CN1310455C - 波分复用光通信系统用的光源发生器 - Google Patents

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Abstract

一种波分复用光通信系统用的光源发生器，包括第一、二泵浦光发生器；第一波长路由器，将第一泵浦光波分复用到其第一端口部分的复用端中，并将经去复用的泵浦光输出到其第二端口部分的去复用端，还将第二泵浦光波分复用到其第二端口部分的复用端中，并将经去复用的泵浦光输出到其第一端口部分的去复用端；多个第一、二光纤放大器；第二波长路由器，将从第一光纤放大器输入的光信号波分复用到其第一端口部分的去复用端中，并将经复用的光信号输出到其第二端口部分的复用端，还将从第二光纤放大器输入的光信号波分复用到第二端口部分的去复用端，并将经复用的光信号输出到其第一端口部分的复用端；第一、二光学带通滤波器，对称地产生两组光源。

Description

波分复用光通信系统用的光源发生器
技术领域
本发明涉及一种波分复用光通信系统用的光源发生器。
背景技术
近来，在光通信领域中，对使用多通道光源藉以增加传输容量的波分复用(WDM)的研究极为活跃。在此，WDM系统中的多通道光源利用了将被传输光信号分配到指定波长的方法。目前，常将半导体激光器用作WDM光通信系统中发射机的光源。不过，这种半导体激光器光源需要精确的波长控制，因为应该精确地控制该激光器，使其工作在国际电信同盟(ITU)建议的波长下，而且也因输出波长受温度调节装置的控制。如果需要多通道光源，则被控制的波长数增加，使控制操作复杂。此外，如果需要经过复用的多通道光源，则需要一个单独的多路复用器。
为了解决这些问题，已经研究出采用两个1×N阵列波导光栅和一个掺铒光纤放大器的多波长激光光源发生器。
图1表示传统多波长激光光源发生器的结构。如图1所示，在传统的多波长激光光源发生器中，波分复用器10的N个端口通过多根光纤30与波分复用器20的N个端口相互连接，并有多个光纤放大器40设置在多根光纤30上。波分复用器10的复用端通过宽带带通滤波器(OBPF)及光纤与波分复用器20的复用端相互连接。
由与波分复用器20之去复用端相连的多个泵浦激光器60的泵浦操作导致光纤放大器40所产生的自发发射，发射激光成为依次沿波分复用器10、OBPF50、波分复用器20和光纤放大器40无限循环的光。这里使用OBPF50选择具有周期性质之阵列波导光栅的通带。另外，在所述OBPF50与波分复用器20之间设置耦合器70，用作多波长光源。在所述光纤放大器40的输出端与波分复用器10的去复用端之间，设置多个调制器80，数目为N，每个调制器80可以用作单波长光源。
不过，如果在传统光源发生器中需要增加光源数量，譬如，若需要将基本光源通道数从N增大到2N，则需要另一光源发生器。也就是说，当使用传统多波长环形激光光源时，必须使用光纤放大器，提供附加的N个光源，还必须提供两个1×N阵列波导光栅，而且还必须控制温度，以使阵列波导光栅可以工作。因而，在如此增加光通道数量的时候，不可能降低安装费用，提高安装效率等。
发明内容
本发明提供一种波分复用光通信系统用的光源发生器，能成本划算地扩充光源的光通道数量。
本发明提供一种波分复用光通信系统用的光源发生器，能用其他光源替代作过程中发生故障的光源。
本发明是一种波分复用光通信系统用的光源，它包括：第一和第二泵浦光发生器，产生并输出具有特定波长的泵浦光；第一波长路由器，包括第一和第二端口部分，每个第一和第二端口部分都包括一个复用端和多个去复用端，该路由器将所述第一泵浦光发生器(610)产生的泵浦光输入到该第一波长路由器的复用端(R21)，然后被波分去复用，并将经波分去复用的泵浦光输出到第二端口部分的各去复用端；还将所述第二泵浦光发生器(620)产生的泵浦光输入到该第一波长路由器的复用端(L2N)，然后被波分去复用，并将经波分去复用光输出到第一端口部分的各去复用端；多个第一光纤放大器，根据所述第一波长路由器的第二端口部分的各去复用端输出的泵浦光产生自发发射，并输出所产生的自发发射，作为光信号；多个第二光纤放大器，根据所述第一波长路由器的第一端口部分的各去复用端输出的泵浦光产生自发发射，并输出所产生的自发发射，作为光信号；第二波长路由器，包括第三和第四端口部分，每个第三和第四端口部分都包括一个复用端和多个去复用端，其中，所述多个第一光纤放大器(401-403)产生自激发射信号被输入第二波长路由器的各去复用端口(R11-R1N-1)，然后被波分复用，自激发射信号输出到第四端口部分的复用端；并且，所述多个第二光纤放大器(404-406)产生自激发射信号被输入第二波长路由器的各去复用端口(L12-L1N)，然后被波分复用，并将经波分复用光信号输出到第三端口部分的复用端；第一光学带通滤波器，用于仅通过所述第二波长路由器的第四端口部分的复用端输出的多波长光源中具有特定波带的光源，并将所通过的光源输入到所述第一波长路由器的第一端口部分的复用端中；以及第二光学带通滤波器，用于仅通过所述第二波长路由器的第三端口部分的复用端输出的多波长光源中具有特定波带的光源，并将所通过的光源输入到所述第一波长路由器的第二端口部分的复用端中，其中，通过指向从所述第一泵浦光发生器输入的泵浦光输入方向的第一光路产生第一光源，通过指向从所述第二泵浦光发生器输入的泵浦光输入方向的第二光路产生第二光源；所述第一光路依序包括第一泵浦光发生器(610)、第一波长路由器(200)、多个第一光纤放大器(401-403)、第二波长路由器(100)和第一光学带通滤波器(510)；以及所述第二光路依序包括第二泵浦光发生器(620)、第一波长路由器(200)、多个第二光纤放大器(404-406)、第二波长路由器(100)和第二光学带通滤波器(520)。
附图说明
图1说明现有技术的多波长激光光源发生器；
图2说明本发明第一实施例波分复用光通信系统的光源发生器；
图3说明如何对采用本发明光源发生器的光放大介质进行泵浦；
图4说明根据本发明第二实施例用于波分复用光纤通信系统的光源发生器，其中所述光源发生器具有2N-2个光通道；
图5说明用于将光通道数量增加达到2N-2个如图4所示之光学带通滤波器的通带特性；
图6说明本发明第三实施例波分复用光通信系统用的光源发生器，其中当N个光源中的N-1个发生故障时，该光源发生器用于保护光源；以及
图7说明当图6中所示光源发生器N个光源中的N-1个发生故障时，用于保护光源的光学带通滤波器的通带特性。
具体实施方式
下面参照附图，具体将参照图2-7详细说明本发明最佳实施例。应予说明的是，各图中尽可能将相似的附图标记和符号赋予相同元件。在本发明的下列描述中，若使本发明主题不清楚时，则这里将省略所涉及的公知功能及结构的详细说明。
图2表示根据本发明第一实施例波分复用光通信系统的光源发生器结构。如图2所示，本发明第一实施例的波分复用光通信系统的光源发生器包括第一和第二波长路由器200和100、光纤301到308、光纤放大器401到406、光学带通滤波器510和520、泵浦光发生器610和620，耦合器710和720，以及光隔离器910和920。
第二波长路由器100具有输入端和输出端，所述输入端和输出端都具有多个端口，数目为N。为方便计，观看图2时，处于右手的端口分别表示为R11、R12、R13、...、R1N，而左手处的端口分别表示为L11、L12、L13、...、L1N。同样，第一波长路由器200具有输入端和输出端，宿舍输入端和输出端都具有多个端口，数目为N。为方便计，观看图2时，处于右手的端口分别表示为R21、R22、R23、...、R2N，而左手处的端口分别表示为L21、L22、L23、...、L2N。
第二波长路由器100的端口R11到R1N-1起去复用端口的作用。第一波长路由器200的端口L21到L2N-1也起去复用端口的作用。第二波长路由器100的去复用端R11到R1N-1通过光纤301到303与第一波长路由器200的去复用端L21到L2N-1相连。每条光纤301到303具有光纤放大器401到403。同样，第二波长路由器100的端口L12到L1N起去复用端口的作用。第一波长路由器200的端口R22到R2N也起去复用端口的作用。第二波长路由器100的去复用端L12到L1N通过光纤304到306与第一波长路由器200的去复用端口R22到R2N相连。每条光纤304到306具有光纤放大器404到406。
第二波长路由器100的复用端L11与第一波长路由器200的复用端R21之间设置第一光学带通滤波器(OBPF1)510，通过光纤307将复用端L11与R21彼此连接。同样，第二波长路由器100的复用端R1N与第一波长路由器200的复用端L2N之间设置第二光学带通滤波器(OBPF2)520，通过光纤308将复用端R1N与L2N彼此相连。
第一和第二泵浦光发生器610和620分别向第二波长路由器200的复用端R21与L2N输送泵浦光。
光纤放大器401到403和404到406根据第一波长路由器200复用和传输的泵浦光产生自发发射。通过向激活光纤中掺入稀土离子，如铒(Er)、镨(Pr)、钕(Nd)等制成这种光纤放大器。当把特定波长的泵浦光发射到这种光纤中时，通过激发稀土离子，发射出具有特定波长的受激光子。于是，通过相应光纤传输的光信号被放大。
第一和第二光隔离器910和920分别设在连接第二波长路由器100复用端L11与第一波长路由器200的复用端R21的一条复用线路上，以及连接第一波长路由器100的复用端R1N与第二波长路由器200的复用端L2N的另一复用线路上。第一和第二光隔离器910和920用以防止光纤放大器所产生的自发发射通过阵列波导光栅被传输到其他端口，从而对其他不同光源产生影响。所述第一和第二光隔离器910和920使多波长激光组λ1、λ2、λ3、...、λN-1和多波长激光组λ1′、λ2′、λ3′、...、λN-1′沿彼此不同方向传播，从而可限制通过阵列波导光栅时可能产生的串扰的影响，并能独立操作每组多波长激光。
如上所述构成的本发明光源发生器以如下方式工作。
第一泵浦光发生器610产生的泵浦光输入第一波长路由器200的复用端R21中，在数量上被光谱分裂成N-1个，并被波分复用，然后输出到第一波长路由器200的去复用端L21到L2N-1。经过波分复用的泵浦光通过光纤301到303输入到光纤放大器401到403中，从而光纤放大器401到403产生自发发射。所产生的自发发射输入第二波长路由器100的去复用端R11到R1N-1中，被波分复用，并输出到第二波长路由器100的复用端L11，通过OBPF1 510进行波带选择，然后再次输入第一波长路由器200的复用端R21中。通过这种过程发射出自发发射，从而用作波分复用光通信系统中的光源。当将这些数量为N-1的光源表示为λ1、λ2、λ3、...、λN-1时，通过相互连接第一与第二波长路由器的其他端口，可获得表示为λ1′、λ2′、λ3′、...、λN-1′的另外N-1个光源。
此外，第二泵浦光发生器620产生的泵浦光输入第一波长路由器200的复用端L2N中，被光谱分裂成N-1个，被波分复用，然后输出到第一波长路由器200的去复用端R22到R2N。经过波分复用的泵浦光通过光纤304到306输入光纤放大器404到406中，从而光纤放大器404到406产生自发发射。所产生的自发发射输入第二波长路由器100的去复用端L12到L1N中，被波分复用，输出到第二波长路由器100的复用端R1N中，通过OBPF2520进行波带选择，然后再次输入第一波长路由器200的复用端L2N中。通过重复这种过程，激发出自发发射，从而可以用作波分复用光通信系统中的光源。
在上述两个过程中，由第一光学带通滤波器510决定光源λ1、λ2、λ3、...、λN-1的波带，由第二光学带通滤波器520决定光源λ1′、λ2′、λ3′、...、λN-1′的波带。而且，当光学带通滤波器510和520具有这样一种通带特性，它使得通带分隔自由光谱范围(FSR)的整数倍时，则产生出具有不同波长的光源，从而可增加光源的通道数量。下面将参照图4和5描述通道数量的增加。
另外，如果需要同时使用经过复用的N-1个光源，则将第一和第二耦合器710和720设置在第一和第二光学带通滤波器510和520的前端。于是，可以分离开并使用经过复用的多个信号。
图3说明如何泵浦本发明光源发生器所采用的光放大介质。泵浦光发生器610的泵浦光处于与用于通信的光源不同的波带内。从而，当泵浦光使用图3所示的WDM光纤61传输到诸如阵列波导光栅的波长路由器200的复用端R21时，根据波长路由器200的周期特性光谱分裂泵浦光，并通过波长路由器200的去复用端L21、L22、L23、...、L2N-1输出。波分复用泵浦光通过光纤301到303传输到光纤放大器401到403中，从而光纤放大器401到403起放大器的作用。
通过将诸如铒(Er)、镨(Pr)、钕(Nd)等稀土离子掺入激活光纤中，制造出各光纤放大器401到403。当把特定波长的泵浦光发射到所述光纤中时，通过激发稀土离子发射出具有特定波长的受激光子。于是，通过相应光纤传输的光信号被放大。
图4说明本发明第二实施例波分复用光通信系统中用的光源发生器，其中所述光源发生器具有2N-2个光通道。图5说明光学带通滤波器的通带特性，用于如图4中所示的将光通道数目增加到2N-2。
与用于产生图2中所示N-1个光源的光源发生器相比，用于产生图4中所示2N-2个光源的光源发生器还包括：2N-2个耦合器701到703和704到706，以及2N-2个调制器801到803和804到806。其中，耦合器701到703以及调制器801到803设在光纤放大器401到403与第二波长路由器100的去复用端R11到R1N-1之间；耦合器704到706和调制器804和806设在光纤放大器404到406与第二波长路由器100的去复用端L12与L1N之间。也就是说，将图4中所示的光源发生器设计成，使具有预定比值的耦合器701到703和704到706，根据各个波长分隔所激发的光源，并通过分别与外部调制器801到803和804到806相连，可用作光发射机。由于波长路由器的周期性，在波长路由器各端口处产生波长由FSR分隔的信号。从而，当如图5中所示那样，将光学带通滤波器510和520的波带都调节成等于FSR分隔的波带时，可以使光源数量加倍。
图6说明本发明第三实施例波分复用光通信系统用的光源发生器，其中所述光源发生器用于在光源中的N-1个发生故障时保护光源。图7表示在图6中所示光源发生器N-1个光源发生故障时，用于保护光源的光学带通滤波器的通带特性。
将图6中所示波分复用光通信系统用的光源发生器设计成：当N-1个光源发生故障时保护光源，与图2中所示用于产生N-1个光源的光源发生器相比，还包括2N-2个耦合器701到703和704到706，N-1个光开关14、25和36，以及N-1个调制器807到809。其中，所述耦合器701到703设在光纤放大器401到403与第二波长路由器100的去复用端R11到R1N-1之间，耦合器704到706设在光纤放大器404到406与第二波长路由器100的去复用端L12到L1N之间。所述N-1个光开关14、25和36用于相互连接耦合器701到703与耦合器704到706；N-1个调制器807到809与N-1个光开关14、25和36相连。也就是说，将图6中所示的光源发生器设计成，使具有预定比值的耦合器701到703与704到706根据各波长分隔被激发的光源，并用作光发射机，通过经由1×2个光开关14、25和36与外部调制器801到803相连而保护光源避免发生故障。例如，当光纤304的光源λ1′发生故障时，通过光开关14的切换操作用光纤301的光源λ1取代光纤304的光源λ1′。从而，可由正常光源替代异常光源。如图7所示，如果将第一和第二光学带通滤波器510和520设计成具有相同通带特性，则产生出具有相同波长的光源，可由一个取代另一个操作异常的光源。
虽然参照本发明某些最佳实施例表示和描述了本发明，不过应该理解，本领域技术人员在不偏离所附各权利要求限定的本发明精神和范围的条件下，可以作出多种变型。从而，不应该把本发明限于所公开的实施例。
有如从上面可以看出的，根据本发明波分复用光通信系统用的光源发生器可有效地增加光通道数量，同时，在某些光源操作异常时，可使用其他光源。从而，在需要多个光源的光通信系统中，不仅可能节省安装费用，而且能实现有效操作。

Claims (5)

1.一种波分复用光通信系统用的光源发生器，它包括：
第一和第二泵浦光发生器，产生并输出具有特定波长的泵浦光；
第一波长路由器，包括第一和第二端口部分，每个第一和第二端口部分都包括一个复用端和多个去复用端，该路由器将所述第一泵浦光发生器(610)产生的泵浦光输入到该第一波长路由器的复用端(R21)，然后被波分去复用，并将经波分去复用的泵浦光输出到第二端口部分的各去复用端；还将所述第二泵浦光发生器(620)产生的泵浦光输入到该第一波长路由器的复用端(L2N)，然后被波分去复用，并将经波分去复用光输出到第一端口部分的各去复用端；
多个第一光纤放大器，根据所述第一波长路由器的第二端口部分的各去复用端输出的泵浦光产生自发发射，并输出所产生的自发发射，作为光信号；
多个第二光纤放大器，根据所述第一波长路由器的第一端口部分的各去复用端输出的泵浦光产生自发发射，并输出所产生的自发发射，作为光信号；
第二波长路由器，包括第三和第四端口部分，每个第三和第四端口部分都包括一个复用端和多个去复用端，其中，所述多个第一光纤放大器(401-403)产生自激发射信号被输入第二波长路由器的各去复用端口(R11-R1N-1)，然后被波分复用，自激发射信号输出到第四端口部分的复用端；并且，所述多个第二光纤放大器(404-406)产生自激发射信号被输入第二波长路由器的各去复用端口(L12-L1N)，然后被波分复用，并将经波分复用光信号输出到第三端口部分的复用端；
第一光学带通滤波器，用于仅通过所述第二波长路由器的第四端口部分的复用端输出的多波长光源中具有特定波带的光源，并将所通过的光源输入到所述第一波长路由器的第一端口部分的复用端中；以及
第二光学带通滤波器，用于仅通过所述第二波长路由器的第三端口部分的复用端输出的多波长光源中具有特定波带的光源，并将所通过的光源输入到所述第一波长路由器的第二端口部分的复用端中，
其中，通过指向从所述第一泵浦光发生器输入的泵浦光输入方向的第一光路产生第一光源，通过指向从所述第二泵浦光发生器输入的泵浦光输入方向的第二光路产生第二光源；
所述第一光路依序包括第一泵浦光发生器(610)、第一波长路由器(200)、多个第一光纤放大器(401-403)、第二波长路由器(100)和第一光学带通滤波器(510)；以及
所述第二光路依序包括第二泵浦光发生器(620)、第一波长路由器(200)、多个第二光纤放大器(404-406)、第二波长路由器(100)和第二光学带通滤波器(520)。
2.根据权利要求1所述的光源发生器，其中，所述第一和第二光学带通滤波器通过具有不同波长范围的光源，以便通过使第一和第二光源产生波长彼此不同的光源而增加光源的光通道数量。
3.根据权利要求2所述的光源发生器，其中，所述第一和第二光学带通滤波器的通带被确定的自由光谱范围(FSR)分隔。
4.根据权利要求1所述的光源发生器，其中，还包括多个光开关，它们切换一一连接的第一光路的去复用端与第二光路的去复用端，从而在第一光源中一些光源操作异常时，用一些第二光源取代这部分第一光源。
5.根据权利要求4所述的光源发生器，其中，所述第一和第二光学带通滤波器通过具有相同波长范围的光源。
CNB031588743A 2002-09-18 2003-09-16 波分复用光通信系统用的光源发生器 Expired - Fee Related CN1310455C (zh)

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