CN1601935A - 具有光纤放大器的无源光网络 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有中心站和至少一个远程站的无源光网络，各站通过下行链路和上行链路进行连接。远程站与用户单元相连接，用户单元包括用于光纤链路上的波长复用光信号的接收和发送装置。远程站包括具有解复用器的光纤放大器与泵浦激光源相连接的平行放置的放大光纤，其中放大光纤的输出链路连接到有关的用户单元。

Description

具有光纤放大器的无源光网络
技术领域
本发明涉及一种具有一个中心站和至少一个远程站的无源光网络，各站通过一条下行链路和一条上行链路进行连接，远程站与用户单元相连接，用户单元包括用于光纤链路上的波长复用光信号的接收和发送装置。
背景技术
波分复用(WDM)无源光用户网络(PON)提供了大容量、网络安全以及可升级性的潜力。然而，为了实际实现，这些现有的网络要求低成本的信号源，以及在中心站和远程节点处的有效路由方法。
通常，光用户网络通过使用双星型结构使光线路的数量最少。也就是说，位于用户周边区域的中心站和远程站之间的连接，用一根光纤来实现，而远程站和每个用户之间的连接，用单独的光纤来实现。其中每个用户使用不同于其它用户的波长的波分复用模式，能够利用波长来区分每个用户。因此，中心站和远程站既需要对波分光信号进行复用的复用装置，又需要对复用的光信号进行解复用的解复用装置。这样的装置使用波导光栅路由器(WGR)、或者具有与其相同功能的设备。
在US 6597482中描述了一种具有中心局、远程节点和用户单元的无源光网络。在中心局中，安装光纤放大器，以便对来自于用户的传输信号波长进行放大。对于下行信号，在此解决方案中没有预见到对其进行放大的问题。
根据图2所描述的现有技术状况，使用的放大器通常是一个光纤放大器。第一级放大7将输入信号进行放大。然后，在解复用器8中对输入信号进行解复用，并且通过复用器9对其进行复用。在解复用器和复用器之间，为波长复用的每一个波长，安装可变光衰减器。在复用器9的输出端，将第二放大级7与之连接。可变光衰减器10允许对信道功率进行均衡。
一个信道意味着波长复用中的一个波长。该解决方案产生了信道增益和信道输出功率的共同互相依赖性。对输入的动态范围进行限制，以便在输出水平上获得波长的独立性。当分接或者插入一个波长复用信道时，所述的设备会产生功率和增益的瞬时变化。
使这种通常使用的放大器方案适应于在具有有源功率控制的站中进行工作。调整过程的控制可能例如在中心站中进行，但是，在远程单元中进行该控制将会是不实际的。在无源光网络中，没有预见到远程单元中的功率提供问题。不能在网络的无源部分中安装功率损耗调整设备。
在US6069731中公开了另一种用于光纤放大器中的平坦增益的解决方案。这里，输入信号在若干平行连接的光放大光纤之间进行交换，并且由第二个交换机对其进行重新组合。这允许通过在不同的平行级和不同的装备级之间进行交换来适应放大器的增益。
发明内容
本发明提出了一种放大方案，它可以克服无源光网络中无源部分的限制，并且避免当插入或者分接信道时所产生的问题，并且允许对信道增益和功率进行相互独立的设置。
根据本发明的无源光网络，具有这样一个优点：单个信道的放大是独立于其它信道的。对于物理上分开的信道来说，不会发生交叉的增益调制。放大器不受插入或者分接信道影响地进行工作。
在本发明所述的无源网络中，为了获得给定的平坦输出频谱，对于输入功率均衡不需要复杂的调整过程。当灵活的网络对新用户作出反应时，不会发生增益的瞬时变化。
另一个优点在于，为了在无源远程站中进行使用，在中心站中向泵浦源(pump source)提供功率。
为了避免额外损耗，在数据链路本身上提供泵浦功率。另一个优选方案是，连接一条分离的泵浦源光纤链路。这允许连接一个以上的远程站和一个以上的光放大器并且为其进行供电。
附图说明
这些图说明了根据本发明的解决方案的示例，并且下列描述说明了本发明的详细内容。
图1表示无源光纤网络的原理。
图2表示现有技术中的光放大器。
图3表示光放大器的改进解决方案。
图4表示具有根据本发明的具有放大器的远程单元。
图5表示本发明的第二种实施方式。
图6表示本发明的第三种实施方式。
图7表示本发明的第四种实施方式。
图8表示根据图4的解决方案的上行解决方案。
图9表示根据图5的解决方案的上行解决方案。
图10表示根据图6的解决方案的上行解决方案。
图11表示根据图7的解决方案的上行解决方案。
图12表示具有内部泵浦光源的实施方式。
具体实施方式
图1表示一个示意性的无源光网络结构。这里，具有到骨干网的链路的中心站1，与一个典型的远程站2相连接。该连接是通过上行链路4和下行链路5建立的。将该连接描绘为分离的光纤，但是上行和下行数据流量也可以在一条光纤链路上进行发送。远程站2具有无源分光器的功能，并且经由分离的光纤链路与用户单元3相连接。尽管在图中没有显示，但是，解决方案是使用两条光纤的到用户的光纤链路。
在远程站和用户单元3之间的链路是双向光纤链路。从中还可以看到，一个远程单元连接到另一个远程单元，以便向另一组用户提供信息。
根据本发明的远程单元2不仅包括无源分光器、组合器，还包含一种“有源”元件-光纤放大器。在远程站中光纤放大的原理可以从图3中导出。这里示出了第一级放大7。这是可选的，并且该第一级例如安装在中心站中。第一级放大7的输出端与远程站2中的解复用器8相连接。解复用器8分开由分离的波长λ1到λn所定义的信道。
这些分离的信道通过耦合器与放大光纤13相连接。在该实施方式中，泵浦光源11通过一个功率分路器，将光提供给每一个放大光纤13。这里，泵浦源被安装在远程站中。放大光纤的输出线路与复用器相连接，并且随后，组合的信号通过隔离器14离开远程站。
图4描述了本发明的第二种实施方式，该实施方式在远程站2的输出侧也具有一个复用器。在该例中，泵浦激光源被安装在中心站1中。这个泵浦激光源通过一条分离的光纤链路与远程单元中的放大器相连接。然后将泵浦功率在功率分路器12上再次进行划分，以便对放大器中所有不同的信道进行泵浦。在图中提及了一条可选的路径。该泵浦路径允许使用额外的泵浦光，用于对另一个远程站中的另一个放大器进行泵浦。
图5表示本发明的另一种实施方式。这里，泵浦源也被安装在中心站中。将泵浦光提供给数据光纤链路，并且将它和数据信号一起发送到解复用器8。在这里，对泵浦光进行解复用，并且将其提供给功率分路器12。泵浦功率对不同的线路进行泵浦。并且再一次提供一条可选的路径，该路径允许重新使用泵浦光，用于对另一个光放大器进行泵浦。
图6和图7是两种在远程站中没有复用器的实施方式。远程单元中的放大器通过一条分离的数据链路(图6)或者通过一条数据链路(图7)进行泵浦。
在这两种具体实施方式中，放大光纤13通过用户链路15直接与用户单元相连接。信号流经无源滤波、用于每个信道的隔离器14和阻带滤波器16。
为了实现本发明，使用了一些本领域技术人员所熟悉的部件。例如，解复用器和复用器是阵列波导光栅。放大光纤是掺有稀土元素的光纤，它能够对在光纤的光窗口中传送的信号进行放大。例如，在放大器中使用了通常所用的掺铒光纤。
泵浦源是对掺杂放大光纤进行泵浦的半导体激光器。例如，掺铒光纤由1480nm的泵浦光进行泵浦。
由于信号衰减对于下行和上行信道具有可比的值，所以本发明也可以应用于用户和中心站之间的上行之中。放大信号的设备必须适应于这种情况，例如隔离器必须连接在中心站一侧。
图8描述了可与图4中的下行链路方案相比的上行解决方案。除了光隔离器14之外，该图中的结构和图4中的结构相同。光隔离器14的位置在远程节点2和前一节点之间。对于上行数据，前一节点可以是远程节点2或者中心站1。
图9描述了可与图5中的方案相比的解决方案。在上行解决方案中，一个附加的解复用器8a连接在前一个节点1、2和远程节点2之间。该解复用器8a与功率分路器12相连接，并且与在复用器9之后的放大器输出端的隔离器14相连接。使用根据图11的单光纤解决方案，还需要进行附加的修改。在进入远程节点2之前必须提取出泵浦光。
图10表示图6的上行方式，图11表示图7的上行方式。对于图11的实施方式，还需要通过分离的解复用器8a来提取泵浦光。
对于如上所述的所有实施方式来说，泵浦光源在波长和功率上是可修改的。这通过具有不同分光的泵浦分光器，或者通过具有固定分光比和在其输出端有不同衰减器的泵浦分光器来实现。
图12是一种具体的解决方案，其中泵浦光源没有远离中心站，而是在远程站2中。这里，泵浦光源通过分光器与放大光纤相连接。泵浦光通过图中未示出的附加设备对功率进行调整。

Claims (13)

1.具有中心站(1)和至少一个远程站(2)的无源光网络，所述各站通过下行链路(5)和上行链路(4)进行连接，所述远程站(2)与用户单元(3)相连接，所述用户单元(3)包括用于光纤链路上的波长复用光信号的接收和发送装置，其特征在于：所述远程站包括具有解复用器(8)的光纤放大器、与泵浦激光源(11)相连接的平行放置的放大光纤(13)，并且所述放大光纤的输出链路(15)与有关的用户单元(3)相连接。
2.具有中心站(1)和至少一个远程站(2)的无源光网络，所述各站通过下行链路(5)和上行链路(4)进行连接，所述远程站(2)与用户单元(3)相连接，所述用户单元(3)包括用于光纤链路上的波长复用光信号的接收和发送装置，其特征在于：所述远程站包括具有解复用器(8)的光纤放大器、与泵浦激光源(11)相连接的平行放置的放大光纤(13)，并且所述放大光纤的输出链路(15)与前一站(1，2)相连接。
3.根据权利要求1或2的无源光网络，其特征在于：所述泵浦激光源(11)是所述中心站(1)的一部分。
4.根据权利要求1或2的无源光网络，其特征在于：所述泵浦激光源(11)是所述远程站(2)的一部分。
5.根据权利要求1或2的无源光网络，其特征在于：对于所述单条放大光纤(13)来说，所述泵浦激光源(11)是波长可调的和/或功率可调的。
6.根据权利要求1或2的无源光网络，其特征在于：所述泵浦激光源(11)与所述远程站(2)相连接，并且通过分离的光纤链路和功率分路器(12)与所述放大光纤相连接。
7.根据权利要求1或2的无源光网络，其特征在于：所述泵浦激光源(11)与所述远程站(2)相连接，并且通过数据光纤链路和功率分路器(12)与所述放大光纤相连接。
8.根据权利要求1或2的无源光网络，其特征在于：所述放大光纤的输出端与复用器(9)相连接。
9.根据权利要求1或2的无源光网络，其特征在于：泵浦功率链路是通过所述远程站(2)提供的。
10.根据权利要求1或2的无源光网络，其特征在于：所述放大光纤(13)的输出链路(15)与阻带滤波器(14)相连接。
11.根据权利要求1的无源光网络，其特征在于所述中心站包括第一级放大(7)，并且所述远程站(2)包括第二级放大(7)。
12.根据权利要求1的无源光网络，其特征在于：所述远程站包括第一级放大(7)和第二级放大(7)。
13.根据权利要求1的无源光网络，其特征在于：所述远程单元(2)与其它远程单元(2)以及放大器相连接。
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