CN1392685A - 用于光通讯系统中的分支单元 - Google Patents

Abstract

当分支单元将分支站发出的第一光信号与第二光信号在光加入－取出系统中组合时，第二光信号在功率光平上不同于第一光信号，而且是从终端站A或终端站B发出的，两个不同功率光平中较低功率光平的信噪比S/N较小，从而使系统性能变差。所以，用模拟光与光信号一起发送以调节光信号的功率光平。或者用别的方法，在分支单元中放入光学衰减器或放入有源的光信号光平调整单元，使得两个待组合的光信号光平能够相等。

Description

用于光通讯系统中的分支单元

本申请是中国专利申请号97118485.2一案的分案申请。

本发明涉及应用于长距离通讯，如海底光缆通讯的光通讯系统。

近来，广泛地开展了光通讯系统的研制以实现大容量和高速的通讯系统。特别是，当大量信息要同时发送时，光波长多路复用系统受到高度评价，并为在不久的将来投入实际使用进行研究。在光波长多路复用系统中，携带信息并含多个波长的光信号作波长多路复用传输。每种波长的光信号至少对应一个信道。在可应用于长距离通讯，如海底光缆通讯的光波长多路复用系统中，正在开发光加入—取出系统，该系统中，在通讯线路上波长多路复用的多个光信号中，一个有特定波长的光信号，或者一个沿着特定信道传输的光信号，被分支出来并沿着分支信道将光信号传送到终端站，具有与分支信道相同波长并从该终端站发出的光信号，再被组合到经过原来传输线传送的光信号中传送到终端站。

图1A至图1F画出普通的光加入—取出系统及该系统存在的问题。

图1A是方框图，画出此光加入—取出系统的整个配置。此光加入—取出系统中的基本配置有：作为发送光波长多路复用光信号的发送站的终端站A；作为从终端站A接收信号的接收站的终端站C；将来自终端站A光信号中有特定波长的光信号分支出来或组合进去的分支单元1100；以及终端站B，它接收被分支单元1100分支的光信号，并以与接收到的光信号有相同波长的光信号形式发送新的信息。通常在海底光缆通讯中，分支单元1100固定在海底，将光信号发送到安装在不同国家的终端站，例如，终端站A，终端站B和终端站C。一般，终端站A与终端站C之间的距离约3,000km，分支单元1100安装在这两个站之间的中点附近。当光信号被传送一长段距离时，由于该光信号的强度被衰减，所以终端站A与分支单元1100之间，终端站B与分支单元1100之间以及终端站C与分支单元1100之间的传输线上分别有多个光学放大器1101，1102以及1103。图1A为了说明简单，在相应的传输线上画上各自的光学放大器1101，1102和1103，但是，每条传输线实际上有很多光学放大器。通常，每个光学放大器1101，1102和1103有自动输出光平(level)控制线路(ALC电路)，以保持每个光学放大器1101，1102，和1103的输出光平恒定，使光信号可以恒定地放大到特定的输出光平。

图1A画出单向通讯的传输线路。实际上，电路设计成建立双向通讯，即上行线通讯和下行线通讯。

图1B至图1F画出在每个传输线路上一个光信号及其存在的问题。

图1B画出图1A内点A处的光信号。在图1B所示的情况中，光信号有四个不同波长，被波长多路复用，并从终端站A发送。每个光信号下面的鼓包称之为放大的自发辐射(ASE)噪声。这是叠加到光信号上的噪声随光信号被光学放大器放大时产生的。光通讯系统的运行性能取决于光信号与ASE之信噪比S/N。

在分支单元1100中，具有波长为λ₁的光信号被分出来，并传送到终端站B，具有波长为λ₁的光信号从终端站B传送到终端站C。

从终端站A发送的信号(图1B)中波长不为λ₁的光信号没有被分支单元1100分出来，而是照样传送到终端站C。终端站B接收波长为λ₁的光信号，并传送具有同样波长λ₁的光信号。图1C画出从终端站B发送并被光学放大器1102放大的信号在点B处的状态。分支单元1100将从终端站B发送波长为λ₁的光信号与波长为λ₂至λ₄的光组合，将组合的结果传送到终端站C。

图1D画出来自终端站B光信号在点C处的状态，该光信号被分支单元1100组合并经光学放大器1103放大。图1C和图1D表示当来自终端站B的光信号与来自终端站A的光信号组合时，光信号的功率光平互相相等的情况。在此情况中，具有任何波长的光信号对ASE噪声呈现相同的信噪比S/N，如图1D所示。

图1E也画出光信号在点B处的状态。在此情况中，来自终端站B的光信号功率光平高。当来自终端站B的光信号功率光平高时，光信号被分支单元1100组合并被光学放大器1103放大之后，点C处的光信号状态变成如图1F所示。所以，虽然波长为λ₁的信噪比S/N高，由于光通讯系统的运行性能取决于较低的信噪比S/N，当其他波长的信噪比S/N低时，就认为该系统的运行性能差。

图2A，2B，3A，和3B表示光学放大器运行状况及信噪比S/N。

在此实例中，具有不同波长的两个光信号被多路复用，总功率为0dBm的光信号输入到光学放大器。光学放大器包括一个增益为10dB的自动输出光平控制线路，光输出限制在10dBm。输入端每个光信号的状态对于两个波长的光信号的功率都是-3dBm，总和为0dBm，如图2A所示。图2B画出这两个光信号输入到光学放大器之后的输出。即，每个波长的光信号被放大了，每个光信号的功率为+7dBm，输出光的总功率为+10dBm。另一方面，ASE噪声也放大了，每个光信号对ASE噪声的信噪比S/N为30dB。所以，光学放大器的运行性能表明信噪比S/N为30dB。

图3A和图3B画出一个输入光信号与另一个具有不同功率光平的光信号多路复用的情况。光学放大器的性能与图2A和图2B所示光学放大器的性能相同。然而，如图3A所示，两个不同波长的光信号总功率为0dBm，一个光信号的功率光平标明-1.5dBm，而另一个光信号的功率光平标明-4.5dBm。两个功率光平之差为3dB。如果这两个光信号作为输入，则得到的输出如图3B所示。即，两个输入信号中光信号功率光平较高的为+8.5dBm，而光信号功率光平较低的为+5.5dBm，因为每个波长的光信号被放大，使得输出信号的总功率光平可以取上述值，即，光学放大器的输出固定在+10dBm。此时，ASE噪声被放大了，两个波长的信噪比S/N是不同的。即，标明较高功率光平的波长的信噪比S/N是一个可接受的值，而标明较低功率光平的波长的信噪比S/N相对地说是不合要求的。由于光学放大器的运行性能是由不合要求的信噪比S/N来评价，所以该光学放大器的性能认定为差的。

在参照图1A的上述光加入—取出系统中，在终端站与分支单元之间插入很多光学放大器。在分支单元中，从终端站A独立产生的光信号与来自终端站B的光信号组合，并被光学放大器放大。来自终端站A和终端站B相应波长的光信号在组合时可能功率上不匹配，因为它们的传输距离和输出功率不尽相同。另外，即使系统制作设计阶段已经仔细计算了光信号的输出功率和衰减，光信号的功率光平不可能控制成如同设计的一样。在此情况下，具有较低功率光平的光信号与具有较高功率光平的光信号，在经过光学放大器放大之后，在信噪比S/N上产生差异，如图2A，2B，3A和3B所描述那样。系统的运行性能是用具有较低功率光平光信号的信噪比S/N来评价，即，用不合要求的信噪比S/N评价。

当来自分支站的光信号功率光平不同于来自发送站的光信号功率光平时，评价的依据是标明光信号传输性能较低的信噪比S/N，从而认定该系统性能差。

本发明的目的是提供一个光通讯系统，该系统能够补偿来自发送站光信号功率光平与来自分支站光信号功率光平之间差异，因而保持高的系统性能。

按照本发明的光通讯系统包括：发送波长多路复用光信号的发送站；接收该光信号的接收站；接收波长多路复用光信号中具有特定波长的光信号，并在特定波长上发送光信号的分支站；以及分支单元，它将发送站发出的光信号中有特定波长的光信号分出来，传送到分支站，并将分支站发出的光信号与分支站发出的不同于特定波长的光信号组合在一起。这些信号是由功率光平互相匹配的信号组成的。

在一个光通讯系统中，它包括发送波长多路复用光信号的发送站；接收该光信号的接收站；接收波长多路复用光信号中具有特定波长的光信号，并发送该特定波长光信号的分支站；以及分支单元，它将发送站发出的光信号中有特定波长的光信号分出来，传送到分支站，并将分支站发出的光信号与发送站发出的光信号组合；将组合的信号发送到接收站，按照本发明的分支单元，它将发送站发出的光信号中具有特定波长的光信号分出来，传送到分支站，并将分支站发出的光信号与分支站发出的不同于特定波长的光信号组合在一起。这些信号是由功率光平互相匹配的信号组成的。

另外，按照本发明另一方面的终端站包括一个光传输信号发送单元，用于产生由待发送数据调制的光传输信号；一个模拟光(dummylight)产生单元，用于产生与光传输信号波长不同的模拟光；一个波长多路复用单元，用于模拟光和光传输信号的波长多路复用；以及一个光平调整单元，用于调整模拟光的输出光平。

按照本发明的另一方面，控制光通讯系统的方法中有一个系统，它包括第一光学终端站；第二光学终端站；第三光学终端站；光学分支单元，用于连接第一光学终端站至第三光学终端站；以及光学放大器，使光学分支单元与第二光学终端站之间输出信号保持在一恒定功率上，其中，分支单元对来自第一终端站和第二终端站的光传输信号波长多路复用，并将结果发送到第三终端站，通过发送波长不同于光传输信号的模拟光并调整模拟光的光平，第二光学终端站控制光学放大器输出光的光传输信号光平。

另外，在按照本发明光通讯系统中的终端站有一个系统，它包括第一光学终端站；第二光学终端站；第三光学终端站；光学分支单元，用于连接第一光学终端站至第三光学终端站；以及光学放大器，使光学分支单元与第二光学终端站之间输出信号保持在一恒定功率上，其中，分支单元对来自第一终端站和第二终端站的光传输信号波长多路复用，并将结果发送到第三终端站，第二光学终端站包括一个光传输信号发送单元，用于产生由待发送数据调制的光传输信号；一个模拟光产生单元，用于产生与光传输信号波长不同的模拟光；一个波长多路复用单元，用于波长多路复用模拟光和光传输信号；以及一个光平调整单元，用于调节模拟光的输出光平。

在按照本发明光通讯系统的终端站或分支单元中，当发送波长多路复用光信号的发送站发出的光信号，但不包括待发送到分支站具有特定波长的光信号，在分支单元与分支站发出的具有特定波长的光信号组合时，这个组合可由两个功率互相匹配的光信号实现。因此，组合之后两个光信号之间功率光平之差避免了较低功率光平信号的信噪比S/N下降，并避免该系统性能恶化。即，本发明可以实现一个光加入—取出系统，它能够使系统性能长时间保持在高水平上。

图1A至图1F是说明普通加入—取出系统及其存在问题的图解；

图2A和图2B是光学放大器的运行和其信噪比S/N的说明图(1)；

图3A和图3B是光学放大器的运行和其信噪比S/N的说明图(2)；

图4表示本发明的第一个实施例；

图5表示按照第一个实施例的一个光学衰减器实例；

图6画出按照本发明第二个实施例的配置；

图7画出按照本发明第三个实施例的全部配置；

图8画出按照本发明第三个实施例的分支单元中光信号加入和取出的配置；

图9A至图9C画出图8所示分支单元的特性曲线；

图10A和图10B表示输入到分支单元的加入光信号的状态，在此单元中加入光信号被组合，以及表示从分支单元到接收站的输出光；

图11A和图11B表示按照本发明第三个实施例中模拟光用作控制手段的情况；

图12是一框图，画出作为发送站和接收站的终端站的部分配置；以及

图13是一框图，画出分支站的配置。

图4表示按照本发明的第一个实施例。

图4画出这一配置，其中分支单元16调节来自分支站光信号的功率光平。虽然图4中只画出从发送站到接收站的下行线路，实际上也安装了从接收站到发送站的上行线路。

从发送站发出的光信号是波长多路复用的，此光信号输入到环行器10，然后到达光纤光栅11。在光纤光栅11中，具有待发送到分支站波长的光信号才被反射，其他信号直接通过。被光纤光栅11反射的光信号再输入到环行器10，并发送到分支站。直接通过光纤光栅11的光信号也通过隔离器12和光纤光栅13，进入环行器14，并与来自分支站的光信号组合，然后发送到接收站。当分支站发出的光信号输入到环行器14时，此信号传送到光纤光栅13。因为分支站发出的光信号波长与光纤光栅11反射的波长相同，此信号也被光纤光栅13反射，再输入到环行器14，并发送到接收站一侧。没有被光纤光栅13反射的多余光被隔离器12阻挡，避免向发送站传播。当发送站发出的光信号与分支站发出的光信号在环行器14中组合时，如果具有不同波长的光信号功率之间有差异，在光学放大器将信号放大后，信噪比S/N就下降。按照本实施例的情况，传输线路上有一光学衰减器15，分支站发出的光信号通过此衰减器。光学衰减器15调节来自分支站光信号的功率光平，使得从发送站发出的光信号在功率光平上与分支站发出的光信号匹配。所以，此光学加入—取出系统的系统性能可以保持很高。

图5表示按照本发明第一实施例中一个光学衰减器的实例。

图5所示的光学衰减器是将单模光纤或色散位移光纤(DSF)20和21在其光轴互相移位下熔接而得到的。单模光纤或DSF20或21包括芯22和24，以及保护芯22和24的包层23和25。它们在熔区26被熔化。芯22与芯24之间互相有一些移位，当光信号通过这个区域时，就有光损耗。所以，通过这个区域以光信号功率光平低于光信号通过这个区域之前的光信号功率光平。所以，可以调节从分支站发出的光信号功率光平。这种光纤之间的连接称之为移轴拼接。

当用移轴拼接方法制成光学衰减器时，光纤之间的连接是固定的，因而光信号的衰减也是固定的。所以，当系统设计成时，用移轴拼接调节光信号的衰减仅能调节一次。然而，由于光衰减可以长时间维持在一恒定水平上，在以下情况中可以获得一个可靠的光学衰减器，即安装在海底光缆通讯中的海底分支单元，和分支单元不能频繁维修的地方。

因为完成拼接过程的单元往往含有检测光信号衰减的设备，光衰减通常是通过调节光纤光轴的位移量而调节的，在光纤拼接时就确定了光衰减。因此，能够实现合适的光衰减。

光学衰减器的结构不限于上述的移轴拼接，而可以由普通的专业技术人员通常预期的范围内随意决定。

图6画出本发明第二个实施例的配置。

同样，在本实施例中，分支单元30的设计要把分支站发出的光信号功率光平调节成与发送站发出的光信号功率光平匹配。在图3中，只标明来自发送站的下行线路。(实际上，可以有上行线路。)

从发送站发出的光信号被光学放大器31放大，被耦合器32分支。因为，这个实例中实现的分支过程是用于监视来自发送站的光信号功率光平，所以大部分的光信号功率设计成不被分支而是直接通过。从直接通过的光信号中，要传送进环行器33和光纤光栅34并到达分支站的那些波长的光信号被取出，取出的光信号发送到分支站。具有其他波长的光信号还直接通过隔离器35，光纤光栅36和环行器37，并与来自分支站的光信号组合，将组合的结果发送到接收站。

从耦合器32分出的光信号在控制电路400中被光电二极管38转换成电信号，输入到比较器39。从分支站发出的光信号输入到光学放大器43中放大，再被耦合器44分支。在此点上，大部分光信号直接通过，并与来自发送站直接通过的光信号在环行器37和光纤光栅36中组合，组合的结果发送到接收站一侧。在耦合器44中分出的光信号在控制电路400中被光电二极管41转换成电信号。转换成电信号并被光平转换器40接收的信号功率光平被调节。输入到比较器39。配置光平转换器40的理由如下。即，被光电二极管38接收的光信号是，例如有8个不同波长的光信号从发送站发出和多路复用的，然而，光电二极管41接收的光信号是从分支站发出的，并包含从发送站发出的光信号中8个不同波长中的例如4个波长的光信号。所以，由光电二极管38接收的光信号包含8个光信号，而由光电二极管41接收的光信号只包含4个光信号。如果将这些光信号的功率光平直接进行比较，由光电二极管38接收的光信号功率光平自然要高。然而，有必要将分支站发出的每个波长的光信号功率光平与从发送站发出，但未被取出(提取)到分支站的每个波长的光信号功率光平相匹配。所以，来自分支站四波多路复用光信号的功率光平被光平转换器40转换，使其与来自发送站八波多路复用光信号的功率光平相匹配。然后，将转换的结果输入到比较器39。

比较器39将如此得到的电信号功率光平进行比较，比较结果输入到运算放大器42。比较结果与参考值(ref)进行比较，如果来自分支站的光信号功率光平与来自发送站的光信号功率光平之间存在差别，就发出一个控制信号给光学放大器43，使得来自分支站的光信号功率光平能够被调整，实现从发送站直接通过的每个波长的光信号功率光平与光学放大器43输出的每个波长的光信号功率光平匹配。

因此，当光信号由环行器37和光纤光栅36组合时，两个光信号的功率光平能够相等。所以，在光信号正被发送到接收终端时，可以成功地避免由光学放大器引起的上述系统性能恶化。

上述分支单元的配置仅是一个实例，可以有多种变化，这些变化由本实施例的工艺原理所包含。

图7表示本发明的第三个实施例。

根据第一个实施例和第二个实施例，通过分支单元的光传输信号与从分支站插入的光信号之间在功率光平上的差别是在分支单元中调整的。另一方面，根据第三个实施例，在光信号输入到分支单元之前，此光信号的功率光平是在终端站一侧的控制下调整的。

实际上，发送波长不同于光传输信号的模拟光，传输信号的功率光平是在光学终端站中通过改变模拟光的功率光平而调整的。

即，升高模拟光的光平，光传输信号在通过光学放大器时，其光平就下降。降低模拟光的光平，光传输信号在通过光学放大器时，其光平就升高。

图7画出该系统的配置，它包括在光学终端站1的光传输信号发送单元1-1；模拟光产生单元1-2，用于在光学终端站产生模拟光；光平调整单元1-3，用于调节模拟光的光平；以及波长多路复用单元1-4，用于将不同波长的光信号组合在一起。光传输信号的光平依靠这种配置进行调节。

图8表示本发明的第三个实施例。

该系统的配置如图7中所示，它包括光学终端站1；光传输信号发送单元1-1；模拟光产生单元1-2，用于在光学终端站产生模拟光；光平调整单元1-3，用于调节模拟光的光平；以及波长多路复用单元1-4，用于将不同波长的光信号组合在一起。光传输信号的光平依靠这种配置进行调节。

当信号经过光学放大器6发送到光学终端站2时，来自光学终端站1的信号被光学放大器6放大。因此，光信号的光平可以依据模拟光的光平而改变。

升高模拟光的光平，光传输信号在通过光学放大器6时，其光平就下降。降低模拟光的光平，光传输信号在通过光学放大器6时，其光平就升高。

即，当功率光平互不相同的各种波长的光信号输入到光学放大器时，光学放大器的输出可以设定成恒值，如在现有技术的描述中提到过的。所以，各个光信号在放大之后，其功率光平就出现差别，当各个信号输入到光学放大器时，其中一个信号呈高功率光平，而另一个信号呈低功率光平。由于这个原因，当一个光信号从分支站发送时，输出功率光平能够变化且与该光信号波长不同的模拟光随含数据信息的该光信号一起发送。因此，当该光信号通过光学放大器60-1至60-n和61-1至61-n时，可以调节该光信号的功率光平。

图7画出按照本发明第三个实施例的整个配置。

图7画出光加入—取出系统的配置，其中终端站A与终端站B采用上行线路和下行线路穿过分支单元51互相连接。而且，从分支单元51分出一条线路，安排上行线路和下行线路是为了分支站53能够发送和接收光信号。连接终端站A，终端站B，分支站53和分支单元51的传输线上有多个光学放大器55-1至55-n，56-1至56-n，57-1至57-n，58-1至58-n，59-1至59-n，60-1至60-n，61-1至61-n，和62-1至62-n，其中每个放大器有ALC电路，当光信号传送一长段距离时，ALC能够放大该光信号。分支单元51有一条上行线路和一条下行线路。上行线路包括一个光学环行器33，用于把来自光学终端站A的光传输信号输入到光纤光栅34，把来自光纤光栅34有特定波长的光传输信号传送到分支站53；一个光学隔离器35，用于让已经穿过光纤光栅34的光通过；以及一个光学环行器37，用于把来自分支站53的光信号输入到光纤光栅36，将从光学隔离器35和光纤光栅36反射的光输出到光学终端站B一侧。下行线路包括一个光学环行器33’，用于把来自光学终端站B的光传输信号输入到光纤光栅34’，把来自光纤光栅34’有特定波长的光传输信号传送到分支站53’；一个光学隔离器35’，用于让已经穿过光纤光栅34’的光通过；以及一个光学环行器37’，用于把来自分支站53’的光信号输入到光纤光栅36’，把从光学隔离器35’和光纤光栅36’反射的光输出到光学终端站B一侧。

分支站53包括接收单元1-6，用于接收来自下行线路的光传输信号；光传输信号发送单元1-1，用于发送光传输信号；模拟光产生单元1-2，在接收到来自接收单元1-6的信号后，用于改变模拟光的光平；以及波长多路复用单元1-4，用于波长多路复用来自模拟光产生单元1-2和光传输信号发送单元1-1的输出；接收单元1-6’，用于接收来自上行线路的光传输信号；光传输信号发送单元1-1’，用于发送光传输信号；模拟光产生单元1-2’，在接收到来自接收单元1-6’的信号后，用于改变模拟光的光平；以及波长多路复用单元1-4’，用于波长多路复用来自模拟光产生单元1-2’和光传输信号发送单元1-1’的输出。

来自分支站53的光信号功率光平与来自终端站A或终端站B的光信号功率光平之间的调整是利用分支站53内模拟光产生单元1-2和1-2’以及终端站A和终端站B内光谱分析仪65和66完成的。由模拟光产生单元1-2和1-2’产生的模拟光应该在波长上不同于光信号。

即，当模拟光与分支站53发出的光信号被多路复用且一起发送时，在通过光学放大器后，光信号的输出可以依据模拟光的功率光平加以调整。例如，当光信号的功率光平高于模拟光的功率光平时，该光信号在被光学放大器放大以后，其输出大于模拟光的输出。另一方面，当模拟光的功率光平高于光信号的功率光平时，模拟光在被光学放大器放大以后，其输出大于光信号的输出，该光信号呈较低功率光平。由于光信号的输出保持恒定，模拟光的输出功率与光信号的输出功率之和应该是个定值。所以，改变模拟光的功率光平也改变了从光学放大器输出的光信号功率光平。

接收光信号的终端站A和终端站B内有光谱分析仪65和66，用于检测接收到的光信号中有特定波长的信号功率光平。通过检测从分支站53发出的每个波长的光信号功率光平和从终端站A及终端站B直接发出的光信号功率光平，可以确定功率光平是否存在差别。共结果以一个光信号传送到分支站53。如果分支站53的接收单元确认，从分支站发出的光信号在功率光平上不同于从终端站A或终端站B直接发出的光信号，则调节模拟光产生单元1-2和1-2’的模拟光功率光平，使得从分支站53发出并以光学放大器输出的光信号功率光平能够调整。因此，由接收终端站经常地监测每一个波长的光信号功率光平，通过分支站53调节模拟光的功率光平，使得从分支站53发出的光信号功率和从终端站A或终端站B直接发出的光信号功率光平在分支单元51组合时，二者大致相等。所以，能够保持系统的高性能而没有破坏系统的运行特性。因为只有光学多路复用波长内的光信号呈低功率光平时，才得到降低的信噪比S/N。

图8画出按照本发明第三个实施例分支单元中加入和取出光信号的配置。

图8中省略了上行线路的各种单元。按照第三个实施例的分支单元仅有执行光信号的加入—取出功能。即，从发送站发出且波长多路复用的光信号通过环行器70，输入到光纤光栅73-1至73-4。光纤光栅73-1至73-4中每一个的功能是反射单一波长的光信号。即，光纤光栅73-1，73-2，73-3和73-4选择性地分别反射从发送站发出的，波长为λ₁，λ₂，λ₃，和λ₄的光信号，再将相应的光信号输入到环行器70。从光纤光栅73-1至73-4反射的光信号再进入环行器70，各取不同的路径，作为取出光信号发送到分支站。沿有被光纤光栅73-1至73-4反射的光信号通过隔离器72和光纤光栅74-1至74-4，进入环行器71，与从分支站发出的加入光信号组合，再传送到接收站。

从分支站发出的加入光信号和模拟光输入到环行器71，传送到光纤光栅74-1至74-4。如上所述，具有波长为λ₁至λ₄的光信号被反射，再输入到环行器71，发送到接收站。此时，作为加入信号与光信号一起传送的模拟光既不被光纤光栅74-1至74-4反射，也不通过隔离器72。因此，大部分的信号被分散了。模拟光依靠这种配置不被发送到接收站一侧。

图9A至图9C画出图8所示分支单元的特性曲线。

图9A画出从发送站到接收站的通路特性曲线。来自发送站的入射光是白光，图9A指明隔离器72(图8)周围的传输特性。图9A指出四个中心波长附近的光传输强度下降了。这意味着，光纤光栅73-1至73-4反射这些波长的光，该光不输出到隔离器72。与特定波长不同的波长保持其光强不变。所以，依靠图8所示的配置，有特定波长的光信号才能有选择地不予通过。

图9B画出从发送站到分支站光信号的取出特性曲线。来自发送站的光是白光。图9B指出，图9A所示低传递系数波长的光反而被取出，并传送到分支站。四个不同波长的光被图8中所示光纤光栅73-1至73-4反射，由环行器70传送到分支站。

图9C画出光信号从分支站到接收站的传输特性曲线，在此情况中，没有光从发送站输入，从分支站输入的白光是检验要检测何种波长。在此情况中，从分支站输入的光被环行器70发送到光纤光栅74-1至74-4，具有与图9B中所示情况相同波长的光被反射。然后，该光再输入到环行器71，输出到接收站。如图9C所示，四个不同波长的光被输出，其余的光仅作为低光平噪声输出。

图10A和图10B表示加入光信号输入到分支单元，并表示从分支单元到接收站的输出光状态，加入光信号在此分支单元中组合。

如图10A所示，假定四波多路复用信号从分支站发出。如果按普通技术，该信号与来自发送站的光信号在不加控制下组合，则组合结果如图10B所示。在此实例中，八波多路复用信号从发送站发出，又假定有图10A所示四个较短波长的光信号(1)被分支单元加入和取出。

如果来自分支站如图10A所示的光信号与来自发送站的光信号(2)组合而不加任何控制，则从发送站发出的光信号(2)与来自分支站如图10B所示的光信号(1)之间就出现功率光平上的差别，因为来自分支站的光信号功率光平不同于来自发送站的光信号功率光平。在图10B所示的情况中，来自分支站的光信号功率光平较高。即，用(1)所示的光信号是来自分支站的光信号，而用(2)所示的光信号是在分支单元中通过并向接收站传送的光信号。在图10A和图10B中，鼓包状部分是ASE噪声。

图11A和图11B表示按照本发明第三个实施例用模拟光作控制手段的情况。

图11A表示包含模拟光的光信号，该模拟光是从分支站发送到分支单元的。(4)表示含信息的光信号。(3)表示模拟光。将图11A与图10A进行比较可以清楚地看出，如果模拟光(3)的功率光平较高，则含信息的光信号功率光平变得相对低些。在图10B所示的情况中，来自分支站处在较高功率光平上的光信号被组合进来。所以，来自分支站的光信号与从发送站直接到接收站的光信号之间在功率光平上就产生差别。然而，来自分支站含有信息的光信号(4)功率光平可以借助图11A所示的模拟光(3)来降低。所以，分支单元中从发送站输出到接收站一侧的光信号(5)与从分支站发出如图11B所示的光信号(4)之间光平上的差别几乎可以下降至零。对应于图11B所示(3)的光信号是分支单元中设有完全消散并已被输出到接收站的模拟光。

在上述实例中，从分支站发出含有信息的光信号功率光平相对较高。如果此光信号功率光平较低，则含有信息的光信号(4)可以通过降低模拟光的功率光平而变成相对较高。所以，根据情况在分支站中调节模拟光的输出，来自发送站的光信号(5)功率光平可以变成与来自分支站的光信号(4)功率光平相匹配，从而保持高的系统性能。

上述技术可以应用于比八波传输更多路的光波长多路复用通讯中，或应用于较少路的光波长多路复用通讯中。模拟光的波长不一定要短些，而可以是任意波长，只要该波长是在光学放大器放大光信号的所用波段内。

图12是一方框图，画出作为发送站和接收站的终端站的一部分。

如果光信号是从分支单元经过上行线路发出，则耦合器90会部分地分支光信号。例如，耦合器90对光信号分支的比例为10∶1。大部分光信号通过耦合器90，接着被耦合器91和92分支。每一个分支光信号作为有各自波长的信号(沿各自信道的光信号)通过光学滤波器93-1至93-3被提取。有各自波长的光信号被前置放大器94-1至94-3放大，由光学接收器95-1至95-3接收，接着转换成电信号。多路信号分解器97取出信息，并将它传送到图12中未画出的信息处理单元中。

被耦合器90分支的光信号输入到光谱分析仪96中，检验每一个波长的光信号功率光平。将接收到的光信号光平差提取为信息。将它写入到图12中未画出的数据格式产生单元中光信号的信息通讯格式(例如，SDH/SONET的POH(通过开销(pass overhead))，产生的电信号与其他信息信号放入此格式中。这些过程是由图12中所示多路复用器98完成的。从多路复用器98输出的数据信号由每个信道上的光发送单元99-1至99-3转换成相应波长的光信号，每一个波长的光信号利用后置放大器100-1至100-3放大，再发送。如此产生的每一个波长的光信号由耦合器101和102加以组合，通过下行线路传送到终端站或分支站。

接收光信号的终端站不仅提取光信号中的信息，而且还利用光谱分析仪96检测每一个波长的光信号功率光平之差，再将它传送出去，作为插入在部分主信号中的信息。

在图12中，多路复用的光信号波长数是3，但该数不限于3。依照图12，三个光学接收器95-1至95-3中两个光学接收器接收来自分支站的光信号，余下一个光学接收器接收从终端站，即发送站，发出的光信号，再通过分支单元。与此类似，三个光发送单元99-1至99-3中两个单元将传输用的波长光信号传送到分支站，余下的一个单元将传输用的波长光信号传送到终端站，即接收站。

图13画出分支站一部分的框图。

经过下行线路，有两个不同波长(不限于两个)的光信号从分支单元发出。耦合器118将此光信号分支。光学滤波器119-1和119-2提取各自波长的光信号。相应波长的光信号被前置放大器120-1和120-2放大，并由光接收器121-1和121-2转换成电信号。多路信号分解器122提取信息，并将此信息传送到图13中未画出的信息处理单元。

多路信号分解器122提取写入到光信号数据传输格式中的信息，此信息是由终端站内光谱分析仪得到的(例如，从终端站发出的每一个波长光信号接收光平之差的信息是在SDH/SONET的POH区域)，并将该信息送到计算机117。

计算机117将待发出的数据信息作为一个信号送到光发送器114-1和114-2，产生了有各自波长的光信号。此外，分支站包括模拟光产生单元115，用于输出模拟光。有各自波长的光信号和模拟光被后置放大器113-1至113-3放大，由耦合器111和112组合后传输。组合的光信号被耦合器110分支。耦合器110分光的比例为，例如10∶1，大部分光沿原路通过，只分出一小部分。被耦合器110分出的光信号输入到光谱分析仪116，检测出从分支站输出的每个波长的光信号功率光平之差。

光谱分析仪116的检测结果输入到计算机117，并将它与多路信号分解器122提取的终端站内有关接收光平之差的信息进行比较。模拟光传输功率的控制信号被送到后置放大器113-3。因此，可以监测出分支站发出的光信号与发送到接收站的光信号之间光平之差，发送到接收站的光信号并没有从终端站与分支单元之间取出。依据监测结果调整模拟光的传输功率。因此，从分支站发出并被分支单元组合的光信号与未提取的光信号之间功率光平之差可以被控制，使它下降到几乎是零。所以，能够避免由于功率光平差引起的信噪比S/N下降，可以保持高的系统性能。

如图13所示，传送到分支站的光信号用两个不同的波长。然而，该系统的配置不限于这种应用，从终端站发出光信号的波长数目和传送到分支站光信号的波长数目应该在每一设计步骤中按需要适当地确定。

按照本发明，从分支单元内分支站发出的每一波长光信号与未提取的每一波长光信号之间功率光平之差可以在此两个光信号组合时加以补偿。系统的性能可以避免由较低功率光平的信噪比S/N变坏而下降。所以，可以提供保持高系统性能的光加入—取出系统。

Claims (1)

1.一种分支单元，用于分出预定的光信号，传送从发送站发送的其他光信号，接收从分支单元发送的光信号并且把从一个分支站发送的光信号加入到从发送站发送的光信号中，以便把从发送站和分支站发送的光信号发送到接收站，其特征在于，该分支单元包括：

控制电路(400)，用于检测从发送站和分支站发送的光信号的功率光平，比较从发送站和分支站发送的光信号的功率光平，并发出一个控制信号；及

光放大器(42)，用于放大在控制信号的控制下从分支站发送的光信号，从而使从发送站发送的光信号的功率光平与从分支站发送的光信号的功率光平相匹配。

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