CN1423853A - 用于控制起放大作用的媒介,尤其是光导纤维的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于控制起放大作用的媒介的光放大率特别是掺杂的光导纤维的光放大率的方法和装置,其中把所述放大的自发发射用于线路段放大功率,特别是泵浦功率的控制量。

Description

用于控制起放大作用的媒介，尤其是光导纤维，的方法和装置
本发明涉及在光导数据传输系统系统中用于控制起放大作用的媒介增益的装置，其中向所述起放大作用的媒介经光或者电的方式供给能量从而放大在所述媒介中通过的光信号。本发明还涉及实施上述方法的装置。
数字数据以及模拟数据越来越多地以光的数据信号形式用玻璃纤维线路远距离传输。为此需要把在其传输线路段传播过程中强度受到衰减的光信号按有规律的距离重新加以放大。这种放大例如可以通过电子地读取信号，接着重新发生光信号，再把此信号馈入进一步的传输线路段中进行。然而，也可能用纯的光学放大达到，例如通过所谓的光放大器达到，所述光放大器也可以是远程泵浦的。
这样的具有远程泵浦光功率放大器的数据传输线路段公知于本发明人的专利申请DE 196 22 012 A1。此申请中示出一种光导数据传输线路段，所述的光导数据传输线路段由无源的传输纤维及接入在其间的远程泵浦分配的光放大器组成，其中所述的光放大器以有源纤维为基础构成，所述有源纤维用公知的方式经稀土族元素离子掺杂，并且通过泵光源得到其放大作用的能量。
上述专利申请的公开内容及其中引述的IEEE-PhotonicsTechnology Letters，VOL.7，NO，March 1995，pp.333-335全部引入本说明书。
这样的光放大器的问题之一在于，在承载信息的光波上叠加了噪音频谱。如此产生的噪音分量在后续的放大器中同样也得到放大。为了对所有的信道获得相同的信号质量，在传输线路段的末端对所有波长信道应当具有相同的信噪比。此外，玻璃纤维中的非线性作用也限制了最大的允许信道功率。因此有传输线路段的理想运行状态。为了使线路段尽可能地接近其理想的运行状态，应当尽可能精确地控制所述光放大器。不进行控制的光信号放大率会对传输质量产生负面的影响，并且加大数字信号的误差率。
因此本发明的任务在于，找出控制光数据传输信号放大率的方法和装置，所述的方法和装置较现有技术能够显著精确地控制放大器增益。
所述任务通过独立权利要求解决。
本发明人认识到，数据传输信号的光功率放大的实质性问题在于，对于控制放大用的泵浦激光功率，既不测量泵浦激光器的实际输入功率，也不测量实际放大率或者说增益(后者会更好些)，而只是测量泵浦激光器的功率。这一般是通过把泵浦激光的一部分在输入光导纤维之前分出然后用光电二极管测量进行的。在测量信号和实际上输入到光导纤维中的泵浦功率之间存在非线性的关系，这种非线性关系与其它的干扰量影响，例如温度的影响，相关。由于老化作用还可以改变这种关系。此外，对于一定的泵浦功率，得到的增益还与于信号的功率及其波长有关。因此用所得到的测量信号只能不精确地测定输入到掺杂的光导纤维中功率。
对此可以进行一种弥补，其中在控制泵浦激光器的功率时，不再测量泵浦激光本身的功率，这原本上不感兴趣，而是测定泵浦激光器的实际放大功率，并且借助于实际放大功率控制泵浦激光的功率。由此避免通过干扰性的影响，例如温度改变或者说老化。
所谓的泵浦光功率放大器利用掺杂的光波导体的物理特性：泵浦激光器的光激发的电子被提高到较高的能级上，通过用于数据传输的光的激发从较高的能级再落回原来的能级，由此放出其能量并且用这样的方式放大承载数据的光。然而，对于提高到较高能级上的电子也有能够随机地以其一定的时间常数以及一定的概率落回到原来的能级从而得出噪音信号。这个过程公知地被称为放大的自发发射(ASE)。典型地，对于这种随机出现的信号也没有优先的传播方向，从而ASE既沿数据传输线路段正向地也沿数据传输线路段反向地推进。因为所述的光功率放大器把通过它的每个光都加以放大，所以也把放大的自发发射(ASE)相应地进行了放大，从而放大的自发发射可以由此起光信号的实际放大率的测度的作用。
因此根据本发明借助于放大的自发发射(ASE)的强度测量实际放大性能，并且可以把泵浦激光器的功率控制得使数据信号的放大率具有所要求的值。
测定ASE可以利用，例如，ASE还沿与原来的数据传输相反方向传播的事实，或者可以用没有传输的数据的波长内的放大强度进行测量，从而在此也可以测定纯的ASE功率。
另一方面如果已知要把泵浦激光器调节到具体的实际放大率，还可以把通过ASE功率进行的放大率的直接测量用于得到对传输线路段老化过程及其它原因的故障的推断。
还要说明的是，根据本发明的方法不仅可以用于纤维光导放大器也可以用于基片中的光波导结构以及半导体放大器中，后者不是用光而是用电泵浦。
相应于这种基本的发明思想，本发明人提出在光数据传输系统中控制起放大作用的媒介的光放大率的方法，其中用光或者电的方式向所述的起放大作用的媒介输送能量从而使所述的起放大作用的媒介放大通过该媒介的光信号，本方法如下地进行改进，检测所述媒介中放大了自发发射的强度，并且根据此强度引发一种与所述媒介关联的或者与含有该媒介的结构的放大功率关联的过程。
如上所述，起放大作用的媒介可以是光波导体、在基片中的波导体结构或者是半导体放大器，其中所述光波导体优选地是光导纤维，并且优选地所述起放大作用的媒介用稀土族元素掺杂，优选地用铒掺杂。
根据本发明的一个优选的扩展提出，在检测放大了的自发发射(ASE)时输出耦合正向传播和/或反向传播的光，可以由此定量地测定放大率。输出耦合反向传播的光可以例如借助于循环器或者隔离器进行。
根据本发明还可以，在检测放大了的自发发射(ASE)时把正向和/或反向传播的光按照频率划分成至少两个频带，并且至少测量优选地没有数据信号的频带的强度。为此，可以把常常已经安装在光放大器中的ASE抑制滤波器加以改造，使得可以用光电二极管检测受抑制了的ASE。
优选地可以以光学方式以波长在980nm左右和/或1480nm左右的激光供给能量。
根据本发明的思想，所述引发的过程可以是供给能量的控制机制，特别是泵浦激光器功率的控制机制，其中所提出的方法优选于控制980nm激光器。
在根据本发明的另一个优选实施例中，为了测定实有放大率，例如在试验性结构中，首先测量信号的实际放大率与放大了的自发发射(ASE)的相关性，接着把这种相关性通过相应的数学函数或者表格加以保存，在测定实有放大率时使用。
如上所述，所述引发的过程还可以是放大装置或者放大线路段的可靠性性能的监测机制，其中在放大性能的改变超过了和/或者低于与供给能量相关或者与信号功率相关的阈值时发出警报。
此外，根据本发明可以借助于测量出的量(信号功率和/或信号波长和/或温度)测定各泵浦激光器输出的泵浦功率，以检测泵浦激光器的性能数据改变。
同样可以借助于所测量的ASE功率测定放大装置的噪音系数，其中为了测定噪音系数，把其与放大了的自发发射(ASE)的相关性，在可能的情况下把其与其它影响量(例如温度)的相关性，通过一或多个函数或者表格储存起来。
根据本发明，上述方法可以用计算机或者微处理器进行，其中采用程序手段的相应的计算机程序，用于在计算机或者微处理器上实施所述程序以执行上述方法的步骤。
根据本发明，具有检测反向传播光装置的光隔离器(光电二极管)可以用于在数据传输线路段和/或放大线路段中检测放大的自发发射，上述数据传输线路段和/或放大线路段输入口、输出口、和布置在其间的适合耦合输出反向传播光的装置。
根据本发明，可以将所述光隔离器配置得使所述安排在输入口和输出口之间的装置引发光束扩展，这样从输入口向输出口传播的光聚焦在输出口上，而从输出口向输入口传播的光不聚焦在输入口上。
另外所述安排在输入口和输出口之间的媒介可以含有两个梯度折射率(GRIN)透镜，所述两个GRIN透镜之间具有由两个起偏器和一个法拉弟旋光器组成的装置。在此，起偏器概念在下文中理解为光在其中的传播特性取决于偏振状态的元件或者材料。
所述用根据本发明的光隔离器检测反向传播光的装置例如可以是光电二极管。
根据本发明还提出，用于在具有受传输的光数据信号载体光的输入口和光输出口的数据传输线路段和/或放大线路段中检测放大了的自发发射的装置加以如下改善：在输入口和输出口之间至少安排一个分频器和一个检测器，其中输出至少一个没有数据信号的频带然后供给检测器。
对应于上述根据本发明的方法，本发明人还提出一种含有实施所述方法的装置的光数据传输线路段。
权利要求书及附图对具体实施例的说明给出本发明的其它特点。
下面借助于附图详细地说明本发明：
图1：数据传输线路段；
图2：光在数据传输线路段上的强度曲线；
图3：光隔离器，表达沿信号方向的光的传播；
图4：光隔离器，表达沿信号方向相反的光的传播；
图4a：光循环器；
图5：输出数据传输线路段中不含信号的光的频段；
图6：示出ASE强度与实际的信号传输放大性能的函数关系；
图7：示意出具有多级放大器的数据传输线路段，所述放大器通过测量反向传播的ASE强度控制泵浦激光器功率。
图1示出根据本发明的从发射机1到接收机4的光导数据传输线路段，此段具有分段2.1至2.5及连接在其间的功率放大器3.1至3.4。
相应地在图1下面的图2中示出光信号在分段S1至S5上的特性曲线，分段S1至S5在图的下方标出，其间有放大线路段V1至V4。由此图可看出在各个分线路段中数据信号单调下降并且通过放大线路段重新放大，接着在后续的传输线路段又下降，直到信号最终从
从接收机到达发射机。
根据本发明放大线路段V1至V4和功率放大器3.1至3.4可以用铒掺杂光导纤维，借助于泵浦激光器对所述铒掺杂光导纤维供应能量。在输入端，功率放大器3.1至3.4各前置一个根据本发明的检测器，用于测量反向传播的放大了的自发发射5.1至5.4。在此，可以例如包含一种公知的光隔离器，在光隔离器旁设置附加的测量反向传播光的检测器。
图3和图4示出这样的根据本发明的光隔离器，在图3中用箭头表示光的正向传播方向，而在图4中用表示透射的光的反向传播方向。
光隔离器由光进入的输入口6和光重新射入传输线路段的输出口7组成。输入口方和输出口方各有一个GRIN(GRIN)透镜。在这两个GRIN透镜之间有一个法拉弟旋光器9，该法拉弟旋光器由两个磁铁11.1及11.2和一个一般地没有光学作用的物质构成，并且在输入口方由起偏器10.1封闭，在输出口放由起偏器10.2封闭。
图3中的箭头示出，在输入侧的输入的光是如何对齐在第一起偏器10.1上的。在法拉弟旋光器9偏振光绕两个偏振轴线转45度角。然后光在输出侧的GRIN透镜中重新复合再导向输出口7。
如图4所示，与数据传输方向相反地射入的光从输出口7进入光隔离器，同样地首先被导到第二起偏器上，由两个起偏器和两个起偏器之间的GRIN透镜引导，然而，在输入侧的GRIN透镜中反向传播的光不再准直于输入侧的光导纤维，而是继续分枝地传播，并且以此方式落到安排在输入侧的环绕输入光导纤维的检测器上，在此揭示了测量反向传播光从而测量放大了的自发发射(ASE)的可能性。
除了所示直接设置检测器的情况之外，当然还可以通过光导纤维把反向传播光引导到安排在远处的检测器中。
还可以用循环器35取代隔离器，如图4a所示。在门A接入的光在门B离开循环器35，而在门B接入的光在门C离开循环器35。也就是，在本应用情况中，信号沿从门A向门B的数据传输方向经过循环器35，而同时可以在门C，例如用光电二极管，检测反向传播的ASE。
循环器对于从门A向门B和从门B向门C的信道有同样的插入损耗，从而其构造比隔离器复杂。因此插入损耗高于隔离器，对于噪音系数起负面作用。所以优选隔离器。
另一个用于测量ASE的安排示于图5中。这里在光数据传输线路段中串连滤波器15，全频谱16的光信号进入该滤波器15被选择性地分开成两个频带16.1和16.2。第一个输出耦合的频带16.1没有数字信号因而只含有全部信号的至少一部分噪音。接着在检测器12(此例中为光电二极管)测量这个部分光谱16.1的强度。数据传输信号的没有输出耦合的部分光谱16.2进一步接到数据传输线路中，并且被引导向接收机方向。
由于光谱部分16.1没有用于传输数据信号本身的频率，所述这部分的强度构成数据传输线路段中放大了的自发发射(ASE)的测度。
总之在图3和图4中表示出可以用之测量数据传输线路段中的反向ASE强度的装置，而根据图5的装置揭示了在数据传输线路段中测量沿数据信号传输方向的ASE的可能性。
为了证实基于ASE强度的测量实际上可以是对于起放大作用的媒介特别是掺杂的光导纤维或者说光基片的放大率的真实推断，图6中示出实验测量出的所测ASE强度(X轴)与传播的信号的放大率(Y轴)之间关系的曲线。曲线17表示反向ASE强度作为实际存在于铒掺杂的光导纤维中放大率的函数，而下面的曲线18表明正向测量出的ASE强度作为实际存在于铒掺杂的光导纤维(EDFA)中放大率，也就是数据信号的实际增益，的函数。
曲线17示出在至少35分贝左右的强度范围内近于线性的特性，而曲线18示出稍近二次方的函数关系。两条曲线都是严格单调上升的，从而通过测量ASE强度值可以单值地推断实际存在的放大率。测量出的ASE强度与实际放大率之间的关系可以用函数储存或者表格储存，从而通过测量出的传输数据的光的ASE强度可以直接地推断实际放大作用的效率。
于是，基于这种关系还可以控制泵浦激光器或者控制起放大作用的媒介的电能供给，以避免使用过小的放大功率而引发噪音系数上升，同时也可以避免使用过大的放大功率而引发光导纤维中非线性作用造成过大的信号失真。
图7最后示意数据传输线路段2的多级光放大器32内部构造，具有第一放大器级33(980nm)和第二放大器级34(1480nm)。此例示出第一放大器级32中的本发明所述控制方法与在第二放大器级34中已经公知的控制方法的组合。在第一放大器级32中把输入的信号的一小部分用耦合器20从数据传输段2输出耦合并引入到信号功率检测器21中以测量输入的信号强度。传输的光的其余部分导入根据本发明的光隔离器23，光隔离器23的结构在图3和图4中示例地表示出。图中以检测器12测量在此级中产生的反向传播ASE功率，接着是另一个耦合器25以980nm波长从泵浦激光器输入光。泵浦激光器24通过计算机22控制，其中把测量出的反向传播的ASE功率用作控制量，并且相应与存储的ASE功率关联的函数或者表格调整泵浦激光器24，从而在第一铒掺杂光导纤维(EDF)中调整出理想的数据信号放大率。
EDF26后又续接具有检测器12的光隔离器12，用于测量反向传播的ASE。接着经耦合器25引导数据信号，通过此耦合器25将波长为1480nm的泵浦激光向后续的铒掺杂光导纤维馈送。接着是领域内公知的光隔离器19，所述光隔离器19后接退耦器20，通过此退耦器20输出部分信号，并且在信号输出功率检测器27中测量所述数据传输段末端的信号强度。关于此强度的信息也输入到计算机中，从而可以用之控制泵浦激光器28。变通地也有直接在最后的耦合器25前面测量被测的反向传播的ASE功率并把此信息用于控制泵浦激光器28的可能性。
处理器22在功能上分成三个任务范围。功能方框30的任务是控制泵浦激光器24的泵抽功率。为此分析测量出的反向传播的ASE。此外，该测量值还使之可以测定第一级的噪音系数。因为第一级对总装置的噪音系数的测定起决定性作用，所以也可以知道总装置的噪音系数。
功能方框29的作用是，监测泵浦激光器24的功率数据。基于投入运转时进行的测量，可以知道泵浦功率或者说注入激光电二极管中的电流应当有多大，以通过测量出的输入功率达到从测定的反向传播的ASE功率确定的增益。为了改善测量可以把输入的功率按频谱分开测量或者从在发射机测量出的功率推导出输入功率分布。如果实际注入的泵浦功率或者实际输入激光电二极管的注入电流偏离所述确定值，泵浦激光器24的功率数据就已经改变了。以此技术方式例如可以检测老化效应。
以同样的技术方式还可以控制第二放大器级。下面仅说明所述的控制概念如何有意义地与其它控制方法结合。放大器控制的目的是，用尽可能小的噪音系数调整到预定的增益。通过上面说明的控制泵浦激光器24的泵浦功率，控制第一放大器级的理想增益并且测定总装置的噪音系数。借助于函数方框31把泵浦激光器28的功率控制得使得到从输入器6至输出器7的总装置所要求的增益。
补充地指出，激光器的概念总体上包括可以提供泵浦光的激光器，属于这种激光器的特别地还有激光电二极管和半导体激光器。还应当注意，根据本发明方法的传输线路段中可以是一级的也可以是多级的。
不言自明，上述的本发明的特征不仅可以用于那些给出的结合还可以用于其它的结合或者单独地使用，而不脱离本发明的范围。
综上所述，通过本发明提供了一种方法和一种装置用于控制起放大作用的媒介的光放大率，特别是掺杂的光导纤维的光改大率，其中把放大了的自发发射用作为放大功率特别是泵浦激光器功率的控制量，并且避免数字信号的放大率进入饱和区。由此特别地达到，尽管是数据传输信号多重放大相互连接也可得到最大的信号功率噪音比，或者说信号噪音比仅有很小的下降，并且阻止使传输的数据出现噪音。
图中英文注释的意义：
Power功率
Power detector功率检测器
Wavelength波长
Signals信号
Erbium doped fiber铒掺杂光导纤维
Signal input power信号输入功率
Signal output power信号输出功率
Backward ASE反向传播ASE
Pump laser泵浦激光器
Pump power monitoring 1st stage第一级泵浦功率监测
Gain control of 1st stage and noise figure monitoring第一级增益控制和噪音监测
Overall gain control总增益控制
Backward propagating反向传播
Forward propagating正向传播

Claims (40)

1.用于控制光数据传输系统中的起放大作用的媒介(26)的光放大率的方法，用光或者电的方式向所述的起放大作用的媒介(26)输送能量并且所述起放大作用的媒介(26)放大通过该媒介的光信号，其特征在于，检测所述媒介(26)中光的被放大的自发发射(ASE)的强度，并且根据此强度引发一种与所述媒介的放大功率关联的或者与含有该媒介的结构的放大功率关联的过程。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将光导体(26)或者半导体放大器用作所述起放大作用的媒介。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述光波导体包含光导纤维(26)，或者在基片上的波导结构。
4.如权利要求1至3之任一项所述的方法，其特征在于，所述起放大作用的媒介(26)用稀土族元素掺杂，优选地用铒掺杂。
5.如权利要求1至4之任一项所述的方法，其特征在于，在检测放大了的自发发射(ASE)时耦合输出正向传播和/或反向传播的光。
6.如权利要求1至5之任一项所述的方法，其特征在于，借助于循环器(35)或者隔离器(23)耦合输出反向传播的光。
7.如权利要求1至4之任一项所述的方法，其特征在于，在检测放大了的自发发射(ASE)时把正向和/或反向传播的光按照频率划分成至少两个频带(14.1、14.2)，并且至少测量优选地没有数据信号的频带的强度。
8.如权利要求1至7之任一项所述的方法，其特征在于，采用波长在980nm左右和/或1480nm左右的泵浦激光供给能量。
9.如权利要求1至8之任一项所述的方法，其特征在于，所述被引发的过程是供给能量的控制机制。
10.如权利要求1至9之任一项所述的方法，其特征在于，所述引发的过程是泵浦激光器功率的控制机制，优选地980nm激光器功率的控制机制。
11.如权利要求1至10之任一项所述的方法，其特征在于，把实际的放大率与ASE的强度通过数学函数或者表格加以保存并且加以利用以测定实有放大率。
12.如权利要求1至11之任一项所述的方法，其特征在于，所述引发的过程是放大器装置或者放大线路段的可靠性性能的监测机制。
13.如权利要求1至12之任一项所述的方法，其特征在于，在放大性能的改变超过了和/或者低于与供给能量相关或者与信号功率相关的阈值时发出警报。
14.如权利要求1至13之任一项所述的方法，其特征在于，借助于测量出的量测定各泵浦激光器输出的泵浦功率，以检测泵浦激光器的性能数据改变。
15.如权利要求1至14之任一项所述的方法，其特征在于，将所测量的量用于测定放大器(32)的噪音系数。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，为了测定噪音系数，把其与ASE的相关性，以及与其它影响量譬如信号功率之类的相关性，通过一或多个函数或者表格储存起来。
17.利用程序代码的计算机程序，用于当在计算机(22)或者微处理器上实施所述程序时以执行根据上述权利要求1至16之一的所有步骤。
18.如权利要求17所述的利用程序代码的计算机程序，其特征在于，所述程序储存在计算机可读数据介质上。
19.在发射机(1)与接收机(4)之间的至少部分电信道上传输权利要求17所述的计算机程序。
20.采用根据权利要求17的计算机程序。
21.光隔离器(光电二极管)，用于在具有输入口(6)、输出口(7)和安排在其间的适用耦合输出反向传播光的装置(8.1、8.2)的数据传输线路段和/或放大线路段中，检测ASE，其特征在于，设有检测反向传播光的装置。
22.如权利要求21所述的光隔离器，其特征在于，所述安排在输入口(6)和输出口(7)之间的装置(8.1、8.2)引发光束扩展，这里，从输入口(6)向输出口(7)传播的光聚焦在输出口(7)上，而从输出口(7)向输入口(6)传播的光不聚焦在输入口上。
23.如权利要求22所述的光隔离器，其特征在于，所述安排在输入口(6)和输出口(7)之间的装置含有两个GRIN透镜(8.1、8.2)，所述两个GRIN透镜之间有由两个起偏器(10.1、10.2)和一个法拉弟旋光器(9)组成的装置。
24.如权利要求21至23之任一项所述的光隔离器，其特征在于，检测反向传播光的装置(12)是光电二极管。
25.装置，用于在具有将要传输的光数据信号光的输入口(6)和光输出口(7)的数据传输线路段和/或放大线路段中检测放大了的自发发射，其特征在于，在输入口(6)和输出口(7)之间至少安排一个分频器(15)和一个检测器(12)，其中耦合输出至少一个没有数据信号的频带然后输入到检测器12中。
26.在接收机(4)与发射机(1)之间的光数据传输系统，具有控制起放大作用媒介(26)的放大率的装置，其中，用光或者电的方式向所述的起放大作用的媒介(26)输送能量从而使所述起放大作用的媒介(26)放大通过该媒介的光信号，其特征在于，设有检测所述媒介(26)中光的放大的自发发射(ASE)的强度装置，并且设有根据此强度引发一种与所述媒介的放大功率关联的或者与含有该媒介的结构的放大功率关联的过程的装置。
27.如权利要求(26)所述的数据传输系统，其特征在于，所述起放大作用的媒介是光导体(26)或者半导体放大器。
28.如权利要求27所述的数据传输系统，其特征在于，所述光波导体包含光导纤维(26)，或者在基片上的波导结构。
29.如权利要求26至28之任一项所述的数据传输系统，其特征在于，所述起放大作用的媒介(26)用至少一种稀土族元素掺杂，优选地用铒掺杂。
30.如权利要求26至29之任一项所述的数据传输系统，其特征在于，在检测放大了的自发发射(ASE)时用耦合器耦合输出正向传播和/或反向传播的光。
31.如权利要求26至30之任一项所述的光数据传输系统，其特征在于，设有循环器或者隔离器，用于耦合输出反向传播的光，优选地如权利要求21至24之任一项所述。
32.如权利要求26至31之任一项所述的光数据传输系统，其特征在于，在检测被放大的自发发射(ASE)过程中，设有与频率相关的分离器用于，优选地根据权利要求25，把正向和/或反向传播的光按照频率划分成至少两个频带(14.1、14.2)，并且设有装置用于至少测量优选地没有数据信号的频带(14.1)中的强度。
33.如权利要求26至32之任一项所述的光数据传输系统，其特征在于，设有波长在980nm左右和/或1480nm左右的泵浦激光器，用于供给能量。
34.如权利要求26至33之任一项所述的光数据传输系统，其特征在于，所述引发的过程是供给能量的控制机制。
35.如权利要求26至34之任一项所述的光数据传输系统，其特征在于，所述引发的过程是泵浦激光器功率的控制机制，优选地980nm激光器(24)功率的控制机制。
36.如权利要求26至35之任一项所述的光数据传输系统，其特征在于，为了测定实有放大率，把实际放大率与ASE强度的相关性通过相应的数学函数或者表格存储在电子存储器中并且借助于微处理器(22)加以分析。
37.如权利要求26至36之任一项所述的光数据传输系统，其特征在于，作为所述引发的过程，优选地在微处理器(22)中，设有放大装置或者放大线路段的可靠性性能的监测机制。
38.如权利要求26至37之任一项所述的光数据传输系统，其特征在于，设有在放大性能的改变超过了和/或者低于与供给能量相关或者与信号功率相关的阈值时发出警报的装置，优选地是具有相应程序的微处理器(22)。
39.如权利要求26至38之任一项所述的光数据传输系统，其特征在于，设有借助于测量出的量测定各泵浦激光器给出的泵浦功率，以检测泵浦激光器的性能数据改变的装置，优选地是具有相应的程序的微处理器(22)。
40.如权利要求26至39之任一项所述的光数据传输系统，其特征在于，设有用所测量的量测定放大器(32)的噪音系数的装置，该装置优选地是具有相应程序的微处理器(22)。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112461538A (zh) * 2020-11-02 2021-03-09 伯朗特机器人股份有限公司 齿轮噪音评估方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2389957A (en) * 2002-06-19 2003-12-24 Kamelian Ltd Automatic power control of a semiconductor optical amplifier
KR100526502B1 (ko) * 2003-05-21 2005-11-08 삼성전자주식회사 반도체 광증폭기 모듈
US7444078B1 (en) * 2003-09-18 2008-10-28 At&T Intellectual Property Ii, L.P. Transient control solution for optical networks
GB0413017D0 (en) * 2004-06-10 2004-07-14 Bookham Technology Plc Optical amplifiers
US7332360B2 (en) * 2004-10-25 2008-02-19 Applied Materials, Inc. Early detection of metal wiring reliability using a noise spectrum
JP6229474B2 (ja) * 2013-12-13 2017-11-15 富士通株式会社 半導体レーザ装置、光アンプおよび判定方法
WO2017195341A1 (ja) * 2016-05-13 2017-11-16 三菱電機株式会社 光増幅装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4239329A (en) * 1978-08-04 1980-12-16 Nippon Telegraph And Telephone Public Corporation Optical nonreciprocal device
GB2230912B (en) * 1989-04-22 1993-10-20 Stc Plc Optical amplifier gain control
GB2245121B (en) * 1990-06-16 1994-03-16 Stc Plc Telemetry
JPH0697554A (ja) * 1992-09-16 1994-04-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光ファイバ増幅器
JP3012760B2 (ja) * 1993-10-25 2000-02-28 三菱電機株式会社 光増幅器及び分配システム及びローカル・エリア・ネットワーク及び利得制御方法
JP2778438B2 (ja) * 1993-12-27 1998-07-23 日本電気株式会社 光増幅装置と光増幅器設計方法と光中継伝送システム
JP3618008B2 (ja) * 1995-03-17 2005-02-09 富士通株式会社 光増幅器
JP3741767B2 (ja) * 1996-02-26 2006-02-01 富士通株式会社 光ファイバ増幅器
CA2172873C (en) * 1996-03-28 2002-03-12 Kim Byron Roberts Method of determining optical amplifier failures
JPH09321701A (ja) * 1996-05-31 1997-12-12 Fujitsu Ltd 光通信システム及び光増幅器
JPH10223963A (ja) * 1997-02-07 1998-08-21 Nec Eng Ltd 光ファイバ増幅装置
KR100219719B1 (ko) * 1997-07-15 1999-09-01 윤종용 감시가능한 파장분할다중화 광증폭기 제어시스템 및 그 제어방법
US6049413A (en) * 1998-05-22 2000-04-11 Ciena Corporation Optical amplifier having first and second stages and an attenuator controlled based on the gains of the first and second stages
KR100416439B1 (ko) * 1998-11-24 2004-03-30 삼성전자주식회사 이득평탄도를제어하는광섬유증폭기
JP3802992B2 (ja) * 1999-02-08 2006-08-02 富士通株式会社 波長多重光通信システム
JP3844902B2 (ja) * 1999-03-02 2006-11-15 富士通株式会社 波長多重用光増幅器及び光通信システム
EP1085683A1 (en) * 1999-09-15 2001-03-21 TELEFONAKTIEBOLAGET L M ERICSSON (publ) WDM optical communication system
US6307670B1 (en) * 1999-12-14 2001-10-23 Corning Incorporated Pump power control for optical fiber amplifier
JP2001196670A (ja) * 2000-01-12 2001-07-19 Oki Electric Ind Co Ltd 光増幅器
EP1130802A1 (en) * 2000-03-02 2001-09-05 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Power stabilisation in an optical communication system
WO2002019572A1 (fr) * 2000-08-31 2002-03-07 Fujitsu Limited Procede de demarrage d'un systeme de communication optique, procede d'agrandissement/de reduction de canaux, et support enregistre lisible par un ordinateur

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112461538A (zh) * 2020-11-02 2021-03-09 伯朗特机器人股份有限公司 齿轮噪音评估方法
CN112461538B (zh) * 2020-11-02 2022-08-30 伯朗特机器人股份有限公司 齿轮噪音评估方法

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