CN1085453C - 波分多路复用发射系统及其发射方法 - Google Patents

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Abstract

一种波分多路复用发射系统及其使用方法，该系统包括：一发射光终端站，用以发射一监视信道，将多个数据信道延迟一预定时间并发射延迟的数据信道；多个波分多路复用光放大部分以根据包含在监视信道的增益信息控制放大增益并根据受控增益放大被延迟数据和关联数据；及一个用来接收从波分多路复用光放大部分输出的监视信道和数据信通的接收光终端站。根据本发明可防止光发射过程中增益不均衡导致的数据损失。

Description

波分多路复用发射系统及其发射方法
本发明涉及一种波分多路复用发射系统及使用本系统的发射方法，特别涉及一种在其中放大增益被控制后进行放大的波分多路复用发射系统和使用该系统的发射方法。
随着始于九十年代初期的光学放大器—掺铒光纤放大器的发展，在光学发射领域已取得了显著的发展。当大量数据通过一束光纤进行远距离发送时，掺铒光纤放大器周期性地放大减弱的光信号以弥补由于远距离发送而造成的光损失。因在掺铒放大器中光被直接放大而非先将光转换成电信号，再放大此电信号，并将已放大的电信号转换成光并发射出去，所以，掺铒光纤放大器的放大效果非常好。相应地也很经济。一光信号被泵浦光放大。当泵浦光被射入掺铒光纤放大器后，掺入光纤中的基态的离子如铒离子被泵浦光激励。光信号则被此被激励铒的受激发射放大。
在一波分多路复用发射系统中，具有不同波长的各种光信号通过一光纤放射。相应地，可以在一较宽的波长带内有效地利用光纤的这种低损耗特性。
因波分多路复用系统已取得的发展，不仅单信道，4至16信道均能被发射。同时为达此目的研制出了一种波分多路复用掺铒光纤放大器(WDM-EDFA)。
一般来说，在WDM-EDFA中只有非单信道的且不少于4个信道的各个波长中的放大增益被保持平化时，才可进行远距离通信。然而，即使在增益平化的WDM-EDFA中也会出现由于各个多路复用信道的增加或减少而导致增益难以平化或一信道的增益过大或过小的现象。
至今在所有提出的方法中，仅仅考虑到了一使用的波段的增益平化。然而在这些方法中，没有考虑到WDM-EDFA中当多信道增加或减少时，根据信道改变时增益控制所采用的时间。也就是为了多信道的增益平化必须考虑所用的时间以通过读出包含在一监视信道内的信道信息、处理该信道信息并控制一泵浦光源的偏流来获得一理想输出来得到最适当的增益。如不考虑时间，控制增益就没有意义了，因为在增益受到控制前，数据信道已通过了WDM-EDFA。另尽管使用一监视信道发射信道信息，如果未考虑用于控制增益的时间而数据信道和监视信道被同时发射时，结果是一样的。
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种用于波分多路复用掺铒光纤放大器(WDM-EDFA)中的波分多路复用发射系统。即通过在数据信道于一光终端站内被多路复用前的电信号处理过程中用监视信道发射数据信道的增加或减少信息，再将数据信道延迟达监视信道在一发射线上被延迟的一段时间，最后发射被延迟数据信道，提供数据放大增益控制时间和数据信道放大时间之间的差异来解决放大的不稳定性的波分多路复用发射系统。
本发明的另一目的是提供一种使用本发射系统的发射方法。
相应地，为达到第一目的，提供一种波分多路复用光发射系统，它包括一发射光终端站，用以发射一监视信道，并将多个数据信道延迟一预定时间并发射延迟的数据信道；多个波分多路复用光放大部分以根据包含在监视信道的增益信息控制放大增益并根据受控增益放大从发射光终端站接收的数据信道；及一个用来接收从波分多路复用光放大部分输出的监视信道和数据信通的接收光终端站。
为达到本发明的第二目的，提供一种用发射和接收光发射终端站及设置于发射和接收光终端站之间的一条发射线上的多路复用光放大部分放大并发射多条数据信道和一监视信道的方法。该方法包括如下步骤：用一预定测试信号测量数据信道和监视信道间的时间差异；通过感应各个数据信道内的变化建立一监视信道，由发射终端站确定波分多路复用放大部分的增益，发射监视信道，根据包含在监视信道内的放大增益信息控制波分多路复用放大部分的增益；按发射光终端站造成的时间差异延迟数据信道。并将延迟的数据信道发射给波分多路复用光放大部分；及根据波分多路复用放大部分控制的增益放大并发射数据信道。
本发明的上述目的和优点将通过结合附图详述一最佳实施例而变得更明显。
图1为本发明的波分多路复用发射系统的方框图；
图2为图1中的波分多路复用掺铒光纤放大器的结构示意图；
图3为根据本发明的波分多路复用发射方法的程序图；
图4所示为在延迟一段时间后发射数据信道的一时间点。
下面将参照附图详述本发明。图1为根据本发明的一波分多路复用发射系统的方块图。图1中的发射系统包括一个发射光终端站100，一个第一波分多路复用掺铒光纤放大器(WDM-EDFA)110，一个第二WDM-EDFA120，及一接收光终端站130。在图1中所示的发射系统中，有8个数据信道。
发射光终端站100感应多个数据信道的增加和减少状态，确定在发射光终端站100和接收光终端站130之间的各个WDM-EDFA的放大增益，并建立一监视信道。另外，发射光终端站100延迟数据信道，延迟时间为各个WDM-EDFA110和120解知和处理监视信道的时间。各个WDM-EDFA110和112根据包含在监视信道的放大增益信息放大数据信道，接收光终端站130处理一个收自发射光终端站100的测试信号和通过第二WDM-EDFA120接收到的一个光信号。
发射光终端站100包括一个信道处理器102，一数据信道延迟部分104，一数据信道转换器105，一监视信道转换器106，一多路复用器107和一发射WDM-EDFA108。
信道处理器102从一电信号转换的信号中分离出监视信道和数据信道，检查数据信道的增加和减少，确定一发射线上的各个WDM-EDFA的放大增益并建立监视信道。数据信道延迟部分104将数据信道延迟一段发射线上的各个WDM-EDFA处理监视信道数据所用的时间。数据信道转换器将数据信道转换为光信号。多路复用器(MUX)107多路复用数据信道转换器105的输出和监视信道转换器106的输出。发射WDM-EDFA108根据包含在监视信道中的放大增益信息放大数据信道并发射放大的数据信道。各WDM-EDFA108，110和120每个均包括一放大部分200，一第一波长选择耦合器(WSC)211，一放大控制部分212和一第二WSC213。
放大部分200根据通过放大控制器212控制的增益放大数据信道，它包括一第三WSC201，一第四WSC202，一第一泵浦光源203如激光二极管，一第二泵浦光源，一个用以驱动第一和第二泵浦光源203和204的驱动部分205和一个掺铒光纤(EDF)206。
第三WSC201使第一泵浦光源203的泵浦光与数据信道耦合并将结果输出给EDF206。通过第四WSC耦合的第二泵浦光源204的泵浦光还激励包含在EDF206中的铒离子。驱动部分205根据从放大控制器212输入的放大增益信息通过控制第一和第二泵浦光源203和204的电流控制EDF206的放大增益。
第一WSC211从输入WDM-EDFA的信号光中分离出监视信道。放大控制器212将分离出的监视信道转换为电信号。另外，放大控制器212驱动第一和第二泵浦光源203和204且通过监视信道数据构成放大部分200的状态信息并将监视信道数据转换成光信号。第二WSC213通过放大控制器212输出转换为光信号的监视信道到发射线上。放大控制器212包括一光电转换(O/E)接收器220，一微处理器(MPU)221，一电一光(E/O)发射器222。
下面结合图3描述本发明的运行。由数据信道和监视信道构成的测试信号被从发射光终端站100发射出来(步骤300)，接收光终端站130测量数据信道和监视信道之间的整体时间差Td。也即，因为放大控制器212在监视信道通过发射线上的各个WDM-EDFA时要耗费一些时间处理监视信道，所以监视信道到达接收光终端站130所用的时间与数据信道到达接收光终端站130所用的时间是不同的。例如，使用相同的WDM-EDFA时的时间差Td是由Tk×(发射线上的WDM-EDFA的数量)决定的。这时Tk是一个WDM-EDFA的延迟时间。接收光终端站130测量此时间差并将其发射给发射光终端站100(步骤302)。发射光终端站100设定数据信道延迟部分104，将数据信道延迟一个时间差Td并发射此延迟数据信道。当一光通信服务开始时，发射光终端站100感应一个变化从而可感应由于使用者需求、信道的适当分布和设备的不工作状态所产生的数据信道的增加和减少。然后，发射光终端站100通过一预定协议建立监视信道从而可控制各WDM-EDFA110和120的放大增益(步骤304)。建成的监视信道数据通过监视信道转换器106转换成一光信号并通过MUX107经发射WDM-EDFA108被输出。发射WDM-EDFA108根据包含在监视信道中的放大增益放大数据信道并发射载于监视信道中的信道信息。穿过各WDM-EDFA110和120的监视信道控制各WDM-EDFA的放大增益(步骤308)。
各WDM-EDFA108、110和112的放大增益被按如下方式控制。首先，监视信道通过第一WSC211从数据信道中分离并通过O/E接收器220被转换成电信号。MPU221分析监视信道数据并将各信道的增加和减少信息及第一和第二泵浦光源203和204的驱动电流值提供给放大部分200的驱动部分205。另外，接收光终端站130从驱动部分205接收第一和第二泵浦光源203和204的电流和温度值来确定相关WDM-EDFA的放大状态并再一次建立监视信道数据。监视信道数据通过E/O发射器222转换成光信号且通过第二WSC213输出到发射线。
数据信道通过数据信道延迟部分104被延迟一段时间Td并通过数据信道转换器105被转换成光信号。该转换信号在通过MUX107多路复用后被发射并通过发射WDM-EDFA108放大。
图4所示为在延迟时间后的发射数据信道的一时间点。被发射数据信道光信号由EDF206根据发射线上的各WDM-EDFA110和120输出的泵浦光对应于监视信道数据的放大增益放大(步骤310)。放大数据信道光信号通过第二WSC213发射给发射线路。因这些过程是连续执行的，WDM-EDFA在增益控制于数据信道输出之前就完成的状态下执行光放大。
根据本发明，因为光放大在通过让对应于电流监视信道连续地进行一段在服务开始前即可设定的确切时间的延迟以输入数据信道之前就完成了增益控制的状态下进行，可以防止由于光发射过程中的增益不均衡而造成的数据的损失。另外，因为可以在WDM-EDFA中最重要的各个信道中执行增益控制，并使由信道状态的变化所引起的每一波长的增益的变化减至最小，所以增益平化可在远距离发射中得到成功地维持。

Claims (6)

1、一种波分多路复用光发射系统，其特征在于，它包括：
一发射光终端站，用以发射一监视信道，并将多个数据信道延迟一预定时间并发射延迟的数据信道；
多个波分多路复用光放大部分以根据包含在监视信道的增益信息控制放大增益并根据受控增益放大从发射光终端站接收的数据信道；及
一个用来接收从波分多路复用光放大部分输出的监视信道和数据信通的接收光终端站。
2、如权利要求1所述系统，其特征在于，发射光终端站包括：
用于从监视信道中分离出数据信道，通过数据信道的增加和减少中的信息和包含在波分多路复用光放大部分放大增益中的信息建立监视信道的一信道处理器；
用以将从信道处理部分中分离出的数据信道延迟一段预定时间的一数据信道延迟部分；
用以将延迟数据信道转换为光信号的一数据信道转换器；
以将信道处理部分产生的监视信道转换成光信号的一监视信道转换器；
用以多路复用数据信道延迟部分的输出和监视信道转换部分的输出的一多路复用器MUX；及
用以根据被多路复用的输出信号中包含在监视信道中的放大增益放大数据信道并发射被放大的数据信道的一发射波分多路复用放大部分。
3、如权利要求1所述系统，其特征在于，各波分多路复用光放大部分包括：
用以从输入光信号中分离出监视信道的一第一波长选择耦合器；
用以根据预定控制值放大从第一波长选择耦合器输出的数据信道的一放大部分；
用以将从第一波长选择耦合器中输出的监视信道光信号转换为一电信号，根据包含在监视信道数据中的数据信道的增加和减少信息向放大部分输出数据信道，接收来自放大部分的数据，构成监视信道数据，并将监视信道数据转换成光信号的一放大控制器；
用以将放大控制部分的输出与放大部分的输出结合的第二波长选择耦合器。
4、如权利要求3所述系统，其特征在于，放大部分包括：
第一和第二泵浦光源；
使第一泵浦光源产生的泵浦光与通过第二波长选择耦合器的数据信道耦合的第三波长选择耦合器；
用以根据通过第三波长选择耦合器的泵浦光和由第二泵浦光源产生的泵浦光放大数据信道的一掺铒光纤；
用以向掺铒光纤放射第二泵浦光源并将掺铒光纤放大的数据信道传输给第二波长选择耦合器的一第四波长选择耦合器；及
用以根据从由放大控制器输入的控制值驱动第一和第二泵浦光源并将第一和第二泵浦光源的状态信息输出给放大控制器一驱动部分。
5、如权利要求3所述系统，其特征在于，放大控制器包括：
用以将从第一波长选择耦合器分离的监视信道光信号转换成一电信号的一光电转换接收器；
用以从转换成电信号的监视信道数据中将控制值输出给放大部分并将放大部分的具有放大状态的信息加到监视信道数据上的一微处理器；及
用以将增加的监视信道数据转换成光信号并将此光信号发射给第二波长选择耦合器的一电光信号发射部分。
6、一种用发射和接收光发射终端站及设置于发射和接收光终端站之间的一条发射线上的多路复用光放大部分放大并发射多条数据信道和一监视信道的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
用一预定测试信号测量数据信道和监视信道间的时间差异；
通过感应各个数据信道内的变化建立一监视信道，由发射终端站确定波分多路复用放大部分的增益，发射监视信道，根据包含在监视信道内的放大增益信息控制波分多路复用放大部分的增益；
按发射光终端站造成的时间差异延迟数据信道，并将延迟的数据信道发射给波分多路复用光放大部分；及
根据波分多路复用放大部分控制的增益放大并发射数据信道。
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