CN100364252C - 放大光环传输系统 - Google Patents

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Abstract

一种环状光传输系统(10)包括沿环(11)掺稀土光纤放大器(12)。在沿环传输的信道的λ1-λn带外具有波长λASE的增益峰，且所述的波长对应于在环中的放大器的ASE发射峰。以这种方式，产生形成增益稳定信号的激光峰。

Description

放大光环传输系统
技术领域
本发明涉及光传输环，其中需要至少一个光放大器，以补偿在光纤和无源组件中的损耗，且更具体地说，在用波分复用(WDM)操作的传输系统中的损耗。
背景技术
当设计供WDM应用使用的放大的光环时要面临的主要问题中的一个是，由各放大器产生的放大自发发射(ASE)的再循环，通常是掺稀土光纤类型，例如，特别是掺铒光纤放大器(EDFA)。
WDM环的结构通常采用用于添加或从光线路中提取具体信道的滤波器。在许多情况下，为了补偿在光纤或滤波器中的损耗，沿着该环需要一个或多个光放大器。如果不控制，由这些放大器在分配给信道的带外产生的噪声能在环中再循环。如果网络环上的总增益大于一，即如果某些放大器放大大于前一部分的衰减，则总增益大于可发生的总损耗，ASE噪声被作为信号放大，并且由于再循环而在环中不加选择地增长，使得控制环的状态和确保业务信道的存在变得困难。
目前，有两种处理该问题的方法。第一个是在环上的某些点沿着ASE噪声的路径引入中断。用这种方式解决了该问题，带来的缺点是必须引入了另外的无源组件和/或带来系统的适应性的损失。集中业务是必要的，或者任何业务重构需要对实现ASE中断的节点的访问。
第二个方法倾向于促使网络环增益保持它低于激光阈值，以便当沿着环传播时ASE再循环在功率上不能增加。这种方法带来的问题是，EDFA或类似的放大器具有依赖于施加在输入端的功率的增益，并且在电网中输入到放大器的功率又取决于在那个时间激活的信道的数量。因为该原因，为了在所有可能的情况下保持总增益低于激光阈值，包括增加的和移除的信道与节点，需要带有许多监控点的该环的复杂的全局控制算法，或者有必要保持单个放大器的增益足够地低，以确保即使在导致放大器的最高增益的条件下，网络中的总增益也小于一。但是，该解决方案包括在可获得的总的性能上的相当大的降低，由于当远离最高增益条件时，单个放大器的放大远低于其可实现的放大。
为了提供在电信网中使用的单个EDFA光放大器的增益控制，在现有技术中曾提议在放大器中使用本地振荡器，以产生加入有用信号中的辅助补偿波。例如，在美国专利US 6043931中描述了这样的系统。辅助波或控制信号需要具体的发生器，并且在系统的适当的操作所基于的特定放大器中产生。可以以这种方式稳定放大器的增益，但是，它不能解决上面提到的环网络的问题，因为单个放大器上的增益稳定是维持在局部的，所以不满足上面提到的环网络的总的需要。
光传输环有大的优点，因为在任何接入点或节点，穿过节点的信道不必要象在环中闭合的点到点系统那样需要再生。因此，在需要集中的和网络服务混合的大城市地区和地方区域，光环是最合适的传输结构。对于这些应用，提供用于放大信号的最经济和最简单的解决方案而不引入过多的成本和缺点，这是基本的。本发明提供做这件事的方法。
发明内容
本发明一般的目的是，通过可利用一种控制方法和按照该方法实现的WDM放大光环系统来改善上述不足，上述方法有高性能、可靠性和易于实现、控制并减少成本。
考虑到该目的，寻找提供按照本发明的在环状光传输系统中的增益控制方法，环状光传输系统包括沿环的掺稀土光纤放大器，包括定位在沿环传输的信道的带(λ1-λn)外并对应于环上的放大器的ASE发射峰的波长(λASE)上的增益峰，并且采用产生的激光峰从而作为增益稳定信号。
按照本发明，还寻找实现包括沿环的掺稀土光纤放大器的环状光传输系统，且其特征在于，在其中，在沿环的信道的带(λ1-λn)外在波长(λASE)上是增益峰，并且所述的波长对应于环上的放大器的ASE发射峰，以便产生起增益稳定信号作用的激光峰。
附图说明
为了阐述对本发明的创新原理的说明和与现有技术相比的它的优点，在下面通过参考附图及其可能的实施例的例子进行描述。
在图中：
图1示意性示出应用本发明原理的的环状光网络，
图2显示按照本发明的第一变体，
图3示意性示出按照本发明的第二可能的变体，以及
图4示意性示出作为波长函数的增益的行为的图。
具体实施方式
参考附图，图1显示由附图标记10指定的作为整体的、并且应用本发明的原理的波分复用(WDM)环网络。该环代表性地包括连接在光纤环11中的EDFA掺稀土光纤放大器12。该放大器是已知类型的，并且不再讨论或显示，由于对本领域的那些技术人员它们是很容易可想象到的。在网络上的点，有节点13，在其上移出或馈入信道14。按照网络的具体需要，从一个节点到下一个节点、从一个时刻到下一个时刻移出或馈入信道的数量是可变的。
除信道信号外，由放大器产生的ASE噪声也在网络中循环。
图4示意性示出EDFA或EDFA链的增益谱的行为。显示的曲线仅仅是说明性的，且它的准确行为取决于许多已知的因素，在此不讨论这些已知因素，因为在该具体实施例中对它们不感兴趣。假设足够明白所采用的放大器的实现，或者如下面阐明的放大器有例如输入滤波器的装置，以便在信道的λ1-λn带和在对应于ASE发射峰的λASE波长(信道带外)上的相对高的峰上，增益谱将具有如所希望的那样平的行为。对EDFA，该峰为1532nm左右。
考虑在环(其有同样的一般的行为)上的增益，为避免ASE信号的不可控制的增长，在峰上增益将是单位(1)。作为平衡条件，系统达到该值。发现峰增益与信道带增益之间的增益差ΔG优选地应该是大于或等于1dB，以便该峰在远离信道的选定的位置保持稳定，但与1dB的值不是离得太远，以使信道有充分的放大。因此，发现ΔG优选的最佳值是1dB左右。
ASE噪声的再循环受在λASE(如所述的，在信道预定的带λ1-入n外)产生峰激光的峰增益效应的作用。该峰激光在已知的一般系统(normal system)中通常认为是有害的，相反在环中，可用作用于稳定所有放大器增益的信号，因此，得到一种有封锁的增益的环，有稳定信号，稳定信号不是在特定的单个放大器内而是在环上对所有放大器是公用的。
如已知的，优选地使EDFA放大器在接近饱和状态下操作，因为在这种条件下，输出功率实际上是常量。如上面提到的，通常的问题是当放大器的工作点漂移时，信道数量的变化改变输入功率。
本发明提供放大的WIDM光环，在该环上通过控制在ASE噪声上的激光效应，得到随着信道和节点的添加或移除放大器所有工作点的稳定。换句话说，通过ASE噪声激光峰的控制与增加，控制并稳定环的所有放大器。
通过由放大器产生的完全的光学激光信号，封锁单个光放大器的增益的想法已经在该领域中详细地讨论了，在此没有进一步详细地讨论用于获得这种效应的必须的条件，对本领域的那些技术人员这是众所周知的。
本发明考虑的是整个环网络而不是单个的放大器。可认为闭合环既是放大电路的实现，也是反馈电路的实现。换句话说，利用闭合在环中闭合的级联放大器产生的增益峰效应，在环中循环的并由激光效应产生的同样的ASE噪声可代表光反馈信号。实际上，整个网络形成受控光纤环激光器。
如上面提到的，在信道带外的谱位置将形成激光效应峰，在那再循环谱经历最高增益。因此，由于按照本领域的那些技术人员现在容易想象得到的EDFA的设计和/或控制，在信号带外在希望的波长λASE处定位激光效应噪声峰是可能的。还可能的是，使用具体的已知GFF(Gain Flattering Filter)  来产生需要的总的增益轮廓(profile)，以这样的方式促使激光峰到一定的波长，例如，足够地远离业务信道以避免非线性交互作用。
通过选择EDFA的功率输出与有用信号的总功率的比率，甚至还可能的是控制激光功率峰，并且最后获得网络中的的所有EDFA增益的稳定。发现这种功率关系是有利的，其中ASE功率峰高于所有有用信道的总功率约3dB。
由于按照本发明获得的稳定峰，可以给环上的任何节点添加信道或从环上的任何节点移除信道，而不会引起输入放大器的总功率的任何显著变化，并且当获得由此继续存在的信道功率时，因此放大器增益不会有显著变化。当添加新的信道时，峰激光功率将减小，而当移除信道时，它将上升。另外，在各节点，在同时一个或多个信道的添加或移除对其余信道的影响可忽略。
可实现本发明的许多的变体。如在图2中图解地所示的，第一变体包括在各光放大器12之前的可变的光衰减器15，用于控制它的工作点，并且当在前一部分中损耗变化出现时(例如，传输光纤的老化、电缆的再调整、附加的连接等)，因此而控制它的谱增益轮廓。以这种方式，围绕环的传播谱的十分精确的控制是可能的，并且可以长期维持。
在图3中图解地所示的第二变体中，在整个环中使用的单个可变光衰减器16允许对总的环增益的较低精确的控制，在整个环中不是一个部分一个部分地而只是一次，并且还具有复杂性和成本都较低的卓越的性能。
现在明确的是通过可利用一种方法和按照该方法环通信系统实现了预先确定的目的，该方法允许具有高性能而不带来例如由ASE再循环产生的那些问题。这一切不要任何复杂的控制算法或节点间的任何专用通信信道，只需要上面提到的谱控制和EDFA出口功率和信道平衡。
自然地，通过本发明的非限制例子给出了应用本发明的创新原理的实施例的说明。该发明可用于光放大器、甚至于标准的、掺稀土的以及带有任何可能的泵浦图。另外，每一个放大器可使用一个增益均衡滤波器，或者每一个环可使用一个增益均衡滤波器，因此，通过改变在信号带中的环的增益特性，来选择ASE激光波长。

Claims (12)

1.一种在环状光传输系统中的增益控制方法，包括沿所述环的掺稀土放大器，并且包括在沿所述环传输的信道的带(λ1-λn)的带外并对应于在所述环上的所述放大器的ASE发射峰的波长λASE上定位增益峰，以及采用因此作为增益稳定信号产生的激光峰。
2.按照权利要求1所述的方法，其中所述掺稀土放大器是在约1532nm的λASE频率有增益峰的EDFA放大器。
3.按照权利要求1所述的方法，其中在所述增益峰的增益大于在所述信道λ1-λn的带上的增益约1dB。
4.按照权利要求1所述的方法，其中在所述增益峰的增益是单位1。
5.按照权利要求1所述的方法，其中保持所述ASE发射峰的功率高于所述信道总功率约3dB。
6.一种环状光传输系统，包括沿所述环的掺稀土光纤放大器，其特征在于：它是在沿所述环传输的信道的带(λ1-λn)的带外具有波长λASE的增益峰，且所述波长对应于在所述环中的所述放大器的ASE发射峰，以便产生起增益稳定信号作用的激光峰。
7.按照权利要求6所述的系统，其特征在于：沿所述环布置至少一个可变的光衰减器(16)以允许总的环增益的改变。
8.按照权利要求6所述的系统，其特征在于：在各放大器(12)的输入端装备有可变的光衰减器(15)以允许所述放大器工作点的改变。
9.按照权利要求6所述的系统，其特征在于：所述掺稀土光纤放大器是有约1532nm的λASE频率增益峰的EDFA放大器。
10.按照权利要求6所述的系统，其特征在于：在所述增益峰的增益大于在所述λ1-λn信道的带上的增益约1dB。
11.按照权利要求6所述的系统，其特征在于：在所述增益峰的增益是单位1。
12.按照权利要求6所述的系统，其特征在于：保持在所述ASE发射峰的功率高于所述信道总功率约3dB。
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