CN1741325A - 光放大装置、拉曼放大器、光波分复用传输系统及方法 - Google Patents

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Abstract

光放大装置、拉曼放大器、光波分复用传输系统及方法。布置在用于传输各具有不同波长的多段信号光的光学传输线中的光学放大装置包括：布置在光学传输线中的第一光学放大器；布置在第一光学放大器的下游的光功率监测单元，其用于控制第一光学放大器；以及布置在第一光学放大器与光功率监测单元之间的第二光学放大器，其能够可变地控制光的放大带和吸收带。

Description

光放大装置、拉曼放大器、光波分复用传输系统及方法
技术领域
本发明涉及光学放大装置、拉曼放大器、光学波分多路复用传输系统以及光学波分多路复用传输方法，更具体来说，涉及一种有效地应用于通过将波分多路复用应用于具有大量波长等的信号光来远距离传输数据的光学传输技术的技术。
背景技术
近来的光通信技术中，广泛使用用于通过将波分多路复用应用于各具有不同波长的多段信号光来远距离传输数据的波分多路复用技术。
传统上，已通过以下步骤来实现了远程传输：输入具有与信号光波长向短波长侧偏移约100nm的波长的激发信号光，并且将用于对传输的多段信号光进行放大的拉曼放大器与掺饵光纤放大器(Erbium-dopedfiber amplifier)(EDFA)通过传输线光纤中的非线性效应(拉曼效应)的进行组合，以抑制由于传输线光纤导致的信号光功率衰减并实现远程传输。
在所述拉曼放大器中，尽管传输线光纤中所产生的放大自发拉曼散射(ASS)光的量必须基于由光功率监测单元所监测的激发光的输出量来进行估算以进行控制，如总功率控制、对由EDFA所产生的放大自发发射(ASE)噪声(由于将部分自发发射光与光纤的基本模式进行组合，并通过诱导发射(induced emission)来对其进一步放大而产生的噪声光)的校正、对信号中断等的检测，然而所述量是基于对特定光纤的测量数据来确定的。
ASS是由拉曼放大产生的噪声光，并且其是通过在未输入信号光的状态下仅将拉曼激发光输入放大介质(传输线光纤)而产生的。这通常称为由泵浦光(pump light)等导致的“拉曼散射光”。
在这种情况下，即使传输线光纤的类型相同，传输线的初始测量数据的状态(损耗系数、局部损耗等)通常与实际传输线的也不同。因此，对于在只利用了波长数比可被多路复用的额定波长数更少的一部分信号光时的小波长数的情况，有时激发LD的输出控制是在ASS光的产生量与信号光电平相比不足够小的情况下进行的。因此，主信号中断的检测准确度和总功率控制的准确度已被显著地劣化了。
具体来说，如图1的左侧所示，在大波长数的情况下，噪声光(ASE+ASS)电平与信号光总电平之比很小，相应地，可以将由信号光的电平检测导致的各种控制误差抑制在低水平。但是，在仅利用了一部分信号光时的小波长数的情况下，如图1的右侧所示，噪声光电平与信号光总电平之比变大了，从而变得难以控制由根据信号光阈值的电平确定所产生的误差。
因此，如ASS等的噪声光的量变得比用于信号中断检测的阈值更大，并且信号中断检测阈值的灵敏度对操作状态的依赖性很低。因此，即使信号光的输入被传输线光纤等的断开所中断，噪声光的量也不会降得低于所述阈值，从而，有时不能检测到信号中断，所以不能完成激发光输出的自动功率关断。
专利文献1公开了这样一种技术，即，其用于通过将由吸收等于或低于规定光强电平的输入光而透射高于所述规定光强电平的输入光的物质组成的过饱和吸收器用作滤光器，来消除自发发射光的噪声。但是，在此情况下，由于除了安装放大器，还必须安装滤光器，所以结构变得复杂。
专利文献2公开了这样一种技术，即，其用于通过对球体进行积分、由光检测器来检测积分值、并将该值用于掺稀土光纤放大器中的增益控制，来捕获从掺稀土光纤泄漏出去的自发发射光。但是，在专利文献2中，未认识到在自发发射光与多段信号光相互混合的情况下的上述问题。
专利文献1：日本专利特开平No.11-168431
专利文献2：日本专利No.2648643
发明内容
本发明的一个目的是提供一种在用于波分多路复用通信的光学传输线中，能够在不受待用波长数的增加/减少的情况下准确地检测到信号光的中断的放大技术。
本发明的另一目的是提供一种能够基于信号光的电平确定来精确地执行各种控制的放大技术。
本发明的第一方面是一种置于光学传输线中的光学放大装置，所述光学传输线用于传输各具有不同波长的多段信号光。该光学放大装置包括：置于所述光学传输线中的第一光学放大器；光功率监测单元，置于第一光学放大器的下游，以便控制第一光学放大器；以及第二光学放大器，布置在第一光学放大器与光功率监测单元之间，能够可变地控制光的放大带和吸收带。
本发明的第二方面是一种置于光学传输线中的拉曼放大器，所述光学传输线用于传输各具有不同波长的多段信号光。该拉曼放大器包括置于多路复用单元与光功率监测单元之间的半导体光学放大器，所述多路复用单元用于将激发光输入到所述光学传输线中，所述光功率监测单元置于所述多路复用单元的下游，以便控制所述拉曼放大器。
本发明的第三方面是一种光学波分多路复用传输系统。该光学波分多路复用传输系统包括：光学传输线，用于传输信号光；多路复用单元，用于对各具有不同波长的多段信号光进行合成，并将所述信号光输入到所述光学传输线；多路分解单元，用于对来自所述光学传输线的各具有不同波长的多段信号光进行多路分解和提取；以及光学放大装置，设置在所述光学传输线中，用于对所述信号光进行放大。所述光学放大装置包括：布置在所述光学传输线中的第一光学放大器；光功率监测单元，布置在第一光学放大器的下游以控制第一光学放大器；以及第二光学放大器，布置在第一光学放大器与光功率监测单元之间，能够可变地控制光的放大带和吸收带的。
本发明的第四方面是一种光学波分多路复用传输方法，其用于将一拉曼放大器布置在用于传输各具有不同波长的多段信号光的光学传输线中。该光学波分多路复用传输方法包括以下步骤：将一半导体光学放大器布置在用于将拉曼激发光输入到所述光学传输线的多路复用单元与光功率监测单元之间，并根据待用信号光的数目的增加/减少，由所述半导体光学放大器吸收在待用信号光的波带之外的光。
本发明的第五方面是一种拉曼放大器。在该拉曼放大器中，一半导体光学放大器布置在用于将拉曼激发光输入到用于传输多段信号光的光学传输线的多路复用单元，与光功率监测单元以及掺稀土光纤放大器之间。
根据上述本发明，可根据待用波长数的增加/减少，消除掉在与相关波长数对应的信号光的波带外的波长范围内的噪声光。由此，若利用很小的信号光波长数来操作波分多路复用通信，则确保了避免以下事实：由于信号光被淹没在噪声光如ASS、ASE等中，所以信号光的电平不能由一阈值来确定。
结果，可在不受待用波长数的增加/减少的情况下，准确地检测到信号光的中断。
附图说明
图1说明了传统光学波分多路复用传输系统的问题；
图2示出了本发明一个优选实施例中的光学放大装置的一个基本构成；
图3示出了包括本发明一个优选实施例中的光学放大装置在内的光学波分多路复用传输系统的一个基本构成；
图4是示出构成本发明一个优选实施例中的光学放大装置的半导体光学放大器的基本截面图；
图5是示出构成本发明一个优选实施例中的光学放大装置的半导体光学放大器的特性的图；
图6说明了由构成本发明一个优选实施例中的光学放大装置的半导体光学放大器来吸收光噪声一个示例；
图7A说明了构成本发明一个优选实施例中的光学放大装置的半导体光学放大器在小波长数的情况下的一个功能；
图7B说明了构成本发明一个优选实施例中的光学放大装置的半导体光学放大器在大波长数情况下的一个功能示例；
图8是示出本发明一个优选实施例中的光学放大装置的一个功能示例的流程图；
图9说明了本发明一个优选实施例中的光学放大装置的中断检测一个功能示例；
图10示出了本发明一个优选实施例中的另一光学放大装置的构成；
图11说明了构成本发明一个优选实施例中的光学放大装置的另一结构的半导体放大器的一个功能示例；
图12是示出构成本发明一个优选实施例中的光学放大装置的另一结构的半导体放大器的一个功能示例的图；
图13是示出构成本发明一个优选实施例中的光学放大装置的另一结构的半导体放大器的一个功能示例的流程图；
图14是示出构成本发明一个优选实施例中的光学放大装置的另一结构的半导体光学放大器的一个示例的截面图；
图15是示出构成本发明一个优选实施例中的光学放大装置的另一结构的半导体光学放大器的一个功能示例的图；以及
图16是示出构成本发明一个优选实施例中的光学放大装置的另一结构的半导体光学放大器的一个功能示例的图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的优选实施例进行详细描述。
图2示出了本发明一个优选实施例中的光学放大装置的一个基本结构。图3示出了包括本发明一个优选实施例中的光学放大装置在内的光学波分多路复用传输系统的一个基本结构。
如图3中所示，该优选实施例中的光学波分多路复用传输系统100包括：电/光转换器101，用于将包含传输信息的电信号转换为各具有不同波长的多个光信号107a；光学多路复用器102，用于将各具有不同波长的多个光信号107a多路复用为波分多路复用信号光107；光学传输线104，其由用于传输该波分多路复用信号光107的多条光纤组成；发送源放大器103，用于对波分多路复用信号光107进行放大并向光学传输线104发送该信号光；光学多路分解器105，其布置在波分多路复用信号光107的接收侧，用于将波分多路复用信号光107多路分解并提取为多个原始光信号107a；以及光/电转换器106，用于将各个经多路分解的光信号107a转换为电信号。
在用于对波分多路复用信号光107进行传输的光学传输线104的中间，设有一个或更多个光学放大装置108，以对在传输过程中衰减的波分多路复用信号光107进行放大。
假定要由光学多路复用器102多路复用的波长的最大数目(光信号107a的数目)是K。在此情况下，例如，如果带宽需求小，(在小波长数的情况下)有时只利用了光信号107a的短波长侧的部分波长(S个波长)，而没有利用全部K个光信号107a。
在此情况下，由于发送源放大器103和布置在光学传输线104中的光学放大装置108各自的放大特性被设置得对覆盖全部K个光信号107a的波段中的信号进行放大，所以在该宽波段中产生了噪声光，如ASE、ASS等。因此，如果只利用K个波长中的部分S个波长，则噪声光量与波分多路复用信号光107量相比就变得相对较大，因此，有时难以基于通过波分多路复用信号光107量的阈值的电平确定来检测中断。
具体来说，若假设在不受噪声光影响的情况下可检测到中断的临界波长数为可检测中断波长数m，则在S＜m的情况下，就难以在不经任何处理的情况下检测出中断。因此，本优选实施例中，可如下地解决此问题。
如图3中所示，每个光学放大装置108包括：拉曼放大器10(第一光学放大器)；以及设备控制单元40，用于对布置在拉曼放大器10之后的EDFA单元20和整个系统进行控制。设备控制单元40中设有这些信息，如：要由光学多路复用器102来多路复用的最大波长数K(光信号107a的数目)；实际利用的波长数S(光信号107a的数目)；可检测中断波长数m等，其为在不受噪声光影响的情况下可检测到中断的临界波长数。
拉曼放大器10包括：多路复用器11，设在光学传输线104中；激发光源(激发LD块)12，其由用于在与波分多路复用信号光107在光学传输线104中经由该多路复用器11的传输方向相反的方向上来发送激发光11a的激光二极管等组成；拉曼放大控制单元13，用于控制该激发光源12；多路分解器14，用于对来自光学传输线104的波分多路复用信号光107的一部分进行多路分解和提取；以及光功率监测单元15，用于对由该多路分解器14所多路分解的波分多路复用信号光107的量进行检测，并将中断检测信号15a输出到拉曼放大控制单元13和后面描述的EDFA控制单元22。
然后，通过将构成用于对波分多路复用信号光107进行传输的光学传输线104的光纤用作放大介质，可以放大包括至少一个光信号107a的波分多路复用信号光107。具体来说，本优选实施例的拉曼放大器10放大了在传输过程中衰减了的波分多路复用信号光107，并将所述光恢复到后面描述的EDFA单元20的动态范围内的信号电平。
EDFA单元20例如包括：EDFA(掺饵光纤放大器)21，其利用了掺有特定稀土元素(例如饵)的光纤；EDFA控制单元22，用于控制该EDFA21等的激发光；以及光谱分析器23，用于将诸如待放大的波分多路复用信号光107中包含的光谱、光SN比(信号光与ASS+ASE之比)等信息输出到拉曼放大控制单元13。
然后，若光功率监测单元15检测到波分多路复用信号光107的量降得低于规定阈值，则确定例如光学传输线断开了并且由于某种原因而断开了连接，并将中断检测信号15a输出到拉曼放大控制单元13和EDFA控制单元22。在该情况下，拉曼放大控制单元13停止向光学传输线104输出激发光12a，而EDFA控制单元22停止在EDFA 21中输出激发光12a。
在具有本优选实施例的上述结构的光学放大装置108中，在拉曼放大器10的多路复用器11与多路分解器14之间设有：半导体光学放大器30(第二光学放大器)，其由具有对经由光学传输线104传输的光进行放大/吸收的功能的半导体光学放大器单元31组成；以及半导体光学放大控制单元32，用于控制该半导体光学放大器单元31。
如图4中所示，半导体光学放大器单元31例如包括：由半导体制成的有源层31  P型半导体  31b和N型半导体层31c，其被布置得夹着有源层31a；  及用于输入  流的电极31d。
具体来  对于该半  体光学放大器单元31，可使用这样一种InGaAsP双  ouble hete  )型半导体激光二极管，即，其端面(有源层31a、P型  导体层31b  极N型半导体层31c的相应部分)上覆有无反射膜，从  效地从其   除了反射镜功能。
如果当  光输入有源层31a时未输入电流(断态)，那么价带中的电子将吸收光  跃迁到导带(吸收)。如果具有与禁带宽等值能量的光在所述价带中  子邻近经过，那么所述电子跃迁到所述价带，并也发射出频率、相  方向与输入光相同的光(诱导发射)。在半导体光学放大器单元31中  可形成  结，可由电流输入(通态)产生粒子数反转(具有高载流子  (的状态)，并可放大输入光(波分多路复用信号光107)(诱导发射
图5是  出该半导体光学放大器单元31的特性的图。半导体光学放大器单元31  吸收区和增益区可由输入电流(控制电流32a)的通/断来切换。
具体来  ，如图5中所示，当未输入电流时，半导体光学放大器单元31(SOA  吸收输入光(断态)。当输入电流时，半导体光学放大器单元31由于输入电流而产生增益(对输入信号光的光增益)(通态)。
在该情况下，如图6中所示，半导体光学放大器单元31的吸收特性的波长范围的下限λmin被设置在部分利用的波分多路复用信号光107(光信号107a)的波长范围的长波长侧附近。因此，部分利用的光信号107a始终不受所述吸收特性的影响。
对于通过在半导体光学放大器中输入电流来对放大/吸收特性进行的控制，可参阅如：“Semiconductor Photonics Engineering”by Ikegami，Tsuchiya and Mikami，pp 442(Corona Corporation)或“Design andPerformance of Monolithic LD Optical Matrix Switches”by S.Oku etal.，Photon，Switching’90，Tech.Dig.，13C-17(1990)等。
由于半导体光学放大控制单元32基于来自设备控制单元40的波长数信息(有关实际使用的波长数的信息)来控制控制电流32a，使得半导体光学放大器单元31可在小波长数的情况下呈现出如图6中所示的增益/吸收特性，因此具有如图2中所示结构的光学放大装置108减少了噪声光分量，如ASS光、ASE光等，改变了小波长数情况下的信号光与噪声光之比，并且当信号被中断时光功率监测单元15确保能监测到对中断的检测。
下面参照图8中所示的流程图等对该优选实施例的一个功能示例进行描述。
首先，在光学波分多路复用传输系统100进行操作之前，确定了根据光学多路复用器102和光学多路分解器105的相应机械特性可以使用的光信号107a的最大数(K)中的光信号的数目，并将该值作为波长数信息设置在设备控制单元40中。
然后，每个光学放大装置108从设备控制单元40读取关于波长数S的信息(步骤201)。若波长数S小于可检测中断波长数m，则切断半导体光学放大器30到半导体光学放大器单元31的电流输入(步骤207)，并且，如图6中所示，半导体光学放大器单元31被控制得呈现出比要用的光信号107a更长的波长侧的带中的吸收特性(步骤209)。
通过对半导体光学放大器单元31的控制，在透过半导体光学放大器单元31的波分多路复用信号光107中，从所利用的光信号107a的波长带减少了ASE和ASS各自的光量，因此，减少了针对光信号107a的噪声光(ASE、ASS)的量。由此，可基于根据光功率监测单元15中的波分多路复用信号光107的量(光信号107a的总和)的阈值的电平确定来准确地执行中断检测。
若在步骤206中，波长数S大于可检测中断波长数m，则导通半导体光学放大器30到半导体光学放大器单元31的电流输入(步骤208)，半导体光学放大器单元31被控制得呈现出如图7B中所示的大波长数情况下的放大特性。这样，多个所利用的光信号107a(波分多路复用信号光107)全都通过半导体光学放大器单元31，因此，波分多路复用信号光107的传输没有被阻碍。
与上述步骤201、步骤206到步骤209同时，每个光学放大装置108控制拉曼放大器10的激发光源12(步骤202)，由光功率监测单元15来监测光电平(步骤203)，并在超过特定电平之后，由EDFA单元20来对放大进行控制(步骤204)。
每个光学放大装置108通过以下操作来进行倾斜控制(tiltcontrol)(为使得包含在波分多路复用信号光107中的多个光信号107a的信号电平一致的控制)：进行控制以将光谱分析器23等的光SN信息反馈给拉曼放大控制单元13，并控制拉曼放大器10的激发光源12(步骤205)。
如上所述，根据该优选实施例，即使当光学波分多路复用传输系统100在光信号107a的数目很小的状态下进行操作，波分多路复用信号光107的中断监测也可在光学放大装置108中准确地执行。
图9说明了要由光功率监测单元15来监测的波分多路复用信号光107的量的变化。如果在小波长数的情况下未设置该优选实施例的半导体光学放大器30，通过将输出信息(如光谱、光SN等)从光谱分析器23反馈到拉曼放大控制单元13，从而减少了噪声光(如ASE和ASS)的量，那么，如图9的左端所示，在实际传输线(真实传输线)中，相关噪声光的量超过了用于信号中断检测的阈值，因此，变得难以准确地检测到中断。
然而，如图9的中央所示，如果该优选实施例的半导体光学放大器30起到了吸收噪声光的作用，那么在真实传输线中，相关噪声光的量决不会超过用于信号中断检测的阈值。在该情况下，如在右端所示，波分多路复用信号光107由于光学传输线104的断开等而消失了，包含有噪声光的波分多路复用信号光107的电平无疑会降得低于信号中断检测阈值，从而可由光功率监测单元15来执行中断检测。
接下来，描述该优选实施例的变型。图10示出了本发明一个优选实施例中的另一光学放大装置的基本结构。
在图10中所示的结构中，半导体光学放大器30包括：半导体光学放大器单元31；控制光源33，用于将控制光33a输入到该半导体光学放大器单元31；以及半导体光学放大控制单元34，用于控制该控制光源33。半导体光学放大器单元31中的光的放大/吸收带由从控制光源33输入到半导体光学放大器单元31的控制光33a来控制。
半导体光学放大器单元31的结构与图4中的相同，并且光的放大/吸收带是通过将控制光33a输入到有源层31a来控制的。
具体来说，半导体光学放大器单元31的有源层31a的折射率取决于载流子密度。若将具有足够强度的光输入到其电流被置于定态(stationary state)的半导体光学放大器单元31(SOA)，则载流子密度由于载流子复合而降低。在该情况下，若停止光输入，则载流子密度增高，以恢复到其原状态。因此，通过对到有源层31a的光输入(控制光33a)的开/关进行切换，可以改变载流子密度，从而，可以改变半导体有源层31a的折射率。
以下参照图11来描述该原理。设波分多路复用信号光107的波长和控制光33a的波长分别为λs和λc。在该情况下，若将具有足够强度(λs＜λc＝的控制光33a输入到半导体光学放大器单元31，则导带底端附近的载流子由于诱导发射而跃迁到平衡带(balance band)。然后，导带底端附近的载流子密度降低并发生烧孔(hole burning)。由于导带能级，包括信号光能级处的电子跃迁到控制光能级，以补充所述烧孔，所以信号光的增益相应于控制光的强度而降低。如图4中所示，对于作为半导体光学放大介质的半导体光学放大器单元31，例如，可以使用这样的InGaAsP双杂型半导体激光二极管：通过在该激光二极管的端面上涂覆无反射涂层来等效地消除其反射功能。
图12中示出了半导体光学放大器单元31中的增益光谱变化与信号光波长的增益变化之间的关系。控制光33a(λc)和波分多路复用信号光107(λs)的各个波长中的每个波长都由放大介质的增益光谱来确定。所述增益光谱由载流子密度N来确定。在低密度(N1)的情况下，信号光被吸收，并且其损耗变为L1。
对于通过光来控制半导体光学放大器，见日本特开平No.7-111528。
在具有图10中所示结构的光学放大装置108中，在小波长数的情况下(S＜m)，通过利用控制光33a来对光进行控制，使半导体光学放大器单元31可呈现出如图6中所示的增益/吸收特性，则半导体光学放大控制单元34可减少噪声分量，如ASS光、ASE光等，改变小波长数情况下的信号光与噪声光之比，并且当波分多路复用信号光107被中断时可确保能监测中断检测。
图13中示出对光学放大装置108的操作进行示出的流程图。图13中所示的流程图几乎与图8中的上述流程图相似。图13中所示的流程图与图8中所示的流程图的不同之处仅在于：半导体光学放大器单元31的放大/吸收特性是通过由半导体光学放大控制单元34对控制光33a进行控制来控制的(步骤209a)，而不是如图8中所示流程图的步骤209中由控制电流32a对半导体光学放大控制单元32的放大/吸收特性进行控制。
在该优选实施例中，同样，在小波长数的情况下(S＜m)，可由光功率监测单元15在不受噪声光(如ASS光、ASE光等)的影响的情况下，准确地检测到波分多路复用信号光107的中断。
接下来，进一步描述另一光学放大装置108。
在该变型中，对于半导体光学放大器单元31，使用了具有图14中所示结构的半导体光学放大器单元31。在该情况下，半导体光学放大器单元31具有这样的结构，即，其中带有多重量子势阱(multiplex quantumwell)(MQW)结构31e的半导体有源层被P电极31f和N电极31g夹着，并且电场被从外部施加到P电极31f和N电极31g。
在带有多重量子势阱(MQW)结构的半导体有源层(多重量子势阱结构31e)中，观察到了激子吸收(exciton absorption)。当电场垂直地施加到所述势阱结构时，其吸收峰值波长与电场强度的平方成比例地向长波长侧移动(见图15)，如图16所示(量子禁闭斯托克效应(quantumconfinement Stalk effect)(QCSE))。
具体来说，在量子势阱(QW)半导体结构中，当电场垂直地施加到该薄层结构时，禁闭于量子势阱的激子被相当高强的电场保持在未破坏状态，结果，吸收端与所述电场强度的平方成比例地向长波长端移动(QCSE)。若当将由InGaAs/InAlAs制成的MQW用于所述吸收介质(半导体光学放大器单元31)时在一个方向上施加电压，则输入光被吸收。
对于通过施加电场来使得吸收波长带移动，例如，见“SemiconductorPhotonics Engineering”by Ikegami，Tsuchiya and Mikami，pp.421(Corona Corporation)。
在图2中所示的光学放大装置108中，图14中所示的多重量子势阱(MQW)结构31e设置在半导体光学放大器单元31的有源层中，并且施加电压是由半导体光学放大控制单元32来控制的，而不是由控制电流32a来控制的。
具体来说，在小波长数的情况下(S＜m)，基于来自设备控制单元40的波长数信息，将电场控制得使由MQW组成的光学调制单元而非半导体光学放大器可以呈现出图6中所示的增益/吸收特性。由此，从必需波带吸收并减掉了包括在波分多路复用信号光107中的噪声分量，如ASS光、ASE光等，改变了波分多路复用信号光107与噪声光之比，并且当波分多路复用信号光107中断时光功率监测单元15可确保能检测到中断。
为获得相同的效果，除了QCSE，也可以使用利用了Franz-Keldish(FK)效应的InGaAs/InP半导体。
如图16中所示，使用MQW的半导体光学放大器单元31(光学调制器)具有对光吸收电流的波长依赖性。利用该特性，在图14所示的结构中，如图7A所示，也可将电场控制成，使得所述半导体光学放大器在小波长数情况下(S＜m)可在λmin处呈现出吸收特性，而在大波长数情况下(S≥m)可在信号波长区呈现出放大特性。
具体来说，在如图7中所示的小波长数的情况下，所述电场被控制为使得施加电场在(+)侧很大，并使得吸收带向短波长侧移动，且λmin位于小数目的光信号107a的波带外部邻近处。从而，可从必需波带吸收并减掉包括在波分多路复用信号光107中的噪声分量，如ASS光、ASE光等。由此，可改变波分多路复用信号光107与噪声光之比，并且当波分多路复用信号光107中断时光功率监测单元15可确保能检测到中断。
若利用了大数目的光信号107a(S≥m)，如图7B中所示，使得施加电场在多重量子势阱(MQW)结构31e的(-)侧很大，吸收带向长波长侧移动，并且吸收带被控制为使得波分多路复用信号光107的整个波带可以进入多重量子势阱(MQW)结构31e的增益区。
如上所述，根据本发明的优选实施例，即使在小波长数的情况下，也可检测到信号中断，并可确保执行自动电力关闭。这样，使得常规ASE校正控制不必要了(执行这种控制的目的是，在小波长数的情况下(S＜m)，改善由于波分多路复用信号光107与ASE光的大比值而造成的光SN劣化)，由此，可改善设备(如光学波分多路复用传输系统100和光学放大装置108等)的启动速度。相反，在大波长数的情况下(S≥m)，通过将电场限制到半导体光学放大器30的基本放大特性区，可实现更长距离的传输。
本发明并不局限于上述优选实施例，可以提出各种修改和变型，只要其不偏离本发明的主旨。
根据本发明，在用于波分多路复用通信的光学传输中，可在不受要用波长数的增加/减少的情况下，准确地检测到信号光的中断。
也可基于信号光的电平确定、利用规定阈值等来执行各种控制。

Claims (19)

1、一种置于光学传输线中的光学放大装置，所述光学传输线用于传输各具有不同波长的多段信号光，该光学放大装置包括：
置于所述光学传输线中的第一光学放大器；
光功率监测单元，置于第一光学放大器的下游，以便控制第一光学放大器；以及
第二光学放大器，能够可变地控制光的放大带和吸收带。
2、如权利要求1所述的光学放大装置，其中
所述第一光学放大器是拉曼放大器，其用于通过将激发光输入所述光学传输线中来对所述信号光进行放大，并且
所述第二光学放大器是半导体光学放大器，并且
所述半导体光学放大器的吸收特性区被设置成，使得根据所用信号光的数量的增加/减少，对在所述各具有不同波长的多段信号光中的用于所述信号光的波带之外的光的通过进行限制。
3、如权利要求1所述的光学放大装置，其在所述光学传输线中的所述光功率监测单元的下游还包括：
用于对所述信号光进行放大的第三光学放大器，其中
所述光功率监测单元控制所述第三光学放大器。
4、一种置于光学传输线中的拉曼放大器，所述光学传输线用于传输各具有不同波长的多段信号光，该拉曼放大器包括位于多路复用单元与光功率监测单元之间的半导体光学放大器，所述多路复用单元用于将激发光输入到所述光学传输线中，所述光功率监测单元置于所述多路复用单元的下游，用于控制所述拉曼放大器。
5、如权利要求4所述的拉曼放大器，其中
所述半导体光学放大器的吸收特性区被设置在所述各具有不同波长的多段信号光中要用的信号光的波带之外。
6、如权利要求4所述的拉曼放大器，其中
所述半导体光学放大器的吸收特性区是通过控制施加给所述半导体光学放大器的电流而被设置在待用信号光的波带之外的。
7、如权利要求4所述的拉曼放大器，其中
所述半导体光学放大器的吸收特性区是通过向所述半导体光学放大器施加控制电流而被设置在待用信号光的波带之外的。
8、如权利要求4所述的拉曼放大器，其中
所述半导体光学放大器包括具有多重量子势阱结构的有源层，并且
所述有源层的光吸收系数是通过控制要施加给所述有源层的电场来控制的，而所述半导体光学放大器的吸收特性区是通过控制所述有源层的光吸收系数而被设置在待用信号光的波带之外的。
9、一种光学波分多路复用传输系统，包括：
光学传输线，用于传输信号光；
多路复用器，用于对各具有不同波长的多段信号光进行合成，并将所述信号光学传输到所述光学传输线；
多路分解器，用于对来自所述光学传输线的各具有不同波长的多段信号光进行分路和提取；以及
光学放大装置，设置在所述光学传输线中，用于对所述信号光进行放大，
所述光学放大装置包括：
布置在所述光学传输线中的第一光学放大器；
光功率监测单元，布置在第一光学放大器的下游以控制第一光学放大器；以及
能够可变地控制光的放大带和吸收带的第二光学放大器。
10、如权利要求9所述的光学波分多路复用传输系统，其中
所述第一光学放大器是拉曼放大器；
所述第二光学放大器是半导体光学放大器，以及
所述半导体光学放大器的吸收特性区被设置得，通过对待施加到所述所述半导体光学放大器的有源层的电流、光或电场进行控制，对所述各具有不同波长的多段信号光中在待用信号光的波带之外的光的通过进行限制。
11、一种光学波分多路复用传输方法，其用于将一拉曼放大器布置在用于传输各具有不同波长的多段信号光的光学传输线中，其包括以下步骤：
将一半导体光学放大器布置在用于将拉曼激发光输入到所述光学传输线的多路复用单元与光功率监测单元之间，并根据待用信号光的数目的增加/减少，由所述半导体光学放大器吸收在待用信号光的波带之外的光。
12、如权利要求11所述的光学波分多路复用传输方法，其中
待施加到所述半导体光学放大器的电流被控制得，使得根据待用信号光的增加/减少，可将所述半导体光学放大器的吸收特性区设置在所述信号光的波带之外。
13、如权利要求11所述的光学波分多路复用传输方法，其中
待施加到所述半导体光学放大器的控制光被控制得，使得根据待用信号光的增加/减少，可将所述半导体光学放大器的吸收特性区设置在所述信号光的波带之外。
14、如权利要求11所述的光学波分多路复用传输方法，其中
所述半导体光学放大器包括具有多重量子势阱结构的有源层，以及
所述有源层的光吸收系数被控制得，使得通过控制待施加到所述有源层的电场，根据待用信号光的增加/减少，可将所述半导体光学放大器的吸收特性区设置在所述信号光的波带之外。
15、一种拉曼放大器，其中，
一半导体光学放大器布置在用于将拉曼激发光输入到用于传输多段信号光的光学传输线的多路复用单元，与光功率监测单元以及掺稀土光纤放大器之间。
16、如权利要求15所述的拉曼放大器，其中
通过控制待施加到所述半导体光学放大器的电流减少放大自发发射和放大自发拉曼散射的各自的量，使得根据待用信号光的增加/减少，可将所述半导体光学放大器的吸收特性区设置在所述信号光的波带之外，从而确保检测到对所述信号光的检测。
17、如权利要求15所述的拉曼放大器，其中
通过控制待施加到所述半导体光学放大器的电流减少放大自发发射和放大自发拉曼散射的各自的量，使得根据待用信号光的增加/减少，可将所述半导体光学放大器的吸收特性区设置在所述信号光的波带之外，从而确保检测到对所述信号光的检测。
18、如权利要求15所述的拉曼放大器，其中
所述半导体光学放大器包括具有多重量子势阱结构的有源层，以及
通过控制待施加到所述有源层的电场来减少放大自发发射和放大自发拉曼散射的各自的量，然后对所述有源层的光吸收系数进行控制，使得根据待用信号光的增加/减少，可将所述半导体光学放大器的吸收特性区设置在所述信号光的波带之外，从而确保检测到所述信号光的中断。
19、如权利要求15所述的拉曼放大器，其中
所述半导体光学放大器包括具有多重量子势阱结构的有源层，以及
所述有源层对电场进行控制，以在多段信号光的波长带的长波长端的外部邻近区内的λmin处呈现出吸收特性，并吸收和放大任意波长。
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