CN1432228A - 含有分布和分立式拉曼光纤放大器的放大器系统 - Google Patents

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Abstract

一种放大器系统包括：分布拉曼光纤放大器和含有色散补偿光纤的分立拉曼光纤放大器。分立拉曼光纤放大器有效地连接到分布拉曼光纤放大器并且放大接收到的来自分布拉曼光纤放大器的信号。在一个实施例中，至少一个泵源信号源与到分布的和分立的拉曼光纤放大器相耦合。在该实施例中，分布拉曼光纤放大器和分立拉曼光纤放大器共享由共享泵源所提供的光泵取功率。

Description

含有分布和分立式拉曼光纤放大器的放大器系统
技术领域
本发明涉及光放大器系统并且更具体地涉及包括分布和分立拉曼放大器的系统。
背景技术
长距离通信系统通常在长距离的传输光纤间使用掺铒光纤放大器。该掺铒光纤放大器的典型结构包括一种或多种工作在980nm或1480nm波长并且提供输出耦合到掺铒光纤的泵源激光器。掺铒光纤放大器(EDFA)是分立放大器。这样的放大器用于提供足够的增益来补偿在传输光纤中的信号衰减，这常常需要多个高功率泵源。掺铒光纤放大器用于提供高功率输出信号，换言之，因为当信号通过传输光纤传输时，当信号到达下一个放大器时，被衰减的信号水平将接近噪声程度。掺铒光纤放大器通常需要每隔100公里或更短距离就放置一个，不然信号水平将在到达下一个EDFA以前就下降到接近于噪声水平，并且下一个放大器就不能区分出噪声和信号。
分立拉曼光纤放大器能够用作补偿信号通过传输光纤时产生衰减的放大器装置。为了这个目的，分立拉曼光纤放大器设置在长距离(通常40-100公里)传输光纤之间。不幸的是，只有分立拉曼放大器的放大器系统会存在着来自双瑞利背向散射的MPI(多通干涉)和来自泵取耗尽而引起的增益饱和缺点。
有时分布拉曼光纤放大器和掺铒光纤放大器一起使用。典型的分布拉曼光纤放大器使用一般的传输光纤作为增益介质。但是，通过分布拉曼放大器的信号经过变形并且由于光纤产生的色散效应而变得更宽。由掺铒放大器提供并且放大的该变形信号会减小了信噪比。为了补偿信号加宽，这样的放大器系统通常使用多级掺铒光纤放大器，并在掺铒放大器的两个放大级之间具有的色散补偿光纤。对掺铒光纤放大器两级之间的色散补偿光纤的熔接会对放大器产生了大约10dB的损耗，这可以通过增加泵源来克服，这也增加了成本。
发明内容
根据本发明一个方面，放大器系统包括：(i)分布拉曼光纤放大器；(ii)分立拉曼光纤放大器，含有色散补偿光纤。分立拉曼光纤放大器有效地连接到分布拉曼光纤放大器并且放大接收到的来自分布拉曼光纤放大器的信号。在一个实施例中，至少一个泵信号源连接到分布的和分立的拉曼光纤放大器。在这个实施例中，分布拉曼光纤放大器和分立拉曼光纤放大器共享由共享泵源以提供的光泵功率。在本发明的一个实施例中，掺铒光纤放大器(EDFA)有效地连接到分立拉曼光纤放大器并且掺铒光纤放大器放大从分立拉曼光纤放大器接收的信号。
本发明中放大系统的一个优点是没有或只有很小的信号加宽，而在EDFA级间没有色散补偿光纤的中心级。由色散放大器带来的损耗则分布到其它的元件上，诸如上行/下行复用器，偏振模式色散补偿器，或色散增益平坦元件。
这个发明的另一个优点是光放大器相互间的间距能够超过100公里，因为由于分布拉曼光纤放大器的使用，传输衰减变得最小。
为更完整地理解本发明，其目的和优点，请参考下面的说明书和附图。本发明的其它特征和优点在下面详细描述中阐述。
可以理解前面的一般描述和下面的详细描述只是本发明的示例，目的是提供本发明要求的特性和特点。所包括的附图提供了对本发明的进一步理解，在这里将其合并而且组成这个说明书的一部分。附图示出了本发明的不同实施例，并且和描述一起用于解释本发明的原则和操作。
附图说明
图1是示出有效连接到包括色散补偿光纤的分立拉曼放大器的分布拉曼放大器的示意图。
图2是示出进入图1的分布拉曼放大器的输入信号，离开该放大器的加宽输出信号和离开分立拉曼放大器的校正信号的示意图。
图3是示出图1中放大器系统增益线型的示意图。
图4是示出有效连接到分立拉曼放大器的分布拉曼放大器的示意图，其中来自分立拉曼放大器的剩余的泵源可由分布拉曼放大器共享。
图5是示出有效连接到分立拉曼光纤放大器的分布拉曼光纤放大器的示意图，其中分立拉曼光纤放大器依次有效连接到掺铒光纤放大器。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的实施例，其实例由附图示出。在附图中，相同的指示数字代表相同或相似的部分。在图1中示出了本发明放大器系统的第一示范实施例，并且由在本文中的标号10来表示。根据本发明，放大器系统10包括分布拉曼光纤放大器12和分立拉曼光纤放大器14。分布拉曼光纤放大器12包括一段传输光纤16，它由反射传输泵光来拉曼泵取。符合传输距离长度的拉曼泵取光纤16的有效长度在40km和100km之间。在通信系统中，术语“传输距离长度”是指两个分立放大器之间传输光纤的长度。这样，分布拉曼光纤放大器的传输光纤形成了“传输距离”。例如，光纤16是单模光纤，诸如类似G.652，G.653或G.654这样的ITU标准设计的单模光纤。更具体地说，光纤16可以是由康宁股份有限公司提供的SMF-28TM光纤，SMF-DSTM光纤，或LEAFR光纤。通过这根光纤16传输的信号被放大，且因为这个原因，不象通过常规未泵取的传输光纤的传输信号那样衰减很快。这个实施例的分立拉曼光纤放大器14包括了作为至少一部分分立拉曼光纤放大器14的放大(也就是，增益)介质的一圈或更多圈色散补偿光纤18。常规的传输光纤也可以形成一部分分立拉曼光纤放大器的放大介质。色散补偿光纤18可以是由康宁公司提供的纯ModeTMDCF光纤，DCF-40TM光纤，DCM-60TM光纤，或DCM-80TM光纤。采用色散补偿光纤18作为放大介质，使得色散补偿光纤18当补偿信号加宽时能够进行放大。
更具体地说，分立拉曼光纤放大器14光学耦合并且有效连接到分布拉曼光纤放大器12。分立拉曼光纤放大器14放大从分布拉曼光纤放大器12接收到的信号S’，且提供进一步放大的信号S”。由分布拉曼放大器12的输出信号S’一般由于分布拉曼放大器12的传输光纤16引起的色散补偿效应而加宽(相对输入信号S加宽到1/3位周期)。本发明的一个优点是分立拉曼光纤放大器14通过提供例如在1530nm到1570nm信号波段的色散补偿，使用至少一圈色散补偿光纤18来校正这个信号加宽。这在图2示意图中示出。
色散补偿光纤18可以被泵取得恰好足以制作较低衰减的宽带补偿器。那就是，色散补偿光纤18可以被恰好泵取来提供没有增益或衰减。宽带是大于30nm的波长带宽，并且较适宜地是100nm或更大的波长带宽。在图1中描述的放大器系统中，由200mW泵取的色散补偿光纤18使色散补偿光纤18成为较低衰减的补偿器。这个泵取提供了在1400nm到1500nm范围的光学泵取信号。如果将附加泵取功率用于色散补偿光纤18，分立拉曼光纤放大器14将对放大系统10提供净增益。
在示范实施例中，分立拉曼光纤放大器14也包括至少一个隔离器以阻止1500mn波长范围的光学噪声在信号传输方向的相反方向传输。在该实施例中，分立拉曼光纤放大器14包括两个隔离器20A和20B，在它们之间是增益光纤和/或色散补偿光纤18。在光纤18的上游，第一隔离器20A防止反向传输噪声信号进入分布拉曼光纤放大器12。在光纤18下游的第二隔离器20B，防止相反传输噪声信号进入色散补偿光纤18。
在这个实施例中，1450nm泵源22向DCF18和分布拉曼光纤放大器12提供反向的传输泵源光。较佳地由泵源22提供反向的(相对于信号传输方向)传输泵取能量，因为这样的结构减小了由调制泵取诱导噪声产生的光信号调制。但是，如果泵取的噪声减小(也就是，如果泵取的光谱相干增加)，可以使用同向泵取(也就是，当信号被放大时在相同方向泵取)。附加泵取22A也可以用于提供更多的泵取能量。这样泵源光22，22A可以通过诸如波分复用器耦合到一起。更具体地说，在这个实施例中，泵取光22可以是由共享的光纤布喇格光栅稳定的法布里-珀罗半导体激光二极管泵取。通过使泵取光22提供的泵取光进入耦合器24(例如，三通光束分离器，可调开关耦合器或3dB耦合器)来提供泵取光，所述耦合器24把较小部分的泵取光分束到用于分立拉曼放大器14的波长选择耦合器24B，把较大部分泵取光分束到用于分布拉曼放大器12的波长选择耦合器24A。通过控制泵取光22来提供光量，例如通过输入和输出2％的分接耦合器25A，25B，光电二极管26，和对电压控制的开关耦合器24的反馈电路和可变光衰减器VOA26来提供对分布和分立拉曼放大器的增益控制。
在图3中示出了如图1所示的上述放大器系统的增益分布。如我们所见，即使泵源由分立拉曼放大器和分布拉曼放大器共享，但是这个放大器系统有相对平坦的增益曲线。
图4示出了类似于图1所示的放大器系统。不过，在图4中示出的放大器系统使用了两圈色散补偿光纤18和连接在它们中间的光学元件。在图4中示出的放大器系统也使用两套泵源22A，22B，其中一套(22A)由分布拉曼光纤放大器12和分立拉曼光纤放大器14共享。另一个泵取源22B向分布拉曼放大器12提供泵源光。该结构保存了来自分立拉曼光纤放大器14的剩余能量并且将能量应用到分布拉曼放大器12。这个泵取结构提供更多的泵取能量到放大器系统10，从而使放大器系统得到更高增益和更多输出功率。分布和分立拉曼放大器也可以类似方式共享更多的光泵源。
在这里插入并且由图1和4来描述的，波长选择耦合器24A和24B可以一个方向通过信号光(通常以1550nm波长为中心)并且从另一个方向反射1400nm到1500nm的泵源光。这样，由波长选择耦合器将信号S’从分布拉曼光纤放大器12设置路径到分立拉曼光纤放大器14。波长选择连接器24A也将一部分由泵源22提供的泵源信号设置路径到分布拉曼放大器12。类似地，波长选择耦合器24B对信号S”设置路径，使之离开分立拉曼光纤放大器14的放大介质(例如色散补偿光纤18)，而对反向传输泵源信号提供这个放大介质。
本发明的放大器系统的另一个替换实施例如图5所示。图5的这个放大器系统类似于图1中所示的放大器系统10，其中也使用了有效连接到分立拉曼光纤放大器14上的分布拉曼光纤放大器12。不过，另外，这个放大器系统也包括光学耦合和有效连接到分立拉曼光纤放大器14上的掺铒光纤放大器30。掺铒光纤放大器30可以是诸如有放大级32A和32B的多级放大器，位于多级放大器之间的可选损耗元件34和控制器35。损耗元件34在掺铒光纤放大器中间级提供了大约4dB到12dB的损耗。这样，损耗元件可以是诸如用于波长切换或选择路径的上行/下行复用器，增益平坦滤光器，偏振模式色散(PMD)补偿器，或动态增益应用装置。
因此，显然那些普通技术人员在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行不同的修改和变换。于是，意味着本发明覆盖了这些发明的修改和变化，它们包含在附加的权利要求和它们的等价技术方案的范围中。

Claims (12)

1.一种光放大器系统，其特征在于，包括：
(i)分布拉曼光纤放大器；和
(ii)分立拉曼光纤放大器，其包括增益介质和形成至少一部分所述增益介质的色散补偿光纤，所述分立拉曼光纤放大器有效连接并且光学耦合到所述分布拉曼光纤放大器，由此它将放大从所述分布拉曼光纤放大器接收到的信号。
2.如权利要求1所述的放大器系统，其特征在于，进一步包括至少耦合到所述分布拉曼光纤放大器和所述分立拉曼光纤放大器的一个泵取信号源，由此分布拉曼光纤放大器和分立拉曼光纤放大器共享由所述泵取能提供的光泵取功率。
3.如权利要求2所述的放大器系统，其特征在于，其中所述泵取源对所述分布拉曼光纤放大器提供反向泵取。
4.如权利要求3所述的放大器系统，其特征在于，其中所述泵取提供在1400nm到1500nm波长范围的光。
5.如权利要求1所述的放大器系统，其特征在于，其中所述色散补偿光纤是低损耗补偿器。
6.如权利要求1所述的放大器系统，其特征在于，其中所述色散补偿光纤提供净的正增益。
7.如权利要求1所述的放大器系统，其特征在于，进一步包括有效连接到分立拉曼光纤放大器的掺铒光纤放大器，所述掺铒光纤放大器放大接收到的来自所述分立拉曼光纤放大器的信号。
8.如权利要求1所述的放大器系统，其特征在于，进一步包括至少一个隔离器和至少一个光分接头。
9.如权利要求1所述的放大器系统，其特征在于，其中所述分立拉曼光纤放大器进一步包括两个光隔离器。
10.一种放大光系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(i)通过分布拉曼光纤放大器传输光信号；以及
(ii)通过使用包括色散补偿光纤的分立拉曼放大器放大所述光信号。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括用共享光泵源对所述分布拉曼放大器和所述分立拉曼放大器的泵取步骤。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：
(i)将所述分立拉曼光纤放大器的输出信号提供到掺铒光纤放大器；并且
(ii)采用所述掺铒光纤放大器放大能提供的输出信号。
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