CN109155673A - 光泵浦技术 - Google Patents

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Abstract

一种拉曼放大器，其具有被配置为产生泵带的光泵，每个泵带以使得泵带能够在光纤中与频率栅格的其它波长通道的数据承载信号共存而不会导致不可行级别的通道间干扰的方式与频率栅格的相应的波长通道在光谱上对准。在示例性实施例中，光泵包括激光器，该激光器的单模输出被调制为充分抑制光纤中的受激布里渊散射，而仍使得每个所得到的泵带的光功率在光谱上保持紧凑，例如基本上包含在相应的波长通道的槽宽内。在一些实施例中，至少一些泵带可以与数据承载信号中的一些在光谱上交织，以增加对应的光传输系统的数据吞吐量。

Description

光泵浦技术
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年3月10日提交的名称为“光泵浦技术(OPTICAL PUMPINGTECHNIQUE)”的美国临时申请No.62/306,212的优先权益，该申请的全部内容在此通过引用而合并到本文。
技术领域
本公开涉及光通信设备，更具体但非排他地，涉及通信信号的光学放大。
背景技术
本节介绍可帮助促进更好地理解本公开的各个方面。因此，本节的陈述应依此进行阅读，而不应被理解为承认现有技术中有或没有的内容。
光放大器是直接在光域中放大光信号而无需将光信号转换为对应的电信号的设备。光放大器广泛用于例如光通信和激光物理领域。
一种类型的光放大器是拉曼放大器，其依赖于受激拉曼散射(SRS)以实现信号放大。更具体地，当将要被放大的信号和泵浦光束被施加到由适当的材料制成的光纤时，低频信号光子诱发更高频泵浦光子的SRS，这导致泵浦光子将其部分能量传递到光纤材料的振动状态，从而将泵浦光子转换为另外的信号光子。泵浦光束可以在与信号相同的方向(同向泵浦)或在相反的方向(反向泵浦)上被耦合到光纤中。
发明内容
本文公开了拉曼放大器的各种实施例，其具有被配置为产生泵带的光泵，每个泵带以使得泵带能够在光纤中与频率栅格的其它波长通道的数据承载信号共存而不会导致不可行级别的通道间干扰的方式与频率栅格的相应的波长通道在光谱上对准。在示例性实施例中，光泵包括激光器，该激光器的单模输出被调制为充分抑制光纤中的受激布里渊散射，而仍使得每个所得到的泵带的光功率在光谱上保持紧凑，例如基本上包含在相应的波长通道的槽宽内。在一些实施例中，至少一些泵带可以与数据承载信号中的一些在光谱上交织，以增加对应的光传输系统的数据吞吐量。
根据一个实施例，提供一种装置，其包括：光端口，其与光纤连接，光纤被配置为传输频率栅格的第一组波长通道的光；以及光泵，其被配置为：产生具有一个或多个泵带的光泵信号，一个或多个泵带中的每一个与频率栅格的第二组波长通道中的相应的波长通道在光谱上对准；以及利用光端口，通过光纤发送光泵信号，以引起第一组光通道中的至少一些光通道的光由于光泵信号的拉曼散射的光学放大。
根据另一个实施例，提供一种光泵浦方法，其包括以下步骤：产生具有一个或多个泵带的光泵信号，一个或多个泵带中的每一个与频率栅格的第一组波长通道中的相应的波长通道在光谱上对准；以及以使得光泵信号由于光泵信号的拉曼散射而引起频率栅格的第二组光通道中的至少一些光通道的光的光学放大的方式，通过被配置为传输第二组波长通道的光的光纤来发送光泵信号。
附图说明
通过示例的方式，各种所公开的实施例的其它方面、特征和益处将从以下具体实施方式和附图中变得更加显而易见，其中：
图1示出根据实施例的光传输系统的框图；
图2A至图2D通过图形的方式示出根据实施例的可在图1的光传输系统中使用的光信号的示例性光谱；
图3示出根据实施例的可在图1的光传输系统中使用的光泵源的框图；
图4示出根据实施例的可在图1的光传输系统中使用的光泵耦合器的框图；
图5示出根据替代实施例的可在图1的光传输系统中使用的光泵耦合器的框图；
图6示出根据又一个实施例的可在图1的光传输系统中使用的光泵耦合器的框图。
具体实施方式
在光纤通信系统中使用的最常见的频率栅格由ITU-T G.694.1提议所定义，该提议的全部内容在此通过引用而合并到本文。该频率栅格可用于例如从约186THz到约201THz的频率范围内，其中通道的间隔为100、50、25或12.5GHz。虽然以频率单位定义，但该栅格可以等效地以波长单位表示。例如，在从约1528.8nm到约1563.9nm的波长范围内，相邻波长通道的中心之间的100GHz间隔相当于约0.8nm的间隔。其它频率栅格也被用于光纤通信系统，尽管频率更低。
本文所使用的以下术语指示频率栅格的某些特征。
频率栅格：用于表示可用于定义规范和应用的标称中心频率的参考频率集。
频率槽：被分配给频率栅格内的一个槽而对频率栅格内的其它槽不可用的频率范围。频率槽由其标称中心频率和其槽宽限定。频率槽也可以被称为波长通道。
槽宽：频率栅格中的频率槽的全宽。
通道间隔：相关频率槽(波长通道)的标称中心频率之间的频率差。
出于说明的目的而没有任何暗示的限制，本文参考具有50GHz槽宽的ITU频率栅格来描述各种实施例。然而，各实施例不限于该特定栅格或槽宽。根据所提供的描述，本领域的普通技术人员将能够在使用其它适合的频率栅格和/或槽宽的同时实践各种实施例。
例如，一些实施例可被设计为可与弹性频率栅格兼容，其中，一些所分配的频率槽可以具有不同的相应宽度。后一特性例如可以使用最小宽度槽的概念来描述。在对应的实施例中，一些数据信号和/或一些泵带可占据多个最小宽度槽。
用于光通信的波长通常被分成若干光谱带，其中，光纤具有相对低的传输损耗。例如，1260nm与1625nm之间的光谱范围被分成五个电信频带，其通常被称为O、E、S、C和L频带。O频带的波长范围在1260nm与1360nm之间。E频带的波长范围在1360nm与1460nm之间。S频带的波长范围在1460nm与1530nm之间。C频带的波长范围在1530nm与1565nm之间。L频带的波长范围在1565nm与1625nm之间。
图1示出了根据实施例的光传输系统100的框图。系统100具有通过光传输链路104相连接的光发射器110和光接收器140。光传输链路104包括链路部分120，其被配置为放大通过该部分传输的光通信信号，例如，如下面进一步描述的。在一些实施例中，光传输链路104可以进一步包括各种附加组件(未在图1中明确示出)，诸如光路由元件、可变光衰减器、光放大器、光分插复用器、光滤波器、附加链路部分120等。
在示例性实施例中，光发射器110被配置为接收输入数据流102并生成对应的光波分复用(WDM)信号，该信号然后被施加到光传输链路104以将输入数据流的数据传送到光接收器140。光接收器140被配置为从光传输链路104接收所传输的光WDM信号，并处理该信号以恢复数据流102，例如以将其进一步传输到外部设备。
部分120包括一段光纤126，该光纤适用于将其中的光WDM信号进行拉曼放大。更具体地，当通过光泵耦合器122和/或光泵耦合器130被泵浦光(pump light)泵浦时，光纤126用作分布式拉曼放大器，其放大至少一些WDM分量。
为了说明的目的而对于部分120的地理定向没有任何暗示的限制，在该部分中传播的光信号在下文中被称为在朝东方向或在朝西方向上行进。例如，由光发射器110产生并被发送到光接收器140的光信号在朝东方向上穿过光纤126。
光泵耦合器122被设计和配置用于光纤126的同向泵浦。如此，光泵耦合器122导致由光泵源1501产生并通过光端口1061施加到光泵耦合器的光泵信号108在朝东方向上穿过光纤126。下面参考图6更详细地描述光泵耦合器122的示例性实施例。下面参考图3更详细地描述光泵源150的示例性实施例。
光泵耦合器130被设计和配置用于光纤126反向泵浦。如此，光泵耦合器130导致由光泵源1502产生并通过光端口1062施加到光泵耦合器的光泵信号152在朝西方向上穿过光纤126。下面参考图4至图5更详细地描述光泵耦合器130的示例性实施例。光泵源1502可以与光泵源1501相类似。在一些实施例中，光泵源1501和1502可被配置为产生不同的相应的泵浦波长组。
在一些实施例中，部分120还可以包括可选的附加光放大器(OA)116和可选的光滤波器124和128。例如，OA 116可用于放大光信号，其在光纤126中填充与通过上述拉曼放大所放大的光信号不同的光谱范围或频带。光滤波器124可具有这样的光谱特性：(i)允许光通信信号在具有很少衰减或没有衰减的情况下通过滤波器；以及(ii)导致朝西传播的光泵信号152的剩余功率显著衰减或阻塞，例如以保护OA 116免受损坏或过载。光滤波器128可以具有这样的光谱特性：(i)允许光通信信号在具有很少衰减或没有衰减的情况下通过滤波器；以及(ii)导致朝东传播的光泵信号108的剩余功率显著衰减或阻塞，例如以保护光传输链路104的敏感下游部件(如果有)免受损坏或过载。
在一些实施例中，部分120可以仅具有光耦合器122和130中的一个。如果部分120仅具有光耦合器122，则光纤126通过光泵信号108同向泵浦，而不接收光泵信号152。如果部分120仅具有光耦合器130，则光纤126通过光泵信号152反向泵浦，而不接收光泵信号108。
图2A至图2D通过图形的方式示出了根据实施例的对应于光传输链路104(图1)的部分120的光信号的示例性光谱。更具体地，图2A至图2D中所示的光谱与部分120的反向泵浦配置相对应。图2A示出了施加到部分120的光输入信号112的示例性光谱210。图2B示出了由光泵源150施加到部分120的光泵信号152的示例性光谱220。图2C示出了通过光纤126传播的光的示例性光谱230。图2D示出了由部分120导向光接收器140的光输出信号134的示例性光谱240。本领域的普通技术人员将理解，图2A至图2D中所示的光谱210至240是近似光谱，在此示出仅用于说明和/或解释光传输系统100的某些技术特征，并且一些实施例可被配置为使用其光谱与所示光谱不同的光信号。此外，同向泵浦配置可以使部分120承载质量上与图2A至图2D所示的光谱类似的光信号，其中在泵浦光的传播方向上存在一些差异。
在所有图2A至图2D中具有相同刻度的横坐标表示光频率(f)。所示频率范围根据所采用的频率栅格被分成50GHz频率槽。如图2D所示，频率槽被连续编号。图2A至图2D中的每个图中的纵坐标表示光强度(I)。每个数据承载信号(WDM分量)在图2A、2C和2D中被示意性地示出为箭头，其中箭头的长度表示相对信号强度。本领域的普通技术人员将理解，每个数据承载信号通常具有载波中心频带和调制边带，这些边带未在图2A、2C和2D中明确示出。光泵信号152的每个光谱分量在图2B和图2C中被示意性地示出为位于对应的频率槽内的相对窄的光带，其中该光带的面积指示该频带的光功率。本领域的普通技术人员将理解，每个泵带的实际光谱形状取决于在产生光泵信号152的过程中使用的调制类型，例如，如参考图3所解释的。在一些替代实施例中，一些数据承载信号和/或泵带可占据相应的频率栅格上的多于一个的槽。
参考图2A，光输入信号112被示为具有十五个WDM分量，每个WDM分量具有相对低的强度，例如，由于位于光发射器110与链路部分120之间的光传输链路104的一个或多个部分中存在光损耗(另参见图1)。在所示的示例中，WDM分量填充所采用的频率栅格的以下频率槽(波长通道)：(i)从第n到第(n+7)个频率槽；(ii)第j个频率槽；(ii)第(j+1)个频率槽；(iv)从第(j+5)到第(j+7)个频率槽；(v)第(j+11)个频率槽；以及(vi)第(j+12)个频率槽，其中j>(n+7)。在示例性实施例中，第n到第(n+7)个频率槽可以位于L频带中，而第j到第(j+12)个频率槽可以位于S频带中。
参考图2B，光泵信号152被示为具有两个相对强的泵带，分别被标记为222和224。在示例性实施例中，泵带222和224的中心频率可以分别与所采用的频率栅格的第(j+3)和第(j+9)个频率槽的标称中心频率对准。泵带222和224中的每一个具有相对窄的频谱宽度，这使得频带的光功率的大部分(例如，>50％或>90％)被包含在对应的一个50GHz频率槽内。例如，泵带222的大部分光功率被包含在第(j+3)个频率槽内。泵带224的大部分光功率类似地被包含在第(j+9)个频率槽内。还应注意，光输入信号112在第(j+3)和第(j+9)个频率槽中没有任何WDM分量，这从光谱210(图2A)和光谱220(图2B)的比较中可以清楚地看到。
本领域的普通技术人员将理解，在替代实施例中，光泵信号152可具有类似于泵带222和224的不同数量(两个以外的)的光泵带。还可以构想其中光泵信号152具有类似于泵带222和224之一的单个光泵带的实施例。在一些实施例中，由光泵信号152产生的泵带中的至少一些可占据多于一个频率槽，但是少于例如十个频率槽。
参考图2C，通过光纤126传播的光的光谱230基本上是光谱210(图2A)和220(图2B)的叠加，这使得光泵信号152的泵带222和224与光输入信号112的一些数据承载WDM分量在光谱上交织。对应于光输入信号112的WDM分量的光通过光纤126在朝东方向上传播。对应于光泵信号152的泵带222和224的光通过光纤126在朝西方向上传播。以这种方式，光纤126被配置为用作反向泵浦拉曼放大器。
光谱230的一个值得注意的特征是与泵带222和224紧邻的频率槽是空的，其中不包含任何WDM分量。例如，第(j+2)和第(j+4)个空频率槽环绕泵带222。第(j+8)和第(j+10)个空频率槽类似地环绕泵带224。由于存在这些空频率槽，所以在光谱230中数据通道与泵浦通道之间的通道间隔至少为100GHz。
在替代实施例中，光输入信号112和光泵信号152可以以使得光谱230中数据通道与泵浦通道之间的通道间隔至少为150GHz或更大的方式产生。
在一些实施例中，光输入信号112和光泵信号152可以以使得一些泵通道与数据通道之间不存在空频率槽的方式产生。
通常，减少空频率槽(空闲波长通道)的数量是有益的。例如，在一些实施例中，与光谱230类似的光谱中的泵浦通道与最近活动的数据通道之间的空频率槽的数量可以不超过例如十个、八个、六个、四个或二个，这分别与500GHz、400GHz、300GHz、200GHz或100GHz的通道间隔相对应。
参考图2D，光输出信号134具有与光输入信号112(图2A)相同的WDM分量。然而，信号112与信号134的不同之处在于：光输出信号134的第n到第(n+7)个WDM分量中的每一个具有比光输入信号112的对应的WDM分量更高的强度，这从光谱240(图2D)和光谱210(图2A)的比较中可以明显地看到。这种强度上的增加是由于来自泵带222和224的能量传递所引起的光纤126中的这些WDM分量的拉曼放大。
在所示的示例中，光输入信号112(图2A)的第j、第(j+1)、第(j+5)、第(j+6)、第(j+7)、第(j+11)和第(j+12)个WDM分量在部分120中未放大，通过从光谱240(图2D)和光谱210(图2A)的进一步比较中可以明显地看到。然而，在替代配置中，后一WDM分量可以被放大，例如使用OA 116或者被放置在链路部分120与光接收器140之间的附加(不同配置的)拉曼放大器。
通常，由于光纤中的SRS的某些基本特性和限制，所以在光谱上位于选定电信频带中的泵带通常可用于泵浦在光谱上位于另一个电信频带中的数据承载WDM分量。例如，如果光输入信号112的第j、第(j+1)、第(j+5)、第(j+6)、第(j+7)、第(j+11)和第(j+12)个WDM信号分量在光谱上位于S频带中，则这些WDM信号分量可以在被配置为使用位于例如E频带等中的一个或多个泵带的拉曼放大器中被放大。
图3示出了根据实施例的光泵源150的框图。光端口106和光泵信号108/152也在图3中示出以更好地说明图1与图3的电路之间的关系。图3的光泵源150可用于实现光泵源1501和1502(图1)中的任一个。
光泵源150包括激光器3101至310N，激光器3101至310N被配置为产生分别具有波长λ1至λN的多个泵浦光束3121至312N，其中N是大于1的正整数。在示例性实施例中，泵浦光束3121至312N中的每一个基本上是单色的，并且具有约等于或小于0.1GHz的谱线宽度。泵浦光束3121至312N的这种特性可以例如通过采用(i)单模连续波激光器3101至310N或(ii)多模激光器3101至310N来实现，这些激光器的输出被适当地进行滤波以仅通过在光谱上位于所需光谱宽度内的模式。此外，选择波长λ1至λN，以使得这些波长中的每一个与频率栅格的对应频率槽的中心频率对准。例如，图2C中所示的泵浦光束配置对应于N＝2。在该特定配置中，波长λ1和λ2分别与第(j+3)和第(j+9)个频率槽的中心频率对准。
光泵源150还包括光调制器3201至320N，每个光调制器被配置为调制泵浦光束3121至312N中的相应一个。所得到的调制泵浦光束3221至322N被施加到复用器(MUX)330上，其中，调制泵浦光束被复用以产生复用泵浦光束332。可以在光调制器340中进一步调制复用泵浦光束332以产生光泵信号152。
在一些替代实施例中，一些所示的光调制器可以从所示的光泵源150的结构中省略。例如，在一个替代实施例中，可以省略光调制器3201至320N中的一些或全部。在另一个替代实施例中，可以省略光调制器340。
在一些实施例中，光泵源150可以采用能够例如使用腔内调制、注入电流调制和/或偏置电压调制来产生调制泵浦光束3121至312N的激光器3101至310N。在这样的实施例中，可以省略光调制器3201至320N和340中的一些或全部。
在示例性实施例中，激光器3101至310N以及光调制器3201至320N和340被配置为以使得所产生的光泵信号在光纤126中引起相对低级别的受激布里渊散射(SBS)的方式来产生光泵信号152。本领域的普通技术人员将理解，在光纤126中相对低级别的SBS可能是有益的，例如，因为它使得光输出信号134能够以相对低的误码率(BER)被检测和解码(这是由于通道间串扰级别降低)。
在各种实施例中，激光器3101至310N和/或光调制器3201至320N和340可被配置为应用(i)频率调制；(ii)相位调制；(ii)振幅调制；(iv)偏振模式调制；或(v)(i)至(iv)中的一些或全部的某种组合。例如，在一个实施例中，可以使用多频声相位调制来实现对SBS的良好抑制，其中一组调制频声包括以下示例性无线电频率：70MHz；250MHz；800MHz；以及2.5GHz。在替代实施例中，例如可以使用各种类型的调制来实现足够好的SBS抑制，这些调制采用从约1GHz到约50GHz之间的范围中选择的一个或多个调制频率。
通常，上述调制可被配置为在光谱上将由激光器3101至310N产生的谱线扩展到足以令人满意地抑制光纤126中的SBS的程度。同时，调制可以使得所得到的谱线的光谱扩展不会引起显著的通道间串扰，例如，由于泵信号的调制边带干扰了填充相邻频率槽的数据信号。在一些实施例中，可以选择和优化调制类型和/或格式，以实现SBS抑制与由数据通道与泵浦通道之间的通道间串扰引起的BER损失之间的可接受的折衷。
在一些实施例中，激光器3101至310N可以是可调的。
在一些实施例中，MUX 330可被设计和配置为执行偏振复用，作为波长复用的补充或替代。
图4示出了根据实施例的光泵耦合器130的框图。光纤126、光输出信号134和光泵信号152也在图4中示出以更好地说明图1与图4的电路之间的关系。
在所示的实施例中，光泵耦合器130包括1×2波长选择开关(WSS)400，其三个端口被标记为A、B和C。端口A被连接到光纤126并且被配置为用作双向(输入/输出)端口。端口B被配置为输出光信号134并且用作单向输出端口。端口C被配置为接收光泵信号152并且用作单向输入端口。应特别注意，由端口B和端口C处理的光信号(即134和152)在相反的方向上行进。
如相关领域中公知的，1×M WSS是具有(M+1)个光端口的可(重新)配置光学复用器/解复用器，这些光端口根据其各自的功能被分成第一子集和第二子集，其中M是大于1的正整数。第一子集具有单个光端口，其也可被称为公共端口。第二子集具有其它M个端口，其可被称为多个端口。在操作中，1×M WSS可被配置为在其公共端口与其多个端口中的任一选定端口之间路由K个波长(频率)通道的全部集合或任一选定子集。公共端口通常具有下面的特征。当作为输入端口时，公共端口可被配置为在多个端口之间以多种方式分配所接收的通道的光，以使得不同的多个端口向内接收以及向外输出K个波长通道的不同的非重叠子集。这些可能的配置之一可以使得外部施加到公共端口的所有波长通道前往多个端口中的一个，而多个端口中的其它端口不从公共端口接收任何波长通道。当作为输出端口时，公共端口可以从不同的多个端口向内收集以及向外输出多达K个波长通道，以使得不同的多个端口用于K个波长通道的不同的非重叠子集。同样，这些可能配置之一可以使得由公共端口向内收集的所有波长通道源自多个端口中的一个，而多个端口中的其它端口不向公共端口提供任何波长通道。通常使用框图来示出1×M WSS，其中(i)在具有单个端口的WSS侧示出公共端口；以及(ii)多个端口是位于具有多个端口的WSS侧的任何端口。例如，对于图4中所示的WSS 400，端口A是公共端口，而端口B和端口C是多个端口。
如本文所使用的，术语“双向”是指端口配置，其中WSS端口可以同时发送在两个方向上行进的光信号。例如，穿过双向端口的第一组波长通道的光可以在第一(例如，朝东)方向上行进，而穿过该端口的第二组波长通道的光可以同时在相反的第二(例如，朝西)方向上行进。如此，在至少一些时间实例中，双向端口通过操作以在两个方向上发送光，从而同时用作输入端口和输出端口。在典型配置中，第一和第二组波长通道可以没有共同的通道。双向WSS端口与单向WSS端口的不同之处在于，在任何时间实例处，单向端口通过操作以在单个(例如，朝东或朝西)方向上发送光。
在示例性实施例中，WSS 400的波长通道与所采用的频率栅格的频率在光谱上对准。使用该特性，WSS 400可被配置为实现在图2A至2D中所示的实施例，例如，如下所示：
(I)在端口A与端口B之间路由的波长通道与所采用的频率栅格的以下频率槽相对应：(i)从第n到第(n+7)个频率槽；(ii)第j个频率槽；(ii)第(j+1)个频率槽；(iv)从第(j+5)到第(j+7)个频率槽；(v)第(j+11)个频率槽；以及(vi)第(j+12)个频率槽；以及
(II)在端口A与端口C之间路由的波长通道与所采用的频率栅格的第(j+3)和第(j+9)个频率槽相对应。
在此配置中，端口A用作双向端口，其是(i)用于在端口A与端口B之间路由的波长通道的输入端口；以及(ii)用于在端口A与端口C之间路由的波长通道的输出端口。端口B用作在端口A与端口B之间路由的波长通道的输出端口。端口C用作在端口A与端口C之间路由的波长通道的输入端口。
根据以上描述和示例，本领域的普通技术人员无需过多的实验便可理解如何为可在光传输系统100(图1)中使用的任何实际频率槽分配来设计和配置WSS 400。例如，在美国专利No.9,225,458中公开了可用于实现WSS 400的适合的硬件，该专利的全部内容在此通过引用而合并到本文。
本领域的普通技术人员将理解，图4中所示的光泵耦合器130的实施例有利地在适当或必要时使各种波长通道能够灵活地从数据通道重新分配为泵浦通道，反之亦然。
图5示出了根据替代实施例的光泵耦合器130的框图。光纤126、光输出信号134和光泵信号152也在图5中示出以更好地说明图1与图5的电路之间的关系。
在所示的实施例中，光泵耦合器130包括光设备500，其三个光端口被标记为A、B和C。在示例性实施例中，光设备500的端口A、B和C的外部功能分别与在上面描述的WSS 400(图4)的端口A、B和C的外部功能类似。更具体地，光设备500的端口A连接到光纤126并且被配置为用作双向(输入/输出)端口。光设备500的端口B被配置为输出光输出信号134并且用作单向输出端口。光设备500的端口C被配置为接收光泵信号152并且用作单向输入端口。
光设备500包括如图5所示互连的波长复用器510、520和530。波长复用器510、520和530还连接到光设备500的端口A、B和C，如图5中进一步所示。在所示的实施例中，波长复用器510、520和530可以是彼此的标称副本，并且具有相同数量的端口。出于说明的目的而没有任何暗示的限制，光设备500的后续描述是参考该特定实施例而给出的。本领域的普通技术人员将理解，在替代实施例中，波长复用器510、520和530可以不是彼此的标称副本，并且可以具有不同的相应数量的端口。
在所示的实施例中，波长复用器510、520和530中的每一个的传输特性可以通过名义上相同的通带集来表示，这些通带与所采用的频率栅格的频率槽在光谱上对准。波长复用器510、520和530的单通道端口之间的互连使得：(i)由光泵信号152填充的波长通道从波长复用器530路由到波长复用器510；以及(ii)由光输入信号112的WDM分量填充的波长通道从波长复用器510路由到波长复用器520。
因此，波长复用器520被配置为用作复用器。波长复用器530被配置为用作解复用器。波长复用器510的配置与波长复用器520和530中的任一个的配置的不同之处在于：波长复用器510被配置为同时用作复用器和解复用器。更具体地，对于由光泵信号152填充的波长通道，波长复用器510用作复用器，而对于由光输入信号112的WDM分量填充的波长通道，波长复用器510用作解复用器。
波长复用器510、520和530的一些单通道端口可以保持不连接和/或被阻挡，例如，如图5中的小实心圆所示。
例如，为了实现图2A至2D图所示的实施例，波长复用器510、520和530的单通道端口可以使用以下过程来连接。
首先，将波长复用器510、520和530中的每一个的单通道端口分类成第一、第二和第三组端口。第一组包括对应于与所采用的频率栅格的以下频率槽对准的波长通道的光端口：(i)从第n到第(n+7)个频率槽；(ii)第j个频率槽；(ii)第(j+1)个频率槽；(iv)从第(j+5)到第(j+7)个频率槽；(v)第(j+11)个频率槽；以及(vi)第(j+12)个频率槽。第二组包括对应于与所采用的频率栅格的第(j+3)和第(j+9)个频率槽对准的波长通道的光端口。第三组包括对应于未填充的波长通道的光端口。
其次，进行以下单通道端口互连：
(I)波长复用器510的第一组端口中的每个端口被连接到波长复用器520的第一组端口中的对应端口；以及
(II)波长复用器510的第二组端口中的每个端口被连接到波长复用器530的第二组端口中的对应端口。
第三，阻挡以下单通道端口：(i)波长复用器530的第一组端口中的端口；(ii)波长复用器520的第二组端口中的端口。可选地，还可以阻挡波长复用器510、520和530中的每一个的第三组端口中的端口。
本领域的普通技术人员将理解，图5中所示的光泵耦合器130的实施例提供了波长复用器510、520和530的单通道端口之间的固定互连。因此，该实施例适合在其中各种波长通道被固定地分配为数据通道或泵浦通道的系统中使用。
在一些实施例中，可以移除波长复用器530(图5)和330(图3)，并且可以将泵浦光束3221至322N直接施加到波长复用器510的适当的单通道端口上。
图6示出了根据实施例的光泵耦合器122的框图。光纤126、光输入信号112和光泵信号108也在图6中示出以更好地说明图1与图6的电路之间的关系。
在所示的实施例中，光泵耦合器122包括2×1WSS 600，其三个端口被标记为A、B和C。端口A被连接到光纤126并且被配置为用作单向输出端口。端口B被配置为接收光信号112并且用作单向输入端口。端口C被配置为接收光泵信号108并且用作单向输入端口。
在一些实施例中，WSS 600可以是WSS 400的标称副本，其中主要配置差异在于由两个WSS处理的一些光信号的传播方向。
根据上面参考图1至图6所公开的示例性实施例，提供了一种装置(例如，图1中的100)，其包括：光纤(例如，图1中的126)，其被配置为传输频率栅格的第一组波长通道的光(例如，图1中的112/134)；以及光泵(例如，图1和图3中的150)，其被配置为：产生具有一个或多个泵带(例如，图2B中的222/242)的光泵信号(例如，图1和图3中的108/152)，一个或多个泵带中的每一个与频率栅格的第二组波长通道中的相应的波长通道在光谱上对准；以及通过光纤发送光泵信号；以及其中，光纤被进一步配置为引起第一组光通道中的至少一些(例如，图2D中的第n到第(n+7)个)的光由于其中的光泵信号的拉曼散射的光学放大。
根据上面参考图1至图6所公开的另一个示例性实施例，提供了一种装置(例如，图1中的100)，其包括：光端口(例如，图1和图3中的106)，其与光纤(例如，图1中的126)连接，光纤被配置为传输频率栅格的第一组波长通道的光(例如，图1中的112/134)；以及光泵(例如，图1和图3中的150)，其被配置为：产生具有一个或多个泵带(例如，图2B中的222/242)的光泵信号(例如，图1和图3中的108/152)，一个或多个泵带中的每一个与频率栅格的第二组波长通道中的相应的波长通道在光谱上对准以及；利用光端口，通过光纤发送光泵信号，以引起第一组光通道中的至少一些(例如，图2D中的第n到第(n+7)个)的光由于光泵信号的拉曼散射的光学放大。
在上述装置的一些实施例中，光纤被配置为在第一方向(例如，图1中的朝东方向)上发送第一组波长通道的光；以及其中，光泵被配置为在与第一方向相反的第二方向(例如，图1中的朝西方向)上通过光纤发送光泵信号。
在任一上述装置的一些实施例中，第一和第二组波长通道没有共同的波长通道(例如，如图2A至图2D所示)。
在任一上述装置的一些实施例中，第二组波长通道的至少一些与第一组波长通道的波长通道交错。
在任一上述装置的一些实施例中，第一组波长通道的至少一个波长通道与第二组波长通道的至少一个波长通道之间的通道间隔小于500GHz(例如，如图2C中所示)。
在任一上述装置的一些实施例中，通道间隔大于50GHz(例如，如图2C中所示)。
在任一上述装置的一些实施例中，第一和第二组波长通道可以与ITU-T G.694.1提议兼容。
在任一上述装置的一些实施例中，光泵被配置为以使得泵带的至少50％的光功率在光谱上包含在相应的波长通道内的方式来产生光泵信号。
在任一上述装置的一些实施例中，该装置还包括光耦合器(例如，图1、4、5中的130)，其被设置在光端口与光纤的一端之间，并且被配置为：将第一组波长通道的光通过该端光学耦合出光纤；以及将光泵信号通过该端光学耦合到光纤中。
在任一上述装置的一些实施例中，光耦合器包括波长选择开关(例如，图4中的400)。
在任一上述装置的一些实施例中，光耦合器包括两个或更多个互连的波长复用器(例如，图5中510、520、530)。
在任一上述装置的一些实施例中，光耦合器包括第一、第二和第三耦合器端口(例如，图4、5中的A、B、C)；第一耦合器端口被连接到光纤的一端，并且被配置为用作双向端口；第二耦合器端口被连接以接收来自光泵的光泵信号，并且被配置为用作单向输入端口；第三耦合器端口被连接到另一个光纤(例如，图1中的104的下游部分)，并且被配置为用作单向输出端口。
在任一上述装置的一些实施例中，光泵包括：激光源(例如，图3中的3101至310N)；以及光调制器(例如，图3中的320和/或340)，其被配置为调制由激光源产生的光以产生一个或多个泵带。
在任一上述装置的一些实施例中，光调制器被配置为使用以下中的一个或多个来调制由激光源产生的光：频率调制；相位调制；振幅调制；以及偏振模式调制。
在任一上述装置的一些实施例中，激光源包括：第一激光器(例如，图3中的3101)，其被配置为产生具有第一偏振的第一泵带；以及第二激光器(例如，图3中的3102)，其被配置为产生具有不同的第二偏振的第二泵带。
在任一上述装置的一些实施例中，光泵包括复用器(例如，图3中的330)，其被配置为复用第一泵带和第二泵带以产生光泵信号。
在任一上述装置的一些实施例中，第一泵带和第二泵带具有共同的波长。
在任一上述装置的一些实施例中，光泵包括激光源(例如，图3中的310)，其被配置为使用腔内调制、注入电流调制或偏置电压调制以产生一个或多个泵带。
在任一上述装置的一些实施例中，该装置还包括光发射器(例如，图1中的110)，其被配置为：通过数据承载信号来填充第一组光通道；以及通过光纤传输数据承载信号。
在任一上述装置的一些实施例中，该装置还包括光接收器(例如，图1中的140)，其通过光链路(例如，图1中的104)光学连接到光发射器，并且被配置为通过光链路接收数据承载信号中的至少一些，其中光链路包括光纤。
在任一上述装置的一些实施例中，一个或多个泵带在光谱上位于第一电信频带(例如，O、E、S、C和L频带中的一个)中；第一组光通道中的至少一些在光谱上位于不同的第二电信频带(例如，O、E、S、C和L频带中的另一个)中。
在任一上述装置的一些实施例中，一个或多个泵带包括两个泵带(例如，图2B中的222和224)。
在任一上述装置的一些实施例中，第一组波长通道包括在光谱上位于两个泵带之间的至少一个波长通道(例如，图2C中的第(j+5)到第(j+7)个通道)。
根据以上参考图1至图6所公开的又一个示例性实施例，提供了一种光泵浦方法，其包括以下步骤：通过光纤(例如，图1中的126)发送光(例如，图1中的112/134)，该光填充频率栅格的第一组波长通道；产生具有一个或多个泵带(例如，图2B中的222/242)的光泵信号(例如，图1和图3中的152)，一个或多个泵带中的每一个与频率栅格的第二组波长通道中的相应的波长通道在光谱上对准；以及通过光纤来发送光泵信号，以引起第一组光通道的至少一些(例如，图2D中的第n到第(n+7)个通道)的光由于光纤中的光泵信号的拉曼散射的光学放大。
虽然本公开包括对示例性实施例的参考，但是本说明书不旨在被解释为具有限制性的意义。对于本公开所属领域的技术人员显而易见地，所描述的实施例的各种修改以及本公开的范围内的其它实施例被认为落入例如在所附权利要求中表述的本公开的原理和范围内。
约除非另行明确说明，否则每个数值和范围应当被解释为是近似的，就如同在值或范围前面的词语“约”或“近似”。
将进一步理解，本领域技术人员可以在不背离如在所附权利要求中表述的本公开的范围的情况下，对已经描述和示出以解释本公开的性质的部件的细节、材料和布置作出各种改变。
尽管以下方法权利要求中的元素(如果有)以具有对应的标记的特定顺序而列出，但是除非权利要求隐含描述用于实现那些元素中的一些或全部的特定顺序，否则那些元素并非旨在被限制于以该特定的顺序来执行。
在本文中提到“一个实施例”或“实施例”意思是结合该实施例描述的特定特征、结构或特性可被包括在本发明的至少一个实施例中。在说明书中各处出现的短语“在一个实施例中”并非全部是指相同的实施例，也并非是指与其它实施例相互排斥的单独或替代的实施例。这同样适用于术语“实现”。
同样为了说明的目的，术语“耦合”、“耦合的”或“连接”、“连接的”是指本领域中已知或随后开发的任何方式，其中能量被允许在两个或更多个元件之间传递，并且可以设想插入一个或多个附加元件，尽管不是必需的。相反，术语“直接耦合”、“直接连接”等意味着不存在这样的附加元件。
所描述的实施例在所有方面都应被视为仅是说明性的而非限制性的。特别地，本公开的范围由所附权利要求而不是由本文的描述和附图限定。源自权利要求的等同含义和范围内的所有变化都包含在其范围内。
说明书和附图仅仅说明了本发明的原理。因此将理解，虽然没有在本文中明确地描述或示出，但是，本领域的技术人员能够设计出体现本发明的原理并落入其精神和范围内的各种布置。此外，在本文中描述的所有示例主要旨在明确仅用于教学目的，以帮助读者理解由发明人为了促进本领域而贡献的本发明的原理和概念，并且被解释为不限于这样的具体描述的示例和条件。此外，在本文中所有陈述本发明的原理、方面和实施例的声明以及其具体示例，旨在涵盖其等同物。
如本文参考ITU标准或提议所使用的，术语“兼容”意味着对应的元件或特征采用全部或部分由标准规定的方式实现，并且由与标准或提议充分兼容的对应硬件支持。对应的硬件不需要采用由标准规定的方式在内部操作。

Claims (20)

1.一种装置，包括：
光端口，其与光纤连接，所述光纤被配置为传输频率栅格的第一组波长通道的光；以及
光泵，其被配置为：
产生具有一个或多个泵带的光泵信号，所述一个或多个泵带中的每一个与所述频率栅格的第二组波长通道中的相应的波长通道在光谱上对准；以及
利用所述光端口，通过所述光纤发送所述光泵信号，以引起所述第一组光通道中的至少一些光通道的光由于所述光泵信号的拉曼散射的光学放大。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述光纤被配置为在第一方向发送所述第一组波长通道的光；以及
其中，所述光泵被配置为在与所述第一方向相反的第二方向通过所述光纤发送所述光泵信号。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一组波长通道和所述第二组波长通道没有共同的波长通道。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二组波长通道的至少一些波长通道与所述第一组波长通道的波长通道交错。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一组波长通道的至少一个波长通道与所述第二组波长通道的至少一个波长通道之间的通道间隔小于500GHz。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一组波长通道和所述第二组波长通道与ITU-T G.694.1提议兼容。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述光泵被配置为以使得泵带的至少50％的光功率在光谱上包含在相应的波长通道内的方式来产生所述光泵信号。
8.根据权利要求1所述的装置，还包括光耦合器，所述光耦合器被配置为设置在所述光端口与所述光纤的一端之间，并且被配置为：
将所述第一组波长通道的光通过所述一端光学耦合出所述光纤；以及
将所述光泵信号通过所述一端光学耦合到所述光纤中。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述光耦合器包括波长选择开关。
10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述光耦合器包括两个或更多个互连的波长复用器。
11.根据权利要求8所述的装置，其中：
所述光耦合器包括第一耦合器端口、第二耦合器端口和第三耦合器端口；
所述第一耦合器端口能够连接到所述光纤的所述一端，并且被配置为用作双向端口；
所述第二耦合器端口能够连接以接收来自所述光泵的所述光泵信号，并且被配置为用作单向输入端口；以及
所述第三耦合器端口能够连接到另一个光纤，并且被配置为用作单向输出端口。
12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述光泵包括：
激光源；以及
光调制器，其被配置为调制由所述激光源产生的光以产生所述一个或多个泵带。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述光调制器被配置为使用以下中的一个或多个来调制由所述激光源产生的光：
频率调制；
相位调制；
振幅调制；以及
偏振模式调制。
14.根据权利要求12所述的装置，其中，所述激光源包括：
第一激光器，其被配置为产生具有第一偏振的第一泵带；以及
第二激光器，其被配置为产生具有不同的第二偏振的第二泵带；以及
其中，所述光泵包括复用器，所述复用器被配置为复用所述第一泵带和所述第二泵带以产生所述光泵信号。
15.根据权利要求1所述的装置，其中，所述光泵包括激光源，所述激光源被配置为使用腔内调制、注入电流调制或偏置电压调制来产生所述一个或多个泵带。
16.根据权利要求1所述的装置，还包括光发射器，所述光发射器被配置为：
通过数据承载信号填充所述第一组光通道；以及
通过所述光纤传输所述数据承载信号。
17.根据权利要求16所述的装置，还包括光接收器，所述光接收器利用光链路光学连接到所述光发射器，并且被配置为通过所述光链路接收所述数据承载信号中的至少一些数据承载信号，其中，所述光链路包括所述光纤。
18.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述一个或多个泵带在光谱上位于第一电信频带中；以及
所述第一组光通道中的至少一些光通道在光谱上位于不同的第二电信频带中。
19.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个泵带包括两个泵带；以及
其中，所述第一组波长通道包括在光谱上位于所述两个泵带之间的至少一个波长通道。
20.一种光泵浦方法，包括：
产生具有一个或多个泵带的光泵信号，所述一个或多个泵带中的每一个与频率栅格的第一组波长通道中的相应的波长通道在光谱上对准；以及
以使得所述光泵信号由于所述光泵信号的拉曼散射而引起所述频率栅格的第二组光通道中的至少一些光通道的光的光学放大的方式，通过被配置为传输所述第二组波长通道的光的光纤来发送光泵信号。
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