CN105051990B - 光学放大器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

[技术问题]在光学放大器中，激发激光二极管的激发光水平降低，或者当激发光输出被停止时，后备的激发二极管操作，并且因此电流消耗增大。[技术方案]这种光学放大器提供为具有多个激发激光二极管、第一电流控制元件、第二电流控制元件、以及控制设备。激发激光二极管振荡激发光，激发光被输入到光纤放大器。第一电流控制元件控制在激发激光二极管中流动的电流。第二电流控制元件控制在激发激光二极管的至少一个中流动的电流。控制设备控制第一电流控制元件和第二电流控制元件。

Description

光学放大器及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种在光通信系统中使用的光学放大器以及该光学放大器的控制方法，并且特别地涉及在光学放大器中所包括的一种激发光模块。
背景技术
近年来，国内和国际通信量得到急剧增长，并且长距离传输主要通过光通信系统实现。在光通信系统中，在光传输路径中所提供的每一转发器中的光学放大器在预定间隔处将经过传输路径已经衰减的信号光放大。
参照附图，将详细描述在流行的光通信系统的转发器中的光学放大器。
图3是示出了在光通信系统中转发器的光学放大器的示例的框图。当通信系统与在其中信息能够从发送端以及接收端这两者被传输的双向通信相兼容时，光学放大器将两个传输路径的光学信号放大，其中两个传输路径是传输线路A和传输线路B。在光通信系统中的每一转发器在密封外壳之内均包括至多八个光学放大器。
在图3中的光学放大器10包括用于传输线路A和传输线路B的每一个的掺饵光纤(EDF)9，以及使激发光振荡的激发光源模块4和5。光学放大器10还包括控制激发光源模块4和5的控制电路7，将来自两个模块的激发光合成并且将激发光以预定比例分为两束的光耦合器6，以及将激发光与信号光耦合且将耦合光供应到EDF 9的波分复用(WDM)耦合器8。
激发光源模块4包括采用InGaAs/GaAs的974nm泵浦激光二极管1，以及监测光电二极管3。激发光源模块5包括采用InGaAs/GaAs的976nm泵浦激光二极管2，以及监测光电二极管3。
光学放大器10利用光耦合器6将来自两个激发光源的激发光耦合和分束，从而向在传输线路A和传输线路B中的各个EDF 9提供相同水平的激发光。利用所提及的构造，即使激发光源模块中的一个的激发光水平衰减，光信号能够通过来自于其他激发光源模块的激发光在EDF 9中被放大。因此，提供冗余构造从而避免系统断路。光学放大器10还包括控制在激发光源模块中设置的监测光电二极管3的控制电路7从而将输出维持在恒定水平。因此，尽管环境温度和泵浦激光二极管元件具有时间变动性，但是激发光水平的波动能够被抑制。
在提供了较高可靠性的通信系统的转发器中使用的光学放大器能够在专利文献(PTL)1和2中发现。根据PTL1的光学放大器防止激发光源的寿命被缩短，并且控制激发光源从而在恒定水平输出激发光，因此提高了可靠性。PTL2公开了具有包括多个激发光源的冗余构造的光学放大器，其被串联连接从而降低驱动电流。
此外，在PTL3中公开了涉及光学放大器的技术。
[引用文献列表]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利公开No.2006-128382
[专利文献2]日本专利公开No.H04-003029
[专利文献3]日本专利公开No.H08-304860
发明内容
[技术问题]
在包括泵浦激光二极管的前述光学放大器中，如果来自泵浦激光二极管的激发光衰减或者泵浦激光二极管停止输出，那么被并联连接的备用泵浦激光二极管被启动，以补偿激发光水平。在泵浦激光二极管被串联连接的情况下，驱动电流增大从而补偿激发光水平。因此，功率消耗增大。
因此，本发明提供了如果当前所使用的泵浦激光二极管劣化，则在不增大功率消耗的情况下能够维持激发光水平的光学放大器以及光学放大器的控制方法。
[解决问题的技术方案]
在一个方面中，本发明提供了一种光学放大器，包括：多个泵浦激光二极管，其每一个振荡将被输入至光纤放大器的激发光；第一电流控制元件，其控制流过多个泵浦激光二极管的电流；第二电流控制元件，其控制流过泵浦激光二极管的至少一个的电流；以及控制电路，其控制第一电流控制元件和第二电流控制元件。
在另一个方面中，本发明提供了一种光学放大器控制方法，包括：将来自于多个泵浦激光二极管的各个输出进行耦合以及将耦合的输出输入到光纤放大器，其中多个泵浦激光二极管的每一个均振荡激发光，将驱动电流串联地供应到多个泵浦激光二极管，检测多个泵浦激光二极管中的一个的输出，以及基于输出，控制在驱动电流之中的旁路通过其他泵浦激光二极管的电流的量。
[发明的有益效果]
即使在当前所使用的泵浦激光二极管劣化或者已经失效的情况下启动了备用泵浦激光二极管，根据本发明的光学放大器及其控制方法也抑制功率消耗(电流消耗)的增长。
附图说明
图1是示出了在根据本发明的第一示例性实施例的光通信系统中的转发器的光学放大器的框图。
图2是示出了在根据本发明的第二示例性实施例的光通信系统中的转发器的光学放大器的框图。
图3是示出了在根据现有技术的光通信系统中的转发器的光学放大器的框图。
具体实施方式
此后，将参照附图，详细描述本发明的示例性实施例。
[第一示例性实施例]
图1是示出了在根据本发明的第一示例性实施例的光通信系统中的转发器的光学放大器的示例的框图。当通信系统与在其中信息能够从发送端以及接收端这两者被传输的双向通信相兼容时，光学放大器将两个传输路径的光学信号放大，其中两个传输路径是传输线路A和传输线路B。
如图1所示，根据第一示例性实施例，在光通信系统中转发器的光学放大器包括掺饵光纤(EDF)9，其被设置在传输线路A和传输线路B的每一个中。光学放大器还包括激发光源模块4和5、备用激发光源模块12、第一电流控制元件13、第二电流控制元件14、控制电路7、偏振光合束器15、光耦合器6以及波分复用(WDM)耦合器8。
激发光源模块4包括采用InGaAs/GaAs的974nm泵浦激光二极管1，以及监测光电二极管3。激发光源模块5包括采用InGaAs/GaAs的976nm泵浦激光二极管2，以及监测光电二极管3。
备用激发光源模块12包括采用InGaAs/GaAs的备用974nm泵浦激光二极管11，以及监测光电二极管3。
激发光源模块4、激发光源模块5以及备用激发光源模块12被串联连接。
第一电流控制元件13被串联连接到泵浦激光二极管1、泵浦激光二极管2以及备用泵浦激光二极管11。第二电流控制元件14被并联连接到备用泵浦激光二极管11。
第一电流控制元件13和第二电流控制元件14被控制电路7分别控制从而调节流过泵浦激光二极管1和2以及备用泵浦激光二极管11的电流。
偏振光合束器15控制来自泵浦激光二极管1和泵浦激光二极管2的激发光的偏振并且将激发光耦合成为一束。光耦合器6接着将被耦合的激发光以及备用泵浦激光二极管11的激发光进行合成，并且以预定比例分为两束。
WDM耦合器8将激发光和信号光耦合，并且将被耦合的光供应到EDF 9。
监测光电二极管3检测来自泵浦激光二极管1和2以及备用泵浦激光二极管11的激发光，并且将与被检测的激发光所对应的信号输出到控制电路7。
控制电路7接收由监测光电二极管3输出的检测信号，并且调整流经第一电流控制元件13和第二电流控制元件14的电流。
在下面将描述根据本发明的第一示例性实施例的光学放大器的操作。
当光学放大器开始操作时，控制电路7控制第一电流控制元件13从而将初始值的电流供应到被串联连接的泵浦激光二极管1和泵浦激光二极管2。控制电路7还控制第二电流控制元件14从而不会向被连接到泵浦激光二极管1和2的备用泵浦激光二极管11供应电流。
在这个示例中，供应到泵浦激光二极管1和泵浦激光二极管2的电流的初始值是能够被供应到第一电流控制元件13的电流的最大值的大约90％至95％。此外，由于没有电流流经备用泵浦激光二极管11，因此全部初始电流被供应到被并联连接到备用泵浦激光二极管11的第二电流控制元件14。
如果来自泵浦激光二极管1或者泵浦激光二极管2的激发光的水平衰减，或者由于二极管的故障或者类似原因，激发光的输出停止，那么由监测光电二极管3输出的检测信号衰减。响应于输出的检测信号的这种波动，控制电路7控制第二电流控制元件14从而将不超过流经第一电流控制元件13的电流值的值的电流供应到被并联连接到第二电流控制元件14的备用泵浦激光二极管11。此时，将供应到第二电流控制元件14的电流供应到备用泵浦激光二极管11，并且因此流经被串联连接的泵浦激光二极管1和2和备用泵浦激光二极管11的电流不会增大。来自备用泵浦激光二极管11的激发光，经由光耦合器6和WDM耦合器8被各自分配到传输线路A和传输线路B的EDF 9。因此，激发光水平能够保持恒定。
此外，如果由于故障或者类似原因，泵浦激光二极管1和泵浦激光二极管2这两者已经停止输出激发光，那么控制电路7控制第一电流控制元件13以供应最大值电流，并且控制第二电流控制元件14以不供应电流。因此，第一电流控制元件13将电流供应到备用泵浦激光二极管11。由于备用泵浦激光二极管11被串联连接到第一电流控制元件13和泵浦激光二极管1和2，因此经由此流过的电流不会增大。因此，尽管备用泵浦激光二极管11被启动，电流消耗能够保持恒定。
在此，尽管备用泵浦激光二极管11的激发光用于补偿其输出由于故障或者类似原因已经停止的激发光，被分别分配到传输线路A和传输线路B的EDF 9的激发光水平衰减为在故障之前的水平的最大50％。
[第二示例性实施例]
图2是示出了在根据本发明的第二示例性实施例的光通信系统中的转发器的光学放大器的框图。
如图2所示，根据第二示例性实施例的转发器的光学放大器，除了根据第一示例性实施例的构造之外，进一步包括备用激发光源模块17、另一第二电流控制元件14、以及另一偏振光合束器15。
备用激发光源模块17包括采用InGaAs/GaAs的备用976nm泵浦激光二极管16，以及监测光电二极管3。
备用泵浦激光二极管16被串联连接到第一电流控制元件13、泵浦激光二极管1、泵浦激光二极管2以及备用泵浦激光二极管11。第二电流控制元件14被并联连接到备用泵浦激光二极管16。
偏振光合束器15将备用泵浦激光二极管11和备用泵浦激光二极管16的偏振激发光耦合成为一束。光耦合器6接着将被耦合的激发光以及泵浦激光二极管1和2的被耦合的激发光进行合成，并且以预定比例分为两束。
与第一示例性实施例的那些相同的其余构造将被给予相同的数字，并且将不再重复其描述。
在下面将描述根据本发明的第二示例性实施例的光学放大器的操作。
当光学放大器开始操作时，控制电路7控制第一电流控制元件13从而将预定值的电流供应到被串联连接的泵浦激光二极管1和泵浦激光二极管2。控制电路7还控制第二电流控制元件14从而不会向备用泵浦激光二极管11和备用泵浦激光二极管16供应电流。
供应到泵浦激光二极管1和泵浦激光二极管2的电流的初始值是能够被供应到第一电流控制元件13的电流的最大值的大约90％至95％。此外，由于没有电流流经备用泵浦激光二极管11和备用泵浦激光二极管16，因此全部初始电流被供应到被并联连接到备用泵浦激光二极管11和16的第二电流控制元件14。
如果来自泵浦激光二极管1或者泵浦激光二极管2的激发光的水平衰减，或者激发光的输出被停止，那么由监测光电二极管3输出的检测信号衰减。响应于输出的检测信号的这种波动，控制电路7控制第二电流控制元件14从而将不超过流经第一电流控制元件13的电流值的值的电流供应到备用泵浦激光二极管11或备用泵浦激光二极管16。此时，将供应到第二电流控制元件14的电流供应到备用泵浦激光二极管11或者备用泵浦激光二极管16，并且因此流经被串联连接的泵浦激光二极管1和2、备用泵浦激光二极管11以及备用泵浦激光二极管16的电流不会增大。进一步继续操作的说明，来自备用泵浦激光二极管11和备用泵浦激光二极管16的激发光，经由偏振光合束器15、光耦合器6和WDM耦合器8被各自分配到传输线路A和传输线路B的EDF 9。因此，激发光水平能够保持恒定。
作为附加优点，激发光水平的衰减利用具有相同波长的泵浦激光二极管被补偿，并且因此能够保持由EDF输出的光的剖面形状(profile shape)。因此，EDF的增益，其取决于波长，能够得以保持。在其中光通信系统中的转发器被多级连接的实际应用中，由EDF输出的光的累积剖面形状能够得以保持，并且因此EDF的增益能够得以保持。
此外，如果由于故障或者类似原因，泵浦激光二极管1和泵浦激光二极管2这两者已经停止输出激发光，控制电路7控制第一电流控制元件13以供应最大值电流，并且控制第二电流控制元件14以不供应电流。因此，第一电流控制元件13将电流供应到备用泵浦激光二极管11和备用泵浦激光二极管16。由于备用泵浦激光二极管11和备用泵浦激光二极管16被串联连接到第一电流控制元件13和泵浦激光二极管1和2，因此经由此流过的电流不会增大。
如以上，备用泵浦激光二极管11和16的激发光用于补偿来自泵浦激光二极管1和2的激发光水平的衰减，并且因此被分别分配到传输线路A和传输线路B的EDF 9的激发光水平能够维持恒定。
作为这种情况的不同效果，由EDF输出的光的剖面形状能够得以保持。
如上所述，根据本发明的光学放大器被配置为，如果泵浦激光二极管的激发光水平已经衰减或者激发光的输出已停止，那么启动被串联连接到泵浦激光二极管的备用泵浦激光二极管，并且因此激发光水平能够得以保持，并且能够抑制电流消耗的增大。
虽然本发明已经参照其中的示例性实施例进行了特定表示和描述，但是本发明不限于这些实施例。本领域技术人员将会理解，在不脱离由权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以作出各种形式和细节上的改变。
本申请基于并且要求2013年03月15日提交的日本专利申请号2013-053439的优先权，其公开内容在此全部引入作为参考。
[参考标记列表]
1 974nm泵浦激光二极管
2 976nm泵浦激光二极管
3 监测光电二极管
4，5 激发光源模块
6 光耦合器
7 控制电路
8 WDM耦合器
9 EDF
10 光学放大器
11 备用974nm泵浦激光二极管
12 备用激发光源模块
13 第一电流控制元件
14 第二电流控制元件
15 偏振光合束器
16 备用976nm泵浦激光二极管
17 备用激发光源模块

Claims (7)

1.一种光学放大器，包括：
多个泵浦激光二极管，所述多个泵浦激光二极管振荡将被输入至光纤放大器的激发光；
第一电流控制元件，所述第一电流控制元件控制流过所述多个泵浦激光二极管中的至少两个的电流；
第二电流控制元件，所述第二电流控制元件控制流过所述泵浦激光二极管中的至少一个的电流；以及
控制电路，所述控制电路控制所述第一电流控制元件和所述第二电流控制元件，
其中，所述泵浦激光二极管中的每一个均包括检测输出光的光电二极管，并且
所述控制电路基于来自所述光电二极管的输出信号，控制所述第一电流控制元件和所述第二电流控制元件中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的光学放大器，
其中，所述第二电流控制元件被并联连接到所述泵浦激光二极管中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的光学放大器，
其中，所述第一电流控制元件根据所述控制电路的控制，控制流经串联连接的所述多个泵浦激光二极管的电流值。
4.根据权利要求1所述的光学放大器，
其中，在所述多个泵浦激光二极管之中，所述多个泵浦激光二极管中的两个振荡基本上相同波长的光。
5.一种光学放大器，包括：
多个泵浦激光二极管，所述多个泵浦激光二极管振荡将被输入至光纤放大器的激发光；
第一电流控制元件，所述第一电流控制元件控制流过所述多个泵浦激光二极管中的至少两个的电流；
第二电流控制元件，所述第二电流控制元件控制流过所述泵浦激光二极管中的至少一个的电流；以及
控制电路，所述控制电路控制所述第一电流控制元件和所述第二电流控制元件，
其中，所述第二电流控制元件所连接到的泵浦激光二极管作为备用。
6.一种控制光学放大器的方法，所述方法包括：
由多个泵浦激光二极管振荡将被输入至光纤放大器的激发光；
由第一电流控制元件控制流过所述多个泵浦激光二极管中的至少两个的电流；
由第二电流控制元件控制流过所述泵浦激光二极管中的至少一个的电流；
由控制电路控制所述第一电流控制元件和所述第二电流控制元件；
其中，所述泵浦激光二极管中的每一个均包括检测输出光的光电二极管，并且
所述控制电路基于来自所述光电二极管的输出信号，控制所述第一电流控制元件和所述第二电流控制元件中的至少一个。
7.一种控制光学放大器的方法，所述方法包括：
由多个泵浦激光二极管振荡将被输入至光纤放大器的激发光；
由第一电流控制元件控制流过所述多个泵浦激光二极管中的至少两个的电流；
由第二电流控制元件控制流过所述泵浦激光二极管中的至少一个的电流；以及
由控制电路控制所述第一电流控制元件和所述第二电流控制元件，
其中，所述第二电流控制元件所连接到的泵浦激光二极管作为备用。
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