CN1167379A - 光通信系统及光放大器 - Google Patents

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Abstract

一种光通信系统，它具有用于输出WDM(波分复用)信号光的发射站，光纤传输线，接收站，和包含光放大器的光中继站。发射站包括一个用于探测WDM信号光信道数目，并将包含有信道数目的监控信息发射到光中继器的监控电路。光中继器进一步包括一个用于控制光放大器以使光放大器的输出电平成为目标电平的电路。目标电平是根据监控信息而定的。根据这种结构，能够提供一种易于响应于WDM信道数目变化的系统。

Description

光通信系统及光放大器
本发明一般涉及一种适合于长途大容量传输信号的光通信系统和光放大器，更为具体地讲，涉及一种能用于WDM(波分复用)的光通信系统和适合于WDM的光放大器。
近年来，有关将光放大器用于光通信系统的开发与研究已十分活跃。比如，增益放大器，光中继器，以及具有EDFA(掺铒光纤放大器)的前置放大器已经出现。
已知的光放大器包括：一个用于放大光信号的光放大媒质，和光放大媒质的泵浦装置，以使光放大媒质有一个包含信号光的的放大频带。在光放大媒质是那种有第一端和第二端的EDF(掺铒光纤)的情况下，泵浦装置包含一个用于输出有适当波长泵浦光的泵浦光源，和用于把泵浦光至少从第一端与第二端之一送入掺杂光纤的装置。在光放大媒质为半导体芯片时，泵浦装置包括向芯片输入电流的装置。
为了大幅度提高传输容量，WDM系统(波分复用系统)现已被提出。WDM系统包括用于输出按波长分割一组有不同波长光信号所得到的WDM光信号(波分复用光信号)的第一终端站，一个用于传输从第一终端站输出的WDM光信号的光传输线，和一个用于接收光传输线所传输的WDM光信号的第二终端站。为了增加WDM系统的传输距离，带有一个光放大器的一或多个光中继器被配置在光传输线中。
当把光放大器用于WDM系统中时，光放大器中出现的增益倾斜必须被考虑到。这个增益倾斜基于波长与增益之间关系。在EDFA中，由于EDF的均匀展宽特性，增益随着总的输入功率的变化而变化。因此，在运作WDM系统或光中继器中，需要控制光放大器的增益倾斜，并保持恒定的增益倾斜。
在光放大器或光中继器中，常常采用ALC(自动电平控制)的反馈回路，从而使输出电平保持恒定。在将采用了ALC的光放大器应用于WDM系统的过程中，使每个信道的输出功率保持恒定的ALC目标电平，随着WDM光信号的信道数目变化而变化。因此，传统的光通信系统不能轻易地响应信道数目的变化。
所以，本发明的一个目的是提供一种能容易地响应WDM中信道数目变化的光通信系统。
本发明的另一个目的是提供一个能保持恒定增益倾斜的光放大器。
本发明的又一个目的是提供一个能保持恒定增益倾斜并能进行自动电平控制的光放大器。
本发明的光通信系统可以包括第一和第二终端站，一个连接第一和第二终端站的光传输线，及置于光传输线上的光中继器。第一终端站包括，一组用于输出不同波长光信号的光发射机，和一个按波长分割复用信号光以输出WDM光信号的装置。WDM光信号由光传输线传输，并由第二终端站接收。光中继器包括一个用于放大WDM光信号的光放大器。
根据本发明的第一方面，第一终端站进一步包括一个用于探测WDM光信号信道数目的装置，和一个用于将表示着信道数目的监控信息传递到光中继器的装置。光中继器进一步包括一个用于探测光放大器输出电平的装置，和一个用于控制光放大器以使被探测到的输出电平成为目标电平的装置。在光中继器中，例如，目标电平可以根据由第一终端站传来的监控信息而设定。
根据本发明的第二方面，光中继器进一步包括一个用于探测光放大器输出电平的装置，和一个用于控制光放大器以使被探测到的输出电平成为目标电平的装置。该目标电平是一个与处于工作状态下光发射机数目无关的常量。最好是，从工作着的一些光发射机中输出的光信号受到主信号的调制，而从另一些非工作的光发射机中输出的光信号为连续波。
根据本发明的第三方面，光放大器包括：一个光放大媒质；一个用于泵浦激励光放大媒质以使光放大媒质有一个包含WDM信号光波长的放大频带的装置；一个用于输出补偿光的光源，该补偿光具有位于放大频带内但不同于WDM信号光波长的波长；以及一个将WDM信号光和补偿光输送到光放大媒质中的装置。光中继器进一步包括：一个用于探测光放大器输出电平的装置；一个用于控制光放大器以使被探测到的输出电平成为目标电平的装置；以及一个用于控制补偿光功率以使目标电平成为与WDM信号光的信道数目无关的常量的装置。
根据本发明的第四方面，提供了一种光放大器，它包括：一个有第一端和第二端的光放大媒质，其第一端用于接收信号光；一个用于泵浦激励光放大媒质以使光放大媒质有一个包含信号光波长的放大频带的第一装置；一个与光放大媒质第一端有效连接的第二装置，它用于监视光放大媒质中相对于信号光反向传播的被放大的自发射光谱特性；以及一个用于控制放大频带中的增益以保持该光谱特性的第三装置。
根据本发明的第五方面，提供了一种光放大器，它包括：一个具有光波导结构的光放大媒质，其中加载着光信号；一个用于泵浦激励光放大媒质以使光放大媒质有一个包含信号光波长的放大频带的装置；一个用于提取从光波导结构侧向泄漏出来的自发射的装置；一个用于监视自发射光谱特性的装置；以及一个用于控制放大频带中的增益以保持该光谱特性的装置。
根据本发明的第六方面，提供了一种光放大器，它包括：第一和第二光放大器单元，和一个用于串联第一和第二光放大器单元的装置。第一和第二光放大器单元每一个都具有本发明第四方面光放大器的结构。本光放大器进一步包括：一个具有可变衰减系数，并用于衰减第一光放大器单元输出的放大光信号的光衰减器；一个用于将第二光放大器单元输出的放大光信号，分为第一支路光和第二支路光的装置；一个用于接收第一支路光的光电探测器；以及一个用于控制光衰减器的衰减系数以使光电探测器的输出电平成为常量的装置。
从参考表示着本发明一些优选实施例的附图而提出的下述说明与权利要求书中，本发明的上述和其他目的，特征与优点及其实现的方式将更为清楚，并使本发明非常易于理解。
图1是一个可用于本发明的WDM系统的框图；
图2是一个表示光中继器第一优选实施例的框图；
图3是一个ALC电路的框图；
图3A是一个表示图2所示光中继器具体实例的框图；
图4是另一个可用于本发明的WDM系统的框图；
图5是一个表示单音信号(tone signal)的曲线图；
图6是一个表示光中继器第二优选实施例的框图；
图7是又一个可用于本发明的WDM系统的框图；
图8是一个表示光中继器第三优选实施例的框图；
图9是一个表示光中继器第四优选实施例的框图；
图10是一个表示光放大器第一种基本结构的框图；
图11A和11B是一个表示消除ASE积累影响的优选实施例的曲线图；
图12是一个表示光放大器第一优选实施例的框图；
图13是一个表示增益倾斜的曲线图；
图14是一个光谱监视器的框图；
图15是另一个光谱监视器的框图；
图15A是一个表示图12所示光放大器具体实例的框图；
图15B是一个表示图12所示光放大器另一个具体实例的框图；
图16是一个表示光放大器第二优选实施例的框图；
图17是一个表示光放大器第三优选实施例的框图；
图18是一个表示光放大器第四优选实施例的框图；
图19是一个表示光放大器第二种基本结构的框图；
图20是一个能用于图19所示第二种基本结构的光谱监视器的框图；
图21是一个表示光放大器第三种基本结构的框图。
本发明的一些优选实施例将参考附图得到详细描述。
图1是一个可用于本发明的WDM系统的框图。该系统包括一个用于输出WDM光信号的发射站2，一个用于传输发射站2输出的WDM光信号的光纤传输线4，和一个用于接收经由光纤传输线4传输过来的WDM光信号的接收站6。
发射站2有一组光发射机8(#1至#5)。每个光发射机8有一个用于接收驱动信号的端口10。每个光发射机输出有预定波长的信号光(光信号)，此信号由激光二极管直接调制，或是用光调制器调制发自激光二极管的CW波(连续波)而得出。发自光发射机8(#1至#4)的状态信号12被送至SV电路(监控电路)14。每个状态信号12包括一个代表着相应光发射机8是否工作的标记符。该SV电路14输出包含处于工作状态的光发射机8数目的监控信息，即：WDM信号光的信道数。来自SV电路14的监控信息，被输出到光发射机5(#5)的端口10，而有波长λSV且受监控信息调制的光信号从光发射机8(#5)输出。光发射机8(#1至#4)输出具有波长λ1至λ4并受各信道传输数据(主信号)调制的光信号。来自所有光发射机8的光信号，由复用器(MUX)16组合到一起，于是所得的WDM信号光随后被输出到光传输线4中。
两个光中继器18被设置在光传输线4中。可以有三个或更多的光中继器18，或有一个光中继器18。每个光中继器18有一个用于放大WDM信号光并输出该放大的WDM信号光的光放大器20，和一个用于输入/输出往来于发射站2与光放大器20之间的监控信息的SV电路(监控电路)22。每个光中继器18还有一个光耦合器24，以提供一个具有波长λSV的光信号，该光信号受监控信息以旁路光放大器方式的调制，从而使SV电路22输出的更新的光信号(具有波长λSV)通过一个光耦合器26加载到光纤传输线4中。
在本申请中，“置于光传输线中的光中继器”这一术语，可以用作代表光放大器，诸如一种光后置放大器，一种光前置放大器等等。
接收站6有一个对光纤传输线4所传WDM信号光进行分路用的解复用器(DEMUX)28，和一组用于根据支路WDM信号光解调全部信道的传输数据的光接收机30(#1至#4)。被每个光接收机30解调的传输数据，从相应的光接收机30的端口32输出。
图2是一个表示光中继器第一优选实施例的框图。该光中继器可以用做图1所示的每个光中继器18。
在图中，相同的部分基本用相同的标号标注。
被光耦合器24从光纤传输线4分出的具有波长λSV的信号光，预先受到监控信息的调制。这个信号光被输入到SV电路22中的O/E转换器(光电转换器)34，并根据O/E转换器34的输出信号再生出监控信息。通过光耦合器24并有波长λi(j＝1至4)的WDM信号光，被光耦合器36分为第一支路光和第二支路光。第一支路光被送至光放大媒质38处。该光放大媒质38已预先被泵浦装置40泵浦激励过。因此，光放大媒质38有一个包括WDM信号光波长在内的放大频带。掺有稀土元素的掺杂光纤，如掺铒光纤(EDF)，可以用作该光放大媒质38。在此情况下，泵浦装置40包括一个与掺杂光纤的至少第一和第二端之一有效连接的泵浦光源，以便为掺杂光纤提供泵浦光。此外，半导体芯片可以作为放大媒质(半导体放大器)38。在此情况下，泵浦装置40包括用于在芯片中的一对电极之间提供泵浦电压的装置，以引入一个电流到其中。在下文的描述中，假设光放大媒质38是掺杂光纤，而且泵浦装置40包括一个泵浦光源。
被光放大媒质38放大的信号光，由光耦合器42分为第一支路光和第二支路光。来自光耦合器42的第一支路光，通过光耦合器26被传输到下游的光纤传输线4。来自光耦合器42的第二支路光，被传输到光带通滤波器44。滤波器44有一个包括WDM信号光波长在内的通频带。通过滤波器44的光被送至O/E转换器46，而且O/E转换器46的输出信号被送至ALC电路(自动电平控制电路)48和SV电路22。
ALC电路48控制泵浦装置40，从而使O/E转换器46的输出电平成为恒定值。更为具体地讲，在泵浦装置40包括的泵浦光源是激光二极管的情况下，激光二极管的驱动电流(偏置电流)受到控制。SV电路22中再生的监控信息，一种给出信道数目的信号SC，从SV电路22传输至ALC电路48。由于ALC电路48实行上述反馈控制，所以该光放大器的输出电平是稳定的，与目标电平吻合。需要设定目标电平，以使每个信道的输出功率为恒定值。因此，目标电平要根据WDM信号光的信道数目而定。
在本实施例中，目标电平是根据给出信道数目的信号SC而定的。现在将做更为具体地描述。
图3是表示图2所示ALC电路48具体实施例的框图。ALC电路48有一个用于对O/E转换器46输出信号(输出电压)和参考电压Vref做比较的运算放大器56。O/E转换器46的输出电压被送至运算放大器56的负输入端口，而参考电压Vref被送至运算放大器56的正输入端口。运算放大器56输出一个响应于两输入端口之间电平差的电压信号。此电压信号被V/I转换器58转换成电流信号，然后电流信号被反馈到泵浦装置40(图2)中泵浦光源的驱动电流之中。
为了根据信道数目设定参考电压Vref，使用了一个MPU(微处理单元)60。给出信道数目的信号SC，通过一个I/O电路62输入到MPU60中，而根据MPU60内计算结果得到的参考电压Vref，通过I/O电路62送至运算放大器56。通过用含有给出信道数目的信号SC的数据表作为地址，运行MPU60中的计算。此数据表预先存储在通过I/O电路62连接于MPU60上的存储器64内。例如，对于一个给出大量信道数目的信号SC，要设定一个大的参考电压(Vref)；而对于一个给出少量信道数目的信号SC，要设定一个小的参考电压(Vref)。
在上述的优选实施例中，ALC中的目标值，要根据发射站(见图1)中处于工作状态的光发射器8信道数目而定。因此，光放大器每个信道的输出功率能够保持恒定，而与信道数目改变无关。因此，通过使用如图2所示的光中继器，图1所示WDM系统能够很容易地适应于WDM信道数目的改变。
再参考图2，将描述SV电路22的其他功能。来自光耦合器36的第二支路光，被送至光带通滤波器50，该带通滤波器具有包含WDM信号光波长的通频带。从滤波器50输出的光被输入到O/E转换器52中，而O/E转换器52的输出信号被传输到SV电路22。从输出端处的O/E转换器46中输出的信号，也被传输到SV电路22。因此，输入光和输出光的电平以及该光放大器的增益，可以在SV电路22中得到。通过在发射站2发出的监控信息中加入这种信息，可更新该监控信息。然后，更新后的监控信息被传输到下游的光中继器18或接收站6。更新的监控信息由SV电路22中的E/O转换器54转换成有波长λSV的信号光，然后此信号光经过光耦合器26输出到光纤传输线中。
更新的监控信息可以包括一个表示着信道数目的状态信息，它确定了相应光放大器的工作状态。通过该状态信息的特征，接收站6(图1)根据发射站2送来的监控信息，能够探测到相应光放大器是否处于工作状态。本发明的这个特征很重要，因为信道数目是处于工作状态的光放大器的关键参数之一。
图3A是表示图2光放大器具体实例的框图。在此实施例中，EDF(掺铒光纤)39被用于光放大媒质38。为了防止EDF39中的谐振，光隔离器41A和41B被连接于EDF39的两端。泵浦装置40包括一个输出泵浦光的激光二极管43和一个用于向EDF39输送泵浦光的光耦合器45。
图4是另一个可用于本发明的WDM系统框图。该系统包括一个用于输出WDM信号光的发射站66，一个用于传输由发射站66输出的WDM信号光的光纤传输线4，以及一个用于接收通过光纤传输线4传输而来的WDM信号光的接收站6。光纤传输线4中有两个光中继器68。也可以有三个或更多的光中继器68，或者可以有一个光中继器68。每个光中继器68有一个光放大器70和一个用于直接对光放大器70输入/输出监控信息的SV电路72。
本优选实施例中没有采用图1所示系统中主要用于发射监控信息的光发射器8(#5)。即，包括在发射站66中的光发射器8(#1至#4)，可以分别输出受到具有波长λ1至λ4的受传输数据调制的光信号。表示光发射器8(#1至#4)工作情况的状态信号，被送至SV电路74。SV电路74根据包含着WDM信号光信道数目的监控信息，产生一个单音信号。该单音信号有一个比主信号(每个光发射器8中的传输数据)频率低得多的频率。通过低通滤波器76，该单音信号从SV电路74传输到光发射器8(#4)。单音信号被迭加在将要通过端口10送至光发射器8(#4)的调制信号(传输数据)上。
参见图5，其中表示了单音信号的波形图。速度比主信号78低得多的单音信号80，迭加在WDM光信号之一上。依据带有用作副载波的低频音频成分的监控信息所进行的调制，可以得到单音信号80。音频成分的频率可以定为1KHz至1MHz等等，以使每个频率成分在光放大器中都不衰减。在光通信领域中，这种迭加单音信号的技术作为一种副载波过调制技术是已知的。
参考图6，其中表示了光中继器第二优选实施例的框图。该光中继器可以用作图4所示的每个光中继器68。该光中继器有一个包含有ALC电路48的反馈回路。该回路与图2所示的相同，所以此处省略了对其的描述。光耦合器82将上游光纤传输线4送来的WDM信号光，分成第一支路光和第二支路光。来自光耦合器82的第一支路光被送入光放大媒质38中。由光放大媒质38放大的WDM信号光通过光耦合器42传输到下游的光纤传输线4。来自光耦合器82的第二支路光，被送至一个光带通滤波器84。该滤波器84有一个包含WDM信号光波长的通频带。滤波器84的输出光，被送至一个O/E转换器86。而O/E转换器86的输出信号，被送至带通滤波器88。
滤波器88有一个包含单音信号频率的通频带。因此，该单音信号被滤波器88获得，并随后送到SV电路90。在SV电路90中，根据单音信号还原监控信息；而且给出依据监控信息而得出的信道数目信号SC，从SV电路90被送至ALC电路48。在ALC电路48中，根据给出信道数目的信号SC，确定参考电压VREF(见图3)。因此，每个信道的光输出功率可以保持恒定，而与信道数目的变化无关。
尽管在图4所示的系统中，单音信号仅迭加在从光发射器8(#4)中输出的具有波长λ4的光信号上，但是单音信号也可以迭加在全部WDM信号信道上。在此情况下，光复用器16与光纤传输线之间设有一个光调制器，从而把单音信号迭加到WDM信号上。
比如，被占用的信道数目可以根据单音信号的频率传送。即当仅有一个信道被占用时，迭加10KHz的单音信号；当有两个信道被占用时，迭加11KHz的单音信号；当有三个信道被占用时，迭加12KHz的单音信号；如此等等。于是，根据单音信号的频率确定出信道数目。
此外，单音信号的频率可以预先分配给所有的信道，而且在进行波分复用之前，把单音信号迭加在相应的信道上。在此情况下，占用的信道数目可以根据单音信号的频率成分确定。
图7是一个可用于本发明的又一个WDM系统的框图。该系统包括，一个用于输出WDM信号光的发射站92，一个用于传递发射站输出的WDM信号光的光纤传输线4，和用于接收通过光纤传输线4传来的WDM信号光的接收站6。在光纤传输线4中，有两个光中继器94。也可以有三个或更多的光中继器94，或者有一个光中继器94。每个光中继器94有一个用于放大WDM信号光的光放大器96，和一个用于控制光放大器96、以使光放大器96的输出电平成为目标电平的ALC电路100。从光放大器96输出的一部分WDM信号光，被光耦合器98分路；而且ALC电路100控制光放大器96，以使光耦合器98输出的支路光功率成为恒定值。
发射站92有五个能产生不同波长光信号的光发射机8(#1至#5)，和用于波分复用光信号的光复用器16，以输出WDM信号光。在此优选的实施例中，三个光发射机8(#1至#3)处于工作状态，另外的两个光发射机(#4和#5)不工作。即，对应于主信号的脉冲信号被用于驱动光发射机8(#1至#3)的端口10，而直流偏压被用于驱动其他光发射机8(#4和#5)的端口10。因此，从光发射机8(#1至#3)输出的光信号受到各个主信号的调制，而光发射机8(#4和#5)输出的光是CW光(连续波)。
不工作的光发射机8(#4和#5)输出与主信号无关的CW光的原因是，使加在每个光中继器94上的WDM信号光的总功率保持恒定值。通过使总功率保持恒定，每个光中继器94中的ALC电路100其目标电平可以在中保持恒定，而与处于工作状态的信道数目无关。所以根据本优选的实施例，不必改变每个光中继器94中ALC的目标电平，从而使ALC电路简化。
当光放大器96是一个EDFA时，被ALC电路100控制着的受体可以定为加在EDF上的泵浦光功率。当泵浦光被用于控制增益倾斜时，被ALC电路100控制着的受体，可以被设定为位于光放大器96上游或下游的光衰减器(未示出)的衰减因子。
图8是一个表示光中继器第三优选实施例的框图。该光中继器可以用于代替图4所示WDM系统中的每个光中继器68。这个光中继器有一个ALC的反馈回路。该回路中的ALC电路102，控制着泵浦装置40的泵浦光功率，以使光放大器的输出电平成为目标电平。在此优选实施例中，目标电平是一个与WDM信号光信道数目无关的常量。
最后，本优选实施例采用了一个补偿光源104，以输出补偿光，该补偿光具有位于放大频带内、但是不同于WDM信号光波长的波长。来自光耦合器82的第一支路光和来自光源104的补偿光，在光耦合器106中合成在一起，且随后被送至光放大媒质38中。来自光耦合器82的第二支路光被送至一个光带通滤波器84中，该带通滤波器有一个包括WDM信号光波长的通频带。从滤波器84输出的光被送至O/E转换器86处。如前文所述的图4所示系统，O/E转换器86的输出信号包括一个受监控信息调制的单音信号。此单音信号被带通滤波器88提取出来并被送至SV电路108。SV电路108根据更新的监控信息所确定的WDM信号光信道数目，控制着补偿光源104输出的补偿光功率，从而保持ALC电路102中目标电平与处于工作状态的信道数目无关。
根据本优选实施例，补偿光和WDM信号光被送至光放大器38中。因此，通过根据工作状态的信道数目确定补偿光功率，可以不必改变ALC电路102中的目标电平。
图9是表示光中继器第四优选实施例的框图。该光中继器可以用于代替图4所示WDM系统的每个光中继器68。这个光中继器有一个类似于图8的包含ALC电路102的反馈回路，和另一个反馈回路。
在光耦合器106中，来自补偿光源104的补偿光被加到WDM信号光上，且光耦合器106的输出光，通过光耦合器110被送至光放大媒质38中。在光耦合器110中，部分WDM信号光和补偿光被分路，且所得的支路光被送至光带通滤波器112中。该滤波器112有一个包含着WDM信号光频率和补偿光频率的通频带。该滤波器的输出光被输入到O/E转换器114中。一个SV电路116控制着补偿光的功率，以使O/E转换器114的输出电平成为常量。
送至光放大媒质中的WDM信号光和补偿光的总功率，在O/E转换器114的输出电平上反映出来。因此，通过在光放大媒质的上游提供这样一个反馈回路，WDM信号光和补偿光的总功率可以保持恒定。通过这样使总功率保持恒定，ALC电路102的目标电平能够成为与WDM信号光信道数目无关的常量，从而可以简化ALC电路102。通过提供包含SV电路116的反馈回路，本优选实施例中的这个光中继器，不必接收有关WDM信号光信道数目的信息。因此，当图9所示光中继器用于图4所示系统中时，可以省略掉图4所示发射站66中的SV电路74。
在图8和图9所示的光中继器中，ALC电路102控制着泵浦装置40中的泵浦光功率。但是，当泵浦光功率被用于控制增益倾斜时，ALC电路102可以控制置于光放大媒质38上游或者下游处的光衰减器(未示出)的衰减因子。
图10是一个表示本发明光放大器第一种基本构成的框图。象前述光中继器中所含的光放大器一样，图10所示的光放大器有一个光放大媒质38和一个泵浦装置40。当信号光130传输到被泵浦激励的光放大媒质38第一端38A时，放大的信号光132从光放大媒质38的第二端38B输出。在光放大媒质38被泵浦激励以得到一个放大频带的同时，ASE(放大的自发射)在光放大媒质中产生。ASE不仅与信号光132的传播同方向地从第二端38B输出；而且沿着与信号光132传播方向相反的方向，如134所示从第一端38A输出。与信号光反向传播的ASE134被ASE提取装置136提取出来。根据提取的ASE134，监视装置138监视给出ASE134功率与波长关系的光谱特性。参数控制装置140控制着一个参数，该参数决定着光放大媒质38放大频带中的增益倾斜(或增益本身)，以保持上述受监视的光谱特性。
作为光放大媒质38，可以采用掺有稀土族元素的掺杂光纤，诸如EDF等。此外也可以使用半导体芯片(半导体光放大器)。对于后者，泵浦装置40包括把电流引入芯片的装置。具体地讲，一个泵浦电压被加在半导体光放大器一对电极上。适用于掺杂光纤的泵浦装置40包括一个输出泵浦光的泵浦光源；和一个光耦合装置，此装置至少与光放大媒质38的第一端38A和第二端39B之一有效连接，以便为光放大媒质38输送泵浦光。
在本说明书中，光学组件之间有效连接的说法，包括这样的情况：通过光纤连接或利用准直光线的空间连接而使光学组件直接连接在一起；而且还包括通过另一个光学组件诸如光滤波器等而连接光学组件的情况。
当泵浦装置40包括泵浦光源时，泵浦光的功率可以用作被参数控制装置140所控制的参数。在此情况下，泵浦光源不能被包括在使放大的光信号132功率(光放大器的总增益)保持恒定值的ALC的反馈回路中。所以，在执行ALC时，可以设置一个包含有衰减因子可变的光衰减器的反馈回路。
当此光放大器包括一个用于为光放大媒质38输送波长位于光放大媒质38放大频带内的补偿光的补偿光源142时，受控于参数控制装置140的参数，可以是补偿光的功率，在此情况下，泵浦光源可以包括在ALC的反馈回路中。补偿光的波长被定为不同于信号光的波长。
当此光放大器用于WDM系统时，WDM信号光从第一端38A传输到光放大媒质中。
光放大媒质38的增益特性，即增益倾斜，反映在ASE134的光谱特性上。由于ASE134在光放大媒质38中与信号光反向地传播，所以ASE134的光谱特性基本不受WDM信号光信道数目、输入电平、及积累的ASE的影响。因此，通过对决定着增益倾斜的参数进行控制而保持ASE134光谱特性方法，能够容易地得到恒定的增益倾斜。下文将描述光谱特性监视方法的具体实施例。
图10所示的光放大器第一种基本结构，适于有一个与光放大媒质38的第二端38B有效连接的光带通滤波器143。现在描述滤波器143的效能。
光放大媒质38中与信号光传播同方向地向前传播的ASE光谱特性，将受到信号光输入电平和积累的ASE影响。相反地，光放大媒质38中沿着与信号光传播方向相反的方向向后传播的ASE光谱特性，基本不受这些因素的影响。但是，实际上，如果光放大媒质38的输出端有任何一点反射，就有可能使积累的ASE反射，并且反射回来的积累ASE随后将在光放大媒质38中被放大，混入向后传播的ASE中。因此，当积累的ASE混入向后传播的ASE中成为一个问题时，就要使用有适当通频带的光带通滤波器143。
参见图11A，表示了光带通滤波器143一个适合的通频带。该通频带中的最短波长λL定为稍稍短于WDM信号光的最短波长，而通频带中的最长波长λH稍稍长于WDM信号光的最长波长。用这样的设定，积累的ASE功率能够有效地减少。
图10所示的监视装置138适于有两个通频带不相同的光带通滤波器(即图14中所示光谱监视器的光带通滤波器170和172)。在此情况下，如图11B所示，两个滤波器之一的通频带其最短波长和最长波长分别被定为λL-Δλ和λL，而另一个滤波器的通频带其最短波长和最长波长分别定为λH和λH+Δλ。通过这种设定，即使积累ASE的反射分量混入向后传播的ASE中，这种混合也不会影响监视结果。
图12是本发明光放大器第一优选实施例的框图。要被放大的信号光通过光耦合器144从光放大媒质38的第一端38A传输到光放大媒质38中。在光放大媒质38中与信号光反向传播的ASE，被光耦合器144提取出来。提取出来的ASE被送到光谱监视器146。熔融光纤型光耦合器、WDM耦合器(这类光耦合器的一种具体形式)、或光学环行器，可以被用作光耦合器144。作为泵浦光源的激光二极管148用于泵浦激励光放大媒质(如掺杂光纤)38。激光二极管148输出的泵浦光通过与光放大媒质38第二端38B连接的光耦合器150，传输到光放大媒质38中。激光二极管148由来自于驱动电路152的偏置电流驱动。泵浦光功率可以根据该偏置电流加以控制。
由光谱监视器146监视的ASE光谱特性被送到控制电路154中。控制电路154控制从驱动电路152供给激光二极管148的偏置电流，从而保持光谱监视器146中的光谱特性。
在此优选实施例中，输出泵浦光的激光二极管148的偏置电流包括在反馈回路中，以保持增益倾斜。因此，ALC不能通过采用激光二极管148的偏置电流来实现。为了实现ALC，通过光耦合器150而从光放大媒质38第二端38B输出的放大的信号光，被输入到光衰减器156中。光衰减器156的衰减因子是可变的。光衰减器156输出的光，被光耦合器158分为第一支路光和第二支路光。来自光耦合器158的第一支路光被输出到光传输线中(未示出)。来自光耦合器158的第二支路光，传输到其通频带包含信号光频率的光带通滤波器160中。滤波器160的输出光被O/E转换器162转换成电信号。ALC电路164控制光衰减器156的衰减因子，以使O/E转换器162的输出电平成为常量。
图13是一个表示图12所示光放大器增益倾斜实例的曲线图。图13表示的是，当有1548nm、1551nm、1554nm和1557nm四个波长信道的各个WDM信号光束以相同的输入功率(-35dBm/ch)输入到被泵浦激励的EDF中时，其输出光谱的情况。在图13中，纵轴表示输出功率(dBm)，而横轴表示波长(nm)。A所表示的光谱对应于泵浦光功率较大的情况。在这种情况下，出现负的增益倾斜。即增益对波长的微分是负的(dG/dλ＜0)。C所表示的光谱对应于泵浦光功率较小的情况。在这种情况下，可得到正的增益倾斜(dG/dλ＞0)。B所表示的光谱对应于泵浦光功率经过优化而不出现增益倾斜的情况。在这种情况下，增益对波长的微分是0(dG/dλ＝0)。图13所示的每条光谱曲线有这样的形状：对应于每个WDM信号光四个信道的四个尖锐的光谱峰重叠在ASE光谱上。
在图12所示的光放大器中，从光放大媒质38第一端38A输出的ASE被提取出来，从而使WDM信号光的光谱不重叠在ASE光谱上。因此，光谱监视器146可以高精度地监视ASE光谱而没有WDM信号光功率的影响。
与信号光反向传播的这种ASE，在下文中将被称为反向ASE。用PASE(λ)表示反向ASE的功率，它由公式(1)给出，是一个λ的函数。
PASE(λ0)＝2nSP(λ0)h(c/λ0)[G(λ0)-1]Δλ    …  (1)
其中2nSP(λ0)是自发射因子，h是普朗克常数，c是真空中的光速，λ0是被监视频带的中心波长，而Δλ是被监视频带的带宽。通常，与每个参数都有关的波长，在Δλ范围内基本是不变的常数，所以用λ0作代表。自发射因子2nSP(λ0)与波长有关，下文将描述一种改进监视精度解决这一波长关系的方法。
在公式(1)中，G(λ0)表示作为波长函数的增益。在这种形式下，增益特性(波长与增益的关系)被反映在反向ASE光谱中。因此，通过截出两个或更多个包含在放大频带内的窄带，分别探测这些窄带中的功率，并求得探测值之间的差，可以对增益特性作出评价。具体地讲，图12所示的光谱监视器146包括：用于把反向ASE分成第一支路光和第二支路光的装置；用于接收第一支路光的，具有包含在放大频带内的第一窄通频带的光带通滤波器；用于接收第二支路光的，具有包含在放大频带内的第二窄通频带的光带通滤波器；用于分别接收通过了第一和第二光带通滤波器的光束的第一和第二光电探测器；以及用于探测第一和第二光电探测器的的输出电平之差的装置。现在更为具体地描述这种结构。
图14是表示图12所示光谱监视器146优选实施例的框图。产生于光放大媒质38中的反向ASE(见图12)，通过光隔离器166传输到光耦合器168。如果反向ASE监视系统的反射率低，则光隔离器166不是必需的。光耦合器168把输入的反向ASE分成第一支路光束和第二支路光束。第一支路光束和第二支路光束的分支比可设定为1∶1，等等。第一和第二支路光分别传输到光带通滤波器170和172中。如图13所示，当反向ASE有一个与ASE光谱相似的光谱时，滤波器170和172通频带的中心波长可分别设定为1541nm和1559nm，等等。通过滤波器170和172的光束分别传输到光电二极管174和176中。由于光电二极管174和176的输出信号是电流信号，所以需要使用分别对应于光电二极管174和176的I/V转换器(电流/电压转换器)178和180。I/V转换器178和180的输出的输出电压信号分别传输到运算放大器182负的输入端口和正的输入端口。由此，运算放大器182的输出信号反映出光电二极管174和176输出电平之差。
因此，通过把运算放大器182的输出信号反馈到激光二极管148(见图12)的偏置电流中，产生于光放大媒质38中的反向ASE光谱特性可以得到保持，从而可以使增益倾斜保持恒定。通过适当地设定反馈回路中的目标差值，可以使增益倾斜变平坦，如图13中B所示的。
参见图15，其中表示了另一个适用于本发明的光谱监视器。在本优选实施例中，I/V转换器178和180的输出信号通过I/O端口184输入到MPU(微处理单元)186中。MPU186通过I/O端口184与存储器188连接。MPU186接收I/V转换器178和180的输出电平，并计算出该输出电平之间的差值，并通过I/O端口184输出计算出来的差值。
如上所述，公式(1)中的自发射因子nSP(λ0)与波长有关，即取决于被监视的波长λ0。因此，在需要较高的监视精度时，以波长为参数的自发射因子nSP(λ0)的数据表，可以预先存储于存储器188中，以根据该数据表获得精确的光谱特性。例如，增益G(λ)可以根据算出的差值被精确地计算出来。
在图14或图15所示的光谱监视器中，两个窄的通频带(第一和第二通频带)是从放大频带中截出的。但是，也可以采用三个或更多的光带通滤波器，以从放大频带中截出与光带通滤波器数目相对应的三个或更多个窄的通频带。在这种情况下，由MPU186计算的反向ASE监视精度可以得到改进。
图15A是一个表示图12所示光放大器的具体实例。在这个实例中，用EDF(掺铒光纤)39作为光放大媒质38。为了防止EDF39中发生谐振，在光耦合器144的输入端设置一个光隔离器145A，并且在光耦合器150与光衰减器156之间设置另一个光隔离器145B。来自于激光二极管148的泵浦光与EDF39中的信号光反向地传播。即采用反向泵浦激励法。此外，也可以采用正向泵浦激励法，以使泵浦光与信号光同向传播。而且泵浦光束可以从两端输送到EDF39内，从而提高泵浦效率。
图15B是一个表示采用正向泵浦激励的光放大器的框图。光耦合器150’代替光耦合器150置于光隔离器145A的输入端。来自激光二极管148的泵浦光和要被放大的信号光，通过光耦合器150’、光隔离器145A、以及光耦合器144而传输到EDF39中。
图16是一个表示本发明光放大器第二优选实施例的框图。与图12所示的光放大器相反，图16所示的光放大器其特征在于，ALC的光衰减器156’在光放大媒质38的上游。即从光放大媒质第一端38A输入到光放大媒质中的信号光，是预先衰减的，而不是在信号光放大之后衰减的。光衰减器156’的衰减因子受到ALC电路164的控制，从而使响应于该光放大器输出电平的O/E转换器162输出电平保持恒定。
根据图12或图16所示的光放大器，可以保持恒定的增益倾斜，还可以实现ALC。
图17是表示本发明光放大器第三优选实施例的框图。这个光放大器使用了一个补偿光源，以将补偿光传输到光放大媒质38中。补偿光的功率是受控的，以保持反向ASE的光谱特性。通过这个变化，泵浦光的功率可获得ALC。
用激光二极管190作为补偿光源。激光二极管190发出的补偿光通过光耦合器192，从其第一端38A传输到光放大媒质38中。要被放大的信号光依次通过用于提取反向ASE的光耦合器144和补偿光的光耦合器192，从光放大媒质38第一端38A传输到光放大媒质38中。产生于光放大媒质38中的反向ASE，依次通过光耦合器192和光耦合器144传输到光谱监视器146中。激光二极管190由来自于驱动电路194的偏置电流驱动。驱动激光二极管190的偏置电流受到控制电路154的控制。控制电路154控制激光二极管190的偏置电流，以保持谱监视器146所监视的反向ASE的光谱特性。因此，控制从激光二极管190输出的补偿光功率，可以使本实施例的光放大器增益特性保持恒定。
在此优选实施例中，泵浦光功率不必为保持增益特性恒定而受到控制。因此，可以把泵浦光源置于ALC的反馈回路中。由于用补偿光保持光谱特性，所以补偿光可由光滤波器160除去，且光滤波器160的输出光被O/E转换器162转换成电信号。作为泵浦光源的激光二极管148，由来自于驱动电路152的偏置电流驱动。ALC电路164控制该偏置电流。而且根据第三实施例，可以保持恒定的增益倾斜，并能实现ALC。此外，在第三实施例中，用于ALC的光衰减器不必要有了。
图18是一个表示本发明光放大器第四优选实施例的框图。在此优选实施例中，反射镜196和198与光放大媒质38第二端38B有效地连接，以改进光谱监视器146中反向ASE光谱特性的监视精度。当光谱监视器146有如图14所示的结构时，反射镜196反射光学带通滤波器170通频带内的一个波长的光，而透过其他的光；反射镜198反射光学带通滤波器172通频带内的一个波长的光，而透过其他光。通过设置反射镜196和198，从光放大媒质38第二端38B输出的特定频带内的一部分正向ASE，可以返回到光放大媒质38中。因此，图14所示的光电二极管174和176的输入功率可以提高，从而改进光谱监视精度。当从ASE光谱中截出三个或更多的窄频带时，要使用与窄频带数目对应的三个或更多的反射镜。
在掺杂光纤诸如EDF中，SE(自发射)有侧向泄漏。掺杂光纤中的增益特性由SE所反映。而且SE的侧向泄漏不受WDM信号光信道数目、输入电平和ASE积累的影响。这一事实由Aida等人在国际会议上公布(光放大器及其应用；OAA，FE3)，其中该文表明增益G(λ)可以根据公式(2)和(3)从SE的功率Pse(λ)对掺杂光纤的整个长度L侧表面的积分而获得。
Pse(λ)＝{In[G(λ)]+αs(λ)L}/C(λ)                    ……(2)
C(λ)＝η(λ){σe(λ)+σa(λ)}τ/{h(c/λ)π(γEr)2}    ……(3)
其中σe(λ)，σa(λ)和αs(λ)分别是λ处的辐射截面，吸收截面和损耗；而σ和γEr分别是自发射寿命和掺铒区域的半径。此外，η(λ)是与波长有关的系数。因此，通过监视SE侧向泄漏的光谱特性，可以了解增益特性(增益倾斜)。
图19是一个表示本发明光放大器第二种基本结构的框图。光放大媒质38有一个传输信号光的光波导结构。泵浦装置40泵浦激励光放大媒质38，以使光放大媒质38有一个包含信号光波长的放大频带。SE的提取装置200从光放大媒质38的光波导结构中提取侧向泄漏的SE光。监视装置138监视光谱特性，此特性给出与提取的SE功率有关的波长。参数控制装置140控制一个参数，此参数决定了光放大媒质38的放大频带的增益倾斜(或增益本身)，以保持所监视的光谱特性。
在图19所示的结构中，受参数控制装置140控制的参数是泵浦装置40中泵浦光的功率。另一方面，受参数控制装置140控制的参数可以是补偿光的功率，如图10所示的那样。
图20光谱监视器的框图，它可以被用作图19所示的SE的提取装置200和监视装置138。EDF202可以被用作光放大媒质38(见图19)。泵浦激励EDF202的装置没有示出。EDF202装在一个诸如积分球状的盒子204中，以阻挡外部光线的进入。EDF202的涂覆层被部分地剥离，SE从EDF202无涂覆层部分侧向泄漏出来。该SE传输到光带通滤波器206和208。滤波器206和208分别具有与图15所示光带通滤波器170和172的通频带相似的通频带。
通过滤波器206和208的光束分别被光电二极管210和212转换成电流信号。来自于光电二极管210和212的电流信号分别被I/V转换器214和216再次转换成电压信号。来自于I/V转换器214和216的电压信号被输送到运算放大器218中。如上所述，SE光谱反映了光放大器的增益特性。因此，通过根据所监视的SE光谱特性对泵浦光功率进行控制，可以使光放大器的增益倾斜保持不变。
图20所示的光谱监视器可以根据图15所示的结构改进。即，用MPU监视光谱特性。在这种情况下，通过预先把公式(2)和(3)中的C(λ)，αS，和L存储到存储器中，可以提高光谱特性的监视精度。而且，可以从SE光谱中截出三个或更多的窄频带，每个频带中的光功率可以被探测，以根据探测结果实现各种控制。
图21是一个表示本发明光放大器第三种基本结构的框图。这个光放大器通过串联第一光放大器单元220和第二光放大器单元222而构成。每个光放大器单元220和222都有一个图10所示的第一种基本结构。在第一光放大器220中放大的光，被具有可变衰减因子的光衰减器224衰减，并接着通过一个色散补偿光纤(DCF)226传输到第二光放大器单元222中。DCF226有一个色散值，以消除色散对传输线中信号光的影响。从第二光放大器222中输出的光被光耦合器228分成第一支路光和第二支路光。来自于光耦合器228的第一支路光由O/E转换器230转换成电信号。一个ALC电路232控制光衰减器224的衰减因子，以使O/E转换器230的输出电平保持恒定。
本实施例中的这种两级结构的光放大器基于下述理由。第一个理由是，DCF中的损耗一般比较大，所以需要在DCF226的上游端使信号光的幅值有所提高。第二个理由是，如果DCF226上游端的光放大器增益使信号光功率过分增加，则在DCF226中易于出现非线性效应。如果在使用WDM的系统中，DCF226内出现了作为非线性效应之一的四波混合，将增加信道间的串话干扰。而且自相位调制也将使信号质量变差。
根据第三种基本结构，可以保持一个恒定的增益倾斜，且可以还实现ALC。
如上所述，根据本发明的一个方面，能够提供一个光通信系统，该系统可容易地响应WDM信道数目的变化。根据本发明的另一方面，能够提供一个可保持恒定增益倾斜的光放大器。根据本发明的又一个方面，能够提供一个可保持恒定增益倾斜并可以进行自动电平控制的光放大器。
本发明不限于上述优选实施例的具体细节。本发明的范围由权利要求书确定，而且所有落入权利要求书范围内的变化与改型均包含在本发明之中。

Claims (28)

1.一种用于通过光传输线传输WDM(波分复用)信号光的光通信系统，包括：
一个用于输出有不同波长光信号，并波分复用所述光信号以输出WDM信号光的第一终端站；
一个与该光传输线连接用于接收该WDM信号光的第二终端站；及
一个设置于所述光传输线之中、并包含用于放大所述WDM信号光的光放大器的光中继器；
所述的第一终端站包括一个用于把监控信息传输到所述光中继器中的监控电路，该监控信息指示与所述不同波长的数目相对应的信道数目；
所述光中继器进一步包括：一个用于探测所述光放大器输出电平的探测器，和一个根据监控信息控制所述光放大器，以使所述输出电平成为目标电平的控制器。
2.根据权利要求1的光通信系统，其中：
所述监控信息由所述WDM信号光的至少一个光信号传输；以及
所述光中继器进一步包括：一个用于使传输所述监控信息的所述光信号绕过所述光放大器，进而把所述光信号转换成电信号的装置。
3.根据权利要求1的光通信系统，其中：
所述WDM信号光至少有一个光信号，受到具有低于主信号频率之频率的单音信号的调制；
所述监控信息由所述单音信号传输。
4.根据权利要求1的光通信系统，其中：
所述光中继器包含若干个光中继器。
5.一种用于通过光传输线传输WDM(波分复用)信号光的光通信系统，包括：
一个第一终端站，它包含若干个用于输出不同波长光信号的光发射机，和一个用于波分复用所述光信号以输出WDM信号光的波分复用器；
一个连接于所述光传输线、用于接收所述WDM信号光的第二终端站；以及
一个设置于所述光传输线之中的光中继器，所述光中继器包含一个用于放大所述WDM信号光的光放大器，一个用于探测所述光放大器输出电平的探测器，及一个用于控制所述光放大器以使探测到的所述输出电平成为目标电平的控制器；
所述目标电平是一个与处于工作状态的所述光发射机数目无关的常量。
6.根据权利要求5的光通信系统，其中：
所述光中继器包括若干个光中继器。
7.一种用于通过光传输线传输WDM(波分复用)信号光的光通信系统，包括：
一个用于输出有不同波长光信号，并波分复用所述光信号以输出WDM信号光的第一终端站；
一个与该光传输线连接用于接收该WDM信号光的第二终端站；及
一个设置于所述光传输线之中、并包含用于放大所述WDM信号光的光放大器的光中继器；
所述光放大器包含一个光放大媒质，一个用于输出有不同于WDM信号光波长之波长的补偿光的第一光源，以及一个将所述WDM信号光和所述补偿光传输到所述光放大媒质中的装置；
所述光中继器进一步包括：一个用于探测所述光放大器输出电平的探测器，一个用于控制所述光放大器以使探测到的所述输出电平成为目标电平的第一控制器，以及一个用于控制所述补偿光功率以使所述目标电平成为与所述WDM信号光信道数目无关的常量的第二控制器。
8.根据权利要求7的光通信系统，进一步包括一个用于输出泵浦光的第二光源，和一个用于将所述泵浦光传输到所述光放大媒质中的装置，其中：
所述第一控制器控制所述泵浦光功率。
9.根据权利要求7的光通信系统，其中：
所述第一终端站包括：一个用于探测所述WDM信号光信道数目的装置，和一个用于把包含着信道数目的监控信息传输到所述光中继器中的装置；以及
所述第二控制器，根据所述监控信息控制所述补偿光的功率。
10.根据权利要求7的光通信系统，其中：
所述光中继器进一步包括一个用于探测将要被传输到所述光放大媒质中的所述WDM信号光与所述补偿光总功率的装置；以及
所述第二控制器控制所述补偿光的功率，以使所述总功率成为恒定值。
11.根据权利要求7的光通信系统，其中：
所述的光中继器进一步包括一个用于探测所述WDM信号光与所述补偿光总功率的装置，该WDM信号光和补偿光在所述光放大媒质中被放大并从其中输出；以及
所述第二控制器控制所述补偿光的功率，以使所述总功率成为恒定值。
12.根据权利要求7的光通信系统，其中：
所述光中继器由若干个光中继器构成。
13.一种光放大器，包括：
一个有第一端和第二端，及包含信号光波长的放大频带的光放大媒质，所述第一端接收所述信号光，
一个与所述光放大媒质所述第一端有效连接的监视器，它用于监视被放大的自发射光谱特性，该自发射在所述光放大媒质中是与所述信号光反方向传输的；以及
一个用于控制所述放大频带中增益，以保持所述光谱特性的控制器。
14.根据权利要求13的光放大器，进一步包括：一个输出泵浦光的泵浦光源，和一个与所述光放大媒质的所述第一端与第二端至少之一有效连接以便为所述光放大媒质输送所述泵浦光的第一光耦合器，其中所述的增益受到所述泵浦光功率的控制。
15.根据权利要求14的光放大器，进一步包括：
一个用于将所述光放大媒质的所述第二端输出的放大后的信号光，分为第一支路光和第二支路光的第二光耦合器；
一个用于接收所述第一支路光的光电探测器；以及
一个自动电平控制装置，用于控制所述光放大器的总增益以使所述光电探测器的输出电平成为恒定值。
16.根据权利要求15的光放大器，其中：
所述自动电平控制装置包含一个有可变衰减因子的光衰减器；
所述光衰减器与所述光放大媒质的所述第二端和所述第二光耦合器有效连接，以衰减从所述光放大媒质中输出的所述放大后的信号光。
17.根据权利要求15的光放大器，其中：
所述自动电平控制装置包含一个有可变衰减因子的光衰减器；
所述光衰减器与所述光放大媒质的所述第一端有效连接，以衰减将要输入到所述光放大媒质中的所述信号光。
18.根据权利要求14的光放大器，其中：
所述光放大媒质包括一种掺杂有稀土元素的掺杂光纤。
19.根据权利要求13的光放大器，进一步包括：
一个与所述光放大媒质的所述第一端有效连接的第一光源，它用于为所述光放大媒质输送有不同于所述信号光波长之波长的补偿光；所述增益受到所述补偿光功率的控制。
20.根据权利要求19的光放大器，进一步包括：
一个输出泵浦光的第二光源；
一个与所述光放大媒质的所述第一端与第二端至少之一有效连接以便为所述光放大媒质输送所述泵浦光的第一光耦合器；
一个用于将所述光放大媒质的所述第二端输出的放大后的信号光分为第一支路光和第二支路光的第二光耦合器；
一个用于接收所述第一支路光的光电探测器；以及
一个用于控制所述泵浦光功率以使所述光电探测器的输出电平成为恒定值的装置。
21.根据权利要求13的光放大器，其中：
所述监视器包括：
一个将所述的放大后的自发射分为第一支路光和第二支路光的装置；
一个用于接收所述第一支路光的第一光带通滤波器，所述第一光带通滤波器有包含在所述放大频带内的第一通频带；
一个用于接收所述第二支路光的第二光带通滤波器，所述第二带通滤波器有包含在所述放大频带内但不同于所述第一通频带的第二通频带；
用于接收分别通过了所述第一和第二光带通滤波器的光波的第一和第二光电探测器；以及
一个用于探测所述第一和第二光电探测器的输出电平之间差值的装置。
22.根据权利要求21的光放大器，进一步包括：
一个与所述光放大媒质的所述第二端有效连接的第三光带通滤波器；
所述第三光带通滤波器有一个包含了所述信号光波长，但是不包含所述第一和第二通频带的第三通频带。
23.根据权利要求21的光放大器，进一步包括：
与所述光放大媒质的所述第二端有效连接的第一和第二反射装置；
所述的第一和第二反射装置，分别反射其波长包括在所述第一和第二通频带的光波，以使所述光波从所述第二端反射到所述光放大媒质中。
24.根据权利要求13的光放大器，进一步包括：
一个与所述光放大媒质的所述第二端有效连接的光带通滤波器；
所述光带通滤波器有一个包含着所述信号光波长的通频带。
25.根据权利要求13的光放大器，其中：
所述的信号光包含若干个波分复用的光信号。
26.一种光放大器，包括：
一个有传输光信号的波导结构的光放大媒质；
一个泵浦激励所述光放大媒质的装置，以使所述光放大媒质有一个包含所述信号光波长的放大频带；
一个用于提取从所述光波导结构侧向泄漏出来的自发射的装置；
一个用于监视所述自发射光谱特性的装置；以及
一个用于控制所述放大频带中增益的装置，以保持所述光谱特性。
27.一种光放大器，包括：
第一和第二光放大器单元；以及
一个用于串联所述第一和第二光放大器单元的装置；
所述的第一和第二光放大器单元的每一个包括：
一个有第一端和第二端的光放大媒质，所述第一端接收信号光；
一个用于泵浦激励所述光放大媒质的第一装置，以使所述光放大媒质有一个包含信号光波长的放大频带；
一个与所述光放大媒质的所述第一端有效连接的第二装置，它用于监视所述光放大媒质中与所述信号光反方向传播的被放大的自发射光谱特性；以及
一个用于控制所述放大频带中的增益的第三装置，以保持所述光谱特性；
所述光放大器进一步包括：
一个有可变衰减因子的光衰减器，以衰减从所述第一光放大单元输出的放大的信号光；
一个用于把所述第二光放大器单元输出的放大信号光分为第一支路光和第二支路光的装置；
一个用于接收所述第一支路光的光电探测器；以及
一个控制所述光衰减器的所述衰减因子，以使所述光电探测器输出电平成为常量的装置。
28.根据权利要求27的光放大器，其中：
所述的串联装置包括一个有预定色散值的色散补偿光纤，以消除影响所述信号光的波长色散。
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