CN103392302A - 光路径切换 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于拉曼放大器节点的光源包，该拉曼放大器具有用于运载光信号的主光纤以及用于在信号的路径从所述主光纤被改变时运载所述光信号的辅助光纤，所述光源包包括：至少一个主光源，该主光源被耦合至所述主光纤以用于在所述光信号被所述主光纤运载时将光发射至所述主光纤中来引起所述光信号的拉曼增益，以及至少一个辅助光源，该辅助光源被耦合至所述辅助光纤以用于在所述光信号被所述辅助光纤运载时将光发射至所述辅助光纤中来引起所述光信号的拉曼增益。

Description

光路径切换

技术领域

本发明涉及光路径切换，尤其是当使用分布式拉曼放大（Ramanamplification）时在光纤之间的切换。

背景技术

在本说明书中，术语“光”将就用于光学系统的意义而被使用，这意味着不仅是可见光，而且包括具有在可见范围之外的波长的电磁辐射。

在光网络中，如果设备或操作区段（span）的纤维被损坏，可以在损坏被修复时改变路径来沿着另一条路径通信（traffic）。也可以再次通过使用替代的光传输路径将系统中的设备升级而不对通信造成影响。在一些部件中这已经使得光网络以网格或以环形拓扑而被设计。在一些网络中，在常规操作条件中使用的主光纤旁可以有可用的辅助光纤。该辅助光纤可以用于例如主光纤的维护情况下或者主光纤损坏时的修复情况下的操作。

在光网络中，拉曼放大器可以被用于减缓沿着路径的光信号的衰减。拉曼放大器是基于由受激拉曼散射的效应导致的拉曼增益的光放大器。光信号通过提供同向传播和/或对向传播的泵浦光而被放大，泵浦光通常由泵激光器或激光器提供。与当使用硅光纤中的标准c波段作为增益介质时的信号波长相比，泵浦光的波长通常短大约100纳米。

当使用光路径切换时，光设备的一片（piece）可以被用于主光纤和辅助光纤二者，这是因为与使用设备的单独的片相比，能够在这些光纤中切换至同一个设备这会更有效。图1是光网络中的这种放大器节点100的示意图。放大器节点100包括光纤110，该光纤110耦合于例如掺铒光纤放大器（EDFA）的并且可以结合拉曼放大器一同使用的放大设备101。开关105在放大器节点100外侧被耦合于光纤110并且被配置成在主光纤102和辅助光纤107之间切换光路。放大器节点100包括拉曼泵单元120，该拉曼泵单元120包括一个或多个光源，例如激光器103和104。激光器103、104将对向传播的泵浦光111提供至光纤110中以引导光信号108的拉曼增益沿着主光纤或辅助光纤通过。对向传播的光的传播方向与光信号108的相反。

在分布式拉曼放大过程中，极高的光功率（optical power）被直接传输至光纤110中。图1中，由于开关105被放置于光放大器节点100的外侧，这需要开关105能够处理来自激光器103、104的高光功率。此外，开关105产生了损耗并且因此降低了主光纤或辅助光纤中的有效的泵浦功率。这种布置还对激光器103、104的去偏振（depolarisation）产生影响，提高了激光器的去偏振程度（DOP）并降低了拉曼放大过程的有效性。此外，这种布置增加了在光纤102、107上或其附近（在这些地方极高的光功率被使用）工作的操作者的风险和安全问题。

解决这些问题的可替换选择是将开关放置在放大器节点100的内部。然而，在这种情况下，开关仍需支持高光功率，再次导致高损耗。这种布置同样会需要对激光器的去偏振技术，该技术难以实现并且会需要偏振维持（PM）开关。

发明内容

因此需要减少由主光纤和辅助光纤之间的切换而导致的损耗，并且维持激光器的去偏振程度（DOP）。

根据本发明的一个方面，提供一种用于拉曼放大器的光源包（package），该拉曼放大器具有用于运载光信号的主光纤以及用于在信号从所述主光纤改变路由时用于运载所述光信号的辅助光纤。所述光源包包括至少一个主光源，该至少一个主光源耦合于所述主光纤以用于在所述光信号被所述主光纤运载时将光发射至所述主光纤中来引起所述光信号的拉曼增益。所述包还包括至少一个辅助光源，该至少一个辅助光源耦合于所述辅助光纤以用于在所述光信号被所述辅助光纤运载时将光发射至所述辅助光纤中来引起所述光信号的拉曼增益。

所述至少一个主光源可以只与所述主光纤耦合，并且所述至少一个辅助光源可以只与所述辅助光纤耦合。

所述光源包可以被配置为使得光可以从主光源或辅助光源被发射。所述光源包可以被配置为使得在处于正常操作期间，所述至少一个辅助光源不与所述至少一个主光源同时被激活。所述光源包可以被配置为使得在输出从一个光源被切换至另一个光源时的相对短的时间内，所述至少一个辅助光源与所述至少一个主光源同时被激活。

所述主光源和辅助光源可以被配置为单独的芯片（chip）或条（strip），或者被配置为在相同芯片上的一对条。

拉曼放大器节点可以包括上述的光源包。所述放大器节点可以包括光开关，该光开关用于将来自所述主光纤光信号的路径改变至所述辅助光纤或者进行相反的改变。所述开关可以被设置在由所述主和辅助光源射入的光的射入点的上游，从而由所述主光源和辅助光源射入的光不经过所述开关。所述放大器节点还可以包括控制器，该控制器被配置成控制所述主和辅助光源以及所述开关的操作。

所述主光源和辅助光源可以包括激光器。

根据本发明的另一个方面，提供一种光装置，该光装置包括用于运载光信号的主光纤。所述主光纤包括主拉曼放大器部分。所述装置还包括辅助光纤，该辅助光纤用于在所述信号的路径从所述主光纤被改变时传输所述光信号。所述辅助光纤包括辅助拉曼放大器部分。所述装置还包括泵节点，该泵节点包括至少一个主光源，该至少一个主光源被耦合至所述主光纤以用于在所述光信号被所述主光纤运载时向将光发射至所述主光纤中来引起所述光信号的拉曼增益。所述泵节点还包括至少一个辅助光源，该至少一个辅助光源被耦合至所述辅助光纤以用于在所述光信号被所述辅助光纤运载时向将光发射至所述辅助光纤中来引起所述光信号的拉曼增益。

根据本发明的又一个方面，提供一种在拉曼放大器节点中在主光纤和辅助光纤之间切换光路径的方法。该方法包括从耦合至所述主光纤的主光源将光发射至所述主光纤中来引起在所述主光纤中的光信号的拉曼增益。该方法还包括将光信号的路径改变为至所述辅助光纤并且从耦合至所述辅助光纤的辅助光源将光发射至所述辅助光纤中来引起在所述辅助光纤中的光信号的拉曼增益。

在所述辅助光源被激活时，所述主光源可以被去激活（deactivate）。在输出从一个光源被切换至另一个光源时的相对短的时间内，所述辅助光源可以与所述主光源同时被激活。

本发明还提供一种计算机程序，包括计算机可读代码，其中，当拉曼放大器节点的控制器运行该计算机可读代码时，使得光源包以上述方式运转。

附图说明

现在将参考附图仅通过示例的方式说明本发明的一些优选实施方式，其中：

图1是放大器节点的示意图；

图2是具有拉曼泵单元的放大器节点的示意图，该拉曼泵单元具有两个主激光器和两个辅助激光器；

图3是可替换的放大器节点的示意图；

图4是可替换的放大器节点的示意图；

图5是光装置的示意图；以及

图6是示意了有关将光发射至主光纤和辅助光纤中的步骤的流程图。

具体实施方式

图2是具有拉曼泵单元220的放大器节点200的示意图，该拉曼泵单元200具有两个主激光器203、212以及两个辅助激光器204、213。该节点200包括开关205，视情况可以耦合于EDFA或者其他放大设备201。该节点还包括主光纤202和辅助光纤207。所述开关205被配置为在所述主光纤202和辅助光纤207之间切换光路径。正常情况下光信号208沿着主光纤202传递。然而，当所述主光纤202需要维护或修复处理时，所述开关205允许之前正从所述主光纤202进入放大器202的光信号208现在在所述辅助光纤207上传递光信号208以传递至放大器201。激光器2013、204、212和213可以将对向传播的泵浦光210、211提供至光纤维202、207中。所述主激光器203、212被设置为将光210射入至所述主光纤202中，并且所述辅助激光器204、213被设置为将光射入至所述辅助光纤207中。在正常的操作条件下（即，当所述光信号208沿着所述主光纤202被传输时），所述主激光器203、212被激活以将光射入至所述主光纤202中。当需要任意维护或修复处理并且所述信号208被沿着所述辅助光纤207传输时，所述主激光器203、212被去激活，并且所述辅助激光器204、213被激活以将光射入至所述辅助光纤207中。可以通过控制器（未在图2中示出）来控制激光器的操作。所述开关205被设置在激光器的下游（以光信号208的传播方向为基准）从而由激光器203、204、213和214射入至所述光纤维202、207中的高功率光不经过所述开关205。从入射的泵浦光210、211的意义上来说，这也可以被认为是上游。

由于分离的激光器被提供用于主光纤和辅助光纤202、207，在图1的情况中不需要具有在放大器系统200外部的开关。图2中的布置是有优势的，因为没有高光功率损耗以及DOP的劣化，而图1的布置中存在高光功率损耗以及DOP的劣化。然而，由于使用了四个激光器203、204、213和214，这种布置可能需要额外的物理空间和增加的成本。

需要被注意的是，图2中的布置使用了四个提供对向传播的光210、211的激光器203、204、213和214。然而，可以理解的是，同样可以使用任意数量的用于将同向或对向传播的光提供至纤维202、207中的激光器。（同向传播的泵浦光是以与光信号208沿着纤维202、207传递方向相同的方向传播的光）。

图3是合并了拉曼泵单元320的可替换放大器节点300的示意图。图3中的布置的许多特点与图2的布置特点有相同之处，例如，放大设备301、主光纤302和辅助光纤307、以及在光纤维302、307之间的开关305。然而，在这种布置中激光器被配置得有所不同。所述放大器节点300包括2个激光器包315和316。每个激光器包315、316包括集成在所述激光包315和316中的主激光器303、312和辅助激光器304和313。基本上，存在两个集成于所述激光器包的激光器“条”（stripe）。包括激光芯片、耦合光、热管理以及包的激光器的设计可以是能够最佳支持特定应用的多种变形。一个实施例由在耦合了基底的单个热电耦合器（TEC）上的两个独立14XX激光器条与离开了单一工业标准14脚蝶形封装（butterfly package）的两个独立光纤结合而成。

在图3中，激光器303、304、312和313被配置为将对向传播的泵浦光310、311射入至光纤维302、307中。两个激光器包315、316的辅助激光器303、312被配置为将光310射入至主光纤302中。两个激光器包315、316的辅助激光器304、313被配置为将光311射入至辅助光纤307中。

图3中的放大器节点300还包括有效地连接至激光器包315、316以及开关305的控制器350。控制器350控制激光器和开关305的操作。控制器350确保在正常操作中的任何时刻每个激光器包315、316中只有一个激光器被激活以及控制激光器如何被切换。例如，当主光纤被使用时，两个激光器包315、316的主激光器303、312被控制器350激活。当主光纤302需要维护或修复过程时，控制器300操控开关305来选择通过辅助光纤307的光路径。控制器350还激活两个激光器包315、316的辅助激光器304、313，并且关闭主激光器303、312。

图3中的激光器包315、316还可以包括TEC355以控制激光器芯片的温度。可以理解的是，在拉曼泵单元320中可以有任意数量的激光器包，其中每个激光器包可以具有至少一个主激光器芯片和至少一个辅助激光器芯片。还可以理解的是在放大器节点300中可以有任意数量的光纤，并且必要时激光器可以将光射入至这些光纤的任何一个光纤中。

图3中的布置是有利的，因为包的尺寸远小于在图2的布置中使用的单独激光器的尺寸。具有两个激光器芯片的激光器包可以被称为“双芯片泵”。由于在正常使用的任何情况下只有一个激光器芯片需要被激活，所以这种双芯片泵的使用与传统的双芯片泵不同。因此，激光器包中的TEC355在任何情况下只需要控制一个激光器芯片的温度，而不是同时控制激光器包中的两个激光器芯片的温度。此外，与使用放大器节点外部的光开关的情况（如图1中的情况）相比，切换时间也明显要快。

图4是可替换的放大器节点400的示意图。图4的布置有很多特征与图3的布置特征有相同之处，例如拉曼泵单元420、放大设备401、主光纤402和辅助光纤407、主光纤402和辅助光纤407之间的开关405、激光器包415、416以及在激光器包415的两个激光器芯片403、404、激光器包416中的两个激光器芯片412、413。然而，每个激光器包415、416的激光器403、404、413、416被配置为将同向传播的光410、411射入至光纤402、407中，其以与光信号408沿着光纤402、407传递方向的相同方向传播。这种布置提供的优势与参考图3的布置中所阐述的优势相同。

图5是光装置500的示意图，其示意了在实践中图4的泵单元如何与拉曼放大器相连接。该光装置包括主光纤502和辅助光纤507，主光纤502包括主拉曼放大器部分550，辅助光纤507包括辅助拉曼放大器部分551。所述光装置500还包括拉曼放大器节点560。图5的放大器节点560的所有特征与图4中的放大器节点400的相同，例如拉曼泵单元520、放大设备501、在主光纤502和辅助光纤507之间的开关505、激光器包515、516以及激光器包515中的两个同向传播的激光器芯片503、504、激光器包516中的两个同向传播的激光器芯片512、513。这种布置提供的优势与参考图3或4的布置中所阐述的优势相同。

图6是示意了有关于在图3或4的布置中在主光纤和辅助光纤之间切换光路径的步骤的示例的流程图。

600：主光纤运载光信号并且主激光器将光发射至主光纤中。

601：在主光纤中发生故障或者决定对主光纤进行维护。

602：开关将光信号的路径由主光纤改变为至辅助光纤。

603：控制器去激活主激光器并且激活辅助激光器以将光发射至辅助光纤中。

需要注意的是，也可以在暂短的周期的过程中先开启辅助激光器再关闭主激光器。虽然需要仔细注意热管理，这可以更久地维持沿着光纤的拉曼增益。

需要注意的是，上述说明针对的是具有在激光器下游（光信号传播的方向）的开关的布置。然而，可以理解的是，拉曼放大器节点可以不具有开关。开关可以被放置于光网络中（不在放大器节点中）以在光纤之间改变光信号的路径。在这种情况下，放大器节点仅包括主光纤和辅助光纤，并且拉曼泵单元的主激光器或辅助激光器根据需要被激活以将光射入至主光纤或辅助光纤中。

虽然如上所述已经以优选实施方式描述了本发明，但是应当理解这些实施方式仅是说明性的且权利要求书不限于这些实施方式。本领域技术人员能够根据本公开作出修改和替换，这也被视为落入所附权利要求书的范围。本说明书中公开或图示的每个特征可以单独或与这里公开或图示的任意其他特征进行任何合适的组合而结合在本发明中。

Claims (20)

1.一种用于拉曼放大器节点的光源包，该拉曼放大器节点具有用于运载光信号的主光纤以及用于在所述信号的路径从所述主光纤被改变时运载所述光信号的辅助光纤，所述光源包包括：

至少一个主光源，该主光源被耦合至所述主光纤以用于在所述光信号被所述主光纤运载时将光发射至所述主光纤中来引起所述光信号的拉曼增益；以及

至少一个辅助光源，该辅助光源被耦合至所述辅助光纤以用于在所述光信号被所述辅助光纤运载时将光发射至所述辅助光纤中来引起所述光信号的拉曼增益。

2.根据权利要求1所述的光源包，其中所述至少一个主光源只与所述主光纤耦合，并且所述至少一个辅助光源只与所述辅助光纤耦合。

3.根据权利要求1或2所述的光源包，所述光源包被配置为使得光能够从所述主光源或所述辅助光源中任何一个被发射。

4.根据权利要求1、2或3所述的光源包，所述光源包被配置为使得在正常操作期间，所述至少一个辅助光源不与所述至少一个主光源同时被激活。

5.根据权利要求1或2所述的光源包，所述光源包被配置为使得在输出从一个光源被切换至另一个光源时的相对短的周期内，所述至少一个辅助光源与所述至少一个主光源同时被激活。

6.根据上述任意权利要求所述的光源包，其中所述主光源和所述辅助光源被配置为单独的芯片或条。

7.根据上述权利要求中的任一权利要求所述的光源包，其中所述主光源和所述辅助光源被配置为位于相同芯片上。

8.根据上述权利要求中的任一权利要求所述的光源包，其中所述主光源和所述辅助光源包括激光器。

9.一种包括上述权利要求中任一权利要求的光源包的拉曼放大器节点。

10.根据权利要求9所述的拉曼放大器节点，所述拉曼放大器节点还包括光开关，该光开关用于将位于放大器节点的光放大器的输入或输出处的初始来自所述主光纤的光信号的路径改变至所述辅助光纤或者进行相反的改变。

11.根据权利要求10所述的拉曼放大器节点，其中所述开关被设置在由所述主光源和所述辅助光源射入的光的射入点的上游，从而由所述主光源和所述辅助光源射入的光不经过所述开关。

12.根据权利要求9、10或11所述的拉曼放大器节点，所述拉曼放大器节点还包括附加的主光源和辅助光源。

13.根据权利要求9-12中任一项权利要求所述的拉曼放大器节点，所述拉曼放大器节点还包括控制器，该控制器被配置成控制所述主光源和所述辅助光源以及所述开关的操作。

14.一种光装置，该光装置包括：

主光纤，该主光纤用于运载光信号，所述主光纤包括主拉曼放大器部分；

辅助光纤，该辅助光纤用于在所述信号的路径被从所述主光纤改变时运载所述光信号，所述辅助光纤包括辅助拉曼放大器部分；以及

泵节点，该泵节点包括：

至少一个主光源，该至少一个主光源被耦合至所述主光纤以用于在所述光信号被所述主光纤运载时将光发射至所述主光纤中来引起所述光信号的拉曼增益；以及

至少一个辅助光源，该至少一个辅助光源被耦合至所述辅助光纤以用于在所述光信号被所述辅助光纤运载时将光发射至所述辅助光纤中来引起所述光信号的拉曼增益。

15.一种在拉曼放大器节点中在主光纤和辅助光纤之间切换光路径的方法，所述主光纤运载光信号，该方法包括：

将光从耦合至所述主光纤的主光源发射至所述主光纤中来引起在所述主光纤中的所述光信号的拉曼增益；

将所述光信号的路径改变为至所述辅助光纤；以及

将光从耦合至所述辅助光纤的辅助光源发射至所述辅助光纤中来引起在所述辅助光纤中的所述光信号的拉曼增益。

16.根据权利要求15所述的方法，其中在所述辅助光源被激活时，所述主光源被去激活。

17.根据权利要求16所述的方法，其中在输出从一个光源被切换至另一个光源时的相对短的周期内，所述辅助光源与所述主光源同时被激活。

18.一种计算机程序，该计算机程序包括计算机可读代码，其中，当拉曼放大器节点的控制器运行该计算机可读代码时，使得光源包如权利要求1-8中任一项权利要求所述的光源包而运转。

19.一种计算机程序，该计算机程序包括计算机可读代码，其中，当拉曼放大器节点的控制器运行该计算机可读代码时，使得光源包执行权利要求14的方法。

20.一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机可读介质和根据权利要求18或19所述的计算机程序，其中所述计算机程序被存储在所述计算机可读介质上。

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