CN1445600A

CN1445600A - 可调多态波分多路复用拉曼泵计算机程序产品、系统和方法

Info

Publication number: CN1445600A
Application number: CN03119320A
Authority: CN
Inventors: 本杰明·J·埃格尔顿; 保罗·斯坦恩沃泽尔; 江守義弘; 並木守; 藤崎昭; 木村俊夫
Original assignee: AMERICON FIETALL Ltd
Current assignee: AMERICON FIETALL Ltd
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2003-10-01
Anticipated expiration: 2023-03-14
Also published as: EP1345294A3; EP1345294A2; EP1345294B1; US6768577B2; CN100334498C; US20030174387A1; JP2004006710A

Abstract

本发明提出了一个可调的多态波分多路复用拉曼泵、放大器、一系统、方法、以及用于控制可调拉曼泵和放大器的计算机程序产品。泵源的可调节性是通过形变或加热外部光纤光栅而实现的，因此可使泵源发射不同波长的光。该系统包括一个基于微处理器的控制器，该控制器监测放大器的性能并且可对放大器的可调泵的驱动电流和/或波长进行调节以实现目标性能。

Description

可调多态波分多路复用拉曼泵计算机程序产品、系统和方法

技术领域

本发明涉及一种可调的多态波分多路复用拉曼泵、放大器、一系统、方法、以及用于控制它们的计算机程序产品。

背景技术

随着信息爆炸时代的来临，光通信系统需要更大的数据传输量。通常，光通信系统利用单光波长来在单光纤上(例如1310nm或1550nm)传输数据。我们希望有这些波长上的信号，因为它们减少了光纤的光吸收性能。然而，为了增加这些单光纤系统的数据传输容量，必须增加位于传输路线上的光纤数目，这极大地增加了光纤网络的成本。

为了缓和该问题，诸如密集波分复用(DWDM)光通信系统这样的波分复用(WDM)光通信系统是合乎需要的。在WDM系统中，通过单光纤对具有不同波长的多个光信号进行传送。

光纤通信系统将光信号传送要经过相当大的距离。由于吸收和衰减，光信号的信号强度在该距离内有所衰减。如果预定量的信号强度未维持在背景噪声之上(或其他噪声源)，那么削弱的信号强度最终会导致信号接收的降低。使用放大器以便预定量的信号强度维持在背景噪声的左右。通常，存在两种方法来放大光信号：第一种方法是利用电继电器，该继电器将光信号转换成电信号、对电信号进行放大、并将已放大的电信号转换回光信号以进一步沿着光纤来传输；第二种方法是放大光信号本身。被用于根据第二种方法来对光信号进行放大的两类放大器是诸如掺铒光纤放大器(EDFA)这样的掺稀土光纤放大器以及拉曼放大器。

EDFAs当前被最广泛的用于WDM系统的光放大器，且被有效而可靠的用于对WDM信号进行光放大。然而，EDFAs具有其范围受到限制的一放大带宽，并且产生了随增益曲线而变的波长。由于不同数量的增益被提供给各种WDM频道，因此根据频道的波长，对于WDM而言不希望有EDFAs的这两个特性。为了抵消该效果，使用增益平滑滤波器以便整个通信带宽获得均匀或平滑增益曲线(具有小于1dB的增益偏值)。增益平滑滤波器被设计成具有一个损耗曲线，该损耗曲线具有与增益曲线形状相反的一形状。然而，增益平滑滤波器限于一特定的增益曲线，且不能被动态的调节以补偿EDFA增益幅度的变化。因此，当EDFA的增益变化了，或者如果由于诸如增加了更多的WDM信号而使通信网络的属性变化了，则不能保持平滑的增益曲线。此外，增益平滑滤波器减少了输入到光纤中的总功率数。

拉曼放大器利用光纤内的被称为光的受激拉曼散射的现象来实现特定波长带宽上的增益。非弹性散射处理产生了光频声子和一起传播的斯托克司波，该种光的激光频段被与光频声子频率等值的量所降低(即保持了总能量)。在石英光纤中，在激光频率之下大约13THz处出现了SRS增益的峰值(或者相反，在比被泵送入光纤的光波长大约长100nm的波长处)。因为拉曼放大是散射处理，而与任意一种特定材料的共振性质无关，因此在任意波长上可产生激光的拉曼增益频谱。因此，改变激光的波长可改变其上的峰值增益被用于WDM信号的波长，因此对一些WDM信号进行放大以超过其他的。通过将几个不同泵浦波长多路复用成同一个光纤，可在任意带宽上产生适当的平滑增益频谱。因为拉曼放大器需要很大的泵浦功率以获得与EDFA相同的增益，因此拉曼放大器主要是被用于位于EDFAs放大带宽之外的信号波段中。

尽管拉曼放大器在较宽的波段上对信号进行放大，但是拉曼放大器的增益相对较小，因此最好是使用高输出激光设备作为泵浦源。然而，增加单模(或频率)泵浦源的输出功率使其超出一定的门限值，这会造成受激布里渊散射并增加位于最大功率值处的噪声。为了防止该问题，根据对本发明的理解，最好是使用多态激光以作为拉曼放大器中的泵浦源。多态激光具有多个振动纵模，每一个均可提供小于门限值的输出功率，在该门限值处会出现受激布里渊散射。与在单波长上提供所有功率相反，多态激光可提供足够量的输出功率以实现分布在各个模式上的拉曼放大(例如，输出光的波长)。

为了控制从泵浦源所发出的光的波长，因此，利用光纤光栅来确定哪一个信号的波长将被放大，这是为人所知的。光纤光栅有选择的反射一定波长的光，这可使特定波长的激光束被输出。为人所知的是光纤光栅包含在光纤的电缆芯线束内，且与激光器设备本身相独立。

在公开号为N0.6188705的美国专利申请中所描述的利用可调光纤光栅是光谱学的一个应用。可调光纤光栅被描述为与准单色光源相耦合以选择从光源所输出的光的单频率。尽管光源可产生多态光，但是将可调光纤光栅配置成光源只输出单频率。如公开号为No.6188705的美国专利申请中所说明的，对于光谱学应用而言，如果不要求的话，强烈推荐单频率操作，以便利用窄带吸收线来检测物质(705专利，第1栏，第54-57行)。波长调谐机构可通过诸如温度改变、压缩或通过应力应变来调节光纤光栅(705专利，第6栏，第14-42行)。

然而，本发明人认识到705专利中所描述的可调光纤光栅的单频方面不适于用作拉曼放大器泵浦设备，因为如上所述，当在拉曼应用中使用多态泵浦源时，多态泵浦源优于单频泵浦源。

如2002年1月出版的Bruce，E.“可调激光”，IEEE频谱，第35-39页中所述的，存在多种其他类型的可用在WDM系统中的可调激光，尽管主要的应用是处产生一个特定频率(或波长)的WDM信号。如本发明人所认识到的，因为可调激光中一个也不可用作拉曼泵浦源的操作，拉曼泵浦源可有意的输出不止一个频率的光，从文学的角度来说不清楚这些设备怎样或是否适于用在多态应用中。

如公开号为No.6292288的美国专利申请中所述的，为了在更宽的波长范围内实现均匀的增益曲线，拉曼放大器包括多个泵浦激光器，集中在不同中心波长上的每一个均提供了具有预定谱宽的多态光。通过适当的间隔具有预定光输出能级的泵浦激光器的波长，可实现一混合增益曲线，该曲线在更宽的波长范围内是平滑的，因此可在更宽的波长范围内提供拉曼放大。

申请号为No.09/775,632的美国专利申请描述了一个系统，通过该系统可控制拉曼放大的性能。如申请中所描述的，通过控制特定拉曼放大器的每一个激光器的输出功率，可保持所希望的增益特性。此外，通过监测并控制部分网络，通过可使一个或多个拉曼放大器(或特定拉曼放大器的单个泵浦激光器)影响部分网络的协同操作来控制那部分网络的拉曼放大器性能。

图1是传统的拉曼放大器100的框图。拉曼放大器100包括一放大器光纤(光纤)103、一WDM耦合器104、一泵浦设备107、一控制单元119、以及任意的偏振独立隔离器102，105。拉曼放大器100与输入光纤101以及输出光纤106相连(或只是耦合)，输入光纤101和输出光纤106是诸如单模光纤(SMF)、弥散补偿光纤(DCF)、弥散平滑光纤之类的光传输光纤。

拉曼放大器100通过通信链123与网络122相连。网络122还与其他放大器124、125以及路由设备控制器121相连。路由设备控制器121监测拉曼放大器100以及其他放大器124，125的操作状态。网络122可以是专用无线网或有线网，或是诸如因特网或混合网这样的公开访问、部分专用以及部分公开访问的其他网络。当拉曼放大器100可进行自主操作时，它可接收与整个系统性能有关的附加信息，因此控制单元119可调节拉曼放大器100的放大性能以助于抵消对系统性能的任何不利影响，这可能是在附加信息中所描述的情况方面的变化所迫使的。例如，该附加信息可以是具有不同衰减特性的替换光纤被用于互连WDM系统中的两个级联拉曼放大器。在这种情况下，拉曼放大器100可设置新的“目标”放大器性能以便使所有WDM频道的频道特性标准化，尽管实际上是新的光纤可使一些频道比其他频道衰减的量要小。

泵浦设备107包括Fabry-Perot型半导体激光器109，110，111，112、波长稳定光纤光栅113，114，115，116、偏振耦合器117，118、以及WDM耦合器108。半导体激光器109和110的中心波长以及光纤光栅113和114的光纤光栅波长具有相同的波长λ1，并且半导体激光器111和112的中心波长以及光纤光栅115和116的反射波长具有相同的波长λ2。通过波长稳定光纤光栅113，114，115，116将半导体激光器109，110，111，112的中心波长分别稳定到λ1和λ2。

偏振耦合器117，118将半导体激光器109，110，111，112所产生的多态光分别组合为各个中心波长λ1和λ2。从偏振耦合器117，118输出的光由WDM耦合器108进行组合。偏振保持光纤126连接在半导体激光器109，110，111，112与偏振耦合器117，118之间以保持两个不同的偏振面。这可确保输入到拉曼放大器100中的信号被足够的放大，而不管它在信号光纤101或放大光纤103中的方向。

该实施例中的泵浦设备107包括两个泵，这两个泵将具有两个不同波长λ1和λ2的光提供给放大器光纤103(例如第一个泵可提供中心波长为的λ1光，第二个泵可提供中心波长为的λ2光)。另外，如US专利No.6292288中所述的，波长λ1和λ2间的波长间隔被选择以在6nm到35nm的范围内，以便平滑增益曲线在包括有λ1和λ2的范围内。

从泵浦设备107输出的光通过WDM耦合器104与放大器光纤103相耦合。光信号(例如WDM信号)通过输入光纤101而入射到放大器光纤103上。在由被泵送到放大器光纤103中的光来激励增益介质之后，于是对光信号的信号电平进行放大，最终结果是光信号被拉曼放大。此外，拉曼放大的光信号通过WDM耦合器104并被传送到控制单元119，其中已放大的部分光信号被分流以形成监控信号(或者被抽样的输出信号)，同时大多数信号被输出到输出光纤106。

控制单元119包括一处理器以控制拉曼放大器的放大性能。该控制是基于被监控的信号或是外部信源，例如从远程设备控制器121所接收到的控制信号。控制单元119在总线120上产生了控制信号，该总线包括足够数量的控制线，使得可控制驱动电流以及单个的半导体激光器109，110，111，112以实现相对于目标增益曲线(例如平滑放大曲线)而言的较小增益偏值。

与EDFAs相比较，例如，拉曼放大器是更复杂的设备，因为它们包括更多的激光二极管组件，并操作在由系统参数所决定的更宽带宽上，且需要可在放大器带宽上建立预定量的增益，而且符合网络要求。如本发明人所认识到的，当环境或网络要求变化时，控制器中的部分复杂度是很显然的，该控制器可调节泵排量的程度。例如，泵浦组件的中心波长将发生变化以作为温度的函数。中心波长的变化将会导致增益波形的变化，该增益波形的变化必须由控制器来检测并被补偿。然而，泵浦功率级的变化也会影响拉曼放大器的特性，因此最优控制并不总是可能的，这又由于温度促使激光的波长偏移。

同样，系统要求的变化引起了这样的情况，即必须改变放大器的放大带宽(即变宽，或偏移到另一个频带)。当由于断开泵或接通泵而产生这些变化以提供带宽变化，这将导致更加昂贵的放大器，因为在放大器中需要更多的泵，虽然直到需要时才使用。同样，一些泵可减少加班时间或故障。可使用单板备件来调节有关的可靠性，然而，如果单板备件上具有所有的泵，那么该解决方案的成本很高。

放大器内的附加频道是另一个可能的方案。在这样的方案中，必须增加放大器的功率以避免泵耗尽。因为拉曼散射是非线性处理，不能简单的通过增加激光泵浦功率来增加放大器增益，因为这样做会改变分配在输出波中的功率，这有可能会导致非平滑增益频谱。另外，非线性增益特性可导致四波混频分量，这可导致牺牲了信号与噪音比率要求的带内噪音激励。如本发明人所认识到的，四波混频分量是导致操作在特定泵浦中心波长的过高能级的输入激光上。当发生这样的情况时，位于中心波长的增益介质实质上是非线性的，并产生了不希望的假信号响应。假定多个泵操作在拉曼放大器的不同波长上，若不通过减少泵浦能级来检测并控制四波混频，那么难以控制四波混频的风险。然而，如果减小泵浦能级导致了不够充足的放大，按照下述方式通过重新配置泵浦波长来防止发生该问题，该方式即它们提供了具有足够平滑性的足够增益，并且它们的四波混频分量被消除或位于带外。

发明内容

本发明的发明人已认识到传统的光通信系统受限于它们的灵活性以及适用性。因此，本发明的一个目的就是提出了一可调的多态波分多路复用拉曼泵、放大器、一种系统、方法、以及用于控制它们的计算机程序产品，该发明解决了上述发现以及传统系统的其他缺陷。

为了实现如上所述的拉曼放大器的平滑增益(或任意增益形状，以便补偿非平滑光纤衰减特性)，要仔细的选择每个拉曼泵的波长以及功率能级。本发明已认识到，使人遗憾的是根据给定通信系统的特定特性，术语“平滑增益”意为不同的情况。例外，本发明人已认识到特定系统的要求将来会发生变化。例如，增加新频道或将其降低到不同的波长、比特率增加了、或不易于被替换的在线部件有故障。对于拉曼泵浦而言不存在适合所有的等同方法。本发明的发明人已认识到它有利于通过调节中心波长并设置每个拉曼泵的光输出、通过控制器根据需要来改变增益曲线来重新配置拉曼泵组件。因此，本发明的另一个目的就是提供了可调的多态拉曼泵以及使用可调稳定器光纤布拉格光栅的可调拉曼放大器以偏移反射频宽。通过提供可调拉曼泵以及可调拉曼放大器，可构造更加灵活的光通信系统，该系统可被控制以调节网络要求的变化或是调节由各种因素所引起的次优性能。

为了实现这些和其他目的，本发明提出了一个可调多态WDM拉曼泵、放大器、控制系统、方法、以及用于控制多个多态泵的软件，通过一控制单元可控制其光输出和中心波长。将泵浦的波长和光输出控制为预定的能级和/或波长，这可用一灵活的方法来拉曼放大WDM光信号，该信号通过作为拉曼增益介质的光纤来传播。控制单元可确保拉曼放大增益(例如拉曼放大带宽上的预定放大器增益曲线，和/或放大波长跨度)被设置并被保持以符合系统要求。

控制单元监测已放大的WDM信号，并随后确定所监测的已放大WDM信号是否在预定门限范围内，控制单元可主动的控制泵浦(通过调节至少一个光输出以及中心波长)以便所所监测的已放大WDM信号位于目标放大曲线的预定门限范围内。对各个泵浦的控制包括调节泵浦的输出功率和/或由泵浦所提供的激光的输出波长。

还可对控制单元进行配置以响应来自外部信源(例如中心控制器或其他信源)的控制信号，该控制单元指导拉曼放大器来创建新的目标放大曲线。该新的目标放大曲线例如是基于系统操作调节或系统要求的变化。

还可对控制单元进行配置以通过观测具有比背景噪音更窄带宽的带内噪音结果来监测四波混频的存在。当已监测时，控制单元调节分布泵的中心波长以便“调整”信号带外的窄带噪音。

在本发明的一实施例中，可重新配置的拉曼泵组件包括一系列多路复用的波长可调激光二极管。通过均匀的偏移泵浦稳定器FBG的反射带宽可实现该调节，因此可减少与定制的设备有关的制造和库存问题。

可重新配置的拉曼泵的一实施例包括一个具有光输入的半导体激光二极管，该输入与波导输出光耦合在一起。光栅结构是刻在波导管上的以便为二极管提供较小数量的反馈。光栅与调谐机构相耦合，该调谐机构可改变光栅周期(period)、或是光栅区域中波导的有交折射率、或是两者。从光栅的反射反馈可造成激光二极管产生激光的谱线宽度(或是光输出的带宽)以与光栅的带宽大致相同。当调节光栅时，其反射带宽均匀偏移，结果是使激光二极管的多态输出相应的均匀偏移，因此可实现可调的拉曼泵。

在本发明的上下文中对光栅的调节可通过例如热效应或形变效果(压缩或拉长)来实现。被称为热光效应的热调谐是通过诱发而使波导的有交折射率发生变化来作用的。由于波导的热膨胀而造成的光栅周期的变化是二次项效应，至少是基于硅的材料。形变调谐是通过改变由于光应力效果的有交折射率并引起光栅周期的较小变化来作用的。

本发明的另一个特征是光通信系统中的每一个拉曼放大器不需单独操作，但是要按照网络的形式与系统中的其他放大器一起操作。因为拉曼放大器是分布放大，所以本发明通过在相邻的放大器间执行偏移放大功能而采用该分布式效果，使得级联式拉曼放大器可补偿未预见到的部件操作或系统要求的变化。

按照简略标题，上述概要并不是对本发明实施例的全部特征进行详尽的讨论。尽管不必对其进行详尽的讨论，在简略标题为“优选实施例的详细描述”中对本发明的实施例和特征进行了更加完整的描述，并且一般来说涉及整个文件。

附图说明

图1给出了传统的拉曼放大器的框图；

图2根据本发明一实施例给出了拉曼放大器的框图；

图3根据本发明一实施例给出了可调激光二极管的高级示意图；

图4根据本发明一实施例给出了热调谐光栅密封装置的示意图；

图5根据本发明一实施例给出了形变调谐光栅密封装置的示意图；

图6根据本发明一实施例给出了形变调谐光栅密封装置这样的设备；

图7根据本发明一实施例给出了热调谐光栅在不同调谐状态的透射谱；

图8根据本发明一实施例给出了具有稳定器光栅的激光二极管输出功率曲线图，其中用加热的方法将该稳定器光栅调谐到不同的波长；

图9根据本发明一实施例给出了形变调谐光栅在不同调谐状态的透射谱；

图10根据本发明一实施例给出了具有稳定器光栅和不具有稳定器光栅的激光二极管输出功率曲线图，其中可用形变的方法将该稳定器光栅调谐到不同的波长；

图11根据本发明一实施例给出了包括有多个多路复用可调激光二极管的放大器组件的示意图；

图12根据本发明一实施例给出了可放大40个频道的3个二极管注入泵组件的仿真拉曼增益曲线图；

图13根据本发明一实施例给出了具有和不具有波长可调特性的可放大80个频道的3个二极管注入泵组件的仿真拉曼增益曲线图；

图14根据本发明一实施例给出了维尼尔效果分布反馈激光器(DFB)的示意图，该激光器包括一个半导体光放大器(SOA)增益介质以及两个偏移量采样光栅，其中有一个采用光栅是可调的；

图15根据本发明一实施例给出了两个偏移量采样光栅的反射光谱；

图16根据本发明一实施例给出了拉曼放大器的控制单元的详细框图；

图17根据本发明给出了包含在控制单元中的部件的示意图；

图18根据本发明给出了包含在控制单元中的其他部件的示意图；

图19根据本发明给出了用于说明通过监测输入到拉曼放大器或从拉曼放大器输出的光信号来控制拉曼放大器的输出功率的示意图；

图20根据本发明给出了包含在控制单元中的计算机系统的示意图；

图21根据本发明一实施例给出了由控制单元所执行的高级控制处理的流程图；

图22根据本发明给出了拉曼放大器的控制操作的流程图；

图23给出了用于说明光纤中光纤损耗的相关特性的图表；

图24根据本发明给出了由控制单元所使用的光纤损耗数据表；

图25根据本发明给出了用于预测拉曼放大曲线的叠加原理的图表；

图26A和26B根据本发明给出了基于叠加原理来设计泵浦设备的图表；

图27给出了基于叠加原理和实际拉曼放大曲线的已被预测的拉曼放大曲线的图表；

图28根据本发明给出了另一个泵浦设备的示意图；

图29根据本发明给出了另一个拉曼放大器的示意图；

图30给出了图29中的泵浦设备的放大曲线图；

图31给出了图29中的泵浦设备总的放大曲线的放大图；

图32给出了图29中的泵浦设备的偏差的放大曲线图；

图33给出了图29中所示的泵浦设备总的放大曲线的放大图；

图34根据本发明给出了又一个拉曼放大器的示意图；

图35给出了图34中的泵浦设备的放大曲线图；

图36给出了图35中所示的总的放大曲线的放大图；

图37根据本发明给出了又一个拉曼放大器的示意图；

图38给出了图28中的泵浦设备的放大曲线图；

图39给出了图38中所示的总的放大曲线的放大图；

图40根据本发明给出了又一个拉曼放大器的示意图；

图41给出了一泵浦设备的放大曲线图，该泵浦设备包括一组13个泵；

图42给出了图41中所示的总的放大曲线的放大图；

图43给出了图41中的泵浦设备的偏差的放大曲线图；

图44给出了图43中所示的总的放大曲线的放大图；

图45根据本发明给出了另一个控制操作的流程图；

图46根据本发明给出了级联拉曼放大器以及相关控制单元的示意图。

具体实施方式

参考与随后的附图相关的下述详细说明，很容易对本发明作出更加完整的理解并很容易获得附带的许多优点。

下面参考附图，图2为根据本发明一实施例给出了拉曼放大器200的框图。拉曼放大器200包括一放大器光纤(光纤)103、一WDM耦合器104、一泵浦设备201、一控制单元206、以及不是必须的偏振独立隔离器102，105。拉曼放大器200与输入光纤101以及输出光纤106相连，输入光纤102和输出光纤106是诸如单模光纤、弥散补偿光纤(DCF)、弥散平滑光纤之类的光传输光纤。输入光纤102、放大光纤103以及输出光纤106可以是相同的光纤。

拉曼放大器200通过通信链123与网络122相连。网络122还与其他放大器207、208以及路由设备控制器121相连。路由设备控制器121监测拉曼放大器200以及其他放大器207，208的操作状态。网络122可以是专用无线网或有线网，或是诸如因特网或混合网这样的公开访问、部分专用以及部分公开访问的其他网络。当拉曼放大器200可进行自主操作时，它具有与整个系统性能有关的附加信息，因此控制单元206可调节拉曼放大器200的放大性能以助于抵消如情况变化所指示的对系统性能的任何不利影响，这可反映在附加信息中。例如，该附加信息可以是具有不同衰减特性的替换光纤被用于互连WDM系统中的两个级联拉曼放大器。在这种情况下，拉曼放大器200可采用新的“目标”放大器性能以便使所有WDM频道的频道特性标准化，尽管实际上是新的光纤可使一些频道比其他频道衰减的量要小。

泵浦设备201包括Fabry-Perot型半导体激光器202，203，204，205、可调波长稳定光纤光栅209，210，211，212、偏振耦合器117，118、以及一WDM耦合器108。可调光纤光栅209，210被调节到具有相同的中心波长λ1，并且可调光纤光栅211，212被调节到具有相同的中心波长λ2。

从偏振耦合器117，118输出的光由WDM耦合器108进行组合。偏振保持光纤126连接在半导体激光器202，203，204，205，可调光纤光栅209，210，211，212，以及偏振耦合器117，118之间以保持两个不同的偏振面，因此这可确保输入到拉曼放大器200中的信号被足够的放大，而不管它在信号光纤101或放大光纤103中的方向。

该实施例中的泵浦设备201包括两个泵，这两个泵将具有两个不同波长λ1和λ2的光提供给放大器光纤103。然而，因为泵浦设备201包括可调光纤光栅209，210，211，212，两个波长λ1和λ2是可调节的，且不必不同。此外，不需预先设置半导体激光器以产生任意特定波长的光。在本发明的一个实施例中，将泵浦设备201配置成具有中心波长以及由用户为特定应用所要求的光输出。本发明的发明人已认识到通过提供“可配置区段”的拉曼放大器，用户具有很大的灵活性以调节他们的系统的操作性能。此外，用户不必为包含在其系统中的每一个配置保持拉曼放大器的记录笔，因为本发明的可调拉曼泵以及放大器是由用户来配置的。因此，一个具有可调多态拉曼泵的“一般”拉曼放大器是由系统操作员来备有的，并且在区段中对其进行编程(位于控制单元206，或远距离的通过远程设备控制器121)以对预定增益形状和放大带宽进行操作。

从泵浦设备201输出的光通过WDM耦合器104与放大器光纤103相耦合。光信号(例如WDM信号)通过输入光纤101而入射到放大器光纤103上。然后将光信号与泵送到放大器光纤103中的光进行组合，因此入射的光信号被拉曼放大。此外，拉曼放大的光信号通过WDM耦合器104并被传送到控制单元206，其中已放大的部分光信号被分流以形成监测信号(或者被抽样的输出信号)，同时大多数信号被输出到输出光纤106。由控制单元206对单独波长上的监测信号进行分析以确定光信号的输出能级是否符合想要的能级。不然的话校正处理开始对放大增益进行调节。控制器还可以包括诸如窄带噪音检测这样的其他监测技术，以便判定四波混频是否成问题，并且，如果是的话要确定错误泵浦激光器。

控制单元2069利用一处理器来通过控制可调光纤光栅209，210，211，212来控制由每个半导体激光器202，203，204，205所提供的光的输出功率和/或调节其中心波长，因此可控制拉曼放大器200的整个放大性能。该控制是基于监测信号或外部信源，该外部信源例如从远程设备控制器121所接收到的控制信号。控制单元206在总线120上产生了控制信号，该总线包括足够数量的控制线，使得可控制驱动电流以实现相对于目标增益曲线(例如平滑放大曲线)而言的较小增益偏值，和/或可控制单个可调光纤光栅209，210，211，212以调节单个半导体可调光纤光栅202，203，204，205的中心波长。

当控制单元206具有多个不同的实施例时，每个实施例的共同特征是采用了一处理器以控制由拉曼放大器200所提供的光的放大性能和/或中心波长。当一些实施例包括控制单元206中的信号监测特征时，应该明白的是控制单元206可接收被监测的输出信号或来自外部信源的其他控制信息。例如，如图2所示，远程设备控制器121通过网络122提供了控制信息。同样，控制单元206可包括一激光驱动电路，或仅仅包括与驱动电路相连接的一接口，该驱动电路位于控制单元206之外。在任何一种情况下，然而，控制单元206配备有一处理器，该处理器可执行一系列指令(例如PAL或ASIC)以解释拉曼放大器200的输出是否位于目标放大性能的容许误差或输出光的中心波长范围内，并酌情采取校正作用。另外，控制单元206可根据控制单元206所提供的控制信息来执行拉曼放大器200的操作特性的变化。

申请号为No.09/775632的美国专利申请描述了怎样控制拉曼放大器200的输出功率。应该明白的是控制单元206可包括如09/775632中所述的软件(或等效的固件/硬件)输出功率控制机构。然而，这里所描述的剩余部分主要集中于控制单元206，该控制单元通过调节可调光纤光栅209，210，211，212来控制拉曼放大器200的输出激光的中心波长。

控制单元206监测放大后的信号并在总线120上产生了控制信号，该总线包括足够数量的控制线以控制半导体激光器202，203，204，205(例如包括用于控制半导体激光设备202，203，204，205的驱动电流的控制线以及用于控制可调光纤光栅209，210，211，212的控制线)。例如，当控制线206用于控制包括有四个半导体激光设备202，203，204，205的拉曼放大器200的输出功率和波长时，总线120包括至少八个控制线(例如，一个驱动电流控制线，一个用于控制四个半导体激光设备202，203，204，205的光纤光栅调节控制线)。或者控制单元206在总线上输出数字信号这也是可能的，该数字信号由位于驱动电路和光栅附近的另一处理器来解释并将其转换成离散控制信号。

控制单元206执行下述功能，即控制多态拉曼放大器200的增益曲线，并监测从拉曼放大器200输出的信号以确保拉曼放大器实际上是在目标增益曲线的预定容许误差范围内操作。控制单元206最初确定并设置半导体激光设备202，203，204，205的目标中心波长，但是如果它具有与系统性能水平有关的附加信息时，它还可用于调节放大器200的目标增益曲线，其中当建立目标增益曲线时还没有考虑该附加信息。例如，如果相邻的下一个放大器的泵浦激光中故障被报告被控制单元206，该故障标明一部分放大本身比理想的放大数量要小，那么控制单元206可通过增加拉曼放大器200中那部分放大的放大曲线来补偿该故障。

控制单元206的第一个功能是用于得到目标拉曼放大性能并监测实际输出(已被拉曼放大的)的WDM信号以确定被监测的放大性能是否在目标性能的预定容许误差范围内。控制单元206通过确定时间性能与目标性能之间的偏值来执行该监测操作。如果控制单元206确定整个放大带宽上的被监测放大性能在目标放大性能的容许误差范围内，那么控制单元不改变泵浦设备的情况并继续监测目前的放大性能。然而，如果确定目前的放大不在目标放大性能的容许误差范围内，那么控制单元增加或减小泵浦功率和/或调节一个或多个泵的中心波长以便保持目标放大性能。

控制单元206的另一个特征就是可改变目标性能以及泵浦设备的情况以为拉曼放大产生新的目标性能。当最初装配有拉曼放大器200时则执行该功能，或者为响应系统要求时则执行该功能。例如，需要扩大特定通信带宽以适应网络的外加频道。为了适应系统要求的变化，控制单元206可为泵浦设备设置另一组情况，例如打开或断开或改变包含在拉曼放大器200中的一个或多个半导体激光设备202，203，204，205的输出功率或中心波长，以便实现不同的目标性能以增加通信带宽。

本发明第三个特征就是控制单元206与其他放大器一起按照级联(例如放大器207，208)的结构来连网工作的，因此可通过调整级联放大器之间的放大曲线使整个系统保持最优的WDM信号，而与最初系统设计时在某些方面改变了通信情况的事实无关。例如，通过调整相邻放大器间的放大曲线，可通过调节一个或多个放大器的放大曲线来补偿所选择的泵的故障。例如，控制单元206可调节级联拉曼放大器之前和/或之后的放大性能以抵消连接在其间的拉曼放大器所产生的问题。也可补偿其他情况，例如使用了具有不同衰减特性的不同光纤而不是原始光纤这样的情况、在两个拉曼放大器之间插入了另一个网络组件(例如转换器或放大器)的情况、或由于温度的偏差而使拉曼放大器的中心波长偏移的情况。

图3根据本发明的一个实施例给出了可调二极管设备的示意图。根据提供给激光设备1的注入电流，固态二极管激光设备1被电泵送并在相当宽的带宽(例如5-20nm)上发射激光。由激光设备1所产生的光与诸如是单模光纤长度的光导光耦合。诸如如图2所示的可调光纤光栅209，210，211，212这样的可调布拉格光栅3被设定在光导2中，并为激光设备1提供了反馈。如上面所述的光栅3与激光设备1离得非常的远，以便它所提供的反馈完全与二极管激光设备1内腔中的光场完全不同相。该反馈破坏了激光内腔场的同相性；该反馈随后可使激光器重新设置它的频谱特性以便反馈最大化并恢复同相性。在这种情况下，激光设备1的输出可怕的衰减以位于可调光栅3的带宽内，该带宽例如可以是0.5nm和1nm。该作用即可稳定激光设备1输出的中心波长，而与激光设备1的偏置电流无关，又可增加激光设备1的斜度效率，因为所有的光功率被限于较小的带宽范围内。当光栅被调节时，二极管激光设备1的输出使波长有所偏移。

图4和图5根据本发明的不同实施例给出了一密封装置的示意图，该密封装置采用了热调谐和形变调谐这两个可调机制以调节可调光纤光栅209，210，211，212。如图4所示的热调谐密封装置包括镀有薄金属薄膜的硅质微细管6。具有两个金属环5的细管设在较大的玻璃管4内，其每一侧具有一个金属环以支撑细管6和电导线7。当通过薄电阻膜来提供电压时，电功率以热量的形式而散失。细管6足够的小以便具有高效的功率、并被迅速加热，且当它被加热时其内部不存在径向温度梯度。基于该结构，它可确保对位于该密封装置内的光纤布拉格光栅8进行均匀加热。硅的热调谐系数只有0.011nm/C，它所提供的可调范围大约是2-3nm。在较高温度时，将会损坏光栅。形变调谐，尤其是压缩形变调谐在实验室中的变动范围高达20倍。尽管如此，热调谐可配合其他的将外部机械力应用到光栅上的调谐机制。

图5根据本发明的一个实施例示例性的给出了对光纤布拉格光栅进行形变调谐的简单且可靠的结构。在该实施例中，可获得至少10-15nm的可调范围。如图5所示，该设备包括一个由刚性材料所制成的控制杆组合9，该装置嵌入有压电启动器10，该启动器的尺寸与密封装置相匹配。将电压提供给压电启动器10的导线11，这可使它在水平方向上扩张。该扩张致使控制杆组合9的两个支架向外推进。光纤布拉格光栅13位于控制杆组合9的两个支架之间。并且粘合在任一端以便诸如两个金属环可确保正确定位。光纤布拉格光栅13被调节，因为控制杆组合9的两个支架的向外运动拉长了它。拉长光纤即表示拉伸形变调谐，该拉伸形变调谐比压缩形变调谐的调谐范围小的多，因为机械方式的拉伸形变调谐使光纤变弱。然而，在本发明利用实施例中，当控制杆组合9的两个支架被拉伸时，通过粘合光纤而使如图5所示的密封装置被用于压缩形变调谐。当压电断开(即从导线11上移开电压)时，压缩形变于是增加。用于二极管稳定性的光栅最好是非常短，且由此非常适于该类调谐。仅仅通过压缩非常短的光纤，光纤弄弯的可能性则减到最小程度。

图6给出了一设备，通过该设备对本发明进行详细的说明。如图6所示，两个平板13设置在两个不相连的台阶之上。可沿着x，y，z轴的方向来调节右边的具有一组三个测微器16的台阶15。台阶14，15可以是电机械式台阶，该台阶是由例如步进电动机、MEMS或可用于将控制信号转换成X、Y、Z轴上的平移运动的微电机来控制的。在一个示例性的结构中，每个安装的平板13具有半径为180um的沿着其表面延伸的半圆形沟槽。利用诸如热固性的环氧树脂将具有诸如250um内径合360um外径的一段硅质细管粘合在每个沟槽处。利用显微镜沿着x和z轴的方向来调准设置在右手台阶15上的细管使其与设置在左手台阶14上的细管成一直线。调节y轴测微器16使得两个细管之间的缝隙是1.25mm。通过两个细管17将具有1mm光纤布拉格光栅的一段光纤18设置在其绳内，并对其进行调节使得光栅19位于1.25mm的缝隙内。然后通过使每个细管注满诸如热固性环氧树脂而将光栅19粘合在细管17上。在将细管17的端部粘合在平板13上之前劈开细管17的端部，使得粘合层在y方向上对称。当环氧树脂被完成硫化时，可通过调节y轴上的测微器16来调节光栅19的布拉格波长，根据移动的方向该测微器16拉紧或压缩缝隙中的光栅区域。

图7根据本发明的一实施例给出了热调谐稳定器光栅的数据传输图表。对于大家知道的稳定器光栅而言一般光栅强度(4.4％)且带宽(～1.1nm)，尽管根据应用也会使用稍微强的、弱的、宽的、窄的光栅。图7说明了在范围从20℃(由附图标记701所标识的)到239℃(由附图标记706所标识的)的六个不同温度上进行数据传输。

图8根据本发明一实施例给出了具有一光栅的二极管激光器的输出频谱图，其中该光栅被用于产生如图7所示的图表以提供在六个相同温度点上的反馈。

图9根据本发明的一实施例给出的形变调谐稳定器光栅所取的数据传输图表。在这个实施例中光栅强度是3％，带宽是～1.7nm。图9说明了在范围从通过非形变所压缩的0.34％(由附图标记903标识)到拉伸的0.66％(由附图标记905标识)的六个不同点上进行数据传输。

图10根据本发明一实施例给出了具有一光栅的二极管激光器的输出频谱图，其中该光栅被用于产生如图9所示的用以提供反馈的图表。由附图标记1001所标识的曲线给出了一个不具有光栅的二极管的输出，其峰值功率仅仅为23mW，且相当宽。然而，对于相同的偏置电流而言光栅的峰值功率可增加到90mW。光栅的输出频谱相当的窄，对于许多用在拉曼放大器中的泵的应用而言这是合乎需要的。当光栅是形变调谐时，主要的激光峰值只是如所期望的那样均匀的偏移。由附图标记1002、1003、1004、1005、1006以及1007所标识的曲线是各种形变调谐的曲线(包括压缩和拉伸)。

图11根据本发明一实施例示例性地给出了被多路复用到单传输光纤上的多个拉曼泵的简单示意图。在这个实施例中使用了一组四个2X2多路复用器。

图12表示了依照本发明的一个实施例的一个模拟的优化拉曼增益光谱，用于3二极管泵组件。如图12所示，40信道、带宽100GHz，被放大为在100km波长上为投射体的TRUEWAVE——只有1.18dB增益的简化斜率光纤。在此例中产生这些结果的波长和输出功率为1425.9nm@332.7mW、1451nm@335mW和1470nm@25mW。

图13是描述如果在如图12的系统中加入在较长波长的40多个信道，泵配置将不够。以下将描述图中曲线1301，具有较长波长的波将不被放大。曲线1303表示不采用波长调谐(即通过调节泵功率)来重配置泵模块。为了放大较长波长，1470nm泵功率显然需要增加。然而，即使当1470nm线增长到400mW，最长波长仍然不能放大成透射体。而且，增益波达到15dB，且在1570nm范围内的信号通道被放大以至产生诸如自定相调制的非线性问题。然而，当泵模块采用高波长调谐能力重配置，如曲线1302所示，透射体可达到更合理的2.9dB增益波。在此例中，最好结果基本上是长波长泵被调谐到1480nm而不是1470nm。

图14表示依据本发明一实施例用于调谐一光纤光栅的可选热调频方法。当与不同泵光源使用时，热调谐能达到一比2-3nm更宽调谐能力。如图14所示此例中的光源未采用一二极管激光器，而是作为一增益媒质的半导体光放大器20(SOA)。位于半导体光学放大器20两侧的采样布拉格光栅(SBG121，SBG222)形成激光器空腔。采样布拉格光栅，不像传统光栅，它具有多反射峰值，其中空隙由采样周期确定。采样光栅21、22的典型反射光谱如图15所示。只有当两个反射峰值彼此对准在此设备中才产生激光。然而，利用一用于第二采样布拉格光栅22的可调谐采样布拉格光栅，SBG2 22调谐导致激光器的输出波长离散跳转。例如，假如第二采样布拉格光栅22被调谐成0.2nm，在对准第一采样光栅2 1的峰值之一的波长与原始波长漂移1nm。因此，此设备的调谐效率增大了五倍，使得热调谐成为达到宽调谐性的一可变选项。

在本发明的一些实施例中，光纤光栅的调谐范围超过由激光设备提供的光带宽。在实施例之一中，当希望将光纤光栅调节到超过所提供的光带宽时，此激光设备被断开并由另一激光设备提供调谐光纤光栅反射的光，从而允许可调谐光纤光栅在整个可调谐范围内使用。在另一实施例中，具有不同可调谐范围的多二极管/光栅对被接通和断开以达到一更宽的调谐范围。在此实施例中，控制算法被简化且避免了光功率的损耗。

图16为依据本发明一实施例用于拉曼放大器的控制电源206的详细方框图。如图16所示，控制单元206包括一抽头耦合器504，通过光纤连接并将部分WDM光学信号送到一光纤光栅调谐控制单元502和一激光设备功率控制单元503。如图所示，抽头耦合器504被封装在控制单元206内，它也可以是连接到控制单元206的内部元件。而且，控制单元206的各元件(即，光纤光栅波长调谐控制单元502，激光设备能源控制单元503和控制器501)可为无需封装在普通控制单元外壳内的分立元件。而且，如图16所示的各元件可设计为单独单元，或由一些组件形成的单元。

光纤光栅波长调谐控制单元502和激光设备能源控制单元503多路分解WDM监控信号(即，由抽头耦合器提供的被放大的WDM信号部分)，然后将多路分解后的信号转换成电信号。电信号采样值被提供给控制器501用于执行放大控制处理(例如，调整单个半导体激光器202、203、204和205的振幅和/或波长)。由于控制单元206执行的功能之一是监控拉曼放大器200实际的放大性能，光纤光栅波长调谐控制单元502和激光设备控制单元503采样电信号并将此系列采样值与一目标放大性能进行比较。光纤光栅波长调谐控制单元502、激光设备功率控制单元503和控制器501执行的采样处理并不一定要建立在一WDM频道一WDM频道的基础上。而且，这些单元可以比每个WDM频道的采样设置更高或更低的光谱分辨率执行控制处理。光纤光栅波长调谐控制单元502和激光设备功率控制单元503提供输出控制线路120以分别控制每个泵激光器202、203、204、205的波长和光输出水平。光纤光栅波长调谐控制单元502和激光设备功率控制单元503也与控制器501交换采样数据和控制信息。一控制器501被配置成与诸如Internet用于与例如一远程设备控制器121和其他放大器207、208交换数据和控制信息的数据通信网络122连接。

图17和18提供了光纤光栅波长调谐控制单元502中子元件的详细说明。如图17，光纤光栅波长调谐控制单元502包括串联的一波长多路分解器18、一光/电转换机构19(例如，拍照—二极管)和一光纤光栅波长微波调谐控制电路20。波长多路分解器18将所监控的WDM光信号分成多个光采样信号，每个具有不同中心波长。多路分解光学采样，例如，对应如上所述频道的WDM信号。再次，多路分解器18执行的功能是分离由拉曼放大器200放大的WDM信号的各光谱组件。对于基本控制方案，多路分解器18只提供两个采样信号，也许一信号波长比放大波段短而另一信号波长比放大波段长。然而，太少采样信号限制了采样信号分辨率不足以观测拉曼放大器的增益不在目标放大性能预定容许偏差(例如，1dB)的子波段。另一方面，太多采样信号增加了控制单元206中处理资源不必要的开销和复杂性。因此，考虑到实际情况，采样信号的数量设置成与拉曼放大器200处理的多个WDM频道对应，或者与拉曼放大器200中采用的多个泵激光器202、203、204、205对应。因此，多路分解器产生的典型采样信号数量范围大约在10至100。然而，更少数量，例如以上提到的2，或更多，或超过1000也是可能的。

光/电转换机构19将已多路分解的光采样信号转换成电信号。由转换机构19提供的输出电流根据已多路分解的采样信号的相应数量而变化。控制器501经由总线505接收电流，然后采样相应电流以创建采样信号的数字再现。可选地，控制器501接收来自将采样信号数字化的光纤光栅波长调谐控制电路20的采样信号的数字再现。同样，转换机构19提供一数字输出。

如图所示光纤光栅波长调谐控制电路20为与控制器501分离的控制器，但两者可合成单个基于处理器的控制器。如图17所示，然而，控制器501可配置成实现一数字信号处理器嵌入式控制器，而主模拟处理由光纤光栅波长调谐控制电路20执行。例如，在本发明的一实施例中，控制器501在存储器中存储了适当调谐值，此值对应于实现由单个泵激光器202、203、204、205提供的特殊目标中心波长的单个可调谐光纤光栅209、210、211、212的一特定变形和/或热调谐。一旦认定调谐值，控制器501(通过一数字消息或单独模拟信号)通知光纤光栅波长调谐控制电路20，因此光纤光栅波长调谐控制电路20可控制可调谐光纤光栅209、210、211、212以产生想要的泵激光波长。然而，在另一实施例中，光纤光栅波长调谐控制电路20可数字操作且可存储与实现目标输出中心波长相关的调谐值。在此情况下，光学光栅波长调谐控制电路20将控制信号分配给包含对应于控制信号或与单独波长调谐电路互联的自身波长调谐电路的可调谐光纤光栅209、210、211、212。

图18表示控制单元206的另一典型实施例。与图17实施例不同的是，图18的实施例包括一功率分配器21和带通滤波器22。功率分配器21将由抽头耦合器分支的被监控WDM光信号分配成多个采样信号。例如，功率分配器21可配置成将分支WDM信号分成相应数量频道的WDM信号。带通滤波器22有不同中心波长和只允许在特定通波段通过具有光能的各采样信号的固定宽的通带。光/电转换器19、控制器501和光纤光栅波长调频控制电路20与如上参照图17的描述类似。

值得注意的是，尽管以上讨论基本集中在采样来自拉曼放大器200的放大输出以执行控制操作，控制单元206也可采样拉曼放大器200的输入信号，如图19所示。通过直接检测输入光信号和输出光信号，控制单元206能建立放大器增益的直接检测，以及放大增益曲线。作为检测放大增益曲线的可选方法，控制器501可接收来自一下行拉曼放大器描述拉曼放大器输出WDM信号时的输出水平的消息。由于互连在两放大器之间的光纤均具有损耗特征，在下行放大器中的控制器501可计算输入到下行拉曼放大器的WDM信号的表面水平。

图20描述了基于控制器501的处理器的典型实施例。控制器501包括一总线902或用于通信信息的其他通信机构，以及一耦合到总线902用于处理信息的处理器903。控制器501也包括一主存904，例如一随机存取存储器(RAM)或其他动态存储设备(例如，动态RAM(DRAM)、静态RAM(SRAM)和同步DRAM(SDRAM))，耦合到总线902用于存储将被处理器903执行的信息和指令。另外，主存904可用于存储整个处理器903运行指令过程中的临时变量或其他中间信息。控制器501还包括耦合到总线902用于存储处理器93使用的静态信息和指令的一只读存储器(ROM)905或其他静态存储设备(例如，可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(PROM)和电可擦除PROM(EEPROM))。

控制器501也包括一耦合到总线902以控制一或多个用于存储信息和指令的存储设备，例如一磁性硬盘907和一可移动介质驱动器908(例如，软盘驱动器、只读光盘驱动器、读/写光盘驱动器、光盘自动电唱机、磁带驱动器和可移动磁光驱动器)的一磁盘控制器906。存储设备可利用适当的设备接口(例如小计算机系统接口(SCSI)、集成器件电子技术(IDE)、增强一IDE(E-IDE)、直接存储器存取(DMA)或超-DMA)加入到控制器501中。

控制器501也可包括特定目的逻辑设备(例如应用程序专用集成电路(ASIC))或可配置逻辑设备(例如，简单可编程逻辑设备(SPLD))、复杂可编程逻辑设备(CPLD)以及现场可编程门阵列(FPGA)。

控制器501也可包括耦合到总线902以控制诸如阴极射线管(CRT)的显示器910向计算机用户显示信息的一显示控制器909。计算机系统包括输入设备，例如一键盘911和一定位设备912，用来与计算机用户交互并提供信息给处理器903。定位设备912，例如，可以是用于将目录信息和命令选择与处理器903通信并用于控制光标在显示器910上移动的一鼠标、一跟踪球或一定位杆。另外，一打印机可提供控制器存储和/或产生的数据打印列表。

响应处理器903运行存储在诸如主存904的存储器中一或多个包括一或多个指令的序列，控制器501执行本发明部分或所有处理步骤。此指令可从例如一硬盘907或一可移动介质驱动器908的另一计算机可读介质读入主存904，或从另一处理器，如远程设备控制器121，下载。在一多处理排列中的一或多个处理器可用来执行包含在主存储器904中的指令序列。在可选的实施例中，硬线电路可代替或包含软件指令。因此，实施例不局限于任何特定硬件电路和软件组成。

如上所述，控制器501包括用于保存依据本发明教导编程的指令和数据结构、表格、记录或此处描述的其他数据的至少一计算机可读介质或存储器。计算机可读介质可为光盘、硬盘、软盘、磁带、磁光盘、PROM(EPROM、EEPROM、闪速EPROM)、DRAM、SRAM、SDRAM或任何其他磁芯介质、光盘(例如CD-ROM)或任何其他光介质、穿孔卡、纸带、或其他有孔的物理介质、一载体波(以下所述)、或任何计算机可读的其他介质。

本发明包括存储在任何一个或计算机可读介质的组合中用于控制控制器501、驱动实现本发明的一个或多个设备以及使控制器501能和人类用户交互(例如，打印生产人员)的软件。此软件可包括，但不局限于设备驱动器、操作系统、开发工具和应用软件。此计算机可读介质还可包括本发明用于执行实现本发明的所有或部分(假如处理被分派)处理的计算机程序产品。

本发明的计算机代码设备可为任何可解释的或可运行的代码机构，包括但不局限于底稿、可解释的程序、动态链接库(DLL)、Java类以及完成可运行程序。而且，为了更好的性能、可靠性和/或开销，本发明的部分处理可分开。

用于此处的“计算机可读介质”涉及任何参与提供处理器903所运行指令的介质。一计算机可读介质可采用多种形式，包括但不局限于，非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质包括，例如，光、磁盘和光磁盘，例如硬盘907或可移动介质驱动器908。易失性介质包括动态存储器，例如主存904。包括组成总线902的导线的传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤。传输介质也可为例如在无线电波和红外数据通信中产生的声或光波的形式。

计算机可读介质的各种形式与执行一或多个包括处理器运行的一或多个指令的序列有关。例如，指令最初可存储在远程计算机的磁盘上。远程计算机可将用于实现本发明的所有或部分指令远程下载到一动态存储器上并利用调制解调器通过电话线发送指令。控制器501的本地调制解调器可接收电话线上数据并利用红外发送器将数据转换成红外数据。一耦合到总线902的红外检测器可接收红外信号传送的数据并将数据放在总线902上。总线902传送数据至主存904，处理器903从主存检索和运行指令。主存904所接收到的数据可在处理器运行之前或之后任意存储在存储设备907或908上。

控制器501也可包括一耦合到总线902的通信接口913。通信接口913提供与连接到，例如一局域网(LAN)915或另一诸如Internet的通信网络122的网络链路123耦合的双向数据通信。通信接口913也提供经由总线505耦合到光学光栅波长调谐控制单元502和激光设备功率控制单元503的双向通信。通信接口913为一连接任何包交换局域网的网络接口卡。作为另一实施例，通信接口913可为一异步数字用户线(ADSL)卡、一综合业务数字网(ISDN)卡或一向相应类型通信线路提供数据通信连接的调制解调器。无线连接也可实现。在任何实现方式中，通信接口913发送和接收传送代表各种类型信息的数字数据流的电、电磁或光信号。

网络链接123典型地提供一或多个网络和其他数据设备间的数据通信。例如，网络链接123可提供通过一本地网络915(例如，一LAN)或通过通信网络122提供通信服务的服务供应商操作的装备与另一计算机连接。本地网络123和通信网络122使用，例如电、电磁或光信号，传送数字数据流。通过各种网络的信号以及在网络链路123上并通过通信接口913的信号是典型的载波传输信息形式，其中通信接口将数字信号传送至控制器501并从控制器501接收数字信号。控制器501可通过网络915和122、网络链路123和通信接口913发送和接收包括程序代码数据。而且，网络链路123可通过LAN915提供与诸如一个人数字助理(PDA)膝上电脑或移动电话的移动设备917的连接。

图21为依据本发明一实施例的控制单元206执行的典型高电平控制处理的流程图。如图21所示，处理以控制单元206接收增益曲线要求的步骤S2101开始。如上所讨论，增益曲线被本地存储在控制单元206中或，例如，经由连接到网络122的网络连接123从一远程设备控制器121中接收。此增益曲线要求可为初始增益曲线要求，或反映当前增益曲线要求的改变。增益曲线要求认定在控制单元206控制下的一或多个泵设备201的目标性能。

一旦接收到增益曲线要求，处理进入步骤S2102，在步骤S2101中确定当前增益曲线是否与所接收的增益曲线匹配。假如确定当前增益曲线匹配所接收的增益曲线(即步骤S2102的“是”)，处理结束。假如，另一方面，确定当前增益曲线不匹配所接收的增益曲线要求(即步骤S2102的“否”)，处理进入步骤S2103。在步骤S2103，控制单元206产生控制信号并经由总线120将其发送到一或多个泵设备201以调谐一或多个泵源202、203、204、205的波长以达到所要求的增益曲线。假如泵设备201包括超过一个泵源202、203、204、205，控制单元206产生的控制信号将直接发送到相应泵源202、203、204、205以调谐各泵源202、203、204、205的波长。

在本发明的一个实施例中，由控制单元206提供的各泵源202、203、204、205的调谐是一连续调谐能力。在某些情况下实现的调谐是一“精调谐”，例如，一特殊泵源202、203、204、205与它目标中心波长有偏差并被校正到适当波长。在其他情况下，控制单元206实现在一或多个泵源202、203、204、205的中心波长有效改变的完全新的增益曲线。

一旦波长已被调谐，处理进行到步骤S2104，其中控制单元206同样调节一或多个泵源202、203、204、205的输出功率以达到所要求的增益曲线。通过波长调谐，控制信号将经由总线120提供给适当泵源202、203、204、205。在调节适当泵源202、203、204、205的波长和输出功率之后，处理进行到步骤S2105，如同步骤S2102，电路(即已调节的)增益曲线与步骤S2101接收到的所要求的增益曲线比较。假如确定当前增益曲线匹配所要求的增益曲线(即步骤S2105的“是”)，处理结束。假如，另一方面，确定当前增益曲线不匹配所接收的增益曲线要求(即步骤S2105的“否”)，处理返回到步骤S2103，其中适当泵源202、203、204、205的波长和输出功率被进一步调谐和调节。

图22是描述控制单元206执行的操作处理的流程图。此控制处理如下：(1)建立一预定目标放大性能(例如，一预定放大带宽内的一放大曲线或输出信号功率曲线)，(2)监控实际放大性能是否在目标放大性能的预定容许偏差范围内，以及(3)当实际放大性能不在预定容许偏差范围内时进行校正。尤其，步骤S2、S4和S6分别认定目标输出放大性能，确定用来达到目标输出放大性能的放大器参数(例如，泵激光中心波长)并将参数运用于达到目标性能。步骤S8、S10、S12和S14主要确保实际放大性能在目标放大曲线和/或至少采用一可接受的曲线形状(例如一平滑或斜曲线)。

如图22所示，处理从步骤S2开始，其中一输入WDM光信号特征(例如，放大波段的子波段测量到的平均光信号电平)和一(初始)目标放大性能被提供给和/或由控制单元206产生并存储在诸如主存904的存储器中。目标放大性能可通过一系列表现由系统操作者设定以达到想要的系统性能的预定增益曲线的值来表示。正如光通信领域普通技术人员所公知，增益曲线包括波长和振幅信息。由于增益与和输入信号相关的输出信号电平相关，输入信号电平则可如下所讨论的直接或间接认定。而且，假如系统操作者希望拉曼放大器以一预定增益曲线工作，可以以下讨论的几种方式之一首先确定输入WDM光信号特征。

WDM信号电平可直接在拉曼放大器200的输入测量。在此情况下，控制单元206通过将目标增益与测量到的拉曼放大器200输出信号与运用到拉曼放大器200的光信号电平比进行比较以确定是否达到目标增益。可选地可直接测量输入信号电平，从一下行拉曼放大器(例如其它放大器207、208)传送到拉曼放大器200的输出信号电平中获得此信号电平，由于两拉曼放大器之间的光纤损耗，此信号电平需要减去一估计所测量的衰减。而且，输入电平可从控制单元206的处理推断，其中一已知功率的信号输入到拉曼放大器200，然后认定运用到各泵激光器以产生主拉曼放大器200输出处测量到的预定输出电平的一定量的驱动电流并存储到存储器中。随后，从与存储器中存储值相关的驱动电流量的改变来估计放大量。以上较后的处理可在，例如，建立测试或校准过程中作为一初始步骤执行。另一可选地，代替目标放大性能的一目标输出WDM光信号特征可由外源提供并存储在存储器中。在此情况下，通过一输入WDM光信号特征和一目标输出WDM光信号特征来计算目标放大性能并存储在控制器501的存储器中。在整个操作条件下，目标放大性能和输入WDM光信号特征可存储在并从控制单元206的主存提供、读取。

步骤S2在获得目标放大性能之后，也获得相关参数，处理进行到步骤S4。在步骤S4中，通过同时计算/模拟或参考存有预先确定并存储用于各种条件下的参数的查询表确定达到目标放大性能的放大器参数。在本讨论中，放大器参数将以用于通过，例如，变形或加热可调谐光纤光栅209、210、211、212来调谐可调谐光纤光栅209、210、211、212的可调谐光纤光栅控制值进行描述。

本讨论主要集中在表示目标放大性能的相关可调谐光纤光栅波长调谐控制值，控制单元206还要考虑附加操作条件，例如光信号测量操作的内部固有损耗、光纤损耗、泵泵交互或泵激光器老化。为补偿以上附加条件，例如光纤损耗(衰减)，多组可调谐光纤光栅波长调谐控制值被预先设置并存储在存储器中。此多组可调谐光纤光栅波长调谐控制值对应于可有效选择的各增益曲线以补偿光学损耗等。

以2000年11月28日CIBC World Markets出版的《纤维光学》为例，图23显示光纤在1400nm的衰减比1500nm的衰减大得多。传统处理此衰减差异的方法是简单使用具有小衰减的部分光谱。本发明人采用了不同的方法：使用一放大曲线补偿传送的波段非均匀衰减特性。如图24所示，主存904存有比用于在1500nm具有一峰值拉曼增益的泵激光器的驱动电流(100mA)更大的用于在1400nm具有一峰值拉曼增益的泵激光器的驱动电流(560mA)，其中光纤损耗要小得多。因此，利用如图24所示的表，可确定驱动电流以达到目标放大性能。其他影响目标曲线的参数，例如对应于如变形或加热可调谐光纤光栅209、、210、211、212量的可调谐光纤光栅波长调谐控制值，也可储存在控制器501的存储器的数据表中。

可购买模拟程序(例如，ARTIS软件的Optsim)用来计算必要可调谐光纤光栅波长调谐控制值以达到想要的输出曲线。例如，WDM系统特殊频率的光功率可以以下等式表示：

\frac{d P_{v}^{&PlusMinus;}}{dv} = - a_{v} {P_{v}^{&PlusMinus;} + ϵ}_{v} P_{v}^{&PlusMinus;}

+ P_{v}^{&PlusMinus;} \underset{u > v}{Σ} \frac{g_{uv}}{A_{u}} (P_{u}^{+} + P_{u}^{-})

+ 2 hv \underset{u > v}{Σ} \frac{g_{uv}}{A_{u}} (P_{u}^{+} + P_{u}^{-}) [1 + \frac{1}{\exp [\frac{h (u - y)}{kT}] - 1}]

- P_{v}^{&PlusMinus;} \underset{u < v}{Σ} \frac{v}{u} \frac{g_{vu}}{A_{v}} (P_{u}^{+} + P_{u}^{-})

- 4 hv P_{v}^{&PlusMinus;} \underset{u < v}{Σ} \frac{g_{vu}}{A_{v}} [1 + \frac{1}{\exp [\frac{h (v - u)}{kT}] - 1}] - - - (1)

其中下标μ和υ表示光频率，上标“+”和“-”表示前和后扩展波，相应地，Pυ是υ范围内光学功率，为在υ处功率光谱密度和无限小带宽dυ的乘积。αv是衰减系数，εv是Rayleigh反向散射系数，Av是在频率υ的光纤的有效区域，gμv是泵在频率μ时在频率υ的拉曼增益参数，h是普朗克常数，k是玻尔兹曼常数，且T是温度。此等式包括几乎所有在实际系统中能观测到的可能的影响，例如泵对泵和信号对信号拉曼交互、拉曼能量传送导致泵取空，Rayleigh反向散射、光纤损耗、自发射噪音和黑体辐射噪音。在本发明的一个实施例中，控制器501的主存904存有包括已编码的以上等式(1)的计算机可读指令。处理器903运行这些指令以模拟基于由不同泵激光器202、203、204、205提供的集合放大影响的目标放大性能。

将参考图25、26A、26B和27解释图22中步骤S4中如何设置包括振幅和波长的目标放大性能的典型处理。图25、26A、26B和27表示依据本发明一实施例确定用来获取一平滑(或任意形状的)拉曼放大性能的适当条件(例如，泵中心波长、泵输出功率)的叠加规则。

图25是表示两个工作在1424.2nm和1451.8nm的泵激光器的单个和合成拉曼增益曲线与波长。泵激光器可被称为YYXX激光器(YY在13至15范围内且XX是在00至99范围内)。例如，为了在S波段至L波段产生一拉曼增益，YYXX激光器可被称为14XX泵激光器(例如，1400nm至1499nm)。单个工作在中心波长为1424.2nm的泵激光器的拉曼放大增益曲线如图25中曲线“a”所示。同样，单个工作在中心波长为1451.8nm的泵激光器的拉曼放大增益曲线如图25中曲线“b”所示。如曲线“c”所示的两泵模拟工作的整体拉曼放大曲线由叠加规则(曲线具有可加性)确定。也就是说，依据叠加规则，每个泵的放大曲线可相加以达到对应于两单独曲线相加的整体放大曲线。

图26A和26B表示另一例用于本发明创建放大性能的叠加规则。如图26A所示，四个泵激光器被调谐到较短波长(即第一组)并设置在第一预定增益电平(或光输出电平)，且第五泵激光器(即，第二组，在此例中只有一泵激光器，但也可能包括更多)被设置成更高增益电平。第五泵激光器通过比第一组相邻成员间更大的波长间隔而被调谐成与第一组最接近的泵激光器在波长上分离。而且，第一组的泵激光器被设置成大致相等的增益电平并被调谐到彼此间隔20nm(尽管在增益曲线中6nm至35nm的范围是使可视拐点最小的合理间隔范围)。在此例中，第五泵激光器被调谐成在中心波长为1495.2nm工作(比工作在1466.0nm的第一组最近泵激光器多29.2nm)，并被设置成比每个第一组泵高三倍的有效增益。

图26B对应于图26A表示叠加规则如何运用到第一组和第二组泵激光器产生的放大曲线。放大曲线“a”、“b”、“c”和“d”对应于第一组分别被调谐在1424.2nm、1437.9nm、1451.8nm和1466.0nm工作的泵激光器。曲线“g”对应于第一组合成曲线且曲线“e”对应于第二组泵激光器提供的曲线，即1500nm(尽管多个泵，例如两个或三个，可被调谐形成第二组)。注意比源泵工作波长大约长100nm的波长的相应放大峰值。

运用叠加规则产生目标放大增益曲线“c”(图25)和“f”(图26B)。预定放大增益曲线最后得出的形状基本上是平滑的，如图所示，或通过调节泵激光器的输出将它们调谐成在泵激光器工作的中心波长具有特定间隔从而设置成任意形状。例如，如图26B的放大曲线“f”通过减少第二组增益可成为在放大波段具有负斜率的斜线，即泵被调谐成工作在中心波长1500nm。同样，曲线通过增长组1输出(即增益曲线“g”)也可成为负斜率斜线。相反地，目标放大曲线“c”(图25)和“f”(图26B)通过减少第一组输出和/或增长第二组输出具有正斜率。一组泵提供的增益曲线“g”和“e”(图26B)可被称为“元素增益曲线”。由于通常组内更多泵激光器工作在更短波长，对于在比较长波长短一些的波长上的元素增益曲线，可能提供更多更高命令增益形状特征。

在完成步骤S4后，处理进入步骤S6，其中控制单元206通过为泵激光器预先确定放大参数(例如振幅和波长)而控制泵激光器输出。例如，当在预定容许偏差范围内模拟放大性能匹配目标放大性能时，基于来自每个模拟确定的泵激光器的峰值放大输出电平在查询表中认定每个泵激光器的相应驱动电流和可调谐光纤光栅波长调谐控制值。可选地，或补充地，控制单元206可编程为调节可编程衰减器的衰减量，光耦合到每个泵激光器，以控制泵激光器的相应光输出与获得目标放大性能一致。因此，放大器参数与一些运用到光学纤维运载光纤的光能量和光学能量的波长有关，不只运用于泵激光器的驱动电流。

图22中控制处理的步骤S6至S8是从初始化一与目标放大性能相近的放大性能，至监控和调节实际放大性能到目标放大性能的预定容许偏差波段。控制处理的监控和调节部分从步骤S8开始，其中控制单元206监控输出WDM信号，并也可监控实际输入WDM信号，如上对图19的描述。

步骤S8可通过多种方法完成。一种方法是多次测量放大波段，例如每个泵激光器的平均功率测量。在此方案中，放大器子波段与每个泵激光器一一对应。分辨率(即每Hz采样点数量)越大，确定与目标放大性能匹配的实际放大性能的能力越高。然而，在分辨率达到对应于最接近泵激光器范围(即分隔泵源最接近不超过6nm)的程度之后，几乎不能再获得更多好处，除非多激光器输出组合使得光输出功率增长。在其他极端情况，假如分辨率只有一些点，则限制了确定在样本点之间是否有拐点的能力。因此，在不浪费处理资源的情况下，具有对应于泵范围的分辨率有助于确保在整个放大波段与目标放大性能一致。在获得采样点之后，控制单元206存储输出WDM信号的采样点，例如在主存904中用于随后的处理。

在步骤S8之后，处理进行到步骤S10，其中一询问用来确定在整个放大波段中，是否实际(所监控的)放大性能在目标放大性能的一定容许偏差(γ例如，严格要求5dB或不严格要求1dB)之内。在一实施例中，此确定以逐次采样为基础，依据以下等式：

ABS[目标-所监控的]≤γ(一特定容许偏差)

可选地，所监控的采样平均值被合成为发展一预定子波段的平均放大性能。在此情况下，可能减少所需计算数量，而且允许控制单元206严格测量目标放大性能的“形状”。例如，如以下将要讨论的，控制单元206可控制多组泵激光器以影响一所想要的放大性能。假设泵激光器的控制通过将泵激光器分成两组来处理。控制单元206可计算较短波长(第一组)一平均输出电平和较长波长(第二组)另一平均电平。这允许控制单元206(1)确定放大波段的平均放大性能是否在γ范围内；以及(2)确定是否需要对整个放大性能的斜线(即斜率)进行数量上的调节。

现在，参考图22的流程图，如果对步骤S10询问的回答所有采样点(或可选地，对于一预定数量或比例的采样点)是肯定的(是)，处理返回到S8。然而，假如对步骤S10询问的回答是否定的(否)，处理进行到步骤S12。

在步骤S12，控制单元206比较所监测的每个采样点的偏差量。假如无连续偏差(例如，相邻采样都超出预定容许偏差)，控制单元206则执行调节(向上或向下)其峰值放大曲线最接近于产生偏差处的泵激光器光输出和/或中心波长的处理。而且，假如控制单元检测到偏差只发生在放大波段的一小部分，则控制单元206调节其峰值输出对那部分放大波段影响最强的泵激光器的光输出和/或中心波长。

然而，假如控制单元206在步骤S12确定所监控的放大曲线具有一系列相邻采样相对于目标放大性能超过预定容许偏差，然后控制单元206执行一不同处理。在此情况下，控制单元206创建一“二级目标放大曲线”。二级目标放大曲线的形状是根据目标放大性能和所监控到的放大曲线的差异形成的。与步骤S4很相似，控制单元206然后确定(例如，通过模拟或表查询)一套能用于泵激光器202、203、204、205和/或可调谐光纤光栅209、210、211、212使得所监控的放大曲线更匹配目标放大曲线的放大参数(例如，泵激光器驱动电流和/或可调谐光纤光栅波长调谐控制值)。因此，控制单元206创建二级目标放大曲线加入到所监控的放大曲线，产生一在放大波段更可靠处于目标放大曲线预定容许偏差范围内的新放大曲线。

一旦完成步骤S12，处理进行到步骤S14，其中控制单元206在数量上调节所影响的泵激光器的光输出和/或可调谐光纤光栅波长调谐控制值以实现二级目标放大曲线。然后，处理返回到步骤S8，继续监控和调节操作。

控制单元206通过调节单个泵激光器的输出和/或单个泵激光器工作的中心波长来完成设置和保持一放大曲线。然而，也可通过调节相应组泵激光器的各自曲线来完成控制。如上所讨论的，通过合成那组的泵激光器的相应增益曲线实现每个各自曲线。然后，当整个放大性能改变时，可调节各自增益本身以减少控制处理自由度的数量。例如，可迅速调节两个各自曲线电平以对整个放大曲线产生斜率改变。如上所讨论的，通过增加第二各自增益和/或减少第一各自的各自曲线增益可产生一正斜率。相反地，假如第一各自曲线增加和/或第二各自曲线减少，在整个放大性能中将产生一负斜率。

一基于计算机的模拟处理，如上所述，可用于有效确定每条各自曲线应调节量以实现所要的影响。例如，执行两个步骤的模拟处理，其中经由各自分析(即，执行确定与每个泵激光器相应增益电平的模拟以达到所想要的各自曲线)认定各自曲线。然后，执行第二步骤，其中调节各自曲线电平以提供一所想要的一预定形状的整体放大曲线。作为一个例子，在整个操作的初始安装模式中(例如，图22中的步骤S4)可发展各自曲线且然后在步骤S12执行第二模拟步骤以认定应被调节以保持整体放大性能处于预定容许偏差之内的相应各自曲线量。

关于初始建立各自曲线，本发明人观察到由于在所要求的较低功率下希望有高有效增益，较长波长波段的各自增益曲线(第二各自曲线)将暂时基于想要的目标放大增益曲线设置。而且，第二各自曲线被设置在一有效高增益以确保第二各自曲线实际上解决了在放大波段的较长波长部分的增益。以此方法实现时，控制单元206无需设置第一各自增益曲线以匹配目标放大曲线和第二各自增益曲线之间差异。由于在较短波长组(即第一组)有较多泵激光器，则有更多泵激光器可用来创建一更复杂形状的第一各自曲线。

而且，由于本发明的泵激光器是可调谐的，各泵激光器的中心波长，如模拟所确定的，也可由控制单元206调谐。本发明人已认识到通过具有一可调拉曼放大器，可安装普通放大器并在安装后调谐以实现想要的放大曲线。如上所讨论的，允许将此场可调谐性设计成单个模块用于各种系统中，这大大减少了于定制装备相关的制造、库存和开销问题。

当设置第一各自曲线的形状时，控制单元206可考虑附加条件。例如，附加条件之一是光学纤维的一些光纤损耗。在安装拉曼放大器时确定此光纤损耗，并因拉曼放大器操作设置的不同而不同。光纤损耗随着时间的过去而改变，也许操作者在一系统中靠近主拉曼放大器增加另一放大器，因此缩短了输出光信号再次放大之前所经过路径。作为“附加条件”的又一例子，第一各自曲线适合补偿泵对泵交互。图28表示泵对泵交互将如何在较长波长(曲线“f”)扩展整个放大性能。控制单元206通过解释附加条件，有可能改变相应各自曲线形状，这使得整个放大性能最优化，尽管在拉曼放大器操作中存在附加条件。

作为控制单元206如何调节各自曲线的简单控制机制(与同时调节所有泵激光器相比较)的另一例，假设当平滑增益为目标时观测到一斜增益。在此情况下，控制单元206可通过调节第一组泵和/或第二组泵的光输出校正斜增益。一校正处理是增加每个泵的驱动电流知道整个增益曲线重调节成如图26B的相关平滑整体增益曲线“f”。驱动电流增量然后被存储在诸如主存904的一存储器中以用于在未来情况下调节整体放大曲线时迅速检索。可选地，拉曼放大器可具有几个可被激活并调谐的“热备份”泵以提供在特殊波长上的放大从而消除斜率。

控制单元206可自动配置成通过调节各自曲线电平给予一斜增益。例如，假如整个光谱波段的光通信链路的通信参数是均一的，整个放大波段的一平滑增益则是适当的。然而，光学纤维损耗依赖于波长，并且因此当通过级联放大器之间时，一些频道的WDM信号较之其他信号衰减得更厉害。在此情况下，控制单元206通过调节各自曲线以创建一斜整体来“预强调”可能衰减得更厉害的光信号则可补偿此操作条件。

以下将采用一数值例进一步解释控制单元206实现的一简单控制处理如何采用多组激光器来设置和保持在目标放大性能的预定容许偏差范围内的放大增益性能。假设各WDM光信号的功率，例如，频道1-10，均在-20dBm。还假设拉曼放大器的净目标增益大约是10dB，考虑抽头耦合器和WDM耦合器的内部损耗。随后，拉曼放大器的实际每频道输出功率是均一并为-10dBm(即-20dBm+10dB)。控制单元206存有指示输出信号电平的值，每频道为-10dBm。因此，假如控制单元206在整个监控操作器件确定每频道的输出信号高于或低于-10dBm信号电平一特定量，控制单元206能通过增加或减少各自曲线的适当量来抵消与预期输出电平的偏差。例如，控制单元206可确定以下实际输出功率和与目标值-10dBm的相应偏差：

频道#	实际输出功率	与目标的偏差
频道#	实际输出功率	与目标的偏差	频道1：	-15.0dBm	5.0dBm
频道2：	-14.5dBm	4.5dBm	频道1：	-15.0dBm	5.0dBm
频道2：	-14.5dBm	4.5dBm	频道3：	-14.0dBm	4.0dBm
频道4：	-13.5dBm	3.5dBm	频道3：	-14.0dBm	4.0dBm
频道4：	-13.5dBm	3.5dBm	频道5：	-13.0dBm	3.0dBm
频道6：	-12.5dBm	2.5dBm	频道5：	-13.0dBm	3.0dBm
频道6：	-12.5dBm	2.5dBm	频道7：	-12.0dBm	2.0dBm
频道8：	-11.5dBm	1.5dBm	频道7：	-12.0dBm	2.0dBm
频道8：	-11.5dBm	1.5dBm	频道9：	-11.0dBm	1.0dBm
频道10：	-11.0dBm	1.0dBm	频道9：	-11.0dBm	1.0dBm

控制单元206然后将确定在采样点之间存在一系列(即超过一个)偏差并因此在增益电平上下调节一各自曲线。通过观测此系列偏差，控制单元206确定“二级目标放大曲线”。控制单元通过增加第一组的各自增益而补偿此偏差从而创建一更匹配目标放大曲线的更斜整体放大曲线。如果必要的话，可通过调节第一组泵激光器的光输出从而进一步调节第一各自曲线。

可选地，控制单元206可参考存储器来认定以前与目前观测到的二级目标放大曲线相关的驱动电流调节。而且，存储器存有多套用于第一和第二组的相应泵的驱动电流调节值，重新排列这些值来创建特殊二级目标放大曲线。由于只有一定量的预存二级目标放大曲线被保存在存储器中，基于所观测到的二级目标放大曲线来选择“最接近”预存二级目标放大曲线，控制单元206执行一最小平方分析。其他模式识别处理也可用于选择与预存二级目标放大曲线相关的适当预存二级目标放大曲线，出于查询驱动电流设置或可选地可调光线光栅波长调谐控制值设置的目的。

可选地，配置控制单元206以便确定偏差平均值并验证此平均值是否在允许偏差范围内。例如，控制单元206可确定偏差平均值为0，这有时表示放大性能令人满意。假如不在容许偏差范围内，控制单元206将适当增加/减少各自增益使之更接近实际输出电平曲线和目标曲线之差(此例中即为-10dBm)。

而且，以上所示偏差对应于实际输出功率与目标输出功率之差。注意，然而，控制单元206可确定叠加规则的驱动电流，如上所讨论的。

拉曼放大器可在各种可能影响确定工作认定最优目标增益曲线的条件下工作。工作条件信息(例如如图27中曲线“f”和“g”的差异的泵对泵交互)在步骤S2(图22)被提供给控制单元206用于选择最优目标曲线。此信息源可在整个装备安装或周期再校正时被发现。当在步骤S2初始化目标增益曲线“g”时，诸如“f”的一实际增益曲线被观测，在步骤S8和S10发现实际与预定性能的差异。控制单元206可观测由于存在泵对泵交互而产生的此偏差，这在建立目标放大性能时步骤S2和S4并未考虑。一旦观测到，图22的处理可在步骤S2和S4重建立一考虑了存在泵对泵交互的新目标曲线，而不仅仅是简单叠加。在此情况下，随着用于发展目标放大性能的改进处理，所观测到的从目标放大性能到所监控放大性能的变化是有限的，因此需要较少调节来保持预定增益曲线。

当执行监控和分析处理步骤时，步骤S10和S12(图22)也考虑了此附加条件信息(在此情况下是实现泵对泵交互)。由于此附加条件将反映在目标放大曲线中，或所观测到的与目标放大曲线一致的偏差中，此信息是有用的。每组中的泵输出电平或中心波长然后被必要地改变以保持目标放大性能(步骤S14)。

例如，控制单元206可逐渐增加或减少一输出功率或调谐第一组中每泵的中心波长以影响第一组的各自放大曲线。假如在此增加或减少之后所观测到的整体增益曲线仍然不在目标增益曲线的可允许的容许偏差范围内，控制单元206可再次逐渐增加或减少输出功率或调谐每组泵的中心波长。

一查询表，如表1所示，可用于实现此递增逼近。也就是，控制单元206可为第一组一套四泵选择第一曲线#1并从表中读出每泵驱动电流(即，每泵500mA驱动电流)。假如实际放大曲线不等于目标放大曲线，控制单元可为第一组四泵选择曲线#2。持续此递增逼近知道实际放大曲线在目标放大曲线的允许偏差范围内。

表1-组1(四泵)

泵1	泵2	泵3	泵4	曲线号
泵1	泵2	泵3	泵4	曲线号	500mA	480mA	500mA	500mA	#1
490mA	480mA	490mA	490mA	#2	500mA	480mA	500mA	500mA	#1
490mA	480mA	490mA	490mA	#2	480mA	480mA	480mA	480mA	#3

而且，查询表1也可用来存储对应于不同种放大曲线的不同驱动电流和/或不同可调谐光纤光栅波长调谐控制值。

例如，控制单元206利用如下所示的查询表2提供用于一特定组泵的各种各自增益曲线。表2的值被选为例子表示可选择不同值的集合。

表2-组1(四泵)

泵1	泵2	泵3	泵4	曲线号
泵1	泵2	泵3	泵4	曲线号	560mA	311mA	122mA	244mA	#1
560mA	500mA	440mA	330mA	#2	560mA	311mA	122mA	244mA	#1
560mA	500mA	440mA	330mA	#2	480mA	480mA	480mA	480mA	#3

在此例中，控制单元206可确定增益曲线#2适合补偿一光纤损耗特征(即，另一“附加条件”)。控制单元206然后从表中读取必要驱动电流以达到所想要的第一组泵放大曲线。控制单元206从基于多种因素的表中选择最好曲线(即，使实际输出信号电平与目标输出信号电平差异最小，并考虑到诸如光学损耗的任何附加条件的曲线)。例如，由于第一和第二组均具有低于目标增益曲线5dB的曲线，控制单元206可选择曲线#3提供实际放大性能。控制单元206也可确定发生在对应于第一组泵的波长的增益落点。控制单元206可从表2中选择曲线#1(例如，之前已被确定为补偿5dB或更少损耗的最好曲线)。一旦曲线#1被选择，从存储器中查找与曲线#1相关的驱动电流并将其用到相应泵激光器。

采用控制单元206和泵设备的特定安排，可改变目标放大性能。在以下例中，即使系统参数已被改变，希望提供一用于一输入相同系统性能，以此解释目标放大性能。图28-46表示即使通信条件已改变，控制单元206控制泵激光器以产生用于输入WDM信号与整个系统性能相同的目标放大增益曲线的不同例子。

图28是依据本发明另一泵设备71的示意图，其中包括用于八个激光器81-88与一Mach-Zehnder干涉仪90耦合的“插槽”。泵81-88每个都具有由控制单元206设置的中心波长和驱动电流。可选地，控制单元206可简单地不将驱动电流运用到泵81-88中的一个或更多。此可选实施例使“普通泵设备”产品在一特殊操作条件下可充分配置/重配置。在此方法中，每个放大器无需为通信网络特殊地方定制，例如，通过远程设备控制器121将操作参数下载到拉曼放大器，普通放大器可远程配置。在此情况下，至少一些泵激光器将可能不被控制单元206用来创建目标放大性能。尽管图28未显示，控制单元206通过总线28控制泵激光器81-88以调谐中心波长并设置泵81-88的驱动电流。

在此例中，关闭泵85和87，控制单元206将第一组泵调谐到工作在较短波长，将第二组泵调谐到较长波长，第一组泵的整体功率(即泵81、82、83、84的整体功率)比第二组泵的整体功率(即泵86和88的整体功率)大。由于控制单元调节第一组和第二组泵激光器的以形成当合成时产生平滑曲线的各自曲线，这提供了一平滑放大曲线。在图28中，各组泵产生相同输出功率，但被控制单元206调谐到工作在较长波长的泵的整体输出功率被设置成足够高以使得即使只使用了一部分泵也可保持平滑增益曲线。

在建立各自曲线之后，控制单元206可监控实际WDM信号并通过调谐中心波长和/或设置驱动电流来控制每个工作泵以保持目标放大增益曲线。可选地，控制单元206可监控和控制两组泵的实际放大曲线。

通过调谐中心波长和/或改变组内被调谐成工作在最短和最长波长的泵激光器的贡献，放大带宽可被扩展或收缩。图29表示可完成以上的另一例。如图29，泵激光器的中心频率而不是中心波长如图所示。如图，第一泵91的中心频率被调谐成工作在211THz(波长1420.8nm)且第五泵95的中心频率被调谐成工作在207THz(波长1448.3nm)，控制单元206将泵91-95调谐成彼此间隔1THz且泵91-95的光输出经由WDM合成器82合成为一较短波长组。此合成光然后经由一耦合器99与从较长波长组输出光合成，此较长波长组包括一工作在频率205THz(波长1462.4nm)，与第五泵95间隔2THz的泵96。

图30表示用于如图29的泵91-96的拉曼放大曲线。曲线“A”表示所有泵91-96的整体放大性能，曲线“B”表示一组较短波长的第一五泵91-95的总体放大性能，以及曲线“C”表示第六泵96放大性能曲线。图31的细线对应于用于第一五泵91-95中每个的放大曲线。通过以间隔1THz多路分解泵91-95的光输出，通过向右向下扩展形成一平滑曲线(即曲线“B”)。而且，通过将曲线“B”加到由于第六泵96的光输出(即曲线“C”)而向右和向上扩展的放大曲线(图30)，一整体拉曼放大器曲线实际上平滑如曲线“A”。而且，如图30的细线所示，第一放大曲线的突出和另一放大曲线的凹入在间隔为1THz时可相互取消。

图31是如图30的整体放大曲线“A”的放大图。如图所示，10dB的放大带宽从196THz(波长1526.6nm)扩展到193THz(波长1553.3nm)而且达到大约0.1dB的增益偏差。

图32表示当控制单元206将图29中泵96的中心频率调谐到与第五泵95间隔2.5THz(而不是如图29一样与第五泵间隔2.0THz)时的放大曲线。与图30类似，曲线“A”表示整体放大曲线，曲线“B”表示第一五泵91-95的总体放大曲线，以及曲线“C”表示第六泵96的放大性能曲线。而且，细线对应于用于第一五泵91-95中各放大曲线。

图33是如图32的整体放大曲线“A”的放大图。如图所示，峰值放大在10dB，放大带宽从大约196THz(波长1529.6nm)扩展到大约192THz(波长1561.2nm)且达到大约0.1dB的增益偏差。而且，放大带宽比图31所示的宽，但在带宽中间部分有较大波动。由于第五泵95和第六泵96之间的间隔较大(即不是2.0THz而不是2.5THz)则产生波动。因此，如图33，可达到一较大放大带宽，但在带宽中间存在一角度波动。通过将备用泵激光器间隔调谐成低于产生用于发展曲线“B”的最短波长的泵激光器的中心频率且高于用于发展如图30的曲线“C”的最长波长的中心频率，从而扩展带宽。尽管采用备用泵比不采用备用泵花销更大，拉曼放大器可迅速容易地从，例如，一用来调谐放大带宽的远程设备控制器121中配置。

图34是依据本发明的另一拉曼放大器的示意图。在此例中，控制单元206将第一泵101的频率调谐成工作在211THz(波长1420.8nm)，将第二至第八泵102-108的频率调谐成工作在从210THz(波长1427.6nm)至204THz(波长1469.6nm)。控制单元206将泵101-108的每个调谐成彼此间隔1THz。然而，还应注意，一或多个泵(例如，泵106、107)可不用(尽管它们仍然在拉曼放大器中使得放大带宽可动态重配置，如上所述)。而且，控制单元调谐相邻工作泵的波长间隔使之包括在6nm至35nm范围内。而且，被调谐工作在(相对于最短和最长中心波长之间的中间波长)较短的波长侧的泵数量大于被调谐工作在较长波长侧的泵数量。也就是，泵被调谐使得在第一泵101和第八泵108之间的中心频率大约是207.5THz。因此，泵101-104(即四泵)被调谐工作在较短波长侧而泵105和108(即两泵)被调谐工作在较长波长侧。

图35表示当使用如图34所示的泵101-105和108时产生的拉曼放大器曲线。曲线“A”表示整体放大曲线，曲线“B”表示第一五泵101-105的总体放大曲线，以及曲线“C”表示第八泵108的放大曲线。而且，细线表示第一五泵101-105中各放大曲线。

图36是如图35的整体放大曲线“A”的放大图。如图所示，峰值放大在10dB，放大带宽从大约196THz(波长1529.6nm)扩展到大约192THz(波长1561.2nm)且达到大约0.1dB的增益偏差。注意放大带宽比如图31和33的放大带宽宽。这是因为第八泵108被调谐成与相邻工作泵105具有更大间隔(即3THz)。

图37是依据本发明的还一拉曼放大器的示意图。在此例中，控制单元206将第一泵111的频率调谐成工作在211THz(波长1420.8nm)，将第二至第八泵112-118的频率调谐成工作在从210THz(波长1427.6nm)至204THz(波长1469.6nm)。而且，每泵被调谐成间隔1THz。在此例中，第五和第六泵115和116未使用。而且，相邻工作泵的波长间隔被调谐成包括在6nm至35nm范围内。而且，被调谐工作在(较短的波长侧的泵数量大于被调谐工作在较长波长侧的泵数量。

图38表示如图37的泵111-114和117-118的拉曼放大曲线。曲线“A”表示整体放大曲线，曲线“B”表示第一四泵111-1145的总体放大曲线，以及曲线“C”表示第七和第八泵107和108的总体放大曲线。细线表示每个工作泵111-114和117-118的各放大曲线。

图39是如图38的整体放大曲线“A”的放大图。如图所示，峰值放大在10dB，放大带宽从大约196THz(波长1529.6nm)扩展到大约191THz(波长1569.6nm)且达到大约0.1dB的增益偏差。而且，在此例中，注意图38的曲线“C”是由泵117和118的各放大曲线形成，而图35的放大曲线“C”是由单个泵108形成。而且，泵117和118产生的最大增益大约为5dB(参看图37)，而单个泵108产生的最大增益大约为8dB。因此，在图38中，泵117和118可在比驱动单个泵较小的输出功率输出。

图40是依据本发明的还一拉曼放大器的示意图。在此例中，泵设备包括一套十三个泵121-133。控制单元206将每个泵调谐成分隔1THz且第一泵121被调谐成具有中心频率211THz(波长1420.8nm)且第十三泵133被调谐成具有中心频率199THz(波长1506.5nm)。第十一和十二泵131未使用(例如，控制单元206为将驱动电流提供给泵131和132)。而且，相邻工作泵间隔被调谐包括在6nm至35nm范围内，而且被调谐成在较短波长侧工作的泵数量大于被调谐在较长波长侧工作的泵数量。

在图41中，曲线“A”表示整体放大曲线，曲线“B”表示第一至第十泵的总体放大曲线，以及曲线“C”表示第十三泵放大曲线。而且，细线表示第一至第十泵的各放大曲线。图42是如图41的整体放大曲线“A”的放大图。如图所示，峰值放大在10dB，放大带宽从大约196THz(波长1529.6nm)扩展到大约186THz(波长1611.8nm)且达到大约0.1dB的增益偏差。因此，通过调谐附加泵使之在较长波长工作，增益去向可被扩展。当目标性能从如图35所示变为如图38，泵配置也应该从如图34所示变为如图37。参照如图28、29、34、37和40的实施例所讨论的，控制单元206可通过将备用泵与泵电路接通/断开从而调谐它们的中心频率来完成(这些图中未示出)带宽改变。控制单元206可响应由，例如，远程设备控制器121通过网络122发出的命令消息，实现带宽改变。

图43表示泵130和131(而不是泵131和132)未使用时控制单元206确定的放大曲线。而且，相邻工作泵的间隔被调谐成包括在6nm至35nm范围内，且被调谐成在较短波长侧工作的泵数量大于且被调谐成在较长波长侧工作的泵数量。在图43中，曲线“A”表示整体放大曲线，曲线“B”表示第一至第九泵的总体放大曲线，以及曲线“C”表示第十二和十三泵的总体放大曲线。而且，细线表示工作泵的各放大曲线。

图44是如图43的整体放大曲线“A”的放大图。如图所示，峰值放大在10dB，放大带宽从大约196THz(波长1529.6nm)扩展到大约186THz(波长1611.8nm)且达到大约0.1dB的增益偏差。而且，很明显从图41和43的曲线“C”比较来看，在一较低输出值(如图43)可驱动两泵，而不是在一较高输出功率(如图41)驱动单个泵。

图45是描述依据本发明第二方面控制单元206操作过程的流程图。步骤S6、S8、S10、S12和S14与如图22所示相同，因此将不再详细描述这些步骤。如图45的操作过程与如图22的不同在于控制单元206将一现有放大曲线(步骤S3)变成一新的具有不同放大带宽的目标放大性能。例如，需要增加放大带宽以适应附加频道(例如，随着网络容量增长)。在此情况下，网络工程师可(例如，通过键盘和鼠标、或经由远程设备控制器121远程)指示控制单元206增加(或减少)放大带宽。

控制单元206然后确定参数以产生新目标曲线(步骤S32)。例如，参照以上对如图31、33、36、39、42和44的整体放大曲线的讨论，通过调谐泵可增加一放大带宽从而增加具有最大中心波长的泵与具有其次大中心波长的泵之间的波长间隔。也就是说，通过如图29的安排(其中泵96被调谐成与泵95间隔2THz)产生如图31的放大带宽，通过调谐泵96和95产生如图32的放大带宽从而使得泵96与泵95间隔2.5THz，且通过调谐泵108和105产生如图36的放大带宽从而使得泵108(参看图35)与泵105间隔3THz。因此，控制单元206可通过调谐泵中心波长来动态改变泵之间波长间隔从而改变现有放大曲线。例如，假设一泵设备包括七个泵，每个均被调谐成间隔1THz。然后，依据本发明的第二方面，控制单元206只将驱动电流用于第一至第四泵和第七泵。这将导致与图29所示的安排类似。

在另一例中，控制单元206可确定某一泵不以所要求的输出功率工作，且然后接通或断开某些泵以补偿缺陷泵。例如，参照图34，假设第八泵108未正确产生8dB的增益，而产生了5dB增益。在此情况下，控制单元206可将驱动电流用于第七泵107(之前被断开)，因此泵107产生5dB增益。注意此例类似于图37所示，其中可操作两相邻泵从而每泵产生5dB增益，而不是8dB。也就是说，为了像如图37所示的泵设备一样工作，第五泵105可被断开。

因此，控制单元206可配置成将现有拉曼放大曲线改变成具有一不同放大带宽。此改变可由来自网络工程师(本地或远程)的外部命令初始化或由控制单元206本身要求。也就是说，如上所述，控制单元206可(即通过控制单元206的监控能力)确定某一泵不产生所要求的增益，然后改变一现有放大曲线。

现在回到图46，此图为依据本发明另一实施例的操作过程的示意图。更详细地，图46中三个级联拉曼放大器30、32和34受远程设备控制器121远程控制。在此例中，远程设备控制器121可改变第一拉曼放大器的整体放大曲线以影响在下一拉曼放大器的改变。例如，远程设备控制器121可确定拉曼放大器中的一泵(或多泵)不工作。远程设备控制器121然后可增加工作在拉曼放大器30中的一相应泵输出功率(或调谐中心频率)从而波长由拉曼放大器32中不工作的泵造成的影响。注意远程设备控制器121也可增加拉曼放大器34中的一相应泵输出功率(或调谐中心频率)从而补偿拉曼放大器32中不工作的泵造成的影响。也就是说，远程设备控制器121能控制多个级联拉曼放大器的整个操作从而增强整个网络操作。

而且，远程设备控制器121可通过一互联网(如前所讨论的)与每个拉曼放大器连接。因此，一网络工程师可通过远程设备控制器121有效监控网络。远程设备控制器121可包括一可从其他位置经由诸如MICROSOFT EXPLORER的互联网浏览器访问的网站。在此情况下，可持续监控每个拉曼放大器30、32和34的工作状态。每个拉曼放大器30、32和34可包括一提供周期状态消息给远程设备控制器121的内置报告机构。可选地，远程设备控制器可将一Java、ActiveX或其他可执行文件下载到拉曼放大器30、32和34，然后收集用于自动回报给远程设备控制器121的状态信息。在此方法中，一网络操作者可观测用于各拉曼放大器30、32、34的不同目标放大曲线并采取正确行动以帮助系统的平衡操作，从而最优化系统性能。

远程设备控制器121和各拉曼放大器采用了网络接口和处理软件来上载和下载用于在任意放大器或控制器121处以及经由万维网在远程位置的网络操作者和技术员检查的活动内容。万维网如何工作，包括诸如网络浏览器和网页的通信工具，以上在Gralla.P《互联网如何工作》，Que，1999的第122-166页均有讨论，在此不再赘述。同样，网络资源间活动内容的传输在Gralla第170-210页也有讨论，在此也不赘述。

本发明可利用通用的数字计算机或微处理器依据本发明说明书的教导编程而方便地实现，这对于计算机专业的普通技术人员是显而易见的。技术熟练的程序员基于本发明的教导很容易准备适当的软件编码，这对于软件专业的普通技术人员是显而易见的。通过准备专用集成电路或将传统组件电路进行适当网络互连也可实现本发明，这对于本领域普通技术是显而易见的。

本发明包括一计算机程序产品，它为一包括用于编程计算机使之执行本发明处理的指令的存储介质。此存储介质可包括，但不局限于，一种盘，包括软盘、光盘、CD-ROM和磁光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁或光卡、或包括任何种类的纯软件发明(例如，字符处理、记帐、涉及互联网等的产品)的适合存储电子指令的介质。

很明显，按照以上教导可对本发明进行诸多修改和改变。因此，本发明在所附权利要求的范围内均可实现而不局限于说明书所描述的内容。

Claims

1、一种拉曼放大器的可调多态泵源，包括：

一激光组件，用于发射具有多纵模的光；

一个被排列的光纤，用于接收来自激光组件的光；

一可调光纤光栅，该光栅与所述光纤相耦合且具有预定的反射带宽，在预定可调范围内可对其中心反射波长进行可控制的调节，所述的预定反射带宽用于将部分所述光反射回所述激光组件以便稳定光的中心波长并将光的带宽限制为属于预定反射带宽范围内的多纵模。

2、如权利要求1所述的可调多态泵源，其中：

所述光栅形成在所述光纤上。

3、如权利要求2所述的可调多态泵源，其中：

所述光栅是光纤布拉格光栅。

4、如权利要求1所述的可调多态泵源，其中：

所述预定反射带宽小于所述激光组件所发射的激光带宽。

5、如权利要求4所述的可调多态泵源，其中：

所述预定反射带宽小于或等于2nm。

6、如权利要求5所述的可调多态泵源，其中：

预定反射带宽包含在0.5nm到1nm的范围内。

7、如权利要求1所述的可调多态泵源，其中：

所述可调光纤光栅的中心反射波长在所述预定可调范围内连续可调。

8、如权利要求1所述的可调多态泵源，其中：

所述预定可调范围至少是60nm。

9、如权利要求8所述的可调多态泵源，其中：

所述预定可调范围至少是40nm。

10、如权利要求9所述的可调多态泵源，其中：

所述预定可调范围至少是20nm。

11、如权利要求10所述的可调多态泵源，其中：

所述预定可调范围至少是10nm。

12、如权利要求11所述的可调多态泵源，其中：

所述预定可调范围至少是2nm。

13、如权利要求1所述的可调多态泵源，进一步包括：

一调谐机构，用于对所述可调光纤光栅施于一定量的预定机械作用的拉伸，这使得所述中心波长从位于预定可调范围内的第一波长偏移到位于所述预定可调范围内的第二波长。

14、如权利要求13所述的可调多态泵源，其中：

所述调谐机构包括

一压电元件，以及

一控制杆组合，用机械的方法将该装置与压电元件相耦合；

用机械的方法将所述可调光纤光栅耦合到所述控制杆组合，以便当将预定电压提供给所述压电元件时，控制杆组合对可调光纤光栅施加拉伸形变。

15、如权利要求14所述的可调多态泵源，其中：

所述可调结构包括基于处理器的一控制器，该控制器产生了所述的预定电压，该电压使中心反射波长从所述第一波长偏移到所述第二波长。

16、如权利要求13所述的可调多态泵源，其中：

所述调谐机构包括

一压电元件，以及

一控制杆组合，用机械的方法将该装置与压电元件相耦合；并且

用机械的方法将所述可调光纤光栅耦合到所述控制杆组合，以便当将预定电压提供给所述压电元件时，控制杆组合对可调光纤光栅施加压缩形变。

17、如权利要求16所述的可调多态泵源，其中：

18、如权利要求13所述的可调多态泵源，其中：

所述调谐机构包括

一可移动的平台，用机械的方法将所述可调光纤光栅的一端耦合到该平台的一端，并且

用机械的方法将所述可调光纤光栅的另一端耦合到另一平台，以便当所述可移动平台从所述另一平台开始移动预定的距离时，将预定量的形变施加到所述可调光纤光栅。

19、如权利要求18所述的可调多态泵源，其中：

当可移动的平台在一方向上移动时，在所述可调光纤光栅上设置预定的压缩形变；并且

当可移动的平台在另一方向上移动时，在所述可调光纤光栅上设置预定的拉伸形变；

20、如权利要求18所述的可调多态泵源，其中：

所述调谐机构包括一机电设备，该装置将控制信号转换成机械力，该机械力可使所述可移动平台移动预定的距离。

21、如权利要求13所述的可调多态泵源，其中：

所述调谐机构包括一加热机制，该加热机制使所述可调光纤光栅的温度变化预定的数量以便将所述中心反射波长从所述第一波长偏移到所述第二波长。

22、如权利要求1所述的可调多态泵源，进一步包括：

一半导体光放大器，位于可调光纤光栅和另一光纤光栅之间，其中

可调光纤光栅和另一光纤光栅是采样的光纤光栅。

23、用于对放大介质中的WDM光信号进行放大的可调拉曼放大器，包括：

一可调多态泵源，包括

一激光组件，用于发射具有多纵模的光；

一个被排列的光纤，用于接收来自激光组件的光；

一可调光纤光栅，该光栅与所述光纤相耦合且具有预定的反射带宽，在预定可调范围内可对其中心反射波长进行可控制的调节，所述的预定反射带宽用于将部分所述光反射回所述激光组件以便稳定光的中心波长并将光的带宽限制为属于预定反射带宽范围内的多纵模；

一光耦合器，用于光互连可调多态泵源和放大介质，以便提供其上具有多纵模的属于预定反射带宽范围内的光；以及

一调谐机构，可控制的改变所述可调光纤光栅的反射特性并使所述中心波长从位于预定可调范围内的第一波长改变为位于所述预定可调范围内的第二波长。

24、根据权利要求23的拉曼放大器，进一步包括：

一控制器，该控制器具有

一存储器，用于存储计算机可读指令；以及

一处理器，用于执行所述计算机可读指令并产生一控制信号以提供给所述调谐机构以便将中心波长从第一波长改变到第二波长。

25、根据权利要求24的拉曼放大器，其中：

所述控制器具有一接口，该接口用于接收来自外部设备的控制指令以改变拉曼放大器的放大带宽；

所述处理器用于形成一控制信号以响应所述控制指令，以便调谐机构使中心反射波长改变预定的数量，因此而改变放大带宽以与来自外部设备的控制指令中所指定放大带宽一致。

26、根据权利要求23的拉曼放大器，进一步包括：

一抽头耦合器，用于为处理器提供来自拉曼放大器的采用WDM输出信号，其中

当中心波长不在所述第一波长和所述第二波长中至少一个波长的预定容许误差范围内时，处理器根据所述采样的WDM输出信号进行判断并形成控制信号以将中心反射波长重新设置为所述第一波长和所述第二波长中的至少一个波长。

27、根据权利要求23的拉曼放大器，其中：

当WDM光信号的信号带宽内存在四波混频分量时，处理器根据采样的WDM输出信号进行判断，并且当存在四波混频分量时，处理器提供了控制信号以调节中心反射波长以便从WDM光信号的信号带宽中去除四波混频分量。

28、根据权利要求23的拉曼放大器，进一步包括：

另一个激光器组件，用于发射第二波长的多态光，其中

所述处理器用于提供所述具有指示信号的控制信号以将中心波长变为所述第二波长以响应接收一个用于指示所述另一个激光组件具有故障的指示信号。

29、根据权利要求23的拉曼放大器，进一步包括：

另一个可调的多态泵源，其中

所述控制器提供了第二控制信号以便控制所述可调多态泵源和另一个可调多态泵源中的至少一个泵源的光输出功率，使得可调节的控制拉曼放大器的预定增益曲线在预定的放大带宽上。

30、根据权利要求29的拉曼放大器，其中：

在所述WDM光信号的整个信号带宽上，所述预定增益曲线具有至多1dB的波动。

31、根据权利要求29的拉曼放大器，其中：

所述处理器用于确定所述第二波长和所述光输出功率的能级以便通过所述仿真和查表处理中的至少一个来产生所述预定增益曲线。

32、根据权利要求25的拉曼放大器，其中：

所述接口与因特网连接以接收来自远程计算机和相邻拉曼放大器中的至少一个的信息，相邻拉曼放大器通过放大介质而与拉曼放大器相连。

33、根据权利要求32的拉曼放大器，其中：

所述计算机可读介质指令包括通过因特网而接收的Java和ActiveX指令中的至少一个。

34、根据权利要求25的拉曼放大器，其中：

所述处理器用于通过所述接口来接收与相邻拉曼放大器的操作状态相关的操作环境，以便使所述处理器来确定另一个波长以调节可调光纤光栅以抵消在所述拉曼放大器的放大性能方面的变化。

35、根据权利要求33的拉曼放大器，进一步包括：

另一个激光器组件，与所述可调光纤光栅光耦合并用于发射具有另一波长带宽上的多纵模的光，该另一波长带宽是由所述第二激光器组件产生的，其中

当中心反射波长被调节到位于所述激光器组件所发射的激光带宽之外时，由所述可调光纤光栅来反射来自其他激光器组件的光。

36、根据权利要求25的拉曼放大器，其中：

所述处理器用于选择来自所述第一激光器组件和所述第二激光器组件中的至少一个激光器组件的光以提供给所述可调光纤光栅。

37、根据权利要求35的拉曼放大器，其中：

可控转换器用于选择性的转换来自所述第一激光器组件和所述第二激光器组件中的至少一个激光器组件的光以提供给所述可调光纤光栅。

38、根据权利要求23的拉曼放大器，其中：

所述光栅是形成在所述光纤上的布拉格光栅。

39、根据权利要求23的拉曼放大器，其中：

调谐机构用于在所述预定可调范围内连续的调节所述可调光纤光栅的中心反射波长。

40、根据权利要求23的拉曼放大器，其中：

所述预定可调范围至少是60nm。

41、根据权利要求40的拉曼放大器，其中：

所述预定可调范围至少是40nm。

42、根据权利要求41的拉曼放大器，其中：

所述预定可调范围至少是20nm。

43、根据权利要求42的拉曼放大器，其中：

所述预定可调范围至少是10nm。

44、根据权利要求43的拉曼放大器，其中：

所述预定可调范围至少是2nm。

45、根据权利要求23的拉曼放大器，其中：

46、根据权利要求45的拉曼放大器，其中：

所述调谐机构包括

一压电元件，以及

一控制杆组合，用机械的方法将该装置与压电元件相耦合；

用机械的方法将所述可调光纤光栅耦合到所述控制杆组合，以便当将预定电压提供给所述压电元件时，控制杆组合对可调光纤光栅施加拉伸形变，这使得中心波长从第一波长偏移到所述第二波长。

47、根据权利要求45的拉曼放大器，其中：

所述调谐机构包括

一压电元件，以及

48、根据权利要求47的拉曼放大器，其中：

49、根据权利要求45的拉曼放大器，其中：

所述调谐机构包括

50、根据权利要求49的拉曼放大器，其中：

当可移动的平台在另一方向上移动时，在所述可调光纤光栅上设置预定的拉伸形变。

51、根据权利要求49的拉曼放大器，其中：

52、根据权利要求45的拉曼放大器，其中：

所述调谐机构包括一加热机构，该加热机构使所述可调光纤光栅的温度变化预定的数量以便将所述中心反射波长从所述第一波长偏移到所述第二波长。

53、根据权利要求23的拉曼放大器，进一步包括：

可调光纤光栅和另一光纤光栅是采用的光纤光栅。

54、用对放大介质中的WDM光信号进行放大的可重新配置的拉曼放大器，包括

多个可调多态泵源，每一个均包括

一激光组件，用于发射具有多纵模的光；

一个被排列的光纤，用于接收来自激光组件的光；

一光耦合器，用于将来自多个可调多态泵源的光提供给放大介质；

一存储器，将用于描述所述多个可调多态泵源的不同中心波长的预定中心波长值保存在这里以在所述放大介质中产生预定增益的曲线；

一调谐机构，用于接收所述调谐机构的控制信号以将所述多个可调多态泵源调节到所述不同的中心波长上以便在所述放大介质中实现所述预定增益的曲线。

55、根据权利要求54的可重新配置的拉曼放大器，其中：

所述多个可调多态泵源均用作一般的可调多态泵源，可将这些泵源调节到所述不同中心反射波长的任一波长上。

56、根据权利要求55的可重新配置的拉曼放大器，其中：

一旦安装了所述拉曼放大器以供操作环境使用，那么调谐机构最初将多个可调多态泵源调节到所述不同的中心波长上。

57.用于调节拉曼放大器的放大曲线的方法，该拉曼放大器具有一个与可调光纤光栅相耦合的多态泵源，该方法包括步骤：

在调谐机构处接收放大曲线要求；

从存储器中检索一参数，该参数是与将所述可调光纤光栅调节到与实现所述放大曲线要求相关的预定中心反射波长上有关；并且

将可调信号提供给所述调谐机构以便将所述可调光纤光栅的中心反射波长改变为所述预定中心反射波长。

58、根据权利要求57的方法，进一步包括步骤：

比较所述放大曲线增益要求与所述拉曼放大器所呈现出的放大曲线；以及

当在所述比较步骤中确定出所述拉曼放大器所呈现出的放大曲线在所述放大曲线要求的预定容许误差范围内，则将所述调节信号提供给所述调谐机构。

59、根据权利要求57的方法，进一步包括步骤：

调节所述多态泵源的光输出功率以便实现所述放大增益曲线要求。

60、拉曼放大器的可调多态泵源，包括：

一装置，用于发射具有多纵模的光；

一个被排列的光纤，用于接收来自发射装置的光；

一可调光纤光栅，该光栅与所述光纤相耦合且具有预定的反射带宽，该反射带宽具有一中心反射波长；以及

一装置，用于在预定可调范围内可对所述可调光纤光栅的中心反射波长进行可控制的调节，所述的预定反射带宽用于将至少部分所述光反射回所述激光组件以便稳定光的中心波长并将光的带宽限制为属于预定反射带宽范围内的多纵模。

61、用于对放大器介质中的WDM信号进行放大的可调拉曼放大器，包括：

一可调多态泵源，包括

一装置，用于发射具有多纵模的光；

一个被排列的光纤，用于接收来发射装置的光；

一可调光纤光栅，该光栅与所述光纤相耦合且具有预定的反射带宽，该预定的反射带宽具有一中心反射波长；

一装置，用光学的方法互连可调多态泵源和放大介质，以便将其上具有多纵模的属于预定反射带宽范围内的光提供给放大介质；以及

一装置，用于改变所述可调光纤光栅的反射特性并使所述中心波长从第一波长改变为位于预定可调范围内的第二波长。

62、用对放大介质中的WDM光信号进行放大的可重新配置的拉曼放大器，包括

多个可调多态泵源，每一个均包括

一装置，用于发射具有多纵模的光；

一个被排列的光纤，用于接收来自发射装置的光；

一装置，用于将来自多个可调多态泵源的光提供给放大介质；

一装置，用于存储用于表示所述多个可调多态泵源的预定中心波长值的数据以便在所述放大介质中产生预定增益的曲线；

一装置，用于将所述多个可调多态泵源调节到所述预定中心反射波长上以便在所述放大介质中实现所述预定增益的曲线。

63、用于调节拉曼放大器的放大曲线的控制器，该拉曼放大器具有一个与可调光纤光栅相耦合的多态泵源，该控制器包括：

一装置，用于接收来自远端源和存储器中的至少一个的放大曲线要求；

一装置，用于从存储器中检索一参数，该参数是与将所述可调光纤光栅调节到与实现所述放大曲线要求相关的预定中心反射波长上有关；并且

一装置，将可调信号提供给所述调谐机构并调节所述可调光纤光栅以便将其中心反射波长改变为所述预定中心反射波长。

64、根据权利要求63的控制器，进一步包括：

一装置，用于比较所述放大曲线增益要求与所述拉曼放大器所呈现出的放大曲线；

一装置，当在所述比较步骤中确定出所述拉曼放大器所呈现出的放大曲线在所述放大曲线要求的预定容许误差范围内，则将所述调节信号提供给所述调谐机构。

65、根据权利要求63的控制器，进一步包括：

一装置，用于调节所述多态泵源的光输出功率以便实现所述放大增益曲线要求。

66、一个光通信系统，包括：

第一拉曼放大器；

第二拉曼放大器；

一控制器，用于监测所述第一拉曼放大器的放大曲线并将一控制信号发送到所述第二拉曼放大器以便指示所述第二拉曼放大器改变其可调放大曲线的形状，因此可对所述第一放大器的所述放大曲线中的已监测的误差进行补偿；并且

一光纤，用于通过该光纤来传送WDM光信号，所述第一拉曼放大器用光学的方法来放大具有第一预定放大曲线的所述WDM光信号，其中

所述第二拉曼放大器学用光学的方法来放大具有可调放大曲线的所述WDM光信号，所述第二拉曼放大器包括

一可调多态泵源，该泵源具有

一激光器组件，用于发射具有多纵模的光；

一个被排列的光纤，用于接收来自激光器组件的光；以及

一可调光纤光栅，该光栅与所述光纤相耦合且具有预定的反射带宽，该预定的反射带宽具有一中心反射波长，在预定可调范围内可对其中心反射波长进行可控制的调节，所述预定反射带宽用于将至少一部分所述光反射回所述激光器组件以便稳定光的中心波长并将光的带宽限制为属于预定反射带宽范围内的多纵模。