CN107925482A - 均衡器、中继器和通信系统 - Google Patents

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Abstract

为了使得能够根据波分复用光信号的特性以及EDFA的使用环境等容易地调整损耗‑波长特性，均衡器10设置有：波长选择开关单元20，向输入的波分复用光信号添加已设置的损耗曲线，并且输出；以及设置单元30，基于获取的设置信息向波长选择开关装置设置损耗曲线。设置信息是用于使输出的波分复用光信号的光谱平坦的信息。

Description

均衡器、中继器和通信系统
技术领域
本发明涉及一种均衡器、中继器和通信系统。
背景技术
在海底通信系统和其他类似系统中，经常使用波分复用(WDM)光信号以便发送和接收大量信息。当WDM光信号在海底通信系统等中长距离传输时，具有放大器的中继器设备通常被布置在光缆上，并且在中继器设备中放大WDM光信号的光强度。
这里，作为被安装在海底通信系统中的放大器，存在掺铒光纤放大器(EDFA：掺铒光纤放大器)。由于EDFA在其放大特性上具有波长依赖性，所以当使用EDFA放大WDM光信号的光强度时，通常与EDFA一起布置用于均衡EDFA的波长依赖性的均衡器。
例如，在专利文献1中，提出了在超长距离海底光学放大中继器传输系统中，均衡器包括三个滤波器，其指示与在后级EDFA中EDFA的总体放大特性相反的特性。
[引文列表]
[专利文献]
[PTL1]日本专利申请公开号1997-244079
发明内容
[技术问题]
随着近年来海底通信系统的扩大，甚至在一个系统中，越来越多地出现以下情况：光强度或光信号的通信频带、操作温度等甚至在相同系统内变化。由于EDFA的放大特性根据光信号的光强度、通信频带和操作温度而变化，因此当均衡器被安装在相同系统中时，均衡器的特性需要根据使用每个EDFA的环境而改变。
换句话说，均衡器需要根据EDFA规格的数量而准备，而且还需要分别为这些均衡器准备备用均衡器。在这种情况下，系统的成本变高。
鉴于上述问题提出了本发明，并且本发明的目的是提供一种均衡器、中继器和通信系统，其有助于响应于波分复用光信号的特性、使用环境等来调整损耗-波长特性。
[问题的解决方法]
为了实现上述目的，根据本发明的均衡器包括：波长选择开关装置，用于在添加已设置的损耗曲线之后输出所输入的波分复用光信号；设置装置，用于获取设置信息，基于获取的设置信息针对所述波长选择开关装置设置损耗曲线，所述设置信息是用于使输出的波分复用光信号的光谱平坦的信息。
为了实现上述目的，根据本发明的中继器包括：放大装置，用于放大输入的波分复用光信号的光强度并输出放大后的波分复用光信号；均衡器，包括波长选择开关装置，用于向输入的波分复用光信号添加已设置的损耗曲线，并输出添加了损耗曲线的波分复用光信号；以及设置装置，用于获取设置信息，所述设置信息是用于使从中继器输出的波分复用光信号的光谱平坦的信息，并根据设置信息更新向所述波长选择开关装置设置的损耗曲线；以及框架，在其内部包含以级联方式布置的放大器和均衡器，并且设置信息是用于使从中继器输出的波分复用光信号的光谱平坦的信息。
为了实现上述目的，根据本发明的通信系统包括：放大装置，用于放大输入的波分复用光信号的光强度并输出经放大的波分复用光信号；均衡器，包括；波长选择开关装置，用于向输入的波分复用光信号添加已设置的损耗曲线并输出附加了损耗曲线的波分复用信号；以及设置装置，用于基于所获取的设置信息更新向所述波长选择开关装置设置的损耗曲线，其中放大器和均衡器级联布置，并且设置信息是用于使已通过放大装置和波长选择开关装置的波分复用光信号的光谱平坦的信息。
[发明的有益效果]
根据上述本发明的上述方面，可以根据EDFA的使用环境、波分复用光信号的特性等容易地调整均衡器的损耗-波长特性。
附图说明
图1是根据第一示例实施例的均衡器10的系统配置。
图2是根据第二示例实施例的通信系统100的系统配置。
图3是根据第二示例实施例的均衡器300的框图。
图4是根据第二示例实施例的中继设备400的框图。
图5是示出在WDM光信号通过通信系统100时的光谱的改变的图。
图6是根据第三示例实施例的均衡器300B的框图。
图7是根据第四示例实施例的均衡器300C的框图。
图8是根据第五示例实施例的通信系统100B的系统配置。
具体实施方式
<第一示例实施例>
将描述本发明的第一示例实施例。图1中示出了根据本示例实施例的均衡器的框图。图1的均衡器10包括波长选择开关装置20和设置装置30。已添加有波长依赖性的波分复用(WDM：波分复用)光信号被输入到均衡器10，并且被添加到输入的WDM光信号的波长依赖性被均衡。
通过切换针对每个波长的光信号，波长选择开关装置20灵活地调整输入的WDM光信号的损耗-波长特性。在根据本示例性实施例的波长选择开关装置20中，损耗曲线(lossprofile)由设置装置30设置，并且波长选择开关装置20通过基于已设置的损耗曲线来切换针对每个波长的光信号而向输入的WDM光信号添加已设置的损耗曲线。结果，添加到WDM光信号上的波长依赖性被均衡。
设置装置30获取设置信息并根据已获取的设置信息向波长选择开关装置20设置损耗曲线。这里，设置装置30获取设置信息以用于均衡被添加到要输入到均衡器10的WDM光信号的波长依赖性。每次设置信息被获取时，设置装置30根据获取的设置信息向波长选择开关装置20设置损耗曲线。
通过应用波长选择开关装置20，如上所述构成的均衡器可以容易地向波长选择开关装置20设置期望的损耗曲线。此外，通过基于在波长选择开关装置20中设置的损耗曲线来切换针对每个波长的光信号，当然可以向WDM光信号添加最合适的损耗曲线。
因此，即使存在WDM光信号的特性、使用环境等的改变，根据本示例实施例的均衡器10也可以容易地根据该改变来设置对波长选择开关装置20最合适的损耗曲线，并且当然可以向均衡目标的WDM光信号添加损耗曲线。此外，可以提供低成本系统，这是因为不需要保留针对WDM光信号的特性和使用环境中的每个而设计的多个均衡器。
同时，波长选择开关装置20不限于其中波长选择开关被组成为单个组件的结构，并且可以应用例如其中阵列波导光栅(AWG)和可变光学衰减器(VOA)组合等的结构。
<第二示例实施例>
将描述第二示例实施例。在图2中示出了根据本示例实施例的通信系统的框图。在图2的通信系统100中，中继器200和均衡器300被布置在光学传输路径上。作为通信系统100，例如可以使用用于发送和接收WDM光信号的光学海底系统。在光学海底系统中，优选地使WDM光信号的每个波长的光强度是恒定的，这是因为当WDM光信号的光强度存在波长依赖性时，其导致传输距离和传输频带的减小。
中继器200将输入的WDM光信号放大到期望的强度水平并输出经放大的WDM信号。例如，针对中继器200可以使用其中掺铒光纤放大器(EDFA)以多级方式布置的结构。由于EDFA通过铒离子的受激发射来使用输入光信号的放大动作，所以其增益-波长特性是不平坦的，并且通过EDFA的WDM光信号在光强度中引起波长依赖性。
均衡器300被布置在中继器200之前或之后的级中，并且具有与中继器200的增益-波长特性相反的损耗-波长特性(在下文中，其被描述为损耗曲线)。因此，对于通过中继器200和均衡器300的WDM光信号，光强度被放大到期望的水平，并且每个波长的光强度被平坦。根据本示例实施例的均衡器300具有在可重构光学分插复用器(ROADM)系统等中使用的波长选择开关(WSS)。
图3中示出了当根据均衡器300应用WSS时均衡器300的框图的示例。图3的均衡器300包括1∶M波长解复用单元310、M个滤波器单元321-32M、M个光学开关单元331-33M和M∶1波长复用单元340。
1∶M波长解复用单元310针对每个波长划分输入的WDM光信号，并且将经划分的光信号分别输出到M个滤波器单元321-32M。
分别通过图3中未示出的设置装置向滤波器单元321-32M设置用于抵消中继器200的增益-波长特性的输出特性。滤波器单元321-32M根据已设置的输出特性而对已输入的光信号各自执行滤波处理。
基于来自图3中未示出的设置装置的指示，光学开关单元331-33M对已从滤波器单元321-32M输入的预定波长的对应光信号各自执行切换处理。通过在光学开关单元331-33M中对在滤波器单元321-32M中已经针对每个波长执行了滤波处理的光信号进行切换处理，从光开关单元331-33M输出中继器200的增益-波长特性已被抵消的预定波长的光信号。
M∶1波长复用单元340对从光学开关单元331-33M输出的每个波长的光信号进行复用，并作为WDM光信号输出。
这不限于分别向滤波器单元321-32M设置用于抵消中继器200的增益-波长特性的输出特性，并且不限于在光学开关单元331-33M中执行对来自滤波器单元321-32M的输出进行切换处理。例如，通过图3未示出的设置装置，可以以中继器200的增益-波长特性被抵消的方式来调整1∶M波长解复用单元310或M∶1波长复用单元340的复用/解复用比率。
如上所述，通过包括WSS来构成均衡器300，可以容易地调整向滤波器单元321-32M设置的输出特性和光学开关单元331-33M中的切换处理，并且当然可以向均衡器300添加根据中继器200的增益-波长特性的最合适的损耗曲线。然后，通过WSS来构成均衡器300，现在可以标准化已经针对WDM光信号的特性和中继器200的使用环境的每个集合而单独设计的均衡器300。在这种情况下，可以减少均衡器300以及均衡器300的备用设备的件数，并且结果，可以降低通信系统100的价格。
这里，均衡器300也可以被布置在中继器200的内部。图4中示出了这种情况的中继设备400的框图。如图4所示，放大WDM光信号的EDFA 420和均衡EDFA 420的增益-波长特性的WSS 430以级联方式布置在中继设备400的框架410内部。EDFA 420的功能类似于上述中继器200并且WSS 430的功能类似于上述均衡器300。
图4的中继设备400例如可以被用作备用中继设备。针对被布置在框架410内部的WSS 430以从EDFA 420输出的WDM光信号的光谱变得平坦的方式来调整损耗曲线。因此，对于通过中继设备400的WDM光信号，在每个波长的光强度已被平坦的状态下，光强度被放大到期望的水平。
这里，通过改变向WSS 430设置的损耗曲线，图4的中继设备400还可以改变中继设备400中所述使用的波长频带。图4的中继设备400可以将其使用波长频带调整到现有系统中所使用的波长频带，因此中继设备400可以在具有不同信号频带的各种系统被共同使用。
<第三示例实施例>
在第二示例实施例中，中继器200包括EDFA。如已经描述的那样，由于EDFA通过铒离子的受激发射来放大输入光信号，所以当输入的WDM光信号的光强度水平或EDFA的操作温度改变时，EDFA的增益-波长特性也发生改变。这里，将描述当输入的WDM光信号的光强度水平或EDFA的操作温度改变时WDM光信号的光谱的改变。
在图5(a)示出当WDM光信号通过图2中的在第二示例实施例中描述的处于稳定状态的通信系统100时光强度的波长特性的改变。此外，在图5(b)中示出当具有与图5(a)的WDM光信号的光强度不同的光强度的WDM光信号通过通信系统100时光强度的波长特性的改变，以及在图5(c)中示出当中继器200在与图5(a)的情况的温度不同的温度下进行操作时WDM光信号的光强度的波长特性的改变。
在图5(a)中，通过向中继器200输入其中每个波长的强度水平为恒定水平A1的光谱α1的WDM光信号，WDM光信号的光强度被放大，并且已经添加了中继器200的增益-波长特性的频谱β1的WDM光信号被输出。频谱β1的WDM光信号进一步通过均衡器300，其中已向均衡器300设置与中继器200的增益-波长特性相反的损耗曲线。结果，在中继器200中添加的增益-波长特性被补偿，光强度被放大到期望的水平、并输出针对每个波长具有恒定光强度的光谱γ的WDM光信号。
另一方面，如图5(b)所示，在构成中继器200的EDFA中，当输入的WDM光信号的光强度水平改变时，EDFA的增益-波长特性也改变。例如，通过向中继器200输入其中每个波长的强度水平为恒定水平A2(＜A1)的频谱α2的WDM光信号，不同于图5(a)的频谱β2的WDM光信号被输出。频谱β2的WDM光信号还通过均衡器300，其中已向均衡器300设置与中继器200的增益-波长特性相反的损耗曲线。结果，光强度被放大到期望的水平，并输出针对每个波长具有恒定光强度的光谱γ的WDM光信号。
如图5(c)所示，当中继器200的操作温度由于周围温度改变而改变时，中继器200的增益-波长特性改变。因此，即使每个波长的强度水平为恒定水平A1的、与图5(a)相同的频谱α1的WDM光信号被输入到中继器200，输出与图5(a)不同的频谱β3的WDM光信号。频谱β3的WDM光信号进一步通过均衡器300，其中已向均衡器300设置与中继器200的增益-波长特性相反的损耗曲线。结果，光强度被放大到期望的水平，并且输出针对每个波长具有恒定光强度的光谱γ的WDM光信号。
因此，在第三示例性实施例中，在中继器200和均衡器300开始操作之后，根据输入的WDM光信号的光强度水平和/或中继器200的操作温度的改变灵活地改变要向均衡器设置的损耗曲线。图6示出了根据本示例实施例的均衡器的框图。图6中的均衡器300B包括WSS单元300′、存储器350、传感器单元360和WSS控制单元370。
WSS单元300′被配置为向WDM光信号添加损耗曲线，并且可以使用第二示例实施例等中所描述的图3中的均衡器300(1∶M波长解复用单元310、滤波器单元321-32M、光学开关单元331-33M和M∶1波长复用单元340)。
存储器350中分别寄存有与WDM光信号的光强度水平和中继器200的操作温度相关联的多个损耗曲线。
传感器单元360被布置在靠近中继器200处，测量输入到中继器200的WDM光信号的光强度水平和中继器200的操作温度，并且将测量结果输出到WSS控制单元370。
在从工厂装运时、在船上进行铺设操作时、或者在铺设之后参数改变时当WSS控制单元370检测到均衡器300B被连接到未示出的均衡器控制设备时，WSS控制单元370从均衡器控制设备获取损耗曲线并且将获取的损耗曲线寄存在存储器350中。此外，WSS控制单元370从存储器350读取与从传感器单元360输入的测量结果对应的损耗曲线，并向WSS单元300′设置读取的损耗曲线。
同时，在由于将均衡器300B连接到均衡器控制设备而在存储器350中已经寄存了损耗曲线之后，均衡器300B和均衡器控制设备之间的连接被切断。这里，均衡器控制设备通过模拟、测量等在操作温度改变时分别获取补偿目标的中继器200的WDM光信号的光强度水平和增益-波长特性，并且计算与已获取的增益-波长特性相反的损耗-波长特性，并将损耗-波长特性保存为要向均衡器300B设置的损耗曲线。
在已被布置在光学传输路径上之后，如上所配置的均衡器300B在传感器单元360中开始测量WDM光信号的光强度水平并且测量中继器200的操作温度。然后，WSS控制单元370从存储器350读取与从传感器单元360输入的测量结果对应的损耗曲线，并向WSS单元300′设置读取的损耗曲线。
根据本示例实施例的均衡器300B可以响应于WDM光信号的光强度水平、中继器200的操作温度等来适当地改变要添加到WDM光信号的损耗曲线。因此，无论WDM光信号的光强度和操作温度的规格如何，均衡器300B都可以被标准化，并且可以减少要用于增益均衡的均衡器300B的储备数量。
此外，本示例实施例的均衡器300B从外部均衡器控制设备获取损耗曲线并提前将其寄存到存储器350，并且在操作时从存储器350读取适当的损耗曲线并向WSS单元300′设置。由于在均衡器300B中不生成损耗曲线，并且均衡器300B只需要从存储器350读取适当的损耗曲线并向WSS单元300′设置，所以可以减少均衡器300B中的处理，并且可以简化均衡器300B的结构。
在根据本示例实施例的均衡器300B中，均衡器300B和均衡器控制设备之间的连接在损耗曲线已寄存在存储器350中之后被切断。在这种情况下，可以抑制在将均衡器300B安装在光学传输路径上之后损耗曲线被错误改变的情况，因此可以提供高度可靠的系统。
同时，均衡器300B和均衡器控制设备可以以能够执行无线通信的方式被配置。在这种情况下，当例如由于故障等中继器200由具有与中继器200的增益-波长特性不同的增益-波长特性的中继器200′代替时，与中继器200′相关联的损耗曲线可以从均衡器控制设备被传输到在使用中并且已被布置在光学传输路径上的均衡器300B。
通过从均衡器控制设备接收与中继器200′相关联的损耗曲线，均衡器300B用接收到的损耗曲线改写存储器350中寄存的与中继器200相关联的损耗曲线，并向WSS单元300′设置接收到的与中继器200′相关联的损耗曲线。
当均衡器300B和均衡器控制设备以均衡器300B和均衡器控制设备可以通过无线通信等发送和接收损耗曲线的方式配置时，也可以通过远程控制操作来调整通过中继器200和均衡器300B的WDM光信号的光强度水平。
<第四示例实施例>
将描述第四示例实施例。图7中示出了根据本示例实施例的均衡器的框图。图7的均衡器300C包括WSS单元300′、存储器350、传感器单元360、WSS控制单元370B和光谱采集单元380。
光谱采集单元380获取已通过图7中未示出的中继器200和WSS单元300′的WDM光信号的光谱，并将采集结果输出到WSS控制单元370B。WSS控制单元370B以从光谱采集单元380输入的光谱变平坦的方式来调整要向WSS单元300′设置的损耗曲线。
通过以已通过中继器200和WSS单元300′的WDM光信号的光谱变平坦的方式执行向WSS单元300′设置损耗曲线的反馈控制，从中继器200和均衡器300C输出高质量的WDM光信号。
<第五示例实施例>
将描述第五示例实施例。图8中示出了根据本示例实施例的通信系统的系统配置图。在图8的通信系统100B中，未示出的中继器和WSS单元300′被布置在多个光学传输路径中的每个上。然后，多个WSS单元300′由WSS控制单元370C控制。
用于补偿关于分别被布置在多个光学传输路径上的多个中继器的增益-波长特性的损耗曲线被寄存在存储器350B中。WSS控制单元370C从存储器350B读取与补偿目标的中继器相关联的损耗曲线，并向对应的WSS单元300B设置。
通过由多个WSS单元300′共享存储器350B和WSS控制单元370C，可以提供低成本系统。
本发明不限于上述的示例实施例，并且即使在不脱离本发明的主旨的范围内在设计上有改变等，这也包括在本发明中。
本申请基于2015年8月27日提交的日本申请申请号2015-167396要求优先权，其公开通过引用整体包含在此。
[参考标记列表]
10 均衡器
20 波长选择开关装置
30 设置装置
100和100B 通信系统
200 中继器
300、300B和300C 均衡器
300′ WSS单元
310 1∶M波长解复用单元
321-32M 滤波单元
331-33M 光学开关单元
340 M∶1波长复用单元
350和350B 存储器
360 传感器单元
370、370B和370C WSS控制单元
380 光谱采集单元
400 中继设备
410 框架
420 EDFA
430 WSS

Claims (10)

1.一种均衡器，包括：
波长选择开关装置，用于在添加已设置的损耗曲线之后输出所输入的波分复用光信号；
设置装置，用于获取设置信息，所述设置信息是用于使从所述波长选择开关装置输出的波分复用光信号的光谱平坦的信息；并且基于所述设置信息向所述波长选择开关装置设置损耗曲线。
2.根据权利要求1所述的均衡器，
其中所述波长选择开关装置在以与放大器级联的方式布置在光学传输路径上的状态下向输入的波分复用光信号添加已设置的损耗曲线，以及
其中所述设置信息是用于使已通过所述波长选择开关装置和所述放大器的波分复用光信号的光谱平坦的信息。
3.根据权利要求2所述的均衡器，还包括：
检测装置，用于检测并输出放大器的操作状态；以及存储器，用于存储分别与所述操作状态相关联的多条设置信息，其中，
当输入所述操作状态时，所述设置装置还从存储器中读取与输入的操作状态相关联的设置信息，并且基于从存储器读取的所述设置信息更新损耗曲线。
4.根据权利要求3所述的均衡器，
其中，包括多个所述波长选择开关装置，以及
其中，所述多个波长选择开关装置中的每个被设置在多个光学传输路径中的每个上，并且所述设置装置基于从存储器读取的所述设置信息来更新向所述多个波长选择开关装置中的每个设置的损耗曲线。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的均衡器，还包括：
光谱采集装置，用于获取已通过所述波长选择开关装置和所述放大器的波分复用光信号的光谱，
其中所述设置装置进一步以获取的光谱被平坦的方式来调整向所述波长选择开关装置设置的损耗曲线。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的均衡器，其中，
所述放大器是掺铒光纤放大器(EDFA)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的均衡器，其中，
所述波长选择开关装置包括：
波长解复用装置，用于针对每个波长对输入的波分复用光信号进行解复用并输出多个光信号；
滤波器装置，用于根据已设置的损耗曲线对多个解复用的光信号中的每个执行滤波处理；
切换装置，用于根据已设置的损耗曲线对所述多个解复用的光信号中的每个执行切换处理；以及
波长复用装置，用于复用和输出已经过滤波处理和切换处理的多个光信号。
8.一种中继器，包括：
放大装置，用于放大输入的波分复用光信号的光强度并输出经放大的波分复用光信号；
均衡器，包括：波长选择开关装置，用于向输入的波分复用光信号添加已设置的损耗曲线并输出已添加了所述损耗曲线的波分复用光信号；以及设置装置，用于获取设置信息，所述设置信息是用于使从中继器输出的波分复用光信号的光谱平坦的信息，并且所述设置装置用于基于所述设置信息更新向所述波长选择开关装置设置的损耗曲线；以及
框架，在其内部包含以级联方式布置的所述放大装置和所述均衡器。
9.一种通信系统，包括：
放大装置，用于放大输入的波分复用光信号的光强度并输出经放大的波分复用光信号；
均衡器，包括：波长选择开关装置，用于向输入的波分复用光信号添加已设置的损耗曲线，并输出添加了损耗曲线的波分复用光信号；以及设置装置，用于基于获取的设置信息更新已向所述波长选择开关装置设置的损耗曲线，其中，
所述放大装置和所述均衡器以级联方式布置，并且所述设置信息是用于使已通过所述放大装置和所述波长选择开关装置的波分复用光信号的光谱平坦的信息。
10.一种均衡方法，包括：
向输入到波长选择开关装置的波分复用光信号添加已设置的损耗曲线；
获取设置信息，所述设置信息是用于使从所述波长选择开关装置输出的波分复用光信号的光谱平坦的信息；以及
基于所述设置信息向所述波长选择开关装置设置损耗曲线。
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