CN1620769A - 用于信号传输的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种方法和设备，用于通过一定长度的光缆发送具有不同波长的多个信号，通过使所述光缆在多个泵激波长上经受喇曼泵激而使之提供分布式增益，泵激信号的功率电平在设定比率中，用于优选地在多个信号的波长范围上提供平坦的增益分布，根据测量的泵激信号对探查信号的影响并结合探查信号、泵激信号和具有不同波长的多个信号之间的波长分离来确定泵激信号的设定功率电平。

Description

用于信号传输的方法和设备
本发明涉及用于信号传输的方法和设备，特别地，用于光信号传输的方法和设备。
传送具有不同波长的多个信号的一定长度的光信号传输缆线在信号通过此长度的光信号传输缆线传播时呈现从较短波长信号传递能量到较长波长信号的喇曼(Raman)效应。
本发明的一个目的是利用喇曼效应在呈现喇曼效应的信号传输缆线中提供分布式增益。
本发明提供通过一定长度的信号传输缆线发送具有不同波长的多个信号的方法，当信号通过此长度的信号传输缆线传播时，所述信号传输缆线呈现从较短波长信号传递能量到较长波长信号的喇曼效应，该方法包括下列步骤：
提供多个泵激(pump)信号，以提供能量用于传递给通过此长度的信号传输缆线传播的多个信号，
在与多个泵激信号的波长不同的波长上提供选择波长探查(probe)信号，
通过此长度的传输缆线发送探查信号和泵激信号，
确定由于泵激信号导致的探查信号的功率电平的变化，
设置泵激信号的功率电平，以便为具有不同波长的多个信号提供选择的增益分布(profile)，根据探查信号的功率电平的变化并结合(in relation to)探查信号、泵激信号和具有不同波长的多个信号之间的波长差来确定泵激信号的功率电平，和
通过此长度的信号传输缆线继续以设定功率电平的比率(ratio)发送泵激信号以及具有不同波长的多个信号。
通常，如此选择泵激信号的设定功率电平的比率，以便为具有不同波长的多个信号提供大致平坦的增益分布。
优选地，探查信号的波长位于具有不同波长的多个信号的波长范围之外。
在一种方法中，将监测信道的波长用作探查信号。
在一选择方法中，将具有不同波长的多个信号之中选择的一个信号用作探查信号。
一种方法包括下列步骤：提供多个泵激信号，以提供用于在正向中传递给通过此长度的信号传输缆线传播的多个信号的能量。
一种选择方法包括下列步骤：提供多个泵激信号，以提供用于在反向中传递给通过此长度的信号传输缆线传播的多个信号的能量。
本发明还提供一种设备，用于通过一定长度的信号传输缆线发送具有不同波长的多个信号，包括：
一定长度的信号传输缆线，在信号通过此长度的信号传输缆线传播时，所述信号传输缆线呈现从较短波长信号传递能量到较长波长信号的喇曼效应，
多个信号发射机，被连接以激励(energise)此长度的信号传输缆线，用于提供具有多个不同波长的多个信号给此长度的传输缆线，
多个泵激信号发射机，被连接以提供用于传递给通过此长度的信号传输缆线传播的多个信号的能量，
选择波长探查信号发射机，被连接以激励此长度的传输缆线，可操作在与多个泵激信号的波长不同的波长上，
此设备通过以下方式来操作：
通过此长度的传输缆线发送探查信号和泵激信号，
确定由于泵激信号导致的探查信号的功率电平的变化，
设定泵激信号的功率电平，以便为具有不同波长的多个信号提供选择的增益分布，根据探查信号的功率电平的变化并结合探查信号、泵激信号和具有不同波长的多个信号之间的波长差异来确定泵激信号的功率电平，和
继续通过此长度的传输缆线以设定功率电平的比率发送泵激信号以及具有不同波长的多个信号。
在一种形式的设备中，此长度的传输缆线是串联连接的多个长度的传输缆线之一。
优选地，包括多个长度的传输缆线的这种形式的设备包括多个放大器级，所述放大器级使这多个长度的传输缆线相互隔开。
优选地，此长度的传输缆线为一定长度的光缆，并且，优选地所述多个长度的传输缆线是一定长度的光缆。
在一种形式的设备中，多个泵激信号发射机是这样连接的，以便在正向中提供用于传递给通过此长度的信号传输缆线传播的多个信号的能量。
在另一选择形式的设备中，所述多个泵激信号发射机是这样连接的，以便在反向中提供用于传递给通过此长度的传输缆线传播的多个信号的能量。
现在将参照附图，仅仅通过示例的方式来描述根据本发明的用于信号传输的方法和设备，其中：
图1表示用于在一定长度的光信号传输缆线中提供分布式增益的第一设备；和
图2表示用于在一定长度的光信号传输缆线中提供分布式增益的第二设备。
参照附图之中的图1，第一设备包括多个信号发射机1a、1b、1c、1d和1e，可操作在多个不同的波长上，被连接到多路复用器4的多个输入端口，用于将多个信号发射(launch)在一定长度的光信号传输缆线5上，该缆线的一端与多路复用器4的输出端口连接。此长度的光信号传输缆线5的另一端与放大器6的输入端口6a连接，而放大器6的输出端口与多路分用器7的输入端口连接。该多路分用器7分离多个信号并在输出端口8a、8b、8c、8d和8e上提供分离的信号。由信号发射机1a、1b、1c、1d和1e提供的波长构成用于信号传输的第一设备的工作信号波长。
放大器6的输入端口6a包括监测点，在该监测点上可以监测利用此长度的光信号传输缆线传送的信号的功率电平。
探查信号发射机3连接到多路复用器4的输入端口，用于将探查信号发射到此长度的光信号传输缆线5上，并且多路分用器7的输出端口8f在探查信号通过此长度的光信号传输缆线5和放大器6传播之后提供该探查信号。
第一泵激信号发射机2a和第二泵激信号发射机2b连接到多路复用器4的输入端口，以便将泵激信号发射到此长度的光信号传输缆线5上。
在用于信号传输的第一设备的操作中，利用探查发射机3将探查信号发射到此长度的光信号传输缆线5上，并且在探查信号已通过此长度的光信号传输缆线5传播之后，在放大器6的输入端口6a上监测探查信号。在放大器7的输入端口6a上测量和记录探查信号的功率电平。
现在将来自第一泵激信号发射机2a的第一泵激信号利用探查信号发射到此长度的光信号缆线5，并且测量和记录在放大器6的输入端口6a上的第一泵激信号的功率电平。在放大器6的输入端口6a上对探查信号进行相应的测量并记录测量的值。在放大器6的输入端口6a上测量的探查信号的功率电平将随着作为探查信号被第一泵激信号喇曼泵激的结果而导致的第一泵激信号在此长度的光信号传输缆线5上的引入而增加。记录该增加。
现在断开第一泵激信号发射机2a，并将来自第二泵激信号发射机2b的第二泵激信号利用探查信号发射到此长度的光信号传输缆线5上，而且测量和记录在放大器6的输入端口6a上第二泵激信号的功率电平。在放大器6的输入端口6a上对探查信号进行相应的测量，以确定作为探查信号被第二泵激信号喇曼泵激的结果而导致的在放大器7的输入端口6a上探查信号的功率电平的增加。
第一泵激信号对探查信号的影响和这些信号之间的波长分离是公知的，确定对于第一泵激信号的每个单位的泵激功率的喇曼增益并用于预测由信号发射机1a、1b、1c、1d和1e提供的工作信号波长的相应喇曼增益。
第二泵激信号对探查信号的影响和这些信号之间的波长分离也是公知的，并且确定第二泵激信号的每个单位的泵激功率的喇曼增益。第二泵激信号的每个单位的泵激功率的喇曼增益用于预测由信号发射机1a、1b、1c、1d和1e提供的工作信号波长的相应喇曼增益。
现在利用上述确定的结果来调节第一和第二泵激信号发射机2a和2b的功率电平，以获得由信号发射机1a、1b、1c、1d和1e提供的工作信号波长的特定的预测喇曼增益。泵激信号的功率电平的比率确定整个结果。
通常寻求的结果是在多路分用器7的输出端口8a、8b、8c、8d和8e上检测到的信号表示与由信号发射机1a、1b、1c、1d和1e发送的信号相关的恒定增益。但是，情况可能命令选择除通常结果之外的其他结果。
第一设备允许自泵激发射机沿此长度的传输缆线的传输正向中的能量传递。
参照附图之中的图2，用于信号传输的第二设备如图1所示包括多个信号发射机1a、1b、1c、1d和1e，连接到多路复用器4的多个输入端口，用于将多个信号发射到一定长度的光信号传输缆线5上，该缆线的一端与多路复用器4的输出端口连接。如图1所示，此长度的光信号传输缆线5的另一端与放大器6的输入端口连接，并且放大器6的输出端口与多路分用器7的输入端口连接，该多路分用器7分离多个信号并在输出端口8a、8b、8c、8d和8e上提供分离的信号。
如图1所示，探查信号发射机3与多路复用器4的输入端口连接，用于将探查信号发射到此长度的光信号传输缆线5上，而多路分用器7的输出端口8f在探查信号已经通过此长度的光信号传输缆线5和放大器6传播之后提供该探查信号。
参照图2，功率监视器9被连接在放大器6的输入端口和此长度的光信号传输缆线5之间，用于监视在放大器6的输入端口上信号的功率电平。
第三泵激信号发射机12a和第四泵激信号发射机12b利用第二多路复用器10通过耦合结构11耦合到此长度的光信号传输缆线5。
图2中所示的第二设备的操作方式大致与图1所示的第一设备的操作方式相同。
虽然图2包括功率监视器9，但是在放大器6的输入端口上监视点的图1结构可以用作所述功率监视器的一种替换形式。
在图2中，耦合结构11和第二多路复用器10用作图1中用于将泵激信号发射到此长度的光信号传输缆线5上的一种替换结构，并且功率监视器11测量在放大器6的输入端口上信号的功率电平。
图2所示的耦合结构11可以允许从泵激发射机中正向或反向传递能量到一定长度的光传输缆线。
虽然在附图中示出的设备中包括两个信号泵激发射机，但是可以使用多于两个的信号泵激发射机，并且将明白：在波分复用(WDM)设备中，泵激发射机的数量取决于可用于在波长范围内实现增益平坦度或某一其他选择条件的波长的数量。如上所述，泵激信号的功率电平的比率确定整个结果。
在第一和第二设备中，探查信号发射机3可以操作在带外波长或在设备中使用的光学监测信道的波长上。或者，设备的信号发射机可以被选择用作探查信号发射机。
所述设备可以包括如图1和2中所示的单个长度的光信号传输缆线或包括多个串联连接或由放大器级分离的多个长度的光信号传输缆线。
上述操作可以作为设备的正常启动程序的一部分来执行或作为专用交付使用程序被执行。一旦功率电平的比率被设定，则动态监视泵激功率和平均增益。随后保持通常为平坦增益分布的增益分布，因为由于例如热效应和重新接合的效果引起的变化同等地影响泵激波长。通过调节泵功率来考虑增益中的变化，同时保持原始确定的功率比。
假定在利用类似的泵替换一个泵时，通过执行上述方法而获得的结果可以应用于考虑由于制造容限而导致的泵激波长中的变化。该方法可应用于其中泵激信号在与工作信号相同的方向中传播的共同泵激(co-pumping)结构或者可应用于其中泵激信号在与工作信号相反的方向中传播的对抗泵激(counter-pumping)结构。
在特定泵激波长上获得的增益量以及由此所要求的比率根据用于不同类型光纤的泵激功率、生产批料而不同，并且必须在逐个间隔的基础上进行确定。上述方法通过确定用于选择泵的增益量来根据实验确定各个纤维类型和间隔的每个泵所要求的峰值增益的比率。
在设备的正常操作期间测量泵激功率是容易和相对便宜的，而监视所述设备的增益分布将是困难和昂贵的。而且，即使在正常操作期间监视增益分布，也很难确定哪个泵激信号或哪些泵激信号应调节功率以及如何实现所希望的增益分布。
发现喇曼放大对于在长通信距离和超长通信距离光纤传输系统中提供分布式增益、改善信号-噪声比以及信号的Q是有用的。
本发明的方法在设备由于其选址或由于任何其他原因而被远程控制的情况下是特别有用的。

Claims (17)

1、通过一定长度的信号传输缆线发送具有不同波长的多个信号的一种方法，当信号通过所述长度的信号传输缆线传播时，所述长度的信号传输缆线呈现从较短波长信号传递能量到较长波长信号的喇曼效应，该方法包括下列步骤：
提供多个泵激信号，用于提供能量以便传递给通过所述长度的信号传输缆线传播的多个信号，
在不同于多个泵激信号波长的波长上提供选择波长探查信号，
通过所述长度的传输缆线发送探查信号和泵激信号，
确定由于泵激信号而导致的探查信号的功率电平的变化，
设置泵激信号的功率电平，以便为具有不同波长的多个信号提供选择增益分布，根据探查信号的功率电平的变化并结合探查信号、泵激信号和具有不同波长的多个信号之间的波长差异来确定泵激信号的功率电平，和
继续通过所述长度的信号传输缆线以设定功率电平的比率发送泵激信号以及具有不同波长的多个信号。
2、如权利要求1所述的方法，其中选择泵激信号的设定功率电平的比率，以便为具有不同波长的多个信号提供大致平坦的增益分布。
3、如权利要求1或2所述的方法，其中探查信号的波长位于具有不同波长的多个信号的波长范围之外。
4、如权利要求1或2所述的方法，其中监测信道的波长用作探查信号。
5、如权利要求1或2所述的方法，其中具有不同波长的多个信号之中选择的一个信号用作探查信号。
6、如权利要求1至5之中任一项权利要求所述的方法，包括以下步骤：提供多个泵激信号，以提供用于在正向中传递给通过所述长度的信号传输缆线传播的多个信号的能量。
7、如权利要求1至5之中任一项权利要求所述的方法，包括以下步骤：提供多个泵激信号，以提供用于在反向中传递给通过所述长度的信号传输缆线传播的多个信号的能量。
8、发送具有不同波长的多个信号的一种方法，大致如在本文中参照附图所述的。
9、用于通过一定长度的信号传输缆线发送具有不同波长的多个信号的一种设备，包括：
一定长度的信号传输缆线，其在信号通过所述长度的信号传输缆线传播时呈现从较短波长信号传递能量到较长波长信号的喇曼效应，
多个信号发射机，被连接以激励所述长度的信号传输缆电，用于提供具有多个不同波长的信号到所述长度的传输缆线，
多个泵激信号发射机，被连接以提供用于传递给通过所述长度的信号传输缆线传播的多个信号的能量，
选择波长探查信号发射机，被连接以激励所述长度的传输缆线，可操作在不同于多个泵激信号波长的波长上，
所述设备利用以下方式来操作：
通过所述长度的传输缆线发送探查信号和泵激信号，
确定由于泵激信号而导致的探查信号的功率电平的变化，
设定泵激信号的功率电平，以便为具有不同波长的多个信号提供选择增益分布，根据探查信号的功率电平的变化并结合探查信号、泵激信号和具有不同波长的多个信号之间的波长差异来确定泵激信号的功率电平，和
继续通过所述长度的传输缆线以设定功率电平的比率发送泵激信号以及具有不同波长的多个信号。
10、如权利要求9所述的设备，其中所述长度的传输缆线是串联连接的多个长度的传输缆线之一。
11、如权利要求10所述的设备，包括多个放大器级，所述放大器级使所述多个长度的传输缆线相互分离。
12、如权利要求9至11之中任一项权利要求所述的设备，其中所述长度的传输缆线是一定长度的光缆。
13、如权利要求10或11所述的设备，其中所述多个长度的传输缆线为多个长度的光缆。
14、如权利要求9至13之中任一项权利要求所述的设备，其中多个泵激信号发射机被连接，以便在正向中提供用于传递给通过所述长度的信号传输缆线传播的多个信号的能量。
15、如权利要求9至13之中任一项权利要求所述的设备，其中多个泵激信号发射机被连接，以便在反向中提供用于传递给通过所述长度的传输缆线传播的多个信号的能量。
16、一种设备，基本上如在本文中参照附图1所述的并且如附图1所示的。
17、一种设备，基本上如在本文中参照附图2所述的并且如附图2所示的。
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