CN1052198A - 用于光学线路放大的适配器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学放大线路适配器。在光学 放大器和相应的发射和接收装置之间使专门的和通 用的连接成为可能，而无需改变装置的内在线路。适 配器由至少一个含有激光器的光学线路发射器和一 个光学线路接收装置，以及它们之间连有的相应光学 线路放大器组成。所述适配器包含有一个光电转换 装置。在输出给出一电信号，其电平对应于输入光信 号变化。电信号进入第二个调整装置接到另一激光 器，这样产生一个根据每个光学线路放大器要求的参 数而被调定的光学输出信号。

Description

本发明涉及用于光学线路放大的适配器。光学线路放大类型为：至少有一个带有激光器的发射装置，以及一个光学线路接收装置组成。发射装置与接收装置之间由适合的光学线路放大器联系。

都知道，在远程光导纤维通讯领域内，实现线路上光学放大器参数设置是非常困难的。参数要适合于各自光学装置，用于设计线路上的发射器和接收器。

引起这一问题，是由于光学线路放大器要求的性能（传输速度、波长及其基于工作温度的波长变化）与通常使用的一般光学线路的发射和接收装置不一样。

更明确地，每次都需要设计特殊的线路配制，适应光学线路放大器的参数以及此线路上的具体传输速度。在运行期间，这意味着要制造一块电路板，板上设定依据具体传输速度的参数。

而且，在该板上还要依据与光学线路放大器相关的特定温度，设计波长控制回路。

此外，实现在发射器和接收器中上述电路板的电连接会有困难，当一等于565兆位的传输速度范围被超过时，在光学放大器中安排的相适应变换电路部分也会有困难。

这些关于激光器作为光学发射器输出，以及涉及接收装置的光学接收器相应输入类型的问题，引起一系列更多的限制。就在于发射和接收装置的现行电路没有对在同一光线路中耦合的服务通道提供一模拟型连接线路。

总之，经过研究和当前试验的具体化，为限制元件的数量和使得在光导纤维线路中的发射和接收装置上安装的接口板可靠，线路紧凑准则已形成。它就是，当光线路放大器必须被安装在线路上，由于它们的运行参数，放大器的结构与相应的光学发射和接收装置上通常存在的线路不相容。

那就是说，当使用常规的发射/接收装置，在光学放大器情况下，光学线路上的信号的原始状态受到很大改变。

这些上述说明的限制参数，同样约束采用一个变化线路解决每个排他限制选择线路上运行参数的问题，而且符合线路上存在的光学线路放大器的要求。

这主要是由于光学线路放大器特性，放大器必须工作在给定波长范围（在依据温度给定的波长变化限制之内），和在任何传输输速度的数值。

事实上，如前面的结果，当普通光学接收器连接光导纤维线路上光学放大器时，有频率响应的问题。

同时考虑到这一系列由于参数限制的难题，以及与光学转换器和光学线路装置相关的线路之间的电的联系有关的问题，第一个努力是完成一系列给定参数的工作。

然而，很明显这一有关设计方法是很繁重的，成本很高，而且从工业角度出发是很不利的。

本发明的主要目的是消除上述现存使用方法的缺点。通过提供一个光学放大线路适配器，在光学放大器和相应的发射和接收装置之间形成专门的和通用的连接成为可能，而无需改变装置的内在线路。

进一步，所述装置可以使用一般市售的发射和接收装置，缩小体体积，确保简单的连接结构和好的连接自身可靠性。同时，也能在装置和/或放大器，以及在拥有放大器的光导纤维线路区域提供防止失败的防护方法，此防护方法通常可以用在既使不是光导纤维型的普通线路上。

本发明的用于光学放大线路的适配器更多的性能和优点通过下面的叙述会很明确。适配器由至少一个含有激光器的光学线路发射器和一个光学线路接收装置，以及它们之间连有的相应光学线路放大器组成。其特性表现为在输入和输出端，在发射装置端和接收装置端都有光导纤维连接。所述适配器包含有一个光电转换装置，在输出给出一电信号，电信号电平对应于输入光信号变化。电信号进入第二个调整装置接到另一激光器，这样产生一个光学输出信号，输出的信号根据每一个光学线路放大器要求的参数而被调定。

本发明的进一步性能和优点，将通过联系下面给出的，具体化光学放大线路适配器例子得到很好的理解，并且可以参照附图。附图为：

-图1，是依据本发明的详细光导纤维线路的一般框图，表示适配器与相应的发射和接收装置的连接，以及与相应光学线路放大器的连接。

-图2，是依据本发明的光学放大线路典型适配器的具体框图，图为从发射器端看。

-图3，为本发明适配器从接收端看的框图。

-图4，为本发明用于光学放大线路适配器防护典型。

-图5，为本发明光学放大线路使用适配器的另一防护框图。

参见图1，1代表-光导纤维线路。其中包括装置框2和一装置框15，在每个框中能找到一个发射部分3和17，以及一接收部分分别是4和16。

光学放大器使用数字7，9，12和14表示，与它们一起的本发明适配器用数字6，8，11和13表示，放大器和适配器需要方便地被安装在线路上。为简化图解的目的，它们组成5和10两组。

明显地，例如每一适配器6和相关放大器7，不一定需要实际固定在一个壳内，可以根据线路形状，按各种可能安排光学放大器。

参见图2，适配器是从发射端表示的。我们可以画出其光学信号来自发射器3，由光学线路1进入适配器6，通过光电转换器18提供输入光到电的转换装置。

光电转换器18（例如可以是一光电二极管）的输出，产生一个电信号进入一个电压自动放大控制器19，自动控制电压幅度在一设定范围。

由此方法，得到一个增强的电信号。电信号的大小与输入的光信号变化相一致。

上述增强的电信号进入一激光导向电路20，由此电路驱动一激光器22，把上述电信号再转换为光信号。上述导向电路产生的光学信号波长通过选择上述光学信号实现。

激光导向电路20是一个数字型电路，为使来自服务通道21的信号经过输入到20，电路中还有一直流调制。

激光器22输出的光学信号通过控制电路23控制其波长，控制波长基于温度，这样就明确激器温度与线路运行温度无关。

这一控制是模拟型，并必须满足变化低于1度，实质上用于控制峰值波长满足光学线路放大器7的参数要求。连接放大器7的适配器6是通过光学通路。

图3表示的是从接收端8看的光学适配器，由此连接接收装置4。

进入此适配器是经过放大器9的信号，信号通过光电转换器24变换为输出信号。信号送给两个分支电路，每个分支电路各通过一个电容器耦合交流信号，支路电容器分别为电容器25和电容器29。

在上面的分支，耦合电容为电容器25，信号转换为电信号通过一个电压自动控制放大器26进行放大，电压幅度自动控制。

上述放大倍数是任意的，可根据需要的电压等级使用串级放大器。

放大器组自动控制输出的电压水平，而后电信号进入激光器28的导向电路27。

所述导向电路只是一模拟电路，依据确定波长触发激光器28，激光器为普通型。

这种方式，输出的是一个反映光前输入信号变化的，转换过了的光学信号。

从光电转换器出来的另一分支电路包含一交流耦合器29，一个低频滤波器30，和一个普通的电压放大器31，此支路用于模拟连接到服务通道32。

上述介绍了本发明适配器结构要点，在下文是对它的工作进行介绍：

本发明特征性能为：在发明中，适配器6的进入和输出信号都是光学信号。这反映安装在光学线路1上光学放大器7相一致的参数要求。

明显地，这对于发射和接收，以及对安装在光学线路1上的每一个放大器都是有效的。当光学信号从光学发射装置3发出，通过光导纤维线路1进入适配器6的光电转换器，并在此转换为电信号。

此电信号进入电压自动控制放大器19，放大器允许信号跟随光学输入信号波动，保持恰当的输出电压水平。

电信号触发激光器22的导向电路20，激光器为实用型。实质上激光器被用作根据激光器22自身内部固有配置确定波长进行选择。电路20完全是数字型，包含一段电路实现对设想来自叫作服务通道的输入信号进行直流调制。而实现它，要安排一门电路，电路为数字型输入。

选择波长的激光器20，而后形成一个光学输出具有与发射器3在线激光器无关的参数性能，而与光学线路放大器7的运行要求相一致。

明显地，这一光学信号也受到基于温度，通过电路23的波长控制。实现了一个完好的选择控制，绝对的光谱变化范围低于1°A。

此电路为数字工作方式。而在框22中的激光器，若用于远程光学线路，则必须选择一高挡次激光器。

在接收端，光电转换器24为一光电转换。它从光学放大器9得到光学信号，把光学信号转换为电信号，在输出端提供给两个支路，其中一路通过交流耦合25。按同样次序，发射器端转换装置6的发射器转换部分包括18和19两个框，就是通过电容器25，实现电压水平自动控制电压放大器26增强交流耦合。而后，从此放大器输出一个增强的，与输入光学信号变化相一致的电信号。

此电信号进入一标号27的激光器28的导向电路。这个电路，由于它必须实现一种与前面不同的选择，包含一组全数字电路，这就与发射端相应电路相或不同。与前面方法一样，激光器可以为一种市售类型，并不要求有任何关于温度造成波长变化的控制。其波长的选择不要求精细。在激光器（28）的输出端，输出一个光学信号，信号通过光学线路1进入接收装置4，在装置4后产生一电信号。

另一适配器的光电转换器24输出支路，（在接收端）有另一交流耦合器29，其输入是光电转换器24输出的光学信号转换后的电信号。信号进入一普通电压放大器后，通过线路连通到线路32服务通道。

此来自光电转换器24的信号，经过耦合电容器29后，仍要通过一标号为30如图3的低通滤波器，滤波器设计为滤波低频信号。

在此方法中，实现了与线路发射和接收装置参数性能不相关。这是由于上述适配器图解实现了把在光学线路上传输的信号通过恰当的程序转换为电信号，而同时保持了光学放大器运行所要求的参数性能。

这样发明实现了予期的目的。

事实上，先前的陈述适用于光学线路上，每个发射端和接收端的放大器。并且使得参数自身被增强，而且无需强迫改变光学发射和接收装置的现存线路。在光导纤维线路上，也不需作改变就可把这些光学装置连接到放大器上。

更进一步的问题是，由于有故障存在，还需提供解决问题的防护，这一点在通讯线路上是必须的。

根据图4所示的一种防护，在一信号线路中，可以连接两个装置，表示为2和2a，装置中发射部分和接收部分分别为了3和4，以及3a和4a。其一边通过一耦合器35，而另一边通过另一相似耦合器36接到带有各自适配器6和8以及光学发射和接收放大器7和9的适配器框上（通常标为5，与前面标号一致）。

使用适当的切换开关，标号为35和34，当一组接收/发射装置停止工作时，切换上另外一组。线路使用同一线路上安装的光学放大器7和9，并仅仅在两装置之一停止工作的瞬间切换开关33和34动作。

更详细，发射器3停止工作是由电动开关33自动或手动切换到另一端，而后使用一光学耦器35，使得装置2a相应发射器3a工作。

同样，可以实现相同的接收器切换操作。

这种方法，当一组装置停止工作时，可以提供保护。

一种更有利的方法见图5所示的另一配置。这种配置有一定数量的发射器37，38和39通过适配器46，48和50耦合到光学放大器47，49和51上。加上一附加发射器40通过一附加适配器52耦合到增加的光学放大器53上。

同样在这方法中，装有光学切换开关41，42和43，以及一个光学耦合器44和一附加光学耦合器45，这可以当任一条线路，例如由适配器46和放大器47组成的线路停止工作时，切换任何一个包括适配器52和相应放大器53的附加光学线路到线路上。

同理，可以当一发射器停止工作，并需要开关切换上另一带有光学放大器和单独适配器时，实现切换操作。

简言之，有一交互工作准则。准则是根据是否有一个发射器或相应带有独立适配器的放大器停止工作。根据本发明当此情况发生，可以实现开关切换到一个形式规定几号线路（这是代表线路的数字。线路含有装置40和带有独立适配器52的放大器53）。

同样的准则也适用光学线路包含的接收装置。

明显地，其他可能的变化和改变有关的结构和参数，所有这些落入到本发明的发明范围。

本发明主要特点是：

用于光学线路放大的适配器（6，8，11，13），该光学线路类型的带有至少一个含有激光器光学线路发射装置（3，17）和一个光学线路接收装置（16，4），其间接有相应的光学线路放大器（7，12，9，14），该适配器的特征为：它在输入和输出有一光导纤维连接（1）在发射装置侧（3，17）和接收装置侧（16，4），所述适配器（6，8，11，13）组成一个光电的转换装置（18，24），用于给出一输出电信号电平相应于输入光学信号的变化，电信号进入第二个调节装置（20，27）到另一激光器，这样产生一依据每个光学线路放大器参数要求的调整的光学输出信号。

其特征为：在光学发射端（3，17）所说的第一光电转换装置，有一个光电转换器（18），实现对来自发射器自身信号光到电的转换，光电转换器（18）通过一线路连接，送转换后的电信号到一自动控制放大器（19），自动控制电压水平，这样电压可以反映光学输入信号在规定范围内的变化。所述放大器而后产生一加强的信号送入第二调节装置。

其特征为：所说在发射装置端（3，17）的第二个调节装置包含另一激光器（22）及导向电路（20），输入为来自电压自动控制放大器（19）的电信号，输出为一激光器（22）激发的光学信号。光学信号被选定波长，波长依据相应控制电路（23）温度变化持续控制。控制电路连接到激光器上，由光学线路放大器参数要求限时控制所述激光器峰值波长。

其特征为：附加激光器（22）的所述导向电路（20）考虑通过相应的模拟电路输入门（21）内连到若干服务通道输入上。

其特征为：在接收端（4，16）所说的第一光到电转换装置，有一光电转换器（24），实现对来自相应光学线路放大器（29）的信号光到电的转换，光电转换器（24），通过一线路连接，送所说转换后的电信号到一自动控制放大器（26），自动控制电压水平，使得它能反映在规定范围内输入信号的变化，从所述电压放大器（26）产生一增强了的信号送入第二调节装置。

其特征为：在接收装置端（4，16）所述的第二调节装置由一附加市场可得的激光器（28）及其导向电路（29）组成，来自电压自动控制放大器（26）的电信号进入导向电路，在所述激光器（28）激励出一光信号，光信号输出到接收装置（4）的输入。

其特征为：在接收端，光电转换器（24）的输出，提供第二条支路，支路具有一低频滤波器（30）和另一电压放大器（31），由此一个电信号发出，模拟连接（32）到服务通道。

其特征为：在接收端，光电转换器（24）与接通服务通道和光学输出的两支路的交流耦合各自为电容器（25，29）。

其特征为：至少一个发射装置（3）适配器（6），通过光学耦合器（35）光学连接至少一个发射装置（3a），使得开关切换所述适配器和一不同发射器之间的连接。反之亦然。

其特征为：至少一个附加光学耦合器（36）连接在至少一个接收装置（4）适配器和至少一个相同的接收装置（4a）。

其特征为：在两对线路发射器/接收器（3，17和16，4）之间通过两个光学耦合器（35，36）保证光学连接，35与发射器（3）输出连接，而35与接收器（4）输入连接，通过两个切换开关（33，34），一个开关常闭在第一对发射器（3）上，而另一开关常闭在第二对接收器（4a）上。所述光学耦合器（33，34）转换连接前者到第二发射器（3a）和后者接到第一接收器（4）上，这样当它们之一有破坏时，能保证一对线路发射器/接收器工作，转换切换开关（33，34）而仍使用相同的适配器（6，8和11，13）。

其特征为：许多发射器（37，38，39）加上附加发射器（40）通过一个光学耦合器（49）和一光学线路耦合器（45）依次保证接到适配器（52）上。每一适配器（46，48，50）适用于通过许多开关切换，每个常闭位置连接各自的发射器（37，38，39），这使得当一个发射器停止工作，线路仍保证连通，反之亦然。

Claims (12)

1、一种用于光学线路放大的适配器(6，8，11，13)，该光学线路类型的带有至少一个含有激光器光学线路发射装置(3，17)和一个光学线路接收装置(16，4)，其间接有相应的光学线路放大器(7，12，9，14)，该适配器的特征为：它在输入和输出有一光导纤维连接(1)在发射装置侧(3，17)和接收装置侧(16，4)，所述适配器(6，8，11，13)组成一个光电的转换装置(18，24)，用于给出一输出电信号电平相应于输入光学信号的变化，电信号进入第二个调节装置(20，27)到另一激光器，这样产生一依据每个光学线路放大器参数要求而调整的光学输出信号。

2、依据权利要求1所述的适配器（6，13），其特征为：在光学发射端（3，17）所说的第一光电转换装置，有一个光电转换器（18），实现对来自发射器自身信号光到电的转换，光电转换器（18）通过一线路连接，送转换后的电信号到一自动控制放大器（19），自动控制电压水平，这样电压可以反映光学输入信号在规定范围内的变化，所述放大器而后产生一加强的信号送入第二调节装置。

3、依据权利要求1所述的适配器，其特征为：所说在发射装置端（3，17）的第二个调节装置包含另一激光器（22）及导向电路（20），输入为来自电压自动控制放大器（19）的电信号，输出为一激光器（22）激发的光学信号。光学信号被选定波长，波长依据相应控制电路（23）温度变化持续控制。控制电路连接到激光器上，由光学线路放大器参数要求限时控制所述激光器峰值波长。

4、依据权利要求3所述的适配器（6，13），其特征为：附加激光器（22）的所述导向电路（20）考虑通过相应的模拟电路输入门（21）内连到若干服务通道输入上。

5、依据权利要求1所述的适配器（8，11），其特征为：在接收端（4，16）所说的第一光到电转换装置，有一光电转换器（24），实现对来自相应光学线路放大器（29）的信号光到电的转换，光电转换器（24），通过一线路连接，送所说转换后的电信号到一自动控制放大器（26），自动控制电压水平，使得它能反映在规定范围内输入信号的变化，从所述电压放大器（26）产生一增强了的信号送入第二调节装置。

6、依据权利要求1所述的适配器（8，11），其特征为：在接收装置端（4，16）所述的第二调节装置由一附加市场可得的激光器（28）及其导向电路（29）组成，来自电压自动控制放大器（26）的电信号进入导向电路，在所述激光器（28）激励出一光信号，光信号输出到接收装置（4）的输入。

7、依据权利要求1所述的适配器，其特征为：在接收端，光电转换器（24）的输出，提供第二条支路，支路具有一低频滤波器（30）和另一电压放大器（31），由此一个电信号发出，模拟连接（32）到服务通道。

8、依据权利要求5和7所述的适配器，其特征为：在接收端，光电转换器（24）与接通服务通道和光学输出的两支路的交流耦合各自为电容器（25，29）。

9、依据权利要求1所述的适配器，其特征为：至少一个发射装置（3）适配器（6），通过光学耦合器（35）光学连接至少一个发射装置（3a），使得开关切换所述适配器和一不同发射器之间的连接。反之亦然。

10、根据权利要求9所述的适配器，其特征为：至少一个附加光学耦合器（36）连接在至少一个接收装置（4）适配器和至少一个相同的接收装置（4a）。

11、依据权利要求1所述的适配器（6，8和11，13），其特征为：在两对线路发射器/接收器（3，17和16，4）之间通过两个光学耦合器（35，36）保证光学连接，35与发射器（3）输出连接，而35与接收器（4）输入连接，通过两个切换开关（33，34），一个开关常闭在第一对发射器（3）上，而另一开关常闭在第二对接收器（4a）上。所述光学耦合器（33，34）转换连接前者到第二发射器（3a）和后者接到第一接收器（4）上，这样当它们之一有破坏时，能保证一对线路发射器/接收器工作，转换切换开关（33，34）而仍使用相同的适配器（6，8和11，13）。

12、依据权利要求1所述的适配器（46，48，50），其特征为：许多发射器（37，38，39）加上附加发射器（40）通过一个光学耦合器（49）和一光学线路耦合器（45）依次保证接到适配器（52）上。每一适配器（46，48，50）适用于通过许多开关切换，每个常闭位置连接各自的发射器（37，38，39），这使得当一个发射器停止工作，线路仍保证连通，反之亦然。

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