CN1216641A - 用于波长复用的光纤放大器 - Google Patents

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P·克鲁姆里奇
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Siemens AG
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Abstract

具有两个串联的放大器级(OV1、OV2)的光纤放大器,其中在放大器之间连接一可控光衰减元件(OD)和一滤光片(OF),并且两放大器级被针对恒定的放大率进行控制,以及光衰减元件(OD)被相对恒定的输出电平控制。

Description

用于波长复用的光纤放大器
本发明涉及一种用于波长复用操作的光纤放大器。
波长复用能够增加光传输系统的传输容量。为补偿衰减，使用了光纤放大器，它通常将在不同信道中传输的全部信号都放大。
光纤放大器的原理在Springer Verlag出版的W.Kaiser编辑的“直达您家中的玻璃纤维”(“Glasfaser bis ins Haus”)一书的第62、63页中有描述。
为最大限度地避免传输的信号中的质量差异，放大器必须在所有信道中尽可能相等地放大：即，在使用的波长范围里，它们必须显现平坦的“增益谱”(均匀放大)。
通常利用控制回路使在放大器的输出处的总功率保持恒定。然而，如果在放大器之间的线段部分表现不同的衰减，则放大器工作在不同的输入功率并因而工作在不同的放大率下，以便保持输出功率恒定。然而，如果没有其它措施，要求的平坦增益谱则会“倾斜”，这就是说对于不同的波长，放大率也不同，结果是使以波长为横座标的平坦的增益谱将扭曲(“倾斜”)。这是在掺有从稀土元素组中选出的离子的光纤放大器中的情形。
在到目前为止所用的波长复用传输系统中，通过在光纤放大器的输入端限制可穿过的信号功率范围，来使这种增益谱倾斜的问题保持在一定限度内。如果各个放大器输入端的信号电平彼此只有很小的差异，则有可能使各个信道的传输路径的末端之间的所得信号电平差异很大程度上被系统裕量进一步补偿。
本发明的目的是提供一种光纤放大器，其增益谱在所用的波长范围内，在输入功率不同的情况下不会改变。
该目的通过具有权利要求1和/或6的特征的光纤放大器实现。
其它有利的改进由从属权利要求给出。
使用两级串联的放大器是特别有利的，其中一个衰减元件被放在两个放大器之间。放大器级的串联连接，允许达到更高的增益，且使被处理的输入功率范围更大。通过衰减元件，使送到第二放大器级的输入电平恒定，因此输出电平可控制在恒定的增益和恒定的输出信号。可控的衰减元件使得在不同的输入功率下增益保持恒定，因此不会发生输出谱的倾斜(增益倾斜)。两个放大器级的增益(放大率)被设计得使它们的增益倾斜尽可能地自己补偿。也可设置期望的倾斜。
使用至少两个分离的放大器级可获得极佳的噪声特性，因为第一光放大器能相对于噪声而优化。衰减元件放在放大器之间的布置的优点在于，依此方式只衰减第一光放大器的较小的输出功率，且与将衰减元件放在第二光放大器的输出处的情形相比，功率损耗较小。这种布置对于噪声特性也是有利的。
为使功率损耗保持很低，在放大器之间连接滤光片也是适宜的。
如果要求更高的放大率，可以提供两个以上的放大器级。在这些放大器级之间可以插入其它可控的衰减元件。
本发明将参考示例性实施方案更详细地解释。在附图中：
图1表示本发明的优选的示例性实施方案，和
图2表示可控的放大器级的基本线路框图。
图1说明第一光放大器级OV1、可控的衰减元件DG、滤光片OF和第二光放大器级OV2的串接线路。
送到串接线路的输入端1的光信号OS被以恒定的系数放大，然后由可控衰减元件DG降低到恒定的电平。第二光放大器级将该信号(大多数)放大到期望的恒定输出电平，由输出端2送出。在第二放大器级，输出电平和放大率都有可能控制在恒定的值。将增益(放大率)分别保持恒定的结果是，不会发生增益谱(信号谱)的倾斜(畸变)。借助于插在放大器之间的固定设置的滤光片，可以补偿在总的放大器输出谱中的任何对理想平坦曲线的偏离。
已知工业产品包括可调光衰减元件，例如惠普公司的HP8158B。
图2说明可控的光放大器级OV。放大器部分包括泵浦耦合器PK和掺杂光纤FA，泵浦光通过泵浦耦合器PK，从泵浦激光器PL耦合进来。输入端E的输入功率经由第一耦合器KO1和一光接收器OE1测量；输出功率经由放在光放大器的输出端A的第二耦合器KO2和第二光接收器OE2测量，且在衰减元件KD中的相应电信号被衰减之后，该功率与激光控制系统LS中的输入功率相比较。随后泵浦激光器PL被适当地控制，以使得增益(放大率)恒定。总的输出功率和-经过适当选择的估值之后-某一确定的信号的功率都可用于控制。
在图1所示的线路的第二光放大器的情形下，该控制可以被调整。既可在输入功率和恒定的输出值之间作比较，也可在输出功率和恒定的参考值之间作比较，这就是说输出量被保持恒定。
在一简化的实施例中，可以放弃对第二放大器级的控制，因为其输入信号是恒定的，且放大率可经由泵浦激光器被调节以便足够恒定。
总的光纤放大器相对其噪声特性是优化的，尤其是其第一放大器级，在所要求的放大率范围内，是针对噪声特性优化的。尽管噪声特性又被衰减元件引起某些变差，但这一影响是可以忽略的，因为第一放大器级的增益超过衰减很多。
如果需要，图1所示的光纤放大器可在上游或下游连接另外的放大器级，如果需要也可以插入另外的可控衰减元件和滤光片。

Claims (8)

1．一种具有至少两个串联的放大器级(OV1,OV2)的光纤放大器，其特征在于，
每个光纤放大器级(OV1,OV2)具有恒定的放大率，且
在放大器级(OV1,OV2)之间插入一可控的光衰减元件(OD)。
2．根据权利要求1的光纤放大器，其特征在于，
第一放大器级(OV1)的放大率被控制在恒定值。
3．根据权利要求1或2的光纤放大器，其特征在于，
光衰减元件(DG)的输出信号被控制或调节到恒定值。
4．根据权利要求1,2或3的光纤放大器，其特征在于，
第二放大器级(OV2)的放大率或输出功率被控制在恒定值。
5．根据前述任一权利要求的光纤放大器，其特征在于，
滤光片(OF)被插入放大器级(OV1、OV2)之间。
6．根据前述任一权利要求的光纤放大器，其特征在于，
在要求的放大率范围内，第一放大器级(OV1)针对于噪声特性被优化。
7．根据前述任一权利要求的光纤放大器，其特征在于，
两个放大器的放大率被设置以使得从总体上获得最小的或期望的倾斜。
8．根据前述任一权利要求的光纤放大器，其特征在于，
如果提供了两个以上的放大器级(OV1,OV2)，则将插入另外的可控光衰减元件。
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