CN1241341C

CN1241341C - 光纤传输系统

Info

Publication number: CN1241341C
Application number: CN03105416.1A
Authority: CN
Inventors: 桑德里那·屈塞－勃朗; 让－皮埃尔·阿迈德
Original assignee: Alcatel NV
Current assignee: Alcatel CIT SA; Alcatel Lucent SAS; Alcatel Lucent NV
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2023-02-20
Also published as: DE60219758D1; ATE360928T1; US20030156784A1; US6833947B2; EP1341324B1; CN1450733A; EP1341324A1; DE60219758T2

Abstract

本发明涉及一种光纤传输系统，其中至少传输具有第一频谱带内的波长的第一载波信号，所述系统包括光纤、至少一个第一拉曼放大器模块，用于将适当波长的第一泵浦信号发送到所述光纤，以便对所述第一载波信号进行受激拉曼放大，所述第一拉曼放大器模块包括：第一抽运装置，该装置包括两个光源，其第一光源以所述的适当波长沿第一偏振轴发射线性光束，其第二光源以所述的适当波长沿不同于所述第一偏振轴的第二偏振轴发射线性光束，第一组合装置，用于组合所述的光束以提供所述的第一泵浦信号。第一拉曼放大器模块还包括第一偏振调整装置，该调整装置用于实时地将至少一个所述的偏振轴叠加到偏振相关损耗轴。

Description

光纤传输系统

本发明要求在先申请EP 02360069.5的优先权，该申请的全部内容结合在此作为参考。

技术领域

本发明涉及光纤传输系统。

背景技术

众所周知，在传输携带信息的光信号的光纤线路中，偏振相关损耗(PDL)是将无源元件的灵敏度量化为载波信号偏振状态的参数。对于线路中的每个无源元件，PDL(通常用dB表示)都有一个给定值，并可被定义为10log(T_max/T_min)，其中T是取自整个偏振状态空间的光透射率(或功率)。PDL是一种不希望出现的现象，因为它会引起损耗，该损耗随载波信号的偏振状态而改变。PDL对网络性能的影响是增加了信号的失真，从而产生更高的比特错误率(BER)。此外，PDL效应随载波信号的波长变化。另外，当载波信号的极化状态随时间而随机发展时，PDL效应导致时变的网络性能。

无源元件的PDL通常表现为一种局部现象，并且依赖于这些元件的工艺和设计。例如，类似于滤波器、复用器、解复用器或隔离器的元件在传输线路的端点会导致不可忽略的PDL。此外，PDL也会出现在例如元件之间的接口。只有一些特定的光纤(OF)被设计为具有低的PDL。

此外，老化会大大提高线路的PDL，因此，在现在的线路中，现有的解决方案不能补偿所有类型的PDL以及随时间发生或改变的PDL。

本发明的目的是实现一种光纤传输系统，该系统在任何时间至少对于具有给定频谱带内的波长的载波信号都具有很低的PDL效应，该给定频谱带被包含在传输频带中。

发明概述

为实现此目的，本发明提供了一种光纤传输系统，用于传输具有第一频谱带内的波长的至少一个第一载波。该系统包括光纤；至少一个第一拉曼放大器模块，用于将适当波长的第一泵浦信号发送到所述光纤，以便对所述第一载波信号进行受激拉曼放大。所述第一拉曼放大器模块包括具有两个光源的第一抽运装置。一个光源以适当的波长沿第一偏振轴发射线性光束，另一个光源以该适当的波长沿不同于所述第一偏振轴的第二偏振轴发射线性光束。该模块进一步包括用于组合这些光束以提供所述的第一泵浦信号的第一组合装置。

第一拉曼放大器模块包括第一偏振调整装置，该调整装置用于实时地将至少一个偏振轴叠加到偏振相关损耗(PDL)轴。拉曼放大典型地应用在超远程传输系统中，用来补偿沿传输路径产生的衰减，同时降低被放大的自发噪声。大家知道，在拉曼放大器中，根据载波信号和泵浦信号之间的相对偏振状态，增益随载波信号的偏振状态而改变，这种现象称为偏振相关增益(PDG)。

本发明的第一拉曼放大器模块能够引起(例如自动引起)一个随时间而变的拉曼PDG的受控电平。这种拉曼PDG基本上补偿了在发射器端的该拉曼模块之前系统中出现的PDL，这是由于本发明可以将第一泵浦信号的第一和/或第二偏振轴叠加到“造成”PDL的轴上。因此，提供一种适当的拉曼放大，它随第一载波信号的偏振状态而变化。例如，这种拉曼PDG可以补偿被包括在掺铒光纤放大器(EDFA)中的复用器、光学隔离器和滤波器的PDL，该EDFA位于该拉曼模块之前。此外，本发明的第一泵浦信号只放大对应于本发明的第一频谱带的某一频谱带内的第一载波信号。因此，被包括在传输频带内的第二频谱带中的其他载波信号没有被放大。此外，被放大的第一载波信号(非常接近第一频谱带的边界)被第一拉曼模块放大的程度较小。因此，这种未放大或较小程度放大的载波信号仍受PDL效应的影响。可以选择两个频谱带以包括较小程度放大的第一载波信号，从而向其提供更好的放大效果。

有利的是，本发明的系统可进一步包括至少一个第二拉曼放大器模块，用于以适当波长向光纤发送第二泵浦信号，以便对第二载波信号进行受激拉曼放大。第二拉曼放大器模块不同于第一拉曼放大器模块，其包括第二抽运装置、第二组合装置和类似于第一偏振调整装置的第二偏振调整装置。

这样，传输频带的每个频谱带都可以与用来校正PDL的专用拉曼放大器模块相关联。因此，本发明消除了PDL随波长的变化。

在本发明的优选实施例中，每个偏振调整装置包括用来改变至少一个光源的光功率的功率调整装置。

PDL校正通过适当调整至少一个线性偏振的振幅来改善。利用本发明的抽运装置的配置，所产生的每个泵浦信号的偏振可以是：

-线性的，例如，如果这些光源中的一个光源关闭时，

-圆形的，例如，如果光源提供相同级别的光功率的光束，并且偏振轴相互垂直，

-或更加广义地，为椭圆形。

例如，由于使用功率调整装置，一个光源可提供具有可变功率(从0到给定的最大功率)的光束，而另一个光源提供恒定功率(0或给定值)的光束。另一个例子是，由于使用功率调整装置，使两个光源都提供具有可变功率的光束，其中第二偏振轴垂直于第一偏振轴。

在本发明的所有配置中，可取的是，能够使该泵浦信号的总光功率保持恒定，从而使载波信号的光输出功率保持恒定。

优选的是，可以在功率可调激光二极管和功率可调光纤激光器中选择每个光源。这些光源的功率调整是通过电压或电流变化实现的。

在本发明的优选实施例中，每个偏振调整装置包括旋转装置，用来实时地旋转这些偏振轴中的至少一个。这样，例如，第一偏振轴和/或第二偏振轴可以独立地或一起被旋转，提供抵消PDL的PDG。优选的是，本发明的每个旋转装置可包括至少一个由可变电压调谐的可调普克尔盒(Pockets cell)。该可变电压在普克尔盒中引起双折射，导致轴的旋转。线性光束组合前，可以在这些光源附近放置两个普克尔盒，或者在线性光束组合后，可在光源的相对侧放置一个普克尔盒。

有利的是，本发明的系统可进一步包括实时控制所述偏振调整装置之每一个的反馈装置。这种反馈装置对PDL校正进行诊断，以适用于每组载波信号，并且控制每个偏振调整装置适当地调整光束的至少一个线性偏振的幅度和方向。为此，本发明的该反馈装置可包括：

-提取装置，该装置用于获取至少所述第一载波信号的一小部分，

-选择装置，该装置用于在每个频谱带内选择至少一个典型的被提取载波信号，

-分析装置，该装置用于分析对所述典型的被提取载波信号的PDL效应和PDG效应之和，

-控制装置，该装置用于实时地控制每个所述的偏振调整装置。

该分析装置可获得PDL效应和PDG效应的总和，使得后者被调整以抵消前者(PDL+PDG＝0)。该典型载波信号可以是例如在其频谱带内具有中心波长的信号，甚至可以是一组信号。随着信息传输速率的增加，光纤传输系统通常设计为可在很宽的传输频带内传输DWDM(密集波分多路复用)载波信号。

由于载波信号可以被多路复用，本发明的反馈装置优选为可包括分离装置，用于分离所复用的被提取载波信号。

此外，根据载波信号的偏振状态来选择分析装置，这些载波信号可能是加扰信号，这些混合信号是具有相同或交叉偏振的相邻载波信号。本发明的分析装置可以从一个或多个以下装置中选择：光电二极管、功率谱分析仪和DOP测量装置。

本发明的传输系统可包括低频偏振加扰装置。因此，当PDL+PDG的和不为0时，在该加扰的频率(典型地为低于100MHz)对载波信号进行临时调制。当加扰的周期高于光电二极管的响应时间(约10ns)时，光电二极管可用来检测每个典型信号的时间变化。这样，直到这些变化基本上为0时，本发明的控制装置才控制每个偏振调整装置。

本发明的传输系统可传输具有交叉偏振的相邻载波信号。当PDL+PDG的和不为0时，相邻的交叉偏振信号不具备相同级别的光功率。因此，本发明的功率谱分析仪给出关于PDL和PDG的总效应的信息。

载波信号的偏振度(DOP)表示此信号被偏振的程度。本发明的传输系统可包括低或高频偏振倒频装置和/或传输具有交叉偏振的载波信号。因此，当PDL+PDG的和不为0时，载波信号的DOP具有非零值。本发明的DOP测量装置可用来检测每个代表信号的该DOP变化。这样，直到该变化基本为0时，本发明的控制装置才控制每个偏振调整装置。同样，当相邻的载波信号具有平行的偏振时，DOP测量装置可用来检测最初为1的每个典型信号的DOP变化。这样，直到该变化基本为0时，本发明的控制装置才控制每个偏振调整装置。

更广义地，光纤传输系统可包括若干组与反馈装置相连的拉曼放大器模块，例如，其在该光纤系统中周期性地重复，从而在需要时校正累积的PDL。

附图简述

以下通过给出示例及参考附图，描述本发明的优选实施例的描述，将更清楚地说明本发明的其他特点和优势，附图如下：

图1是本发明的光纤传输系统的优选实施例中传输的载波信号的频谱图，并示出泵浦信号的特征；

图2是传输图1的载波信号的光纤传输系统的示意图；

图3是图2的第一拉曼放大器模块的示意图。

本发明的详细描述

图1是本发明的光纤传输系统的优选实施例中传输的载波信号的频谱图，并示出泵浦信号的特征；本发明的这种光纤传输系统传输DWDM信号。所得到的每个载波信号ST包括：

-具有第一频谱带B1(如5nm带宽)内的波长的第一多路复用载波信号(全部称之为S1i)，也就是具有中心载波波长为λ1C的中心载波信号S1C。

-具有频谱带B2、B3、B4(如5nm带宽，且不同于第一频谱带B1)内的波长的第二多路复用载波信号(称为S2i或S3i或S4i并随频谱带而变化)，也就是具有中心载波波长为λ2C到λ4C的中心载波信号S2C到S4C。

频谱带B1到B4被包含在传输频带内，如C波段(1530nm-1560nm)或C+L波段(1530nm-1610nm)。例如，每个载波信号S1i到S4i具有带交叉偏振的相邻载波信号。此外，频谱带B1到B4被定义为若干个拉曼放大器模块的拉曼频带。一些载波信号属于两个频谱带，其中之一对应于更高的拉曼放大。图1还显示了泵浦信号S1P到S4P的特征，每个泵浦信号通过两个光束以适当波长λ1P到λ4P而形成，用于拉曼放大，例如，波长λ1P到λ4P比各相应的中心载波波长λ1C到λ4C低100nm。线性光束S1A到S4A沿第一偏振轴X方向，另一个线性光束S1B到S4B沿与X轴垂直的第二偏振轴Y方向。为使表达简化，每一对光束与相同的一对轴X、Y相关联。

图2是本发明的光纤传输系统100之优选实施例的示意图，其中含有图1的信号。以下结合图3进行描述。

系统100包括光纤10、用于将第一泵浦信号S1P发送到光纤10的第一拉曼放大器模块1，例如其发送方向是相对于第一载波信号S1i的传送方向Z相反的方向Z’。第一放大器模块1包括：

第一抽运装置2，该装置包括两个光源(见图3)，第一光源2A沿偏振轴X发送线性光束S1A，第二光源2B沿Y轴发送线性光束S1B，

第一组合装置3，用于组合这些光束S1A、S1B并提供第一泵浦信号S1P，

第一偏振调整装置4，用于实时地将两个偏振轴X、Y叠加到PDL轴线性偏振(未示出)。

如图3所示，第一偏振调整装置4包括：

功率调整装置410，用于改变光源2A、2B的光功率，每个光源例如是一个具有给定电流i1、i2的功率可调的激光二极管，功率调整是通过电流的变化来实现的，

旋转装置(如可调普克尔盒420)，该装置通过可变电压(未示出)来调谐，并用于实时地分别旋转偏振轴X和Y，成为旋转轴X′和Y′。

系统100进一步包括三个第二拉曼放大器模块21、31和41，用来将适当波长的第二泵浦信号S2P到S4P发送到光纤10，用于所述第二载波信号S2i、S3i、S4i的受激拉曼放大。每个拉曼放大器模块21、31、41包括第二抽运装置22、32、42，该第二抽运装置包括两个功率可调激光二极管(未示出)；第二组合装置23、33、43以及包括功率调整装置(未示出)和旋转装置(未示出)的第二偏振调整装置24、34、44。这些装置具有与上述的第一单元相同的功能。

系统100进一步包括实时控制每个偏振调整装置4、24、34、44的反馈装置5，该反馈装置包括：

提取装置(extraction means)15，沿Z方向设置，在相关的泵浦信号S 1P到S4P的发送位置11之后，并且提取装置可用来获得被提取的载波信号的一小部分S’T。

分离装置25，用于分离所提取到的载波信号S’T以得到多路复用载波信号S’1i到S’4i。

选择装置35，用于在每个频谱带内选择至少一个典型的所提取载波信号，例如所提取的中心载波信号S’1C到S’4C，

分析装置45，如DOP测量装置或功率谱分析器451到454，用于分析对每个典型的所提取载波信号S’1C到S’4C的PDL效应与PDG效应之和，

控制装置55，用于实时地控制偏振调整装置4、24、34和44之每一个。

此外，一个隔离器16被设置在提取装置15和发送位置11之间。

此外，传输系统100还可以包括与反馈装置(未示出)相连的其他类似的拉曼放大器模块组，例如周期性地重复在光纤系统100中，以便在需要时校正累积的PDL。此外，如果本发明的传输系统100(包括与反馈装置相连的拉曼放大器模块)的一部分没有PDL，则本发明的那些装置可以消除PDG效应。

当然，本发明并不仅限于这里描述的例子和实施例，对于本领域的技术人员来说，可以实现本发明的许多变型。

典型信号可以是非中心载波信号。

此外，由于若干个信号可以表示每个频谱带，分析装置可以包括的DOP测量装置或光电二极管在每个频谱带多于一个。

每个泵浦信号可以在与载波信号的传播相反和/或相同的方向上被发送。

Claims

1.一种光纤传输系统，其中传输至少一个第一载波信号，该信号具有第一频谱带内的波长，所述系统包括光纤、至少一个第一拉曼放大器，用于将适当波长的第一泵浦信号发送到所述光纤，以便对所述第一载波信号进行受激拉曼放大，所述第一拉曼放大器模块包括：

第一抽运装置，该装置包括两个光源，其第一光源以所述的适当波长沿第一偏振轴发射线性光束，其第二光源以所述的适当波长沿不同于所述第一偏振轴的第二偏振轴发射线性光束，

第一组合装置，用于组合所述第一和第二光源的光束以提供所述的第一泵浦信号，其中，所述的第一拉曼放大器模块包括第一偏振调整装置，该调整装置用于实时地将至少一个所述的偏振轴叠加到偏振相关损耗(PDL)轴。

2.如权利要求1所述的光纤传输系统，其中，所述的系统进一步传输至少一个第二载波信号，该信号具有不同于第一频谱带的第二频谱带内的波长，所述的系统包括至少一个第二拉曼放大器，用于将适当波长的第二泵浦信号发送到所述光纤，以便对所述第二载波信号进行受激拉曼放大，所述的第二拉曼放大器模块不同于所述的第一拉曼放大器模块，其中包括第二抽运装置、第二组合装置和与所述第一偏振调整装置具有相同功能的第二偏振调整装置。

3.如权利要求1所述的光纤传输系统，其中，每个所述的偏振调整装置包括功率调整装置，用于改变至少一个所述光源的光功率。

4.如权利要求3所述的光纤传输系统，其中，每个光源选自功率可调激光二极管和功率可调光纤激光器。

5.如权利要求1所述的光纤传输系统，其中，每个所述的偏振调整装置包括旋转装置，用于实时地旋转至少一个所述的偏振轴。

6.如权利要求5所述的光纤传输系统，其中，所述的旋转装置包括至少一个可调谐的普克尔盒，该普克尔盒是通过可变电压来调谐的。

7.如权利要求1所述的光纤传输系统，其中，它包括实时控制每个所述的偏振调整装置的反馈装置。

8.如权利要求7所述的光纤传输系统，其中，该反馈装置包括：

提取装置，用于获取至少所述第一载波信号的一小部分，

选择装置，用于选择每个频谱带的典型的所提取载波信号，

分析装置，用于分析对所述典型的所提取载波信号的PDL效应和PDG效应之和，

控制装置，用于实时地控制每个所述的偏振调整装置。

9.如权利要求8所述的光纤传输系统，其中，所述第一载波信号以及所述的所提取载波信号被复用，该反馈装置还包括：

分离装置，用于分离被多路复用的所提取载波信号。

10.如权利要求8所述的光纤传输系统，其中，所述的分析装置选自一个或多个以下的装置：光电二极管、功率谱分析器和DOP测量装置。