專利名稱：自動(dòng)跟蹤和濾波發(fā)射光波長(zhǎng)的鉺攙雜光纖放大器及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光放大器。具體說，本發(fā)明涉及一種鉺攙雜光纖放大器(EDFA)及其操作方法。本發(fā)明的EDFA對(duì)發(fā)射光的波長(zhǎng)可自動(dòng)跟蹤和濾波，通過調(diào)整設(shè)置在輸出端的光濾波器的中心波長(zhǎng)，將它們調(diào)整到發(fā)射光信號(hào)的波長(zhǎng)，以避免由于光放大器的特性而產(chǎn)生的噪音。
當(dāng)發(fā)送端將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)并利用光纖將它發(fā)送到要求的目的地時(shí)，通常使用EDFA在預(yù)定的距離上放大減弱的光信號(hào)，以保證穩(wěn)定的信號(hào)傳輸。將該放大器設(shè)置在接收和發(fā)送端，以放大電功率和執(zhí)行前置放大。


圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的單泵激放大器的方框圖。一輸入連接器連接到光纖，從外部通向包含在EDFA中的內(nèi)部光纖。分離抽頭2根據(jù)預(yù)定的比率從連接的光纖分路出光信號(hào)，并將該分路信號(hào)送給光電二極管12和光隔離器4。光電二極管12測(cè)量光信號(hào)的強(qiáng)度。光隔離器4具有一輸入端和一輸出端，降低從輸入端到輸出端的光信號(hào)損失，阻止光信號(hào)從輸出端返回到輸入端。光隔離器4通過阻止由鉺攙雜光纖(EDF)16產(chǎn)生的放大的自發(fā)射(ASE)的反饋，來避免輸入光信號(hào)的失真。將來自光隔離器4的光信號(hào)送給波長(zhǎng)分多路復(fù)用器(WDM)6。WDM6通過它的各個(gè)輸入端接收不同波長(zhǎng)的兩個(gè)不同的光信號(hào)，并通過一個(gè)光纖端將它們一起送出。輸入信號(hào)的波長(zhǎng)是1550nm，激發(fā)光源采用980nm或1480nm的波長(zhǎng)。WDM6將具有980nm波長(zhǎng)的激發(fā)光信號(hào)和具有1550nm波長(zhǎng)的輸入光信號(hào)經(jīng)過它的輸出端送給EDF16。EDF16是將鉺(元素號(hào)為68)和稀土金屬加到光纖中制成的，在特定的波長(zhǎng)，比如800、980和1480nm，具有高的吸收率。它放大在預(yù)定波長(zhǎng)(1550nm)處有大約60nm帶寬的發(fā)散頻譜的輸入光信號(hào)。EDF16的輸出端連接到光隔離器8，光隔離器8再連接到分離抽頭10。通過輸出連接器將該抽頭連接到輸出級(jí)光纖上。光隔離器8阻止光信號(hào)從該抽頭或輸出連接器的連接點(diǎn)反射回來。分離抽頭10從光隔離器8接收光信號(hào)，并將它分路為輸出到經(jīng)輸出連接器連接的光纖上的光信號(hào)和用于監(jiān)視輸出光信號(hào)的光信號(hào)。由輸出側(cè)的光電二極管14接收所述監(jiān)視光信號(hào)。經(jīng)輸入側(cè)光電二極管12發(fā)送的輸入側(cè)光信號(hào)和經(jīng)輸出側(cè)光電二極管14發(fā)送的輸出側(cè)的放大的光信號(hào)，在送給電子控制器24之前由它的各自的模擬放大器20和22進(jìn)行放大。電子控制器24接收所述監(jiān)視光信號(hào)，并控制泵激激光二極管18的輸出。波長(zhǎng)變化濾波器26(＝波長(zhǎng)固定濾波器)從分離抽頭10發(fā)送的放大光信號(hào)中濾除噪音。如圖2中所示，當(dāng)把濾波器26的中心波長(zhǎng)設(shè)在1550nm的發(fā)射光波長(zhǎng)28上時(shí)，則可從放大器中有效地除去適當(dāng)?shù)脑胍舨糠?9。這時(shí)，通過標(biāo)號(hào)30表示出曲線中適當(dāng)噪音部分29被消除。
然而，發(fā)射的光信號(hào)不是總不變的，而是根據(jù)在通常光放大裝置中所用的設(shè)備變化的，因此，當(dāng)光放大裝置工作超過一延長(zhǎng)的期間時(shí)，發(fā)射光信號(hào)波長(zhǎng)可能發(fā)生變化。它也受環(huán)境溫度的影響。為對(duì)這一點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償，采用了波長(zhǎng)固定型濾波器或易轉(zhuǎn)換到手動(dòng)的濾波器，但當(dāng)波長(zhǎng)發(fā)生瞬時(shí)變化時(shí)，會(huì)造成信號(hào)強(qiáng)度的損失。此外，有一個(gè)降低發(fā)射光信號(hào)強(qiáng)度的問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種鉺攙雜光纖放大器(EDFA)及其操作方法，用于對(duì)發(fā)射光波長(zhǎng)自動(dòng)進(jìn)行跟蹤和濾波，以便將設(shè)置于它的輸出級(jí)的光濾波器的中心波長(zhǎng)調(diào)整到發(fā)射光的波長(zhǎng)。該放大器裝有一個(gè)微處理器。
為了達(dá)到本發(fā)明的目的，在鉺攙雜光纖放大器的輸出端裝有光濾波器，以濾除由于放大器的特性引起的噪音。采用一個(gè)波長(zhǎng)控制裝置，將該光濾波器的中心波長(zhǎng)調(diào)整到相應(yīng)于確定發(fā)射光信號(hào)波長(zhǎng)之后的發(fā)射光信號(hào)的波長(zhǎng)，從而對(duì)發(fā)射光信號(hào)波長(zhǎng)進(jìn)行自動(dòng)跟蹤和濾波。
圖1是通常的單泵激放大器的框圖。
圖2是表示采用通常的光濾波器消除來自放大器的噪音的曲線圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明對(duì)發(fā)射光信號(hào)的波長(zhǎng)進(jìn)行自動(dòng)跟蹤和濾波的EDFA的框圖。
圖4是一曲線圖，表示根據(jù)本發(fā)明依次與發(fā)射光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的輸出光的強(qiáng)度如何根據(jù)光濾波器的中心波長(zhǎng)而變化。
圖5a和5b是表示本發(fā)明對(duì)發(fā)射光的波長(zhǎng)如何進(jìn)行自動(dòng)跟蹤和濾波的流程圖。
下面，結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。
在圖3中，抽頭202和214、光隔離器204和208、波長(zhǎng)分多路復(fù)用器(WDM)206、EDF210、光濾波器212、光電二極管216和220、以及泵激激光二極管218，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)和使用上與通常的光放大器一樣，因此省略了對(duì)它們的詳細(xì)描述。在本發(fā)明里，以微處理器224代替了在接收監(jiān)視光信號(hào)和控制通常光放大器的泵激激光二極管18的輸出中所用的電子控制器24。模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器222和228設(shè)在微處理器224與光電二極管220和216之間，用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。微處理器224接收由光電二極管216和220檢測(cè)的發(fā)射光信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)量值，并控制泵激激光器的輸出功率。微處理器224還測(cè)量發(fā)射光信號(hào)的波長(zhǎng)，并產(chǎn)生控制信號(hào)，以調(diào)整光濾波器212的中心波長(zhǎng)，使之符合發(fā)射光信號(hào)的波長(zhǎng)。光濾波器212設(shè)在輸出側(cè)的光隔離器208與分離抽頭214之間。D/A轉(zhuǎn)換器226設(shè)在光濾波器212與微處理器224之間，以便將來自微處理器224的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。
如圖4中所示，當(dāng)將光濾波器的中心波長(zhǎng)調(diào)整到1550nm時(shí)，光強(qiáng)度的輸出達(dá)最大值，與發(fā)射光匹配。當(dāng)將濾波器的中心波長(zhǎng)增大或減小0.5nm時(shí)，輸出值降低。
下面結(jié)合圖3詳細(xì)描述圖5a和5b。
微處理器224使系統(tǒng)啟動(dòng)(步驟502)。微處理器224根據(jù)發(fā)射光的波長(zhǎng)設(shè)定光濾波器212的控制級(jí)值(Vhex)(步驟504)。該控制級(jí)值(Vhex)的范圍通常是從1540nm到1560nm。微處理器224通過對(duì)從第一級(jí)(Vhex+1)起的每一級(jí)設(shè)置控制級(jí)值，來控制光濾波器212的中心波長(zhǎng)，并儲(chǔ)存輸出光的強(qiáng)度值(步驟506和508)。由輸出側(cè)的光電二極管216測(cè)量輸出光的強(qiáng)度，并送給微處理器224。微處理器224確定在步驟506中獲得的級(jí)值是否與預(yù)先設(shè)定的最后級(jí)值相符(步驟510)。如果它們不相符，則過程返回到步驟506，以調(diào)整光濾波器212的中心波長(zhǎng)到下一個(gè)級(jí)值，并測(cè)量輸出光的強(qiáng)度。如果在步驟510中該級(jí)值與最后的值匹配，微處理器224確定輸出光強(qiáng)的最大值是否在光濾波器中心波長(zhǎng)的控制級(jí)內(nèi)(步驟512)，該控制級(jí)是已經(jīng)設(shè)定的。如果該測(cè)量值不是在前面設(shè)定的控制級(jí)上所測(cè)量的輸出光強(qiáng)的最大值，則過程返回到步驟504，以根據(jù)發(fā)射光的波長(zhǎng)重新設(shè)定光濾波器212的控制級(jí)值。如果在步驟512中輸出光的最大強(qiáng)度值落在前面設(shè)定的控制級(jí)之內(nèi)，則微處理器224對(duì)光濾波器212的中心波長(zhǎng)執(zhí)行精細(xì)的跟蹤模式(步驟514)。在該精細(xì)的跟蹤模式中，微處理器224將光濾波器212的中心波長(zhǎng)調(diào)整到一級(jí)值，在此級(jí)值上所產(chǎn)生的輸出光的強(qiáng)度值小于前面儲(chǔ)存的最大輸出光強(qiáng)度值，然后，測(cè)量輸出光的強(qiáng)度(步驟516)。微處理器224將光濾波器212中心波長(zhǎng)的控制級(jí)增加一級(jí)，并測(cè)量輸出光的強(qiáng)度(步驟518)。微處理器224將光濾波器212的中心波長(zhǎng)增加一級(jí)之后檢測(cè)的輸出光強(qiáng)與濾波器波長(zhǎng)增加之前的輸出光強(qiáng)(即將中心波長(zhǎng)調(diào)整到步驟512的級(jí)值時(shí)所控制的光強(qiáng))進(jìn)行比較(520)。如果在步驟520中濾波器波長(zhǎng)增加級(jí)值之后的輸出光強(qiáng)大于濾波器波長(zhǎng)增加級(jí)值之前的光強(qiáng)，則過程返回到步驟518，增加控制級(jí)并測(cè)量輸出光強(qiáng)。如果增加級(jí)值之后的輸出光強(qiáng)比增加級(jí)值之前的光強(qiáng)小，則微處理器224將光濾波器212的中心波長(zhǎng)的控制級(jí)值降低一級(jí)，并測(cè)量輸出光的強(qiáng)度(步驟522)。微處理器224確定將級(jí)值降低一級(jí)后的輸出光強(qiáng)是否小于降低級(jí)值之前的光強(qiáng)(步驟524)。如果降低級(jí)值之前的輸出光強(qiáng)小于降低級(jí)值之后的光強(qiáng)，則過程返回到步驟524，將光濾波器212的中心波長(zhǎng)的控制級(jí)值再降低一級(jí)并測(cè)量輸出光強(qiáng)度。如果降低級(jí)值之前的輸出光強(qiáng)大于降低級(jí)值之后的光強(qiáng)，則微處理器224確定從先前儲(chǔ)存的最大輸出的光強(qiáng)度減去現(xiàn)在輸出的光強(qiáng)度所獲得的值是否超過有效范圍(通常大約為5dB)(步驟526)。如果獲得的值超過該有效范圍，則過程返回到步驟504，根據(jù)發(fā)射光的波長(zhǎng)再設(shè)定光濾波器212的控制級(jí)值，并執(zhí)行下面的過程。如果所獲得的值小于該有效范圍，則將光濾波器212的中心波長(zhǎng)調(diào)整到現(xiàn)在的級(jí)上。然后過程返回到步驟518，對(duì)光濾波器212的中心波長(zhǎng)進(jìn)行微調(diào)，使之相應(yīng)于順序發(fā)射的光的波長(zhǎng)。
如上所述，本發(fā)明提供了一種用于跟蹤發(fā)射光信號(hào)中心波長(zhǎng)的跟蹤裝置及其方法，以便將安裝在輸出端的光濾波器的中心波長(zhǎng)調(diào)整到發(fā)射光信號(hào)的波長(zhǎng)。所以，帶有設(shè)置在光放大器中的微處理器的本發(fā)明，改善了放大發(fā)射光信號(hào)并選擇性地識(shí)別所需波長(zhǎng)的發(fā)射光信號(hào)的光放大器的穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1.一種鉺攙雜光纖放大器，其輸出端裝有光濾波器，以消除由于放大器特性引起的噪音，該鉺攙雜光纖放大器用一波長(zhǎng)控制裝置調(diào)整光濾波器的中心波長(zhǎng)，從而自動(dòng)地跟蹤和濾波發(fā)射光信號(hào)的波長(zhǎng)，使之與確定發(fā)射光信號(hào)波長(zhǎng)后的發(fā)射光信號(hào)的波長(zhǎng)相應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的放大器，其特征在于還包括輸入側(cè)的分離抽頭，用于以預(yù)定的比率分路發(fā)射光信號(hào)，以監(jiān)視它的強(qiáng)度；輸入側(cè)的光電二極管，用于接收來自輸入側(cè)分離抽頭的監(jiān)視光信號(hào)，并將它傳送給所述波長(zhǎng)控制裝置；光放大裝置，用于放大來自輸入側(cè)分離抽頭的發(fā)射光信號(hào)；光濾波裝置，接收經(jīng)光放大裝置放大的發(fā)射光信號(hào)，濾除由于該光放大裝置特性引起的噪音；輸出側(cè)的分離抽頭，用于接收來自光濾波裝置的發(fā)射光信號(hào)，并以預(yù)定的比率將它們分路，以監(jiān)視它們的強(qiáng)度；和輸出側(cè)的光電二極管，用于接收來自輸出側(cè)分離抽頭的監(jiān)視光信號(hào)，并將該監(jiān)視光信號(hào)傳送給波長(zhǎng)控制裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的放大器，其特征在于還包括輸入側(cè)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，該模/數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)在輸入側(cè)光電二極管與波長(zhǎng)控制裝置之間，用于將由輸入側(cè)光電二極管發(fā)送的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的放大器，其特征在于還包括輸入側(cè)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，該模/數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)在輸入側(cè)光電二極管與波長(zhǎng)控制裝置之間，用于將由輸入側(cè)光電二極管發(fā)送的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的放大器，其特征在于還包括輸出側(cè)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，該模/數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)在輸出側(cè)光電二極管與波長(zhǎng)控制裝置之間，用于將由輸出側(cè)光電二極管發(fā)送的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的放大器，其特征在于還包括輸出側(cè)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，該模數(shù)/轉(zhuǎn)換器設(shè)在輸出側(cè)光電二極管與波長(zhǎng)控制裝置之間，用于將輸出側(cè)光電二極管發(fā)送的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的放大器，其特征在于還包括數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，該/數(shù)模轉(zhuǎn)換器設(shè)在波長(zhǎng)控制裝置與分離抽頭之間，用于將波長(zhǎng)控制裝置發(fā)送的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的放大器，其特征在于還包括數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，該數(shù)/模轉(zhuǎn)換器設(shè)在波長(zhǎng)控制裝置與分離抽頭之間，用于將波長(zhǎng)控制裝置發(fā)送的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2的放大器，其特征在于，所述光放大裝置包括泵激激光二極管，用于在波長(zhǎng)控制裝置的控制下產(chǎn)生激勵(lì)光信號(hào)；波長(zhǎng)分多路復(fù)用器，經(jīng)它的兩個(gè)輸入端接收發(fā)射光信號(hào)和來自泵激激光二極管的激勵(lì)光信號(hào)，并將它們經(jīng)一個(gè)輸出端送出；鉺攙雜光纖，接收來自泵激激光二極管的激勵(lì)光信號(hào)，并放大發(fā)射光信號(hào)；和光隔離器，設(shè)在波長(zhǎng)分多路復(fù)用器的前和后，用于阻止反射信號(hào)。
10.一種用于對(duì)發(fā)射光信號(hào)的波長(zhǎng)進(jìn)行自動(dòng)跟蹤和濾波的方法，包括以下步驟根據(jù)發(fā)射光信號(hào)的波長(zhǎng)設(shè)定光濾波器中心波長(zhǎng)的控制級(jí)值，并且在根據(jù)控制級(jí)值控制光濾波器中心波長(zhǎng)之后，測(cè)量并儲(chǔ)存輸出光的強(qiáng)度值；和以精細(xì)的跟蹤模式自動(dòng)控制光濾波器的中心波長(zhǎng)，使它與發(fā)射光信號(hào)的波長(zhǎng)相符。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述的精細(xì)跟蹤模式包括以下步驟在讀出控制級(jí)值之后，將光濾波器的中心波長(zhǎng)調(diào)整到比最大輸出光的級(jí)值低一預(yù)定量的控制級(jí)值，通過按先前儲(chǔ)存的發(fā)射光中心波長(zhǎng)控制光濾波器中心波長(zhǎng)的步驟，使輸出光的強(qiáng)度達(dá)到最大；在增加或降低控制級(jí)值的同時(shí)檢測(cè)最大光輸出值，并自動(dòng)地將光濾波器中心波長(zhǎng)調(diào)整為產(chǎn)生最大光輸出的控制級(jí)值上。
全文摘要
一種鉺攙雜光纖放大器,其輸出端裝有光濾波器,以消除由于放大器特性引起的噪音。采用波長(zhǎng)控制裝置調(diào)整光濾波器的中心波長(zhǎng),使其在確定發(fā)射的光信號(hào)波長(zhǎng)后與該發(fā)射的光信號(hào)波長(zhǎng)相應(yīng),從而對(duì)發(fā)射光信號(hào)自動(dòng)地進(jìn)行跟蹤和濾波。
文檔編號(hào)H04Q3/52GK1181647SQ9711614
公開日1998年5月13日 申請(qǐng)日期1997年7月29日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月1日
發(fā)明者李都炯 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社