，適用于多個平行的傳輸系統(tǒng)，因而可增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，并降低其成本。
文檔編號H04B10/135GK1167352SQ9711120
公開日1997年12月10日 申請日期1997年4月11日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月11日
發(fā)明者小坂淳也, 鈴木隆之, 桑野英之 申請人:株式會社日立制作所