CN107181528B - 一种无中继传输系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无中继传输系统，包括发射端、接收端以及连接所述发射端和所述接收端的传输光纤，发射端发出的光信号通过传输光纤能够传输到所述接收端，其中，所述无中继传输系统还包括：N个后端远程增益单元、N个后端远程泵浦单元以及连接第N个所述后端远程增益单元和第N个所述后端远程泵浦单元的后端旁路光纤，第N个所述后端远程增益单元设置在距离所述接收端L1+L2+……LN长度的位置，其中N≥2，且连接第N个所述后端远程增益单元和第N个所述后端远程泵浦单元的后端旁路光纤的长度为L1+L2+……LN，N个所述后端远程泵浦单元均设置在所述接收端。本发明提供的无中继传输系统能够进一步延长光纤通信的传输距离。

Description

一种无中继传输系统
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种无中继传输系统。
背景技术
当前，超长跨距无中继光传输系统站点之间的光缆长度一般可达到几百公里，线路中间不存在任何供电中继设备，因此超长跨距的两个站点之间就不需要任何供电设备。超长跨距光传输系统可以降低系统建设成本，同时不包含电中继设备的特点使得其系统具有较强的可靠性和稳定性。一个超长距离无中继光传输系统为了实现超长距离没有电中继转换设备，一般要综合运用各种光纤放大器配置技术。例如，掺铒光纤放大器，拉曼放大器及遥泵放大技术等。
现有技术中为了延长光纤通信信号无中继传输的距离，通过在距离接收端一定距离处插入远程增益单元，同时在接收端配置相应的远程泵浦单元，通过远程泵浦单元将高功率泵浦光发送至远程增益单元处，以使得由发送端到达远程增益单元出的小信号在掺铒光纤中与高功率泵浦光耦合，从而使得信号光放大，增加传输距离。
但随着通信技术的发展，对光信号传输的距离要求越来越高，采用现有技术，从发射端发出的光信号，到达接收端，信号功率及信噪比都非常小，无法满足接收机的接收要求。此外如果进一步增大发射端信号或者远程泵浦单元的泵浦功率都会在传输光纤中引起严重的非线性现象，造成系统传输损伤。因此，如何进一步的增加无中继光纤传输系统的传输距离成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种无中继传输系统，以解决现有技术中的问题。
作为本发明的一个方面，提供一种无中继传输系统，包括发射端、接收端以及连接所述发射端和所述接收端的传输光纤，所述发射端发出的光信号通过所述传输光纤能够传输到所述接收端，其中，所述无中继传输系统还包括：N个后端远程增益单元、N个后端远程泵浦单元以及连接第N个所述后端远程增益单元和第N个所述后端远程泵浦单元的后端旁路光纤，第N个所述后端远程增益单元设置在距离所述接收端L1+L2+……LN长度的位置，其中N≥2，且连接第N个所述后端远程增益单元和第N个所述后端远程泵浦单元的后端旁路光纤的长度为L1+L2+……LN，N个所述后端远程泵浦单元均设置在所述接收端；
第N个后端远程增益单元的第一输入端通过所述传输光纤与所述发射端连接，第N个后端远程增益单元的第二输入端通过所述后端旁路光纤与第N个后端远程泵浦单元连接，第N个后端远程增益单元的输出端通过所述传输光纤与第N-1个后端远程增益单元的第一输入端连接，第N-1个后端远程增益单元的第二输入端与第N-1个后端远程泵浦单元的输出端通过所述后端旁路光纤连接，当N=2时，第N-1个后端远程增益单元的输出端通过所述传输光纤与所述接收端连接。
优选地，每个所述后端远程增益单元包括后端掺铒光纤、后端合波器和后端远程无源模块，
所述第N个后端远程增益单元中的后端合波器的第一输入端为所述第N个后端远程增益单元的第一输入端，所述第N个后端远程增益单元中的后端合波器的第二输入端为所述第N个后端远程增益单元的第二输入端，所述第N个后端远程增益单元中的后端合波器的输出端与所述第N个后端远程增益单元中的后端远程无源模块的输入端通过所述后端掺铒光纤连接，所述第N个后端远程增益单元中的后端远程无源模块的输出端为所述第N个后端远程增益单元的输出端。
优选地，所述无中继传输系统还包括N个前端远程增益单元、N个前端远程泵浦单元以及连接第N个所述前端远程增益单元和第N个所述前端远程泵浦单元的前端旁路光纤，第N个所述前端远程增益单元设置在距离所述发射端L11+L12+……L1N长度的位置，其中N≥2，且连接第N个所述前端远程增益单元和第N个所述前端远程泵浦单元的前端旁路光纤的长度为L11+L12+……L1N，N个所述前端远程泵浦单元均设置在所述发射端；
第N个前端远程增益单元的第一输入端通过所述传输光纤与第N-1个前端远程增益单元的输出端连接，第N个前端远程增益单元的第二输入端通过所述前端旁路光纤与第N个前端远程泵浦单元连接，第N个前端远程增益单元的输出端通过所述传输光纤与第N个后端远程增益单元的第一输入端连接，第N-1个前端远程增益单元的第二输入端通过所述前端旁路光纤与第N-1个前端远程泵浦单元连接，当N=2时，第N-1个前端远程增益单元的第一输入端通过所述传输光纤与所述发射端连接。
优选地，每个所述前端远程增益单元包括前端掺铒光纤、前端合波器和前端远程无源模块，
所述第N个前端远程增益单元中的前端合波器的第一输入端为所述第N个前端远程增益单元的第一输入端，所述第N个前端远程增益单元中的前端合波器的第二输入端为所述第N个前端远程增益单元的第二输入端，所述第N个前端远程增益单元中的前端合波器的输出端通过所述前端掺铒光纤与所述第N个前端远程增益单元中的前端远程无源模块的输入端连接，所述第N个前端远程增益单元中的前端远程无源模块的输出端为所述第N个前端远程增益单元的输出端。
优选地，第一个后端远程泵浦单元和前端远程泵浦单元均包括至少一个一阶拉曼激光器，第二个后端远程泵浦单元和前端远程泵浦单元均包括至少一个一阶拉曼激光器和至少一个二阶拉曼激光器，第N个后端远程泵浦单元和前端远程泵浦单元均包括至少一个一阶拉曼激光器、至少一个二阶拉曼激光器、至少一个三阶拉曼激光器、……、至少一个N-1阶拉曼激光器和至少一个N阶拉曼激光器。
优选地，所述N-1阶拉曼激光器与所述N阶拉曼激光器的频率之差为13.2THz。
优选地，所述一阶拉曼激光器的波长范围为1430~1480nm，所述二阶拉曼激光器的波长范围为1360~1400nm，所述三阶拉曼激光器的波长范围为1270~1300nm。
优选地，所述后端旁路光纤和所述前端旁路光纤的插损均不大于所述传输光纤的插损，且所述后端旁路光纤和所述前端旁路光纤的长度均等于与之对应的所述传输光纤的长度。
优选地，连接第一个后端远程增益单元和第一个后端远程泵浦单元的所述后端旁路光纤的长度L1以及连接第一个前端远程增益单元和第一个前端远程泵浦单元的所述前端旁路光纤的长度L11均为70~100km，连接第二个后端远程增益单元和第二个后端远程泵浦单元的所述后端旁路光纤的长度L1+L2以及连接第二个前端远程增益单元和第二个前端远程泵浦的所述前端旁路光纤的长度L11+L22的长度均为120~170km。
优选地，所述无中继传输系统还包括功率放大器和前置放大器，所述功率放大器的输入端与所述发射端连接，所述功率放大器的输出端通过所述传输光纤与所述第N个后端远程增益单元的第一输入端连接，所述前置放大器的输入端与所述第1个后端远程增益单元的输出端连接，所述前置放大器的输出端与所述接收端连接。
本发明提供的无中继传输系统，在发射端和接收端之间设置多个后端远程增益单元，并在接收端设置与后端远程增益单元相应的多个后端远程泵浦单元，且后端远程泵浦单元与后端远程增益单元之间通过后端旁路光纤连接，后端远程泵浦单元将泵浦光功率通过后端旁路光纤发送至与之相应的后端远程增益单元，将到达该后端远程增益单元处的光信号进行放大，以延长光纤通信的传输距离，本发明由于包括了多个后端远程增益单元，因而能够进一步地延长光纤通信的传输距离。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的无中继传输系统的第一种实施方式的结构示意图。
图2为本发明提供的无中继传输系统的第二种实施方式的结构示意图。
图3为本发明提供的无中继传输系统的第三种实施方式的结构示意图。
图4为本发明提供的无中继传输系统的级联远程放大原理示意图。
图5为本发明提供的无中继传输系统的第四种实施方式的结构示意图。
图6为本发明提供的无中继传输系统的第五种实施方式的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
作为本发明的一个方面，如图1所示，提供一种无中继传输系统10，其中，包括发射端100、接收端200以及连接所述发射端100和所述接收端200的传输光纤300，所述发射端100发出的光信号通过所述传输光纤300能够传输到所述接收端200，其中，所述无中继传输系统10还包括：N个后端远程增益单元210、N个后端远程泵浦单元220以及连接第N个所述后端远程增益单元210和第N个所述后端远程泵浦单元220的后端旁路光纤230，第N个所述后端远程增益单元210设置在距离所述接收端200L1+L2+……LN长度的位置，其中N≥2，且连接第N个所述后端远程增益单元210和第N个所述后端远程泵浦单元220的后端旁路光纤230的长度为L1+L2+……LN，N个所述后端远程泵浦单元220均设置在所述接收端200；
第N个后端远程增益单元210的第一输入端通过所述传输光纤300与所述发射端100连接，第N个后端远程增益单元210的第二输入端通过所述后端旁路光纤230与第N个后端远程泵浦单元220连接，第N个后端远程增益单元210的输出端通过所述传输光纤300与第N-1个后端远程增益单元210的第一输入端连接，第N-1个后端远程增益单元210的第二输入端与第N-1个后端远程泵浦单元220的输出端通过所述后端旁路光纤300连接，当N=2时，第N-1个后端远程增益单元210的输出端通过所述传输光纤300与所述接收端200连接。
本发明提供的无中继传输系统，在发射端和接收端之间设置多个后端远程增益单元，并在接收端设置与后端远程增益单元相应的多个后端远程泵浦单元，且后端远程泵浦单元与后端远程增益单元之间通过后端旁路光纤连接，后端远程泵浦单元将泵浦光源通过后端旁路光纤发送至与之相应的后端远程增益单元，将到达该后端远程增益单元处的光信号进行放大，以延长光纤通信的传输距离，本发明由于包括了多个后端远程增益单元，因而能够进一步地延长光纤通信的传输距离。
具体地，由图1所示，在所述发射端100和所述接收端200之间设置N后端远程增益单元210，其中，第一个后端远程增益单元210到所述接收端200的距离为L1，第二个后端远程增益单元210到所述接收端200的距离为L1+L2，以此类推，第N个后端远程增益单元210到所述接收端200的距离为L1+ L2+…+LN，同时在接收端200设置N个与所述后端远程增益单元210对应的后端远程泵浦单元220，其中第一个后端远程泵浦单元220通过所述后端旁路光纤230与第一个所述后端远程增益单元210连接，第二个后端远程泵浦单元220通过所述后端旁路光纤230与第二个所述后端远程增益单元210连接，以此类推，第N个后端远程泵浦单元220通过所述后端旁路光纤230与第N个所述后端远程增益单元210连接。
应当理解的是，每个所述后端远程增益单元210均包括第一输入端、第二输入端和输出端，除第N个所述后端远程增益单元210外的其它所述后端远程增益单元210的第一输入端均用于与前一个所述后端远程增益单元210的输出端的传输光纤连接，第N个所述后端远程增益单元210的第一输入端用于与所述发射端100连接，第1个所述后端远程增益单元210的输出端用于与所述接收端200连接。每个所述后端远程增益单元210的第二输入端均用于通过所述后端旁路光纤与相应的所述后端远程泵浦单元220的输出端连接。每个所述后端远程泵浦单元220将泵浦光通过所述后端旁路光纤送至与之相应的所述后端远程增益单元210，使得到达所述后端远程增益单元210位置处的光信号通过泵浦光进行放大，从而能够传输更远的距离。
还需要说明的是，综合考虑成本与传输的效率，N通常不大于10。
可以理解的是，第一个后端远程增益单元210距离所述接收端200的距离为L1，因而第一个后端远程泵浦单元220将泵浦光送至第一个后端远程增益单元210后，能够使得所述无中继传输系统的传输距离延长L1距离，第二个后端远程泵浦单元220将泵浦光送至第二个后端远程增益单元210后，能够使得所述无中继传输系统的传输距离延长L1+L2的距离，以此类推，第N个后端远程泵浦单元220将泵浦光送至第N个后端远程增益单元210后能够使得所述无中继传输系统的传输距离延长L1+L2+…LN的距离。
作为所述后端远程增益单元210的具体实施方式，具体地，每个所述后端远程增益单元210包括后端掺铒光纤、后端合波器和后端远程无源模块，
所述第N个后端远程增益单元中的后端合波器的第一输入端为所述第N个后端远程增益单元的第一输入端，所述第N个后端远程增益单元中的后端合波器的第二输入端为所述第N个后端远程增益单元的第二输入端，所述第N个后端远程增益单元中的后端合波器的输出端与所述第N个后端远程增益单元中的后端远程无源模块的输入端通过所述后端掺铒光纤连接，所述第N个后端远程增益单元中的后端远程无源模块的输出端为所述第N个后端远程增益单元的输出端。
每个所述后端远程增益单元210包括后端远程无源模块、后端合波器以及连接所述后端远程无源模块和所述后端合波器的后端掺铒光纤，第一个所述后端远程增益单元210中的后端远程无源模块的输出端与第一个所述后端远程增益单元210后端合波器的第一输入端通过所述后端掺铒光纤连接，第二个所述后端远程增益单元210中的后端远程无源模块的输入端与第二个所述后端远程增益单元210后端合波器的输出端连接，第二个所述后端远程增益单元210中的后端远程无源模块的输出端通过所述传输光纤与所述第一个所述后端远程增益单元210中的后端远程无源模块的输入端连接。另外，第一个所述后端远程增益单元210中的后端合波器的输出端通过所述传输光纤与所述接收端200连接，第N个所述后端远程增益单元210中的后端合波器的第一输入端通过所述传输光纤与所述发射端100连接。
相应的，位于所述接收端200处的每个所述后端远程泵浦单元220分别通过与对应传输光纤等长度的所述后端旁路光纤将泵浦源送至与之对应的每个后端合波器的第二输入端，实现对后端远程无源模块的泵浦。
作为本发明提供的无中继传输系统的另一种具体地实施方式，如图2所示，所述无中继传输系统10还包括N个前端远程增益单元110、N个前端远程泵浦单元120以及连接第N个所述前端远程增益单元110和第N个所述前端远程泵浦单元120的前端旁路光纤130，第N个所述前端远程增益单元110设置在距离所述发射端100 L11+L12+……L1N长度的位置，其中N≥2，且连接第N个所述前端远程增益单元110和第N个所述前端远程泵浦单元120的前端旁路光纤130的长度为L11+L12+……L1N，N个所述前端远程泵浦单元120均设置在所述发射端100；
第N个前端远程增益单元110的第一输入端通过所述传输光纤与第N-1个前端远程增益单元110的输出端连接，第N个前端远程增益单元110的第二输入端通过所述前端旁路光纤130与第N个前端远程泵浦单元120连接，第N个前端远程增益单元110的输出端通过所述传输光纤与第N个后端远程增益单元210的第一输入端连接，第N-1个前端远程增益单元110的第二输入端通过所述前端旁路光纤130与第N-1个前端远程泵浦单元120连接，当N=2时，第N-1个前端远程增益单元110的第一输入端通过所述传输光纤与所述发射端100连接。
作为所述前端远程增益单元110的具体实施方式，每个所述前端远程增益单元110包括前端掺铒光纤、前端合波器和前端远程无源模块，
所述第N个前端远程增益单元110中的前端合波器的第一输入端为所述第N个前端远程增益单元110的第一输入端，所述第N个前端远程增益单元110中的前端合波器的第二输入端为所述第N个前端远程增益单元110的第二输入端，所述第N个前端远程增益单元110中的前端合波器的输出端通过所述前端掺铒光纤与所述第N个前端远程增益单元110中的前端远程无源模块的输入端连接，所述第N个前端远程增益单元110中的前端远程无源模块的输出端为所述第N个前端远程增益单元110的输出端。
需要说明的是，所述前端远程增益单元110、前端远程泵浦单元120及其具体连接关系可以参照前文中的后端远程增益单元210和后端远程泵浦单元220的连接关系，此处不再赘述。
作为前文所述的后端远程泵浦单元220和前端远程泵浦单元120的具体实施方式，第一个后端远程泵浦单元220和前端远程泵浦单元120均包括至少一个一阶拉曼激光器，第二个后端远程泵浦单元220和前端远程泵浦单元120均包括至少一个一阶拉曼激光器和多个二阶拉曼激光器，第N个后端远程泵浦单元220和前端远程泵浦单元120均包括至少一个一阶拉曼激光器、至少一个二阶拉曼激光器、至少一个三阶拉曼激光器、……、至少一个N-1阶拉曼激光器和至少一个N阶拉曼激光器。
优选地，所述N-1阶拉曼激光器与所述N阶拉曼激光器的频率之差为13.2THz。
进一步优选地，所述一阶拉曼激光器的波长范围为1430~1480nm，所述二阶拉曼激光器的波长范围为1360~1400nm，所述三阶拉曼激光器的波长范围为1270~1300nm。
可以理解的是，第N阶拉曼激光器的波长与第N-1阶拉曼激光器的波长之间遵循拉曼激射波长的斯托克斯频移的关系，即二者的频率之差为13.2THz左右，且所述拉曼激光器也可以用所述半导体激光器代替。
具体地，第一个后端远程泵浦单元220和前端远程泵浦单元120一般由若干个1阶拉曼泵浦激光器构成，其波长一般位于1430~1480nm附近，用于对其相应的后端远程无源模块和前端远程无源模块中的掺铒光纤直接泵浦并且产生增益。相应的所述后端旁路光纤或所述前端旁路光纤的长度一般均为70~100km，L2的长度为50~70km。通常L1+ L2长度越长，无中继传输系统的传输距离就越长。
需要说明的是，第一个后端远程泵浦单元220或前端远程泵浦单元120的传输信号频率位于1阶泵浦激光器的拉曼频移处，1阶泵浦激光器可以直接放大信号功率。
第二个后端远程泵浦单元220和前端远程泵浦单元120均由若干个1阶拉曼激光器和若干个2阶拉曼泵浦激光器构成。其中1阶泵浦激光器，其波长位于1430~1480nm附近，用于对掺铒光纤直接泵浦并且产生增益，2阶拉曼泵浦激光器其波长位于1360~1400nm附近，这个波长范围正好位于1430~1480nm的拉曼频移处，用于对1阶泵浦激光器首先产生拉曼增益，即在所述后端旁路光纤或前端旁路光纤中，光信号在到达第二个后端增益单元210之前，其中的2阶泵浦激光首先对1阶泵浦激光进行泵浦，并使1阶泵浦波长的激光信号得到放大，1阶泵浦功率得到提高，通过该方法可以提高1阶泵浦功率，并将1阶泵浦源推向距离接收端更远的位置，即距离接收端L1+L2距离的第二个后端远程无源模块位置处，因此通过此结构可以使得第二个后端增益单元210位于距离所述接收端更远的地方仍然能够使所述发射端100发射的光信号获得有效增益。
因此，通过上述方式使得发射端100发出的光信号在传输光纤中的传输距离增加了L2。
第N个后端远程泵浦单元220由若干个1阶，若干个2阶，……，若干个N阶拉曼泵浦激光器构成，经过旁路光纤L1+L2+…LN将泵浦光送至后端远程增益单元210中。在泵浦送达过程中，利用后端旁路光纤L1+L2+…LN作为增益介质，其中的 N阶拉曼激光首先放大（N-1）阶拉曼激光，（N-1）阶拉曼泵浦光放大（N-2）阶拉曼泵浦光，2阶拉曼激光器放大1阶拉曼光，1阶拉曼激光功率得到大大增强，使得1阶拉曼泵浦功率可以传送的更远，达到L1+L2+…LN处的第N个后端远程增益单元。由此，相应的无中继系统传输距离提高了L1+L2+…LN。通过这种配置方法能够将后端远程增益单元210送至距离接收端更加远的地方，即相应的增加了无中继传输距离。
如图2所示，在主路传输线路中距离接收端200光纤长度为L1，L1+L2，L1+L2+…LN等处分别配置后端远程增益单元210，在所述接收端200分别配置与所述远程增益单元210相对应的后端远程泵浦单元220等。其中，N个后端远程泵浦单元220与相对应的N个所述后端远程增益单元210之间的光纤距离分别为L1，L1+L2，L1+L2+…LN。第一个后端远程泵浦单元220通过长度为L1的所述后端旁路光纤将泵浦源送至第一个后端远程增益单元210并对其进行泵浦，第二个后端远程泵浦单元220通过长度为L1+L2的所述后端旁路光纤将泵浦源送至第二个后端远程增益单元210并对其进行泵浦，第N个后端远程泵浦单元220通过长度为L1+L2+…LN的所述后端旁路光纤将所述泵浦源送至第N个后端远程增益单元210并对其进行泵浦。
需要说明的是，第二个后端远程泵浦单元220由于其由1阶泵浦激光器和2阶泵浦激光器构成，因而克服了所述后端旁路传输光纤中的1阶拉曼功率过高引起的自激射效应，从而能够将泵浦功率送至距离接收端更远的地方，即达到传输距离增加的目的，且L2就是增加的传输距离。
作为所述无中继传输系统的再一种具体地实施方式，如图3所示，所述无中继传输系统10还包括前向拉曼放大器，所述前向拉曼放大器的输入端通过所述传输光纤与所述发射端100连接，所述前向拉曼放大器的输出端通过所述传输光纤与所述第二个后端远程增益单元210的第一输入端连接。
可以理解的是，在所述无中继传输系统10中设置前向拉曼放大器，该前向拉曼放大器能够将发射端100发出的光信号进行拉曼放大，然后到达后端远程增益单元210，与到达该后端远程增益单元210的来自接收端200的后端远程泵浦单元220的泵浦光相遇，使得信号得到放大，然后通过传输光纤进行传输，在所述传输光纤中信号有一定程度衰减，但经过下一个后端远程增益单元210时再次被放大，经过多次衰减放大的过程，最终传输到所述接收端200，在这一过程中无中继传输距离被延长了。
下面结合图4所示，对本发明提供的无中继传输系统延长传输距离的原理进一步说明。
远程泵浦单元的设置原理是基于多次拉曼散射，高阶拉曼效应也称多次拉曼散射，即位于高频的大功率光子的能量能够经过数次斯托克斯频移，逐级泵浦低频光子。以二阶拉曼功率转移为例，二阶泵浦方式就是在传统一阶泵浦光（14XXnm) 中加入频率较高的二阶泵浦（13XXnm），首先对已有的一阶泵浦光进行放大，得到一些附加的一阶泵浦光，附加的泵浦光进而对信号光（15XXnm）进行放大，以获得更为均匀的信号功率分布和更高的信号输出功率。高阶遥泵放大与高阶拉曼放大原理类似，就是1阶的泵浦光波长一般选在铒纤的吸收窗口1480nm附近，相应的2阶遥泵的泵浦波长位于1390nm附近。
例如，当N=2时，第二个后端远程泵浦单元220由1阶泵浦源和2阶泵浦源构成，这种组合方式克服了旁路传输光纤中的1阶拉曼泵浦功率不能过高的缺点（1阶泵浦光功率过高超过拉曼激射阈值，将在信号光谱范围内引起自发辐射噪声，对放大信号造成干扰）。1阶泵浦过低，又不能将拉曼泵浦功率送至很远的地方，所以1阶泵浦功率与2阶泵浦功率结合，同时进入光纤中，1阶泵浦功率可以在光纤中一边传输一边放大，这样就可以将1阶泵浦功率送到更远的地方，即达到传输距离增加的目的。或者到达增益模块时候具有更高的功率，在增益模块内引起更大的增益，同时2阶泵浦将泵浦功率送至距离接收端更远的地方，因此L2就是延长的传输距离。
优选地，所述后端旁路光纤和所述前端旁路光纤的插损均不大于所述传输光纤的插损，且所述后端旁路光纤和所述前端旁路光纤的长度均等于与之对应的所述传输光纤的长度。
需要说明的是，所述后端旁路光纤和所述前端旁路光纤可以与所述传输光线为不同种类型，例如，所述后端旁路光纤和所述前端旁路光线可以选择单元损耗距离小的光纤或者非线性系数小的光纤，所述后端旁路光纤和所述前端旁路光纤可以选用插损小的光纤，这样虽然其长度与主路的所述传输光纤相同，但是插损更小，位于接收端的机房的所述远程泵浦单元中的泵浦光经过所述后端旁路光纤传输损耗也小，到达远程增益单元的剩余泵浦功率就比较大，因此较大的泵浦功率就可以在所述远程增益单元中获得较高的增益。
另外，所述后端旁路光纤和所述前端旁路光纤也可以选择非线性系数小，有效面积大的光纤类型，这样位于接收端的所述远程泵浦单元的大功率的泵浦光在经由旁路传输光纤传输到达所述远程增益单元的过程中，在所述后端旁路光纤和所述前端旁路光纤中的非线性影响就比较小，非线性带来的系统损伤也小，从而可以保证所述远程泵浦单元可以配置更高的泵浦功率，有更大泵浦功率在接收端注入而不引起传输损伤，这是传输所追求的最佳目标，这样到达所述远程增益单元的泵浦功率也将更大，在增益单元中会带来更大的增益。
作为连接第一个后端远程增益单元和第一个后端远程泵浦单元的所述后端旁路光纤的长度L1以及连接第一个前端远程增益单元和第一个前端远程泵浦单元的所述前端旁路光纤的长度L11均为70~100km，连接第二个后端远程增益单元和第二个后端远程泵浦单元的所述后端旁路光纤的长度L1+L2以及连接第二个前端远程增益单元和第二个前端远程泵浦的所述前端旁路光纤的长度L11+L22的长度均为120~170km。
为了实现光信号在所述无中继传输系统中的传输，所述无中继传输系统还包括功率放大器和前置放大器，所述功率放大器的输入端与所述发射端连接，所述功率放大器的输出端通过所述传输光纤与所述第N个后端远程增益单元的第一输入端连接，所述前置放大器的输入端与所述第1个后端远程增益单元的输出端连接，所述前置放大器的输出端与所述接收端连接。
本发明提供的所述无中继传输系统，由顺次连接的发射端，功率放大器，传输光纤，多个后端远程增益单元，传输光纤，前置放大器和接收终端构成，所述接收终端通过所述旁路光纤将后端远程泵浦单元的泵浦功率传输至相应的后端远程增益单元。通常连接第一个后端远程增益单元和后端远程泵浦单元的所述旁路光纤长度一般为70~100km，后端远程泵浦单元中的泵浦功率经过所述旁路光纤到达后端远程增益单元，功率已经变得很小。发射端经过所述传输光纤发送过来的信号进入掺铒光纤后，遇到所述远程泵浦单元发送过来的波长为1480nm附近的剩余远程泵浦光，二者在掺铒光纤内进行耦合放大后，放大后的信号可以继续沿着传输光纤传送，最后到达所述接收端。
下面以所述无中继传输系统中包括两个远程增益单元为例对本发明提供的无中继传输系统的具体实施方式的工作过程进行详细说明，可以理解的是，所述无中继传输系统中包括两个与所述远程增益单元对应的远程泵浦单元。
如图5所示，在传输光纤I和传输光纤L1之间增加一个后端远程远程泵浦单元220，所述后端远程泵浦单元220包括后端远程泵浦模块和相应的合波器，同时传输光纤配置增加传输光纤L2。信号总的传输距离达到I+L1+L2，同时在信号接收端为第二个后端远程增益单元210配置相应的第二个后端远程泵浦单元220作为远程泵浦单元。
第二个后端远程泵浦单元220由若干个1阶拉曼激光器和若干个2阶拉曼泵浦激光器构成。其中1阶泵浦激光器，其波长位于1430~1480nm附近，用于对掺铒光纤直接泵浦并且产生增益，2阶拉曼泵浦激光器其波长位于1360~1400nm附近，这个波长范围正好位于1430~1480nm的拉曼频移处，用于对1阶泵浦激光器首先产生拉曼增益，即在旁路光纤中，第二个后端远程泵浦单元220中的泵浦光在到达第二个后端远程增益单元210之前，其中的2阶泵浦激光首先对1阶泵浦激光进行泵浦，并使1阶泵浦波长的激光信号得到放大，1阶泵浦功率得到提高。通过这个在旁路传输光纤中提高1阶泵浦功率的方法将1阶泵浦源推向距离接收端更远的地方L1+L2，所以第二个后端远程增益单元210可以放置于距离接收端更远的地方仍然能够使发送端发送过来的信号获得有效益。
光信号的具体传输过程为：所述发射端发射出来的信号首先进入功率放大器进行放大，然后进入传输光纤I，首先到第二个后端远程增益单元210，与来自于第二个后端远程泵浦单元220的远程泵浦光相遇，信号光在此得到放大，放大后的信号进入传输光纤L2，经过传输后到达第一个后端远程增益单元210时信号有一定程度的衰减，在第一个后端远程增益单元210内，信号被来自于第一个后端远程泵浦单元220的泵浦光泵浦，信号功率在所述第一个后端远程增益单元210内再一次被放大。信号继续经过传输光纤L1，最后到达接收端。通过上述传输方式，所述无中继传输系统的传输距离增加了L2。
作为上述无中继传输系统的另一种具体实施方式，所述接收端第一个后端远程增益单元可以为随路遥泵，即第一个后端远程泵浦单元并不需要一段旁路传输光纤将泵浦功率输送到远程增益模块，而只是直接在接收端就通过合波器将泵浦送到传输光纤L1内，在这个系统中，没有旁路光纤，随路光纤（传输光纤L1）与第一个后端远程泵浦单元构成反向拉曼放大器，对来自于传输光纤L2的信号进行放大。同时第一个后端远程增益单元与传输光纤L1及第一个后端远程泵浦单元又构成随路遥泵放大器。第一个后端远程泵浦单元的泵浦功率需要经过传输光纤L1进行输送，最后送至第一个后端远程增益单元。这一过程中，拉曼放大过程和遥泵过程是同时完成的，并不是分开进行的。除此之外，其余的信号传输放大过程与上述描述的完全相同，此处不再赘述。
需要说明的是，上述所描述的远程增益模块主要是指后端远程增益单元，由于后端远程增益单元中起主要功能作用的是后端远程无源模块，所以有些地方也可以用来表示后端远程无源模块。
作为在所述发射端100设置远程泵浦单元的具体实施方式，以发射端100设置两个前端远程泵浦单元120，所述接收端200设置两个后端远程泵浦单元220为例，如图6所示，与前文描述的所述无中继传输系统10相比，除了在所述接收端200和距离接收端L1+L2处分别配置后端远程泵浦单元220和后端远程增益单元210之外，在所述发射端100也做了类似的配置，即在距离所述发射端L11+L12位置处配置了前端远程增益单元110，同理，在所述发射端100配置了前端远程泵浦单元120。这样在前述实施方式的传输距离增加L2的基础上，该实施方式的传输距离继续增加了L12，因此，总的传输距离增加了L2+L12。
其中光信号的传输过程可以描述为，所述发射端100发射出来的信号经过功率放大器放大之后进入传输光纤L11，信号有一定程度的衰减，进入所述第二个前端远程增益单元110，被来自于发射端100的第一个前端远程泵浦单元120放大。信号功率在第一个前端远程泵浦单元120中得到第一次放大，进入传输光纤L12，信号衰减，随后光信号进入第二个前端远程增益单元110，在这里被来自于发射端100的第二个前端远程泵浦单元120放大，得到放大的信号后进入传输光纤I。经过传输光纤Ｉ衰减了很多的光信号到达第二个后端远程增益单元210，在此处被来自于所述接收端200的第二个后端远程泵浦单元220的远程泵浦光第三次放大。随后进入传输光纤L2，之后进入第一个后端远程增益单元210，在此处被来自于所述接收端200的第一个后端远程泵浦单元220第四次放大，然后进入传输光纤L1，最终进入到所述无中继传输系统的接收端200。在该无中继传输系统10中，总的无中继传输距离为L11+L12+I+L2+L1，因此，相比现有技术，本发明的无中继传输系统的传输距离至少增加了L12+L2。
本发明提供的无中继传输系统，通过在主路传输线路中距离接收端L1，L1+L2，L1+L2+…+LN等处分别配置后端远程增益单元，同时在所述无中继传输系统的接收端分别配置与之相对应的后端远程泵浦单元，N个所述后端远程泵浦单元与对应的N个所述后端远程增益单元之间分别用长度为L1，L1+L2，…，L1+L2+…+LN的后端旁路光纤相连（该后端旁路光纤与对应的传输光纤长度相等，但并不要求是同种光纤），然后对各个对应的所述后端远程增益单元中的光信号进行泵浦。第一个后端远程增益单元一般由若干个1阶拉曼泵浦激光器构成，第二个后端远程增益单元由若干个1阶拉曼激光器和若干个2阶拉曼泵浦激光器构成，第N个后端远程增益单元由若干个1阶，若干个2阶和若干个N阶拉曼泵浦激光器构成，通过这种配置的无中继传输系统能够实现传输距离的增加，满足对光信号传输的距离越来越高的需求。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种无中继传输系统，包括发射端、接收端以及连接所述发射端和所述接收端的传输光纤，所述发射端发出的光信号通过所述传输光纤能够传输到所述接收端，其特征在于，所述无中继传输系统还包括：N个后端远程增益单元、N个后端远程泵浦单元以及连接第N个所述后端远程增益单元和第N个所述后端远程泵浦单元的后端旁路光纤，第N个所述后端远程增益单元设置在距离所述接收端L1+L2+……LN长度的位置，其中N≥2，且连接第N个所述后端远程增益单元和第N个所述后端远程泵浦单元的后端旁路光纤的长度为L1+L2+……LN，N个所述后端远程泵浦单元均设置在所述接收端；
第N个后端远程增益单元的第一输入端通过所述传输光纤与所述发射端连接，第N个后端远程增益单元的第二输入端通过所述后端旁路光纤与第N个后端远程泵浦单元连接，第N个后端远程增益单元的输出端通过所述传输光纤与第N-1个后端远程增益单元的第一输入端连接，第N-1个后端远程增益单元的第二输入端与第N-1个后端远程泵浦单元的输出端通过所述后端旁路光纤连接，当N=2时，第N-1个后端远程增益单元的输出端通过所述传输光纤与所述接收端连接；
每个所述后端远程增益单元包括后端掺铒光纤、后端合波器和后端远程无源模块，
所述第N个后端远程增益单元中的后端合波器的第一输入端为所述第N个后端远程增益单元的第一输入端，所述第N个后端远程增益单元中的后端合波器的第二输入端为所述第N个后端远程增益单元的第二输入端，所述第N个后端远程增益单元中的后端合波器的输出端与所述第N个后端远程增益单元中的后端远程无源模块的输入端通过所述后端掺铒光纤连接，所述第N个后端远程增益单元中的后端远程无源模块的输出端为所述第N个后端远程增益单元的输出端；
所述无中继传输系统还包括N个前端远程增益单元、N个前端远程泵浦单元以及连接第N个所述前端远程增益单元和第N个所述前端远程泵浦单元的前端旁路光纤，第N个所述前端远程增益单元设置在距离所述发射端L11+L12+……L1N长度的位置，其中N≥2，且连接第N个所述前端远程增益单元和第N个所述前端远程泵浦单元的前端旁路光纤的长度为L11+L12+……L1N，N个所述前端远程泵浦单元均设置在所述发射端；
第N个前端远程增益单元的第一输入端通过所述传输光纤与第N-1个前端远程增益单元的输出端连接，第N个前端远程增益单元的第二输入端通过所述前端旁路光纤与第N个前端远程泵浦单元连接，第N个前端远程增益单元的输出端通过所述传输光纤与第N个后端远程增益单元的第一输入端连接，第N-1个前端远程增益单元的第二输入端通过所述前端旁路光纤与第N-1个前端远程泵浦单元连接，当N=2时，第N-1个前端远程增益单元的第一输入端通过所述传输光纤与所述发射端连接；
第一个后端远程泵浦单元和前端远程泵浦单元均包括至少一个一阶拉曼激光器，第二个后端远程泵浦单元和前端远程泵浦单元均包括至少一个一阶拉曼激光器和至少一个二阶拉曼激光器，第N个后端远程泵浦单元和前端远程泵浦单元均包括至少一个一阶拉曼激光器、至少一个二阶拉曼激光器、至少一个三阶拉曼激光器、……、至少一个N-1阶拉曼激光器和至少一个N阶拉曼激光器。
2.根据权利要求1所述的无中继传输系统，其特征在于，每个所述前端远程增益单元包括前端掺铒光纤、前端合波器和前端远程无源模块，
所述第N个前端远程增益单元中的前端合波器的第一输入端为所述第N个前端远程增益单元的第一输入端，所述第N个前端远程增益单元中的前端合波器的第二输入端为所述第N个前端远程增益单元的第二输入端，所述第N个前端远程增益单元中的前端合波器的输出端通过所述前端掺铒光纤与所述第N个前端远程增益单元中的前端远程无源模块的输入端连接，所述第N个前端远程增益单元中的前端远程无源模块的输出端为所述第N个前端远程增益单元的输出端。
3.根据权利要求1所述的无中继传输系统，其特征在于，所述N-1阶拉曼激光器与所述N阶拉曼激光器的频率之差为13.2THz。
4.根据权利要求1所述的无中继传输系统，其特征在于，所述一阶拉曼激光器的波长范围为1430~1480nm，所述二阶拉曼激光器的波长范围为1360~1400nm，所述三阶拉曼激光器的波长范围为1270~1300nm。
5.根据权利要求1所述的无中继传输系统，其特征在于，连接第一个后端远程增益单元和第一个后端远程泵浦单元的所述后端旁路光纤的长度L1以及连接第一个前端远程增益单元和第一个前端远程泵浦单元的所述前端旁路光纤的长度L11均为70~100km，连接第二个后端远程增益单元和第二个后端远程泵浦单元的所述后端旁路光纤的长度L1+L2以及连接第二个前端远程增益单元和第二个前端远程泵浦的所述前端旁路光纤的长度L11+L22的长度均为120~170km。
6.根据权利要求1所述的无中继传输系统，其特征在于，所述无中继传输系统还包括功率放大器和前置放大器，所述功率放大器的输入端与所述发射端连接，所述功率放大器的输出端通过所述传输光纤与所述第N个后端远程增益单元的第一输入端连接，所述前置放大器的输入端与所述第一个后端远程增益单元的输出端连接，所述前置放大器的输出端与所述接收端连接。
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