CN1741421B - 用于快速调节光学wdm信号的倾斜的方法和装置 - Google Patents

用于快速调节光学wdm信号的倾斜的方法和装置 Download PDF

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Abstract

为了进行Raman倾斜调节，除了倾斜校正抽运激光器(KL)之外，还采用反抽运激光器(AL)，该反抽运激光器(AL)将反泵激励信号馈入传输光纤(FI)或色散补偿光纤(DCF)中。该反抽运激光器(AL)具有以下功能，即在经过光纤(FI，DCF)时降低控制抽运激光器(KL)的抽运能量，因此限制光纤(FI，DCF)的有效长度，并且实现更快速的倾斜调节。

Description

用于快速调节光学WDM信号的倾斜的方法和装置 
背景技术
具有不同波长的光信号组(简称WDM信号)通过光波导来传输，其中常常将光纤放大器用于它们的放大，这些光纤放大器采用专门掺杂的光纤，或(附加地)还利用传输光纤中的Raman(拉曼)效应。 
在WDM方法中分别将多个数据信号(信道)汇总成一个信道组。通常共同放大一个传输频带的“信道”。在传输期间由于Raman效应导致信号的倾斜，即导致具有较小波长/较高频率的信号的电平的衰减，并导致具有较大波长/较低频率的信号的放大。例如通过非线性的放大器或滤波器来补偿该不受欢迎的倾斜(大多称为Tilt)。 
从WO 99/29057中公开了一种用于补偿倾斜的方法，在倾斜时优选地通过两个附加的、被馈入传输光纤中的泵激励信号(Pumpsignal)来改变倾斜。这两个泵激励信号改变同一旋转方向上的倾斜。然而按照它们的频率是否大于或小于信道组的频率，可以附加地实现放大或衰减。不仅在整个信道组失效时，而且在单个信号消失时可以将该原理用于倾斜调节。 
以每个放大器段100mW的典型总功率在C频带中实现传输，并且在具有80个信道的信道组中，所激励的Raman离散SRS造成大于1dB的衰减差别。在具有10至20个放大器段的线段中，在没有校正措施的情况下，这在1528和1565nm之间的范围中导致10至20dB的电平差别。 
在具有光学分插复用器(OADM)的光网中，通过光信道的接通或关断，在光纤末端并且因此在接收机或放大器的输入端上的信道的电平由于SRS也随着倾斜而改变。“红色”信道的关断或光纤断裂可能导致“蓝色”信道的接收电平位于接收机的输入范围之外，并且因此导致增大的非线性；对于“蓝色”波长来说，红色信道的接通则恶化信噪比。相应地适用于蓝色信道的接通和关断。 
“接通的”网络始终需要动态的倾斜补偿器。迄今例如从公布文献中公开的、机械地可调节的补偿器太慢。但是从WO 99/29057中公开的、基于实际上无惯性的Raman效应的补偿方法甚至在采用前馈调节 时由于光在光纤中的传播时间和与此相联系的校正作用的延迟也遇到它的极限。 
发明内容
本发明的任务是给出一种用于快速倾斜调节的方法和装置。此外还要给出一种适用于此的装置。 
在权利要求1中说明了这种方法；在权利要求12中说明了一种相应的装置。 
在从属权利要求中描述了有利的改进方案。 
有利的是将倾斜校正泵激励信号(或多个这种泵激励信号)与一个(或多个)“反”泵激励信号相组合。倾斜调节时间的缩短基于，借助所激励的Raman离散(SRS)来调节倾斜的校正泵激励信号来缩短光导纤维的有效的作用线段。通过以下方式来实现该缩短，即除了校正泵激励信号之外还附加地将反泵激励信号馈入相同的光纤中，该反泵激励信号随着离开馈入位置的距离增加而不断吸收校正泵激励信号的越来越多的能量。 
通过以下方式进一步缩短调节时间，即将校正泵激励信号和反泵激励信号馈入色散补偿光纤(DCP)中来代替馈入传输光纤中。 
可以将已知的正向调节(控制)或反向调节或它们的组合的原理应用于倾斜和幅度的调节。 
附图说明
借助实施例来详细阐述本发明。 
图1展示了原理性的装置， 
图2展示了具有两个信道组和泵激励信号的图， 
图3展示了Raman放大器的放大率图， 
图4展示了用于倾斜校正的一种有利的变型方案， 
图5展示了具有倾斜校正的光纤放大器的实施例， 
图6展示了倾斜控制模块的实施例， 
图7展示了调节时间的图， 
图8展示了用于快速倾斜校正的变型方案。 
具体实施方式
图1中展示了用于倾斜校正或倾斜调节的原理性的装置。通过传输光纤FI将波长复用光信号WMS输送给光纤放大器的输入端IN。该光纤放大器由抽运激光器PL通过分裂器SP2与传输方向相反地来抽运。(至少)一个倾斜校正抽运激光器KL被设置用于倾斜校正/补偿，该倾斜校正抽运激光器KL的校正信号KS首先通过分裂器SP3与反抽运激光器AL的反泵激励信号AS汇总，然后被馈入传输光纤FI中。测量和调节设备MCE被设置用于测量倾斜，该测量和调节设备MCE通过第四分裂器SP4从输出信号中分接出倾斜测量信号TMS并对其进行监控，并且相应地控制倾斜校正抽运激光器KL。它必要时也可以控制反抽运激光器AL的功率。 
在最简单的情况下，测量和控制单元MCE控制校正抽运激光器，而反抽运激光器AL持续地是激活的。在完全被占用的系统中，在反抽运激光器AL被激活的情况下，如此来设计放大器，使得正确地调节在输出端OUT上的倾斜和电平。例如不应存在倾斜，并且整个单个信号的幅度应相当于预定值。 
例如考察一该光WDM系统，其中如图2中示出的那样，在C频带中传输两个分别具有40个信道/数据信号DS1、DS2、...的信道组KG1和KG2。反泵激励信号AS的频率位于这些传输频带之间。这于是引起围绕固定旋转点的倾斜变化。校正激光器的频率位于所使用的传输频带之外。 
如果现在信道失效，或者如果信道未被占用、例如像信道组KG1的所有信道那样，则逆时针方向(虚线)地实现第二信道组KG2的数据信号DS21、DS22、...、DS2n的电平P的倾斜。通过接通倾斜校正抽运激光器KL或通过提高其泵激励信号的功率来取消倾斜，其中但是所有数据信号的幅度都发生改变。 
为了进行倾斜校正，反抽运激光器AL持续地是激活的则是合理的。在传输信道全部占用时，必要时在采用倾斜滤波器的情况下如此来调节放大器，使得它具有平坦的(或所希望的频率线性的)放大曲线。在信道停止时，在根据频率示出数据信号时，电平逆时针方向地倾斜。 
为了调整倾斜，接通倾斜校正抽运激光器或提高其功率，但是该倾斜校正抽运激光器的校正泵激励信号KS又随着离馈入位置的距离增加而 越来越多地被反泵激励信号AS所吸收，使得在通过了传输光纤FI的短的线段之后校正泵激励信号KS的有效性已经被大大降低并达到终值。反抽运激光器的功率大约相当于倾斜校正抽运激光器的功率；它应位于倾斜校正抽运激光器功率的0.5和两倍之间的范围内。 
当然也可以采用相同频率或合理选择的频率的多个抽运激光器来代替倾斜校正抽运激光器和/或反抽运激光器。 
光纤放大器一般配备有放大率调节装置，所以输出电平按照输入电平发生改变，因此在采用(具有更高频率的)“蓝色”校正抽运激光器时变得更大。通过附加的(校正)抽运激光器，通过放大率变化，或通过不依赖于频率的可控制的光学衰减器，可以将数据信号的幅度保持在所希望的值上。 
在采用多个泵源时，可以用已知的方式尽可能相互独立地改变放大率和倾斜。除此之外，当然可以在每一个放大器中采取用于使放大曲线线性化的措施。 
校正泵激励信号的频率的选择取决于Raman放大图和所使用的传输频带或信道组。图3中示出了依赖于抽运激光器信号间隔的Raman放大的图。如此来选择校正泵激励信号到传输频带的频率间隔，使得产生尽可能线性的放大曲线(按对数比例尺，例如dB)，因此位于距离所使用的传输频带的中心大约10THz(兆兆赫兹)处。相同的特性曲线适用于衰减。反泵激励信号AS的频率可以如此来选择，使得它位于信道组KG1和KG2之间的所使用的传输频带的中心，并且因此相对于校正泵激励信号具有约10THz(在7THz和13THz之间)的间隔。 
然后通过反泵激励信号仅引起倾斜。也可以如此来选择该间隔，使得它位于传输频带的频率之下约10THz左右(在18THz和22THz之间)。 
于是在同时减小放大率时，影响是极其线性的。这些值适用于常规的光纤，并且将来必要时必须进行匹配。 
按照对调节精度的要求，在最简单的情况下足以测量全部信道的总功率，因为倾斜主要由总功率决定。也可以测量波长复用信号WMS的外部信号的电平，或插入的倾斜控制信号TS1和TS2(图2)，例如在所使用的传输频带之内在该传输频带的边缘上传输这些倾斜控制信号TS1和TS2来代替数据信号。如果尤其是由放大器传输特性所决定不导致错误测量，则倾斜控制信号也可以位于用于传输数据信号的传 输频带之外。同样可以将多于两个的测量信号用于倾斜的更精确的计算，并且将多于一个的校正泵激励信号用于改进的(甚至于不再是线性的)校正。所使用的传输频带例如可以包括用于传输信道组的C频带的一部分。 
倾斜的调节时间依赖于控制泵激励信号所馈入的光纤的有效长度。该有效长度依赖于控制泵激励信号和反泵激励信号的功率比，并且此外还依赖于倾斜校正泵激励信号KS在光纤中的衰减。 
图4展示了一种用于倾斜校正的改进装置。光纤放大器包含放大光纤VF和色散补偿光纤DCF的串联连接。在色散补偿光纤DCF的输出端上通过分裂器SP5馈入倾斜校正泵激励信号KS，并且在色散补偿光纤的两个段之间通过分裂器SP1馈入反泵激励信号AS。由此在DCF的输出侧的段中补偿泵激励信号KS保持完全有效，并且在经过前面的段时才降低。重新通过与反泵激励信号的共同馈入来实现校正泵激励信号KS的能量的还要更快速的降低。按照对调节时间的要求来选择较有利的变型方案。 
同样也可以在相反的方向上馈入校正泵激励信号和反泵激励信号。如果在发送侧设置有相应的测量和控制设备，则也可以在那里馈入补偿泵激励信号。 
图5中示出了光纤放大器OLI和连接在其上的Raman倾斜调节模块RTCM(Raman-Tilt-Control-Modul)的简化实施例。光纤放大器OLI是具有三个放大器级VS1、VS2和VB3的三级(光线性)放大器。通过放大调节单元GC1和GC2来调节放大率。该放大器可以包含一个或多个增益平滑滤波器GFF和光学衰减器VOA。在这里，将具有所属的色散补偿光纤DCF的Raman倾斜调节模块RTCM接通在第二放大器级VS2和第三放大器级VB3之间。波长复用信号WMS在开始的两个放大器级VS1、VS2中被放大，然后通过调节模块RTCM而通过式环回(durchschleifen)，并且随后经过色散补偿光纤DCF，倾斜校正泵激励信号KS和反泵激励信号AS与波长复用信号的信号方向相反地被馈入到该色散补偿光纤DCF的输出端P8中。波长复用信号WMS被引导通过连接点P4、P7、DCF和调节模块RTCM的端口P8和P5，然后在调节模块RTCM的第三放大器级VS3中重新被放大，并且在输出端OUT上输出。 
在第三级VS3的输出端上分接出倾斜测量信号TMS，该倾斜测量信号 TMS要么包含整个光谱，要么已经选择性地包含倾斜控制信号TS1和TS3(图2)。从倾斜测量信号TMS中测定倾斜，并且相应地调整和/或调节倾斜校正泵激励信号KS。 
借助分接出的测量信号在泵激励信号监视器PM中监控校正泵激励信号本身。平滑滤波器GFF补偿非线性，而波长阻断器(B1ocker)WB阻止泵激励信号的发送。在图中未示出分裂器等等。 
重新通过改变倾斜校正泵激励信号KS的功率来实现倾斜的校正。输出信号电平的此外必要的校正通过介入放大调节装置来实现，或通过模块内部的衰减器VOAC来执行。还应补充的是，通过衰减器VOAC的改变也改变了放大器的倾斜，并因此放大了调节范围。 
图6中示出了Raman倾斜调节模块RTCM，其中连接点的标记与图5一致。正如已经说明的那样，使波长复用信号WMS在连接点P4和P7之间通过式环回，其中通过隔离器IS阻断泵激励信号。为了更好的理解，再次示出了色散补偿光纤DCF。在连接点P8上，倾斜控制泵激励信号KS 和反泵激励信号AS被馈入该色散补偿光纤DCF的输出端。通过波长阻断器WB来阻止在信号方向上的控制泵激励信号和反泵激励信号的转送。测量和控制单元MCE通过数据总线DB与系统相连接。 
图7展示了通过本发明实现的调节时间的缩短。在所述的实施例中调节时间从54μs降低到28μs。 
图8展示了具有隔离器IS或滤波器FI的简化的实施形式，该隔离器IS或滤波器FI被插入到色散补偿光纤DCF1和DCF2的两个线圈部分之间，以便针对倾斜校正泵激励信号KS来限制光纤DCF1和DCF2的有效长度。极限情况也一起包括在其中，在该极限情况下，隔离器IS或滤波器FI连接在涉及倾斜控制泵激励信号KS的整个DCF之后。在传输光纤中达到相同的效果。该变型方案虽然不具有像任意可调节的反抽运激光器AL那样的适配能力，但是可以特别简单地来实现。 

Claims (14)

1.用于通过至少一个倾斜校正泵激励信号(KS)快速调节波长复用信号(WMS)的倾斜的方法，所述倾斜校正泵激励信号(KS)被馈入引导所述波长复用信号(WMS)的光导纤维(FI，DCF)中，
其特征在于，
将具有在所使用的传输频带(UB)之外的频率的倾斜校正泵激励信号(KS)与所述波长复用信号(WMS)的传输方向相反地馈入所述光导纤维(FI，DCF)中，
产生反泵激励信号(AS)，所述反泵激励信号与所述倾斜校正泵激励信号(KS)具有在7TBz和13THz或18THz和22THz之间的频率间隔，以及
以在所述倾斜校正泵激励信号(KS)的0.5倍和2倍之间的功率将所述反泵激励信号(AS)馈入所述光导纤维(FI，DCF)中。
2.按权利要求1的方法，其特征在于，产生具有大约位于所使用的传输频带(UB)的中心的频率的反泵激励信号(AS)。
3.按权利要求2的方法，其特征在于，产生具有位于所使用的传输频带(UB)的两个信道组(KG1，KG2)之间的频率的反泵激励信号(AS)。
4.按权利要求1-3之一的方法，其特征在于，连续地馈入所述反泵激励信号(AS)。
5.按权利要求1-3之一的方法，其特征在于，将所述反泵激励信号(AS)和所述倾斜校正泵激励信号(KS)与所述波长复用信号(WMS)的传输方向相反地馈入所述光导纤维(VF，DCF)中。
6.按权利要求1-3之一的方法，其特征在于，将所述反泵激励信号(AS)与所述倾斜校正泵激励信号(KS)的传输方向相反地馈入所述光导纤维(VF，DCF)中。
7.按权利要求1-3之一的方法，其特征在于，将所述倾斜校正泵激励信号(KS)和所述反泵激励信号(AS)馈入色散补偿光纤(DCF)中。
8.按权利要求7的方法，其特征在于，将所述反泵激励信号(AS)馈入所述色散补偿光纤(UF，DCF)的分接头(AP)中。
9.按权利要求1-3之一的方法，其特征在于，附加地通过控制抽运激光器(PL)或可控制的光学衰减器(VOA)来实现光纤放大器的放大调节，其中所述波长复用信号通过所述光导纤维(FI)被输送给所述光纤 放大器的输入端。
10.按权利要求1-3之一的方法，其特征在于，借助于两个在所使用的传输频带(UB)的边缘上传输的倾斜控制信号(TS1，TS2)间接地测量构成所述波长复用信号的数据信号(DS1，DS2，...)的倾斜和/或电平。
11.用于通过至少一个倾斜校正抽运激光器(KL)快速调节波长复用信号(WMS)的倾斜的装置，所述倾斜校正抽运激光器(KL)将倾斜校正泵激励信号(KS)馈入引导所述波长复用信号(WMS)的光导纤维(FI，DCF)中，
其特征在于，
Raman倾斜调节模块(RTCM)具有至少一个受调节的倾斜校正抽运激光器(KL)和反抽运激光器(AL)，其中所述倾斜校正抽运激光器(KL)的倾斜校正泵激励信号(KS)位于所使用的传输频带(UB)之外并且与所述波长复用信号(WMS)的传输方向相反地被馈入所述光导纤维(VF，DCF)中，所述反抽运激光器(AL)的反泵激励信号(AS)与所述倾斜校正抽运激光器(KL)的倾斜校正泵激励信号(KS)具有在8THz和12THz之间或在18THz和22THz之间的频率间隔，并且具有在被馈入所述光导纤维(VF，DCF)中的所述倾斜校正泵激励信号(KS)的0.5倍和2倍之间的功率，以及
测量和调节设备(MCE)测定所述波长复用信号(WMS)的倾斜和/或电平，并且控制所述倾斜校正抽运激光器(KL)。
12.按权利要求11的装置，其特征在于，所述倾斜校正抽运激光器(KL)将其倾斜校正泵激励信号(KS)馈入色散补偿光纤(DCF)中，而所述反抽运激光器(AL)将其反泵激励信号(AS)馈入色散补偿光纤(DCF)中。
13.按权利要求11或12的装置，其特征在于，附加地将用于电平调节的光学衰减器接通到所述波长复用信号(WMS)的信号路径中。
14.按权利要求11的装置，其特征在于，将对于所述倾斜校正泵激励信号(AS)来说不可通过的隔离器(IS)或滤波器(FI)插入所述光导纤维(FI)或色散补偿光纤(DCF)中，或连接在涉及所述倾斜校正泵激励信号(KS)的色散补偿光纤(DCF)之后。 
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