CN1124425A - 能限定输出功率变化的波分多路复用传输的放大通信系统 - Google Patents

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Abstract

一种光通信系统，包括：用于产生不同波长光信号的装置，具有放大装置的光纤线路，前置放大器和接收装置，其中前置放大器包括：一个用稀土材料搀杂的光波导管，沿波导管位于第一位置的差动衰减装置(使信号带内的衰减大于泵激波长的衰减)，位于第二位置的滤波装置(对与信号带邻近的波长带内的自发发射衰减比预定最小值高的值)。选择差动衰减装置和滤波装置的位置和衰减以及波长带，以便限制前置放大器的输出功率。

Description

能限定输出功率变化的 波分多路复用传输的放大通信系统
本发明涉及光通信系统和通信系统中所用的光放大器。尤其涉及适于波分多路复用型传输或“WDM传输”的通信系统和放大器。在这样的传输中，几个信道，或相互独立的传输信号，通常利用光波长多路复用在由一条光纤组成的相同线路上发送。传输的信道可以是数字的或是模拟的，并能相互区分，因为它们中的每一个与特定的波长相联。
为了能够在长于几百公里的距离(无源纤维所能达到的最大距离)上传输，需要利用沿线路设置的一个或多个光放大器来补偿信号衰减。
在同一申请人的意大利专利公开MI94A000712中，描述了一种包括具有搀杂纤维并级联连接的光放大器的传输线路，该线路尤其适于波分多路复用传输，其中纤芯中搀杂剂的组合使得对预定波长带内的所有信道都能达到高的信/噪比，即使同时有几个馈入信号。
上述结果通过利用放大纤维达到，其中对与主搀杂剂同时使用的适当的辅助搀杂剂进行选择和计量，使得能够在整个放大带上达到无显著抑制的增益曲线。
更具体地，意大利专利公开MI94A000712还涉及一种光通信系统，该系统包括：
—发送装置，在预定波长带内产生光信号，
—接收装置，
—光纤线路，用于在所述发送装置和接收装置之间连接，
—有源纤维光放大装置，沿所述线路设置，
它们工作时相互连接，以将所述光信号从所述发送装置传输到所述接收装置，该系统的特征在于：所述光放大装置包括至少一个基于石英的有源光纤，它的芯用至少一种荧光性主搀杂剂和至少一种辅助搀杂剂搀杂，在功能上相互有关，以便在接收时，对于包括在所述带内的波长的每个信号，既对于所述带内的单个信号，也对于同时馈入所述放大装置的所述带内的不同波长的至少两个信号，提供不低于15dB(以0.5nm的滤波振幅测量)的光信/噪比。
所述荧光性主搀杂剂最好是氧化物形式的铒，而所述辅助搀杂剂是处于各自氧化物形式的铝、锗、镧。预定传输带最好包括在1530nm和1560nm之间。根据本发明的线路最好由至少三个沿线路串联的光放大器组成，其中至少一个具有有源纤维，该纤维的芯用处于各自氧化物形式的铝、锗、镧和铒搀杂。
为了在光通信系统中使用这样的线路，需要一个适当的前置放大器，它位于线路与接收机之间。“前置放大器”是指一个用于在将低功率信号发送到接收装置之前对该信号进行接收并对之进行放大、直到该信号达到接收装置灵敏度所适合的功率电平为止的放大器(下文中，“电平”是“功率电平”的简称)。该前置放大器，也通过根据来自传输线路的信号的电平变化，降低进入接收机的信号的电平变化，对信号动态特性进行抑制。事实上，沿线路的状况的改变能够引起输出信号的电平变化。该改变可能是因为连接纤维的衰变(导致透明性丧失)及纤维中可能的异常(例如，由对含有光纤的缆线的操作引起的局部衰减)，或是因为光放大器衰变。在所述传输线路的情况下，变化的最大值为20dB。另一方面，在光接收机的入口，如果光接收机是根据欧洲规范SDH或美国规范SONET制造的，则信号电平必须包括在-26dBm至-11dBm的区间内。为在考虑前置放大器的结构容限时保证安全储备，进入光接收机的信号的电平需要包括在-25dBm和-13dBm之间。因此，前置放大器必须压缩信号动态特性，以便将信号电平引至该区间内的某个值。
这里将同一申请人的专利公开EP567941作为参考。其中描述了一种在出口具有功率限制的光放大器，它的概要框图示于图1。该放大器包括稀土搀杂的光纤，光纤分为两部分4、6，通过分光耦合器3馈入信号1和泵激激光器2的泵激辐射。沿纤维设置的是元件5，它对信号波长的辐射的吸收程度大于对泵波长的辐射的吸收程度。
这种具有功率限制的放大器的工作所基于的原理参照图2所示，图2示出了泵激功率(在左侧的纵坐标，单位为mW)和信号电平(在右侧的纵坐标，单位为dBm)相对于标称纤维长度(在横坐标上)的过程。两种所示情况为：输入信号为-25dBm(“弱”信号，实线所示)和输入信号为0dBm(“强”信号，虚线所示)。输入泵激功率为20mW。均衡动作起因于在两级(局部衰减之前和之后)的泵功率与放大信号功率之间的均衡。在第一级(纤维4)，“强”信号被放大到高于弱信号的电平。然而，“弱”信号较少利用泵激功率，在第二级(纤维6)中所述功率的剩余分量足以将该信号放大到所需的输出电平。
另一方面，“强”信号在第一级中几乎完成利用了泵功率。达到第二级的端点时剩余泵激功率非常低，信号在小程度上放大，或甚至轻微衰减，使得它达到与“弱”信号相同的电平。在两个所述限度之间的中间电平输入信号以相同的方式明显地变化到相同的输出电平。通过常规地选择吸收器5在纤维上的位置，这样的放大器在具有至少15dB区间内可变电平的输入信号时，保证具有1dB内恒定输出电平的信号。
EP567941中所述的装置，在需要能对信号动态特性进行强压缩的光放大器的情况下，该装置便于作为点—点通信系统中的前置放大器，即不需要沿连接发射机和接收机的纤维的中间放大器。在这种情况下，该装置设置在无源连接纤维与接收机之间。
J.F.Federici等人的美国专利5280383公开一种能以降低的泵激功率工作的两级光放大器。第一级在线性放大状态下工作，第二级在饱和状态下工作，以便引起对信号动态特性的某种压缩。在一种实施方式中，该两级是由一个隔离器分开的，该隔离器可后随一个通带约为10nm的滤波器。该隔离器去除逆传播的放大的自发发射，而带通滤波器去除信号方向上传播的放大的自发发射的一部分，允许所选择的10nm带通过。然而，与EP567941中所述的放大器不同，每一级具有一个独立的泵激源，且带通滤波器吸收来自第一级的任何剩余的泵功率。因此，该放大器并不是基于所述的在第一级中包括差动泵吸收(依赖于信号电平)和第二级中包括剩余泵利用(弱信号的情况下)的机制，该机制在EP567941中所述放大器中使用。另外，在有滤波器时，该放大器仅能在限制为小于10nm的传输带内工作，不足以进行波分多路复用传输。
发表于IEEE Photonics Technology Letters第6卷第3期(1994年3月3日)第376—379页上的J.—M.P.Delavaux等人的文章《REAP：再利用铒放大器泵》描述了一种具有铒搀杂的纤维的两级前置放大器，在第二级中利用来自第一级的剩余泵功率，其中在该装置的两级之间使用一个光隔离器，它与带宽为6nm(—1dB)的带通滤波器串联，使得对于包含在滤波器的传输带内的波长的信号，除了对信号动态特性进行某种压缩之外，能够达到高的增益和低的噪声指数。尤其是，通过将该装置的传输带限制为滤波器通带，去除了对其他波长的自发发射，使得它未降低第一级的倒相状态或使第二级饱和。上述文章涉及在滤波器传输通带内的波长的单信道的传输。文章中未提出该装置在WDM光通信系统中的可能的应用。
为实现多波长传输，该申请试图利用EP567941中所述的装置作为WDM传输线路端的前置放大器，并利用IT/MI94A000712中所述的级联放大器。然而，对输入与输出之间的信号动态特性的预期压缩仅在降低的程度内产生：输入信号电平变化为20dB的情况下，在输出信号电平中获得14dB的变化，该变化大于上述标准所允许的变化。
认为该缺陷与自发发射和其对装置两级的泵激能量吸收的放大作用有关。在光WDM通信的情况下，在具有级联放大器的宽带传输线路的出口，存在与不同波长处的信号接近的自发发射分量，根据连续波谱分布，这是沿传输线路所用的放大纤维的类型的特征。在各波长时，放大信号的电平高于自发发射的电平，这保证信/噪比足够高，以能够进行无误接收。然而，自发发射的总功率与所传输的信号的强度有关。弱信号沿线路中度利用泵所提供的能量被放大，使得这种能量的大部分放大了自发发射。较强信号在较大程度上用完了泵所激励的电平，而自发发射和对其放大可用的能量较少。除了依赖于所传输信号的电平外，自发发射随着级联的放大级的数目的增加而增加。
在具有级联的放大器且与EP567941中所述类型的装置相连的宽带传输线路的情况下，来自传输线路的自发发射沿该装置的有源纤维进一步放大，并加到有源纤维自身产生的自发发射中。
已经观察到，自发发射，即使其电平低于信号，通过泵激能量的耗散，修改了泵对弱信号和强信号的差动吸收的机制，该机制是EP567941中所述装置对信号动态特性的压缩作用的依据。更具体地，在弱信号的情况下，自发发射相对强，且其放大吸收了在前置放大器第一级中泵的可用能量。因此没有足够的泵激能量到达第二级，不能将弱信号放大到与较强输入信号所获得的输出电平相同的输出电平，在较强输入信号时，叠加有较低的自发发射，并利用前置放大器第一级中的泵激能量。因此，总之，在弱信号的情况下，第二级未以适当方式使用，因为缺少剩余泵激能量。
在点—点通信系统的情况下，EP567941中所述的装置作为前置放大器的良好的工作由这一事实解释：来自通信线路的信号未叠加有相对高的量的、具有与该装置的有源纤维的自发发射相似的波谱分布的噪声；该装置插入在无源连接纤维与接收机之间，且只有前置放大器中的自发发射是沿该放大器本身的有源纤维产生的自发发射，具有相对低的值。
所指出问题的解决方案由本发明给出，本发明使得能以非常宽(25—30nm)的通带和与信号电平相差不大的自发发射电平为特征的传输线路工作。
本申请人已发现：通过衰减与信号带邻近的波长带的自发发射，由自发发射的放大引起的泵吸收能被限定为足够的程度，以保证最后级在其自由处理时总是具有将信号放大到所需电平而需要的泵功率。尤其发现：为此目的，不必如前所述完全去除与信号波长不同的所有波长的自发发射：将与信号带邻近的给定波长区间内的自发发射衰减比预定最小值高的一个值足矣，已经发现这种自发发射对信号动态特性的限制具有显著作用。
根据一方面，本发明涉及一种光通信系统，包括：
—发送装置，产生具有包括在预定波长带内的不同波长的至少两个光信号，
—接收装置，
—光纤线路，用于在所述发送装置与接收装置之间连接，
—有源波导管光放大装置，沿所述线路设置，工作时相互连接，以将所述光信号从所述发送装置传输到所述接收装置，
其特征在于：在所述光纤线路与所述接收装置之间具有光前置放大器，包括：
—一个稀土搀杂的光波导管，通过耦合装置馈以泵激波长的泵激辐射和来自所述光纤线路的信号，
—差动衰减装置，沿所述搀杂的波导管设在第一预定位置，能够引起所述预定波长带内的衰减，比在所述泵激波长引起的衰减大一给定量，
—滤波装置，沿所述搀杂的波导管设在第二预定位置，设置有适于无显著程度衰减地传输所述预定波长带的信号并对与所述预定带邻近的波长带内的自发发射衰减一高于预定最小值的值的波谱衰减曲线，
其中所述第一预定位置和第二预定位置、差动衰减装置的所述给定衰减量、滤波装置的所述预定衰减最小值以及与所述预定带邻近的所述波长带是以这样一种相互间的功能关系选择的，使得该前置放大器的位于20dB范围内的输入信号之一的功率变化使输入到接收装置的功率变化包括在不大于12dB的范围内。
优先地，与预定信号带邻近的所述波长带包含作为前置放大器部件的用稀土材料搀杂的光波导管的自发发射的相对最大值。
最好，与预定信号带邻近的所述波长带包含作为放大装置部件的有源波导管的自发发射的相对最大值。
对于信号之一的输入电平的20dB的变化，能够将输入到接收装置的功率变化抑制为9dB，通过常规地选择滤波装置，可抑制为6dB。
滤波装置最好沿搀杂的波导管插在所述波导管的总长度的15％与50％之间的位置，在20％与30％更好。
优先地，差动衰减装置沿搀杂的波导管插在滤波装置与出口之间，尤其在波导管的总长度的50％与75％之间的位置。
可以设置第二滤波装置，它适于无显著衰减地传输信号，并对与信号带邻近的至少一个波长带内的自发发射进行衰减。该第二滤波装置沿所述搀杂的波导管有利地位于波导管总长度的50％与75％之间。
搀杂的光波导管优先地是基于石英的光纤，而作主搀杂剂的稀土材料最好是铒。作为辅助搀杂剂，优先地使用铝、锗和镧或铝和锗。滤波装置最好具有一个包括在1532nm和1534nm之间的截止波长(在—3dB时)。信号的所述波长带最好包括1535nm和1560nm之间的带。
对于与信号带邻近的自发发射带内的波长来说，滤波装置可以由一部分光纤组成，该光纤具有相互光连接的两个芯，两个芯中的一个与纤维同轴且在搀杂的波导管的两端处连接，另一个芯是偏心的且在波导管的两端处截止。另一方案是，滤波装置可以有利地由反射中所用的干涉滤波器组成。该滤波装置也可以包括一个泵波长的优先低衰减通路。例如，所述滤波装置可以包括：第一分光耦合器，它将信号和自发发射带中的辐射(到第一端子)与泵波长的辐射(到第二端子)分开；一个滤波器，与第一端子连接，能够衰减自发发射；第二分光耦合器，将来自滤波器的辐射与来自第二端子的泵波长的辐射组合起来。所述滤波装置在与预定信号带邻近的波长带内的衰减最好至少是6dB，更好地至少是10dB。
差动衰减装置有利地包括：第一分光耦合器，它将信号带中的辐射(到第一端子)与泵波长的辐射(到第二端子)分开；一个衰减部件，尤其是一个光纤，连接到第一端子，能够衰减信号；第二分光耦合器，将来自衰减元件的辐射与来自第二端子的泵波长的辐射组合起来。可将一个光隔离器插在衰减部件和第二分光耦合器之间。
差动衰减装置也可包括一个绕组，它具有一个预定弯曲半径并由一匝或多匝光纤组成，可选择地，可以是与放大器所用的搀杂光纤相同的光纤的一部分。
优先地，差动衰减装置在信号带内的衰减比在泵波长处的衰减大5±1dB的量。
根据本发明的光通信系统在放大装置由沿光纤连接线路级联设置的三个或更多个有源纤维光放大器组成的情况下尤其有利。事实上，在级联放大器的情况下，存在沿线路的自发发射累积问题(尤其是宽带传输)，该问题由根据本发明的系统处理并解决。
光放大装置可以包括一个基于石英的有源纤维，该纤维具有一个由至少一种荧光性主搀杂剂和至少一种辅助搀杂剂搀杂的芯，两种搀杂剂相互间处于这样一种功能性关系，使得它们在接收时提供的光信/噪比为：当每个所述有源纤维光放大器的输入信号功率不低于-16dBm时，对于包括在所述预定带内的波长的信号，以0.5nm滤波振幅测量，光信/噪比不低于15dB。有利地，所述主搀杂剂是铒而所述辅助搀杂剂是铝、锗和镧。
根据第二方面，本发明涉及一种光放大器，包括：
—一个稀土搀杂的波导管，
—输入装置，输入包括在预定波长带内且在预定输入功率范围内的一个或多个信号，
—所述搀杂的波导管的泵激装置，适于提供泵激波长的光泵激功率，
—位于所述光泵激功率和所述输入信号或几个信号的所述搀杂的波导管内的耦合装置，
—输出装置，以给定的输出电平，发射一个或多个输出信号，该输出信号已由提供到所述搀杂的波导管内的泵激的所述稀土材料的受激发射加以放大，
差动—衰减装置，位于沿有源波导管的第一预定位置，能够提供预定衰减，在所述预定波长带具有一个值，该预定衰减与在所述泵激波长处提供的衰减不同，
其特征在于：沿所述搀杂的波导管位于第二预定位置的滤波装置，被提供以适于无显著衰减地传输所述预定波长带内的信号并对与所述预定带邻近的波长带内的自发发射衰减高于预定最小值的值的波谱衰减曲线，其中所述第一和第二预定位置、差动—衰减装置的所述预定衰减值、滤波装置的所述预定衰减最小值以及与所述预定带邻近的所述波长带是以相互间的这样一种功能性关系选择的，使得输入信号之一的位于20dB范围之内的功率变化使来自放大器的输出功率的功率变化包括在不大于12dB的范围之内。
该光放大器可以有利地根据一个或多个优先方案制作，该优先方案根据本发明第一方面的结合作为光通信系统的部件的前置放大器提出。
参照附图从以下描述中能得到更多信息。
图1示出公知放大器的框图；
图2示出对于不同功率的两个输入信号沿图1的放大器的两级的泵功率和信号电平的过程；
图3是根据本发明的放大器的框图；
图4是Er/Al/Ge/La搀杂的纤维的自发发射波谱；
图5是使用两芯光纤并适用于放大器的陷波滤波器的传输特性；
图6是测量根据本发明的放大器的特性的实验框图；
图7是在经传输线路馈入四个信号的情况下，放大器的输入(A)和输出(B)波谱，该传输线路具有级联放大器，在放大级之间具有20dB衰减；
图8是在经传输线路馈入四个信号的情况下，放大器的输入(A)和输出(B)波谱，该传输线路具有级联放大器，在放大级之间具有28dB衰减；
图9示出在根据现有技术(A)和本发明(B)的放大器的情况下，四波长信号的输入电平和输出电平之间的关系；
图10是另一滤波元件的框图；
图11是根据本发明的光通信系统的框图；
图12示出根据本发明一实施方式的两级光线路放大器的图；
图13示出根据本发明一个不同实施方式的两级光线路放大器的图。
根据本发明一方面的放大器的实施方式示于图3。所述放大器便于用作具有级联放大器的光WDM通信系统中的前置放大器；它提供一条稀土搀杂的光纤，最好是铒搀杂的纤维，分为三个部分5、7和9，经分光耦合器4从激光器3馈入泵激信号。包括在给定传输带内的不同波长的信号，经输入端子1进入，通过第一光隔离器2发送，经分光耦合器4，至搀杂纤维的第一部分5。部分5经陷波滤波器6与纤维部分7连接，陷波滤波器6能够衰减与信号传输带邻近的波长带内存在的自发发射。相反，该滤波器在信号波长带和泵激波长具有可忽略的衰减。
信号在纤维部分7中进一步放大，纤维7终止于差动衰减器8，差动衰减器8在信号带内引起的衰减比在泵激波长处引起的衰减大于一预定量。
在示出衰减器8的操作的例子中，包括步骤：根据波长分离入射辐射，衰减信号分量但不改变泵，然后重新组合两个分量。信号波长的辐射由分光耦合器12导向到衰减纤维13，在那里被衰减一个预定的系数。纤维13可以后随一个光隔离器14，它在信号传播方向提供进一步的衰减。泵激辐射沿分光耦合器12的另一分支自由通过而无衰减(如果忽略因耦合器引起的小的损耗)，并在分光耦合器15中与信号重新组合。本例中，衰减纤维13由0.4m长的基于石英的用钛搀杂的纤维组成，具有0.109的数值孔径(NA)，截止波长为1180nm，在1550nm时衰减约为5.1dB。
隔离器14可以包括第二滤波装置，或由之代替，该第二滤波装置包括参照滤波器6所述类型的滤波器，并具有与后者相同的衰减特性和滤波带。所述第二滤波装置有助于消除另外由纤维部分7产生的与信号邻近的所述带内的自发发射片断。最后纤维部分9，与衰减器出口8相连，对信号进行放大或衰减，这取决于较大或较小的剩余泵功率，即，最终取决于输入信号电平，这将导致相对于输入信号动态特性压缩输出信号动态特性。然后，信号经隔离器10传输至输出端子11。
已经使用在意大利申请MI94A000712中所述类型的基于石英的用Er/Al/Ge/La搀杂的纤维作为有源纤维，其芯的成分以氧化物的重量计的百分含量为：Er2O3：0.2％Al2O3：4％GeO2：18％La2O3：1％
这样的纤维的数值孔径为0.219，截止波长为911nm。这种类型纤维的发射曲线再现于图4，这是利用11m长的纤维、980nm的泵激、大约60mW的泵功率传输到该纤维获得的。该纤维的选择的长度与采用的泵功率的有效利用相应。如图所示，该纤维的自发发射在1530nm处具有峰值。
滤波装置最好沿波导管设置在与波导管入口不同的位置。这样，滤波装置不仅可以从传输线路中去除自发发射，而且可以去除沿波导管所产生的部分自发发射，以这种方式，可以避免自发发射的放大用尽可用的泵能量从而削弱装置放大弱信号的能力。将滤波装置定位在波导管入口处将增加输入损耗，在相同程度上恶化滤波器的工作波长处的噪声形状。
根据上述，因此，为了使所述滤波器消除或衰减与信号带邻近的并沿线逐渐形成的自发发射峰值以及放大器第一部分中产生的自发发射的峰值的主要部分，所以选择滤波器位置，使得上述压缩机制有效，而不是在信号强度低时对信号起相反作用。
在所述结构中，滤波器6的合适的位置是放大器的有源纤维总长度的15％与50％之间，并最好在20％与30％之间。
差动衰减器8的位置可以根据上述专利申请EP567941中所述的准则进行选择，具体地在有源纤维总长度的50％与75％之间。
本领域内熟练的技术人员，在具有所采用的系统和装置的特定特征时，将能一件一件地选择最适当的位置，以便如上所述完成本发明的工作机制。
在所示例子中，纤维部分5、7和9分别选择长度为3、5和5m，与滤波器6和差动衰减器8分别在搀杂纤维的总长度的23％和62％处的位置相应。
陷波滤波器6是这种类型的：具有一个光纤部分，该光纤具有在预选波长相互光连接的两个芯，其中的一个与所连接的光纤同轴，而另一个是偏心的且在两端截止，如同一申请人的上述专利EP441211和EP417441中所述，其说明在此引用为参考。所述滤波器的尺寸是如此确定的，使得它在偏心芯中耦合与信号的传输带邻近的波长带，与搀杂纤维的自发发射峰值相应；在偏心芯两端的截止使传到其中的波长能够分散到纤维包层中，使得它们不在主芯中重新耦合。
在所进行的实验中，已经使用了所述类型的两芯纤维；它是基于石英的锗搀杂的纤维，具有下述参数值：
在1530nm处的衰减       6dB
与3dB衰减相应的波长    1533nm
滤波长度               35nm
芯之间的距离           18μm
中间芯的直径           4μm(NA0.195)
偏心芯的直径           9μm(NA0.135)
两芯滤波器的波谱响应曲线再现于图5。
泵激光器3是一个具有下述特征的Quantum Well型激光器：
发射波长          λp＝980nm
最大光输出功率    Pu＝70mW
上述类型的激光器例如是由LASERTRON公司(37North Av-enue，Burlington，MA，US)生产的。
分光耦合器3、8是熔凝纤维耦合器，由980nm及1530—1560nm波长带的单态纤维组成，依赖于偏振的光输出功率变化＜0.2dB。上述类型的分光耦合器是公知的，且能够在市场上得到，例如是由GOULD公司(Fibre Optic Division，Baymeadow Drive，Glem Burnie，MD，US)和SIFAM有限公司(Fibre Optic Division，Woodland Road，Torquay，Devon，GB)生产的。
光隔离器2、10和14是其偏振控制独立于传输信号偏振且具有大于35dB的隔离及小于-50dB的反射的光隔离器。这里所用的隔离器是从ISOWAVE(64 Harding Avenue，Dover，N.J.，US)获得的MDLI—15 PIPT—AS/N1016型的。
图6中所示的是用于测量所述放大器的特性的实验性结构。在该实验中，分别将波长为λ1＝1536nm，λ2＝1544nm，λ3＝1550nm，λ4＝1556nm的四个信号经波长多路复用器42馈入纤维41。
信号分别由1536nm的DFB激光器(做入构成接收机的终端装置中)、预选择为1544nm的可变波长且连续发射的ECL激光器(由美国MD州Rockwell的惠普公司生产的HP81678A型)、1550nm的连续发射的DFB激光器(由日本东京Minato—ku5—10—27的ANRITSU公司生产)、1556nm的连续发射的DFB激光器(由ANRITSU生产)产生。多路复用器42由一个1×4分光器(由美国加利弗尼亚州San Jose市Lundy Ave.1885的E—TEKDYNAMICS公司生产)制成。
线路的输入信号的电平由前置均衡器43调节；在增强器44之后，信号发送到传输线路，该线路包括四个线路放大器45、45’、45”、45，其间具有各自的可变衰减器46，适于激励具有不同衰减状况的各光纤部分。根据本发明的且参照图3所述的光放大器设置在传输线路尾端。放大器出口与光谱分析器48相连。
前置均衡器43由四个可变衰减器43a组成，它们是由JDSFITEL公司(570Heston Drive，Nepean，Ontario，CA)生产的，其衰减是根据各信道的光功率得以调节的。增强器44是TPA/E—12型的，可从申请人处得到。放大器45、45’、45”、45相互间是相同的，每个提供的增益约为30dB，总输出功率为+14dBm。所述放大器利用了IT/MI94A000712中建议的前述Er/Al/Ge/La搀杂的纤维。光衰减器是VA5型，由JDS FITEL生产。光谱分析器是TQ8345型的，由ADVANTEST公司(Shinjuku—NS Bldg.，2—4—1 Nishi—Shinjuku，Shinjuku—ku，Tokyo，JP)生产的。
                        实验1
在第一个实验中，每个衰减器46相应于大约100km的光纤提供28dB的衰减。沿与陷波滤波器做在一起的放大器47的入口和出口测量总功率和信号功率。在入口测得的总功率为25.1μW(-16.0dBm)，其中3.7μW(-24.3dBm)代表信号功率。因此信号功率与总功率之间的比是0.147。在放大器出口的总功率是2.81mW(4.5dBm)，其中0.88mW(-0.55dBm)与信号功率相应。在出口处信号功率与总功率之间的比是0.313，该比值是入口处的两倍多。
                        实验2
在第二个实验中，将上述放大器47与根据现有技术的放大器47’作比较，放大器47’由与放大器47所用类似的元件和规范制成，并已参照图3描述，但是省略了陷波滤波器6，而将纤维部分5和7连接在一起。
图7A和7B示出分别在放大器47’(没有陷波滤波器)和47(有陷波滤波器)的出口处测得的波谱，在这种情况下，调节可变衰减器46，使每个提供20dB的衰减。这些衰减值与正常工作状况下的传输线路相应，在放大器47或47’入口处有“强”信号。图形的比较示出在“强”信号的情形下两个放大器工作方式相同，保证信号的均衡输出电平。应注意，两个情形下都发现的不同波长信号之间输出电平的差异，即信号峰值的不同高度，归因于带有光放大器45的传输线路对不同波长的不同的放大系数。然而，该差异并不影响信/噪比，即传输质量。相反，在使用设置有滤波器的放大器的情形下，各信号的电平，与不使用滤波器的情形下几乎相同。两图中线C和D在Y轴上位置示出四个测试信号的最高输出电平和最低输出电平，波长分别为λ4＝1556nm和λ1＝1536nm。λ＝λ4时的信号的输出电平在没有滤波器(图7A)时为2.6dBm，在有滤波器(图7B)时为3.5dBm，而λ＝λ1时的信号的输出电平在没有滤波器时为-7.1dBm，在有滤波器时为-8.3dBm。另外，能够注意到，如预期的，与1531nm处峰值接近的波长的自发发射，在有陷波滤波器时，同没有滤波器的情形相比，被极大地衰减。
                  实验3
如果比较图8A和图8B，能够看到根据本发明的放大器相对于现有技术装置的优势。所述图形是在与实验2类似的实验环境下获得的，只是存在于图6的可变衰减器46的衰减值中的差异在新的测试中对每个衰减器设为28dB。通过选择该值，对IT/MI94A000712中所述类型的光通信线路的工作的最强衰减的状况进行模拟，结果是，沿纤维的局部衰减因光放大器中的纤维老化或放大丧失而衰减。这些状况与放大器入口的“弱”信号相应。图8A涉及没有陷波滤波器的情形，示出包括在-8.3dBm(λ＝λ1＝1536nm，线C)与-12.9dBm(λ＝λ2＝1544nm，线D)之间的信号输出电平。相反，在设有滤波器的结构中获得的图8B示出包括在-3.7dBm(λ＝λ1，线C)与-7.2dBm(λ＝λ2，线D)之间的信号输出电平，它们非常接近于在低衰减状况(即，“强”信号进入放大器的情形)下达到的输出电平(与图8A的情形相比)。在该情形下，在与信号带邻近的自发发射带中也可发现陷波滤波器的作用，与图8A相比，这种作用在图8B的波谱中极大地衰减。通过比较图7B和图8B，它们分别涉及“强”和“弱”输入信号的实验结构，能够看出在第一种情形下，自发发射的峰值相对于信号达到降低的电平，而在第二情形下达到与信号相当的电平。该放大器即使在覆盖自发发射的“弱”输入信号的情形下，也能保证足够高的输出电平。
                     实验4
通过系统性测试系列，执行变化的信号输入电平，得到由图9A和图9B再现的数据。与根据现有技术的公知装置相比，这些数据示出利用本发明放大器达到的对信号动态特性的较大的压缩。该曲线再现了在放大器47设有陷波滤波器(图9B)及放大器没有滤波器(图9A)的两种情形下，对四个测试波长的每一个，来自放大器的信号功率依赖输入信号功率的过程。应注意到，在本发明的装置的情形下，输出功率变化显著降低。尤其是，通过使输入信号功率的变化在-35dBm与-12dBm的范围之内，在设有陷波滤波器的放大器的情形下(图9B)，所测得的在波长之一(λ＝λ4＝1556nm)的最高输出功率(+3dBm)与最低输出功率(-6dBm)之间的最大差值达到9dB。在没有滤波器的放大器的情形下(图9A)，在输入信号的相同状况下，极限功率(分别不+3dBm和-11dBm)之间的最大差值是14dBm。应认识到，来自放大器的功率值，在使用陷波滤波器的情形下，比具有上述特定标准的的前置放大器所预期的高。然而，考虑到由必须设置在前置放大器和接收机之间的部件(如多路分解器和滤器)给定的衰减(对于多路分解器，在四个信道时为6dB，对于滤波器，在每个信道大约为3dB)，大约7dB的另外的衰减器足以将输出功率引至所需的-25dBm至-13dBm的范围内，而不有损接收质量。
利用在自发发射峰值处具有较强衰减的和/或在波谱响应曲线中具有较大斜率的滤波器6能导致更有效地去除自发发射和更大地压缩信号的动态特性。
尤其是，陷波滤波器6可以是干涉滤波器。市场上能得到的是在传输时作为带通滤波器和在反射时作为陷波滤波器的干涉滤波器。尤其是，由JDS FITEL生产的WD1530 TF1型适用于本发明。所用的反射部件的有关参数为：
1530nm处的衰减         10dB
与3dB衰减相应的波长    1534nm
对于输入电平中20dB的变化，该滤波器所预期的输出电平变化为6dB。
除了上述滤波器之外，可以使用其他类型的滤波器，只要它们在自发发射吸收及信号传输带和泵激波长的透明性方面具有类似或更严格的性质。
如上所述，滤波元件6的衰减可以结合信号动态特性所需的压缩程度用或多或少的高值选择。然而，已观察到，为了使泵的差动吸收机制对于弱信号和强信号能传导适于接收机特性的信号动态特性，不必使用与信号邻近的自发发射峰值的非常高的滤波值，因为，为达到所需要的结果，已经足以引入所述峰值的衰减。
为了利用滤波元件6进一步降低泵吸收，可以为泵设置低衰减通路，以避免从实际滤波器通过。例如，该滤波元件可以用图10所示的一种结构代替，它有两个分光耦合器1和4，与前述耦合器类型相同，泵辐射无衰减地通过通路3，而信号通过滤波器2。
另一方案是，不用Er/Al/Ge/La搀杂的纤维，而使用基于石英的Er/Al/Ge搀杂的纤维，自发发射峰值约为1531.5nm。
虽然已结合搀杂的光纤放大器描述了本发明，但是本发明也适用于利用稀土材料(最好是铒)搀杂的光波导管的不同类型的放大器。
利用图11的图能够实现根据本发明的光通信系统。该系统使用图6的实验性装置中的大多数部件，这些部件分配了相同的参考标号。使用无源光纤部分46’(最好是单态类型的)代替可变衰减器46，且由根据本发明一方面的光放大器组成的前置放大器47后随一个多路分解器49以及具有集中在每个信号波长的通带的一系列四个滤波器50—53和四个接收机54—57。
显然，同时传输的信号的数目不限于四个，因为它只取决于相邻通信信道的波长之间的最小间隔。
在这里所述的根据本发明的光通信系统中，在具有级联放大器的传输线路上，自发发射分量与不同波长的信号接近，并根据连续波谱分布，这是沿传输线路所采用的线路放大器类型的特征。
Huber博士的专利US5283686公开一种具有用于去除不需要的自发发射的滤波器的光放大器。在一个适用于波分多路复用(WDM)传输的实施方式中，该放大器包括一个铒搀杂的光纤，经WDM耦合器与泵激光器连接，该滤波器包括一个光环行器和布拉格光栅反射器，与光环行器端口级联，每次基本上仅反射包括通信信号之一的窄波长带。在这一装置中，信号首先在搀杂纤维中放大，再由光栅反射器反射，并通过光环行器到达输出端，而不需要的自发发射不由光栅反射，在到达输出端之前离开该装置。
J.P.Dolavaux的专利US5392153公开一种两级光放大器，其中第二级由未在第一级中使用的泵辐射泵激。在一个实施方式中，一个多路复用器多路分解来自第一级的泵激和放大的输入信号，然而多路复用将要由第二级进一步放大的放大的输入信号和再利用的泵激。该放大器具有用于从所述多路复用器取得放大的输入信号并提供中间级隔离的装置，该装置可以是一个光隔离器、一个光纤接头、损耗元件或波长滤波器。
根据本发明另一方面，特别选择的反射滤波器允许既引入信号和泵激之间的差动衰减又在光放大器的放大带中没有通信信道的地方完全去除所有波长的自发发射。
根据另一方面，另外的放大级允许进一步压缩信号的动态特性。
所述类型的放大器证明在信号可以在预定的不同路径到达接收站的光网络中尤其有利。在这种情形下，放大器的功率均衡能力允许沿网络部分保持同时放大的信号的恒定电平，而与先前信号所经历的不同路径无关。
下面参照图12描述根据本发明的两级光线路放大器，它适用于光波分多路复用通信系统。
特别地，该放大器设置有两级，差动衰减装置和滤波装置位于该两级的第一级，以便在全局达到上述增益压缩。
该描述论及适用于参照图11所述类型的光通信系统的线路放大器，尤其对于通信信号的数目，而不论及线路放大器45、45’、45”和45。然而，同时放大的信号的数目并不限于4，如上述，而仅受保持波长之间的比最小值高的间隙的需要的限制，依赖于所采用系统的特定特征。在需要时，本领域内熟练的技术人员可以根据已使用的电信系统的具体特征对线路放大器进行改装。
该装置的第一级标为140。其中，第一分光耦合器103将来自输入端101并通过第一光隔离器102的通信信号和来自与分光耦合器103连接的第一光泵激源的泵激辐射送入稀土搀杂的有源光纤的第一部分105，该光纤的端部与第二分光耦合器106连接。
分光耦合器106与前述分光耦合器103一样，适用于将送入不同输入端的泵激波长的辐射和通信信号波长的辐射组合到一个公共输出端，并分别适用于将送入一个公共输入端的泵激辐射和通信信号分离到两个单独的输出端。
分光耦合器106的一个输出端与分光耦合器117(其类型与上述相同)的一个输入端连接，以为泵激辐射建立低衰减通路。
衰减和滤波光路130连接在分光耦合器106的另一输出端与分光耦合器117的另一输入端之间。它包括：一个光环行器109，其第一端口107与分光耦合器106的一个输出端连接；一个衰减纤维110和选择性反射滤波器111、112、113和114，后随一个低损耗终端115，与同一光环行器的第二端口108级联耦合。该光环行器109的第三端口116与分光耦合器117连接。
该分光耦合器的输出端与稀土搀杂的有源光纤的第二部分118连接，后面是第二光隔离器119。
该隔离器119将该装置的第一级连接到第二级150。
第二级包括稀土搀杂的有源光纤的第三部分120，其第一端被送入通过隔离器119的来自第一级的通信信号。来自第二泵激源122的泵激辐射通过第四分光耦合器121被送入有源纤维部分120，第四光耦合器121与有源纤维部分120的与所述第一端相对的第二端连接。通信信号通过分光耦合器121到达与之相连的第三光隔离器123，然而到达输出端124。
有源光纤最好是基于石英的光纤。用作主搀杂剂的稀土最好是铒。作为辅助搀杂剂，有利地使用铝、锗和镧或铝和锗。作为有源纤维可以使用前述专利分开IT/MI94A000712中所用的类型。
前述的相应装置也可用作分光耦合器103、106、117、121和隔离器102、119、123。
泵激源104和122可以例如是Quantum Welll激光器。特别地，源104可以是已参照图3放大器所述类型的，而源122在980nm波长处具有大约80mW的最大光输出功率。
“在波分多路复用光通信系统中具有对通信信号之一的波长λ的选择性反射的滤波器”用于光分量，即，能够反射具有预定波长带内的波长的辐射的相当大部分，并能够传输具有位于所述带之外的波长的辐射的相当大部分，其中所述波长带包括波长λ，且不包括其他通信信号的波长。
选择性反射滤波器114的输出端(距光环行器最远的那端)需要方便地终止，以避免到光环行器的寄生反射。为此，可以采用熟练技术人员的一种公知技术，例如，利用弯角的、低反射光连接器115终止。一种方便的连接器例如是由SEIKOH GIKEN(296—JMatsuhidai Matsudo，Chiba，JP)生产的FC/APC型的。
线路放大器的光路的各部件之间的光连接可由一种公知技术实现，例如，通过熔融接合。在选择性反射滤波器111、112、113、114之间的光连接也可通过光连接器(最好是低反射型的)实现，以便允许容易地增加或去除不同波长的滤波器。
另一方案是，通过下述技术，能够在光纤的单一部分上形成所有选择性反射滤波器111、112、113、114；然后将光纤部分连接到光环行器的端口108。该方案具有不需要不同光纤之间的光连接以便完全去除相当的损耗的优点。
选择性反射滤波器111、112、113、114的排列次序不构成本发明的关键问题，在任何所述版本中，这种次序可以修改而实现相同功能。
光环行器是无源光部件，一般具有三个或四个有序的端口，将输入到端口之一中的辐射单向传输到剩余端口的仅一个，即，传输到顺序中的下一个。最好使用偏振独立环行器。光环行器是市场上可得到的部件。适用于本发明的，例如是前述由JDS FITEL公司(570Hoston Drive，Nepean，Ontario，CA)生产的CRI500型，或是由E—TEK DYNAMICS)生产的PIFC—100型。
分布布拉格反射光波导管滤波器是适用于本发明的选择性反射滤波器的一个例子。它们反射窄波长带的辐射，并传输该带外的辐射。它们中的每一个由光波导管(如光纤)的一部分组成，沿光波导管的折射率呈周期性变化：如果以每个折射率反射的信号部分相位改变，则产生相长干涉，入射信号被反射。与最大反射相应的相长干涉的条件由关系2·l·λs/n表示，其中l指由折射率变化形成的光栅的间距，λs指入射辐射的波长，而n指光波导管的芯的折射率。在文字上，上述现象称为分布布拉格反射。
周期性的折射率变化可由公知技术实现，例如，将一部分去掉保护涂层的光纤暴露在由适当干涉系统(如硅相位遮蔽)将强UV束(象激发物激光器、二倍频氩激光器或四倍频Nd：YAG激光器所产生的)自身干涉而形成的干涉条纹中，如专利US5351321中所述。
纤维，尤其是芯暴露于其强度沿光轴周期性变化的UV辐射。在受到UV辐射的芯的部分，产生Ge—O键的部分断裂，使永远修改了折射率。
可以通过选择光栅间距以实现相长干涉关系而随意确定反射带的中央波长。
通过这种技术，可以获得-3dB反射波长带的滤波器，一般只有0.2～0.3nm宽，在带中央具有高至99％的反射，制造时能够确定的反射带的中央波长在约±0.1nm范围内，中央波长因温度的改变不高于0.02nm/C。
如果通信信号源的波长具有宽于0.2～0.3nm的容限间隔，则需要具有相应宽度的通带的滤波器。例如，通过选择制成的激光器，如目前普遍使用的半导体激光器源的发射波长一般确定在士1nm内。
分布布拉格反射光纤滤波器可以用需要的规范生产，通过将线性调频脉冲(chirped)间距加到光栅上，将使反射带的宽度大于0.2～0.3nm。这是利用公知技术做到的，如发表在Electronics Let-ters第30卷第14期1994年7月7日1172至1174页上的P.C.Hill等人的论文。
在光通信线路的工作状况下，沿该线路使用图12的放大器，需要补偿通信信号波长处的色散，由一定规范(如发表于Optics Let-ters第12卷第10期817至849页F.Quellette的论文)制造的具有线性调频脉冲光栅的分布布拉格反射光纤滤波器，可用作选择性反射滤波器111、112、113和114。
如果在显著温度变化的状态下使用线路放大器，可以适当地热稳定光纤滤波器111、112、113和114。
衰减纤维110用来衰减给定量的通信信号。由相同装置提供的衰减可以是信号所需衰减的一半，因为两次通过纤维110。
沿第一有源纤维部分105的端部与第二有源纤维部分118的始端之间的光通路，通信信号受到的衰减(通过分光耦合器106、光路130和分光耦合器117)最好比泵激辐射受到的衰减(通过分光耦合器106和107)高5dB±1dB。
除了使用参照图3所述类型的衰减纤维110之外，可以利用其他公知技术实现信号波长处的局部衰减：例如，通过在光环行器的端口108与选择性反射滤波器111之间加入熔融接合，以便提供给定损耗：在两个光纤的端部之间实现衰减熔融接合是公知的，该接合根据所需的损耗与各光轴排成一线，相距一小距离。
通信信号的局部衰减可以通过利用在信号波长处具有受限反射的部件作为选择性反射滤波器111、112、113和114实现。分布布拉格反射光纤滤波器可以具有例如比所述最大值低的反射。
分布线路放大器具有两级结构。
第一级140由两个光纤部分组成，它们由分光耦合器106、117和光路130分开。它去除自发发射并压缩信号动态特性。在信号的输入功率的20dB改变的情形下，已测定第一级输出端的通信信号之一的功率变化不高于大约6dB。
第二级150将信号放大到足够的功率以传过放大器之后的无源纤维。由于有源纤维120的高度饱和，第二级还有助于压缩信号动态特性。本发明人已测到，在具有第二级150的规范的放大级中，对任何通信信号而言，对于第二级输入功率中每1dB的改变，输出功率的变化不高于0.1dB。申请人推定一般情形下这种变化低于0.2dB/dB。
设在两级的输入端和输出端的隔离器102、119和123降低噪声，尤其由于沿通信线路反向传播的自发发射、波长和布里渊散射以及相对反射的噪声。
光路130相对于自发发射过滤通信信号，并在同时相对于泵相对衰减通信信号。
根据前述机制，在强或弱输入信号的情形下，选择性衰减在所述放大器的第一级的两个有源纤维部分中差动吸收泵激，由此压缩信号的动态特性。
已经注意到，具有与通信信号不同波长的放大的自发发射的存在是信号动态特性低压缩的原因，即使在相对于泵激差动衰减信号的情形下。
在刚刚所述的线路放大器中，这一问题通过将信号/泵激差动衰减的操作与去除与通信信号不同波长的自发发射的操作结合起来得以解决，两种操作都由光路130与分光耦合器106和117一起完成。
在所述的线路放大器中，第一部分有源纤维中产生并在信号方向上传播的自发发射被去除而不传向第二部分有源纤维。
自发发射也沿第一级的第二部分有源纤维118和沿第二级的有源纤维120产生。
然而，如果更多的所述类型的放大器沿通信线路级联起来，它们中的每个除了通信信号之外只接收由先前线路放大器产生的自发发射分量作为输入。沿该线路积累的自发发射受到限制。特别地，沿线路在NA放大器之后的具有频率γ的自发发射的功率由下式表示：
PASE＝2hγnSPΔγ(G—1)Nλ其中h是Planck常数，nSP是有源纤维的反相电平，G是有源纤维的总增益，Δγ是滤波装置的总带宽，即在本发明的情形下，与每个通信信号相联的选择性反射滤波器的带宽的总和。
根据本发明的每个线路放大器，在其输入端没有足够强度的自发发射以阻止第一级中两个有源纤维部分的泵差动吸收时，利用所述机制有效地压缩信号动态特性。
光路130相对于线路放大器第一级的两个有源纤维部分的位置可以用在所引用的专利申请EP567941中所述的相同的准则选定，以定位滤波装置，尤其在有源纤维总长度的50％与75％之间。
在存在所用系统和装置的特定特征时，本领域内熟练的技术人员将能够一件一件地选择最适当的位置，以实现如上所述的本发明的工作机制。
图13示出根据本发明另一版本的两级线路放大器的图。与图12中相应的部件标以相同的标号，其描述参照前述。
在图13所示的线路放大器中，第一级140的第一有源纤维部分105在与信号传播方向相反的方向上受到来自泵激源104的辐射的泵激，泵激源104通过分光耦合器106与有源纤维105的一端连接。
与有源纤维部分105的另一端连接的分光耦合器103将剩余泵激辐射引至光纤131的一端，光纤另一端连接至分光耦合器117，以便将所述剩余泵激辐射送入第二有源纤维部分118中，从而通信信号跟随与图12的线路放大器相同的通路。
在结合图13所述的根据本发明另一版本的两级线路放大器中，来自第一有源纤维部分105的、可用于泵激第二有源纤维部分118的剩余泵功率，根据申请人的测定，较高于结合图1 2所述的线路放大器；沿第一纤维部分反向传播的泵的吸收使得纤维中搀杂剂的激励电平在信号传播方向上增加，在图12的放大器的第一有源纤维部分产生相反情况；因此，在第一有源纤维部分的开始处，低电平信号与共同传播的泵激相比被较少放大；较少放大的信号到达第一有源纤维部分105的尾端，并较少利用泵激辐射；则可用于第二有源纤维部分的剩余泵辐射较大。由于这些原因，预期有较高的增益压缩。

Claims (63)

1.一种光通信系统，包括：
—发送装置，产生具有包括在预定波长带内的不同波长的至少两个光信号，
—接收装置，
—光纤线路，用于在所述发送装置与接收装置之间连接，
—有源波导管光放大装置，沿所述线路设置，工作时相互连接，以将所述光信号从所述发送装置传输到所述接收装置，
其特征在于：在所述光纤线路与所述接收装置之间具有光前置放大器，包括：
—一个稀土搀杂的光波导管，通过耦合装置馈以泵激波长的泵激辐射和来自所述光纤线路的信号，
—差动衰减装置，沿所述搀杂的波导管设在第一预定位置，能够引起所述预定波长带内的衰减，比在所述泵激波长引起的衰减大一给定量，
—滤波装置，沿所述搀杂的波导管设在第二预定位置，设置有适于无显著程度衰减地传输所述预定波长带的信号并对与所述预定带邻近的波长带内的自发发射衰减一高于预定最小值的值的波谱衰减曲线，
其中所述第一预定位置和第二预定位置、差动衰减装置的所述给定衰减量、滤波装置的所述预定衰减最小值以及与所述预定带邻近的所述波长带是以这样一种相互间的功能关系选择的，使得该前置放大器的位于20dB范围内的输入信号之一的功率变化使输入到接收装置的功率变化包括在不大于12dB的范围内
2.根据权利要求1的光通信系统，其特征在于：与预定信号带邻近的所述波长带包含作为所述前置放大器部件的用稀土材料搀杂的所述光波导管的自发发射的相对最大值。
3.根据权利要求1的光通信系统，其特征在于：与所述预定信号带邻近的所述波长带包含作为放大装置部件的所述有源波导管的自发发射的相对最大值。
4.根据权利要求1的光通信系统，其特征在于：前置放大器的输入信号之一的位于20dB范围内的功率变化使接收装置的输入功率变化在不大于9dB的范围内。
5.根据权利要求4的光通信系统，其特征在于：前置放大器的输入信号之一的位于20dB范围内的功率变化使接收装置的输入功率变化在不大于6dB的范围内。
6.根据权利要求1的光通信系统，其特征在于：所述滤波装置的所述第二预定位置沿所述搀杂的波导管位于波导管总长度的15％与50％之间。
7.根据权利要求6的光通信系统，其特征在于：所述滤波装置的所述第二预定位置沿所述搀杂的波导管位于波导管总长度的20％与30％之间。
8.根据权利要求1的光通信系统，其特征在于：所述差动衰减装置的所述第一预定位置沿所述搀杂的波导管位于波导管总长度的50％与75％之间。
9.根据权利要求1的光通信系统，其特征在于：具有第二滤波装置，沿所述搀杂的波导管设置，适于无显著衰减地传输在所述预定带内的信号并对与所述预定信号带邻近的至少一个波长带内的自发发射进行衰减。
10.根据权利要求9的光通信系统，其特征在于：所述第二滤波装置沿所述搀杂的波导管位于波导管总长度的50％与75％之间。
11.根据权利要求1的光通信系统，其特征在于：所述搀杂的波导管是基于石英的搀杂的光纤。
12.根据权利要求11的光通信系统，其特征在于：所述稀土材料是铒。
13.根据权利要求12的光通信系统，其特征在于：所述光纤还用铝、锗和镧搀杂。
14.根据权利要求12的光通信系统，其特征在于：所述光纤还用铝和锗搀杂。
15.根据权利要求12的光通信系统，其特征在于：所述滤波装置在—3dB时具有包括在1532nm与1534nm之间的截止波长。
16.根据权利要求12的光通信系统，其特征在于：所述预定波长带包括在1535nm与1560nm之间的波长带。
17.根据权利要求1的光通信系统，其特征在于：所述滤波装置由一部分光纤组成，该光纤具有对于与所述预定带邻近的所述带内的波长相互光连接的两个芯，两个芯中的一个与纤维同轴且在搀杂的波导管的两端处连接，另一个芯是偏心的且在波导管的两端处截止。
18.根据权利要求1的光通信系统，其特征在于：所述滤波装置由反射中所用的干涉滤波器组成。
19.根据权利要求1的光通信系统，其特征在于：所述滤波装置包括：
—第一分光耦合器，它将所述预定带和所述邻近带中的到第一端子的辐射与所述泵激波长的到第二端子的辐射分开；
—一个滤波器，与所述第一端子连接，能够无显著衰减地传输所述预定波长带内的信号并对与所述预定信号带邻近的至少一个波长带内的自发发射进行衰减；
—第二分光耦合器，将来自所述滤波器的辐射与来自所述第二端子的所述泵激波长的辐射组合起来。
20.根据权利要求1的光通信系统，其特征在于：所述滤波装置在与预定信号带邻近的所述波长带内的衰减至少是6dB。
21.根据权利要求20的光通信系统，其特征在于：所述滤波装置在与预定信号带邻近的所述波长带内的衰减至少是10dB。
22.根据权利要求1的光通信系统，其特征在于：所述差动衰减装置包括：
—第一分光耦合器，它将分别传向第一端子和第二端子的所述预定带中的辐射与所述泵激波长的辐射分开；
—一个衰减部件，与述所述第一端子连接，能够衰减所述预定带内的所述信号；
—第二分光耦合器，将来自所述衰减部件的辐射与来自所述第二端子的所述泵激波长的辐射组合起来。
23.根据权利要求22的光通信系统，其特征在于：所述衰减部件是光纤。
24.根据权利要求22的光通信系统，其特征在于：将一个光隔离器插在所述衰减部件与第二分光耦合器之间。
25.根据权利要求1的光通信系统，其特征在于：所述差动衰减装置包括一个绕组，该绕组具有一个预定弯曲半径并由一匝或多匝光纤组成。
26.根据权利要求11和25的光通信系统，其特征在于：所述绕组由搀杂的光纤的一部分制成。
27.根据权利要求1的光通信系统，其特征在于：所述差动衰减装置在所述预定波长带内的衰减比在所述泵激波长处的衰减大5±1dB的量。
28.根据权利要求1的光通信系统，其特征在于：所述光放大装置由至少三个有源纤维光放大器组成，它们沿光纤连接线路级联设置。
29.根据权利要求28的光通信系统，其特征在于：所述光放大装置包括一个基于石英的有源纤维，该纤维具有一个由至少一种荧光性主搀杂剂和至少一种辅助搀杂剂搀杂的芯，两种搀杂剂相互间处于这样一种功能性关系，使得它们在接收时提供的光信/噪比为：当每个所述有源纤维光放大器的输入信号功率不低于—16dBm时，对于包括在所述预定带内的波长的信号，以0.5nm滤波振幅测量，光信/噪比不低于15dB。
30.根据权利要求29的光通信系统，其特征在于：所述主搀杂剂是铒而所述辅助搀杂剂是铝、锗和镧。
31.一种光放大器，包括：
—一个稀土搀杂的光波导管，
—输入装置，输入包括在预定波长带内且在预定输入功率范围内的一个或多个信号，
—所述搀杂的波导管的泵激装置，适于提供泵激波长的光泵激功率，
—位于所述光泵激功率和所述输入信号或几个信号的所述搀杂的波导管内的耦合装置，
—输出装置，以给定的输出电平，发射一个或多个输出信号，该输出信号已由提供到所述搀杂的波导管内的泵激的所述稀土材料的受激发射加以放大，
—差动衰减装置，沿有源波导管位于第一预定位置，能够提供预定衰减，在所述预定波长带具有一个值，该预定衰减与在所述泵激波长处提供的衰减不同，
其特征在于：沿所述搀杂的波导管位于第二预定位置的滤波装置，被提供以适于无显著衰减地传输所述预定波长带内的信号并对与所述预定带邻近的波长带内的自发发射衰减高于预定最小值的值的波谱衰减曲线，其中所述第一和第二预定位置、差动衰减装置的所述预定衰减值、滤波装置的所述预定衰减最小值以及与所述预定带邻近的所述波长带是以相互间的这样一种功能性关系选择的，使得输入信号之一的位于20dB范围之内的功率变化使来自放大器的输出功率的功率变化包括在不大于12dB的范围之内。
32.根据权利要求31的光通信系统，其特征在于：与所述预定信号带邻近的所述波长带包含用稀土材料搀杂的所述光波导管的自发发射的相对最大值。
33.根据权利要求31的光通信系统，其特征在于：前置放大器的输入信号之一的位于20dB范围内的功率变化使放大器的输出功率变化在不大于9dB的范围内。
34.根据权利要求33的光通信系统，其特征在于：前置放大器的输入信号之一的位于20dB范围内的功率变化使放大器的输出功率变化在不大于6dB的范围内。
35.根据权利要求31的光通信系统，其特征在于：所述滤波装置的所述第二预定位置沿所述搀杂的波导管位于波导管长度的15％与50％之间。
36.根据权利要求35的光通信系统，其特征在于：所述滤波装置的所述第二预定位置沿所述搀杂的波导管位于波导管长度的20％与30％之间。
37.根据权利要求31的光通信系统，其特征在于：所述差动衰减装置的所述第一预定位置沿所述搀杂的波导管位于波导管长度的50％与75％之间。
38.根据权利要求31的光通信系统，其特征在于：具有第二滤波装置，沿所述搀杂的波导管设置，适于无显著衰减地传输在所述预定带内的信号并对与所述预定信号带邻近的至少一个波长带内的自发发射进行衰减。
39.根据权利要求38的光通信系统，其特征在于：所述第二滤波装置沿所述搀杂的波导管位于波导管总长度的50％与75％之间。
40.根据权利要求31的光通信系统，其特征在于：所述搀杂的波导管是基于石英的搀杂的光纤。
41.根据权利要求40的光通信系统，其特征在于：所述稀土材料是铒。
42.根据权利要求41的光通信系统，其特征在于：所述光纤还用铝、锗和镧搀杂。
43.根据权利要求41的光通信系统，其特征在于：所述光纤还用铝和锗搀杂。
44.根据权利要求41的光通信系统，其特征在于：所述滤波装置在—3dB时具有包括在1532nm与1534nm之间的截止波长。
45.根据权利要求41的光通信系统，其特征在于：所述预定波长带包括在1535nm与1560nm之间的波长带。
46.根据权利要求31的光通信系统，其特征在于：所述滤波装置由一部分光纤组成，该光纤具有对于与所述预定带邻近的所述带内的波长相互光连接的两个芯，两个芯中的一个与纤维同轴且在搀杂的波导管的两端处连接，另一个芯是偏心的且在波导管的两端处截止。
47.根据权利要求31的光通信系统，其特征在于：所述滤波装置由反射中所用的干涉滤波器组成。
48.根据权利要求31的光通信系统，其特征在于：所述滤波装置包括：
—第一分光耦合器，它将所述预定带和所述邻近带中的到第一端子的辐射与所述泵激波长的到第二端子的辐射分开；
—一个滤波器，与所述第一端子连接，能够无显著衰减地传输所述预定波长带内的信号并对与所述预定信号带邻近的至少一个波长带内的自发发射进行衰减；
—第二分光耦合器，将来自所述滤波器的辐射与来自所述第二端子的所述泵激波长的辐射组合起来。
49.根据权利要求31的光通信系统，其特征在于：所述滤波装置在与预定信号带邻近的所述波长带内的衰减至少是6dB。
50.根据权利要求49的光通信系统，其特征在于：所述滤波装置在与预定信号带邻近的所述波长带内的衰减至少是10dB。
51.根据权利要求31的光通信系统，其特征在于：所述差动衰减装置包括：
—第一分光耦合器，它将分别传向第一端子和第二端子的所述预定带中的辐射与所述泵激波长的辐射分开；
—一个衰减部件，与述所述第一端子连接，能够衰减所述预定带内的所述信号；
—第二分光耦合器，将来自所述衰减部件的辐射与来自所述第二端子的所述泵激波长的辐射组合起来。
52.根据权利要求51的光通信系统，其特征在于：所述衰减部件是光纤。
53.根据权利要求51的光通信系统，其特征在于：将一个光隔离器插在所述衰减部件与第二分光耦合器之间。
54.根据权利要求31的光通信系统，其特征在于：所述差动衰减装置包括一个绕组，该绕组具有一个预定弯曲半径并由一匝或多匝光纤组成。
55.根据权利要求40和54的光通信系统，其特征在于：所述绕组由搀杂的光纤的一部分制成。
56.根据权利要求31的光通信系统，其特征在于：所述差动衰减装置在所述预定波长带内的衰减比在所述泵激波长处的衰减大5±1dB的量。
57.一种光通信系统，包括：
—发送装置，产生具有包括在预定波长带内的不同波长的至少两个光信号，
—接收装置，
—光纤线路，用于在所述发送装置与接收装置之间连接，
—有源波导管光放大器，沿所述线路设置，工作时相互连接，以将所述光信号从所述发送装置传输到所述接收装置，
其特征在于：所述有源波导管光放大器包括：
—第一稀土搀杂的光波导管，通过耦合装置送入来自第一泵激源的泵激波长的泵激辐射和来自所述光纤线路的信号，
—差动衰减装置，沿所述第一搀杂的波导管设在预定位置，能够使每个所述不同信号波长的衰减比所述泵激波长的衰减大于一个给定量，
—滤波装置，沿所述第一搀杂的波导管设在所述预定位置，并设置有适用于无显著衰减地传输包括在一系列非覆盖区间——每个区间仅包括所述光信号中的一个——内的波长的辐射并对位于所述区间之外的波长的自发发射衰减一个高于预定最小值的值的波谱衰减曲线，
—第二稀土搀杂的光波导管，通过耦合装置送入来自第二泵激源的泵激波长的泵激辐射和来自所述第一稀土搀杂的光波导管的信号，
其中所述预定位置、差动衰减装置的所述给定衰减量以及滤波装置的所述预定衰减最小值是以这样一种相互间的功能关系选择的，使得放大器的位于20dB范围内的输入信号之一的功率变化使输出功率变化包括在不大于3dB的范围内。
58.根据权利要求57的光通信系统，其特征在于：放大器的位于20dB范围内的输入信号之一的功率变化使输出功率变化包括在不大于2dB的范围内。
59.根据权利要求57的光通信系统，其特征在于：差动衰减装置的所述给定衰减量高于5dB±1dB。
60.根据权利要求57的光通信系统，其特征在于：所述滤波装置包括一个分布布拉格反射滤波器。
61.在包括级联的有源纤维光放大器的光通信线路上传输光信号的方法，包括：
—将不同波长的至少两个光信号送入所述光通信线路，
—将泵激辐射送入每个所述有源纤维光放大器，
其特征在于包括：
—沿所述光放大器的至少一个的有源纤维，在第一预定位置过滤自发发射的至少一部分，
—沿所述至少一个光放大器的有源纤维，在第二预定位置，相对于所述泵激辐射将所述光信号衰减一大于给定量的值，
其中所述第一和第二预定位置和所述给定衰减量在工作时以这种方式选择，使得所述放大器的位于20dB范围内的输入信号之一的功率变化使得所述放大器输出端的所述信号的功率变化包括在不大于3dB的范围内。
62.根据权利要求61的传输光信号的方法，其特征在于：所述第一预定位置与所述第二预定位置一致。
63.根据权利要求61的传输光信号的方法，其特征在于：所述过滤自发发射的至少一部分的操作包括去除包括在所述通信信号的每两个邻近波长之间的带内的自发发射。
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