CN1774880A - 使用远程泵激的光纤通信系统 - Google Patents
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Abstract
提供一种使用谋求提高泵激效率并降低噪声指数的远程泵激的光纤通信系统。线性中继器(18)的合波器(20)将信号光与从泵激光源(19)输出的泵激光合波后输出。所输出的信号光和泵激光穿过传送光纤(22～24)及远程泵激模块(27F、27R)到达线性中继器(25)。线性中继器(25)的合波器(30)将从泵激光源(29)输出的泵激光与信号光合波后输出到传送光纤(24)。远程泵激模块(27F)将在传送光纤(22)中传播的泵激光从信号光之中分波，将分波后的泵激光以期望的比例一分为二。此外，将分支后的泵激光分别与信号光合波，施加到掺铒光纤的两端。模块(27R)也以同样方式构成。
Description
技术领域
本发明涉及一种使用远程泵激的光纤通信系统，该远程泵激在光信号的传送通道即所铺设的光纤中利用远离线性中继器或终端设备而设置的无源的远程泵激模块来放大光信号。
本申请要求享有2003年7月4日提出的特愿2003-271157号的优先权，在此援引其内容。
背景技术
波分复用光纤通信系统中使用的现有技术的远程泵激系统的结构实例如图8所示(参照K.Aida et al.，Proc.of ECOC，PDA-7，pp.29-32，1989及N.Ohkawa et al.，IEICE Trans.Commun.，Vol.E81-B，pp.586-596，1998)。本远程泵激系统中，从发送器1中的发送电路2发出信号光，该信号光经过3个传送光纤5～7，由接收器10中的接收电路11接收。传送光纤5与传送光纤6以及传送光纤6与传送光纤7之间设置了掺铒光纤(EDF)13F、13R。发送器1及接收器10中设置了远程泵激用的泵激光源3和13，利用合波器4及14将该泵激光源3、13发出的泵激光和信号光合波。发送器1、接收器10以及泵激光源3、13连接到电源接受供电。与发送器1及接收器10邻接的泵激光源3、13分别称为前级泵激光源和后级泵激光源。另外，这些泵激光源3、13发出的泵激光分别称为前向泵激光和后向泵激光。前向泵激光在穿过传送光纤5后，泵激EDF·13F；另外，后向泵激光在穿过传送光纤7后，泵激EDF·13R。
上述泵激光的波长为适合于EDF泵激的1.48μm附近的光。出自发送器1的信号光经传送光纤5衰减后，被EDF·13F放大；进一步，经传送光纤6衰减后，被EDF·13R放大；穿过传送光纤7后到达接收器10。因此，能够在传送光纤5、传送光纤6、传送光纤7合起来的距离途中无需供电、无中继地传送。与不使用远程泵激的EDF·13F、13R的中继系统相比，无中继的距离即中继间隔大幅度延长，这一点是本远程泵激的优点。不过，也可以采用只使用前向泵激光源3与EDF·13F、或后向泵激光源13与EDF·13R的任意一方的结构。另外，一般说来，在泵激光在其中传输的传送光纤中，由于信号光被拉曼放大，因此在一定程度上附加了分布式增益(拉曼增益)。
在图8的现有技术的远程泵激系统中，信号光的增益波长域设定于EDFA的C带(1530～1560nm)，因此，到达EDF·13F及EDF·13R的泵激光从EDF·13F及EDF·13R的泵激光输入端通透到相反一侧的泵激光输出端，对EDF·13F及EDF·13R的全部光纤长度进行泵激。
不过，当信号光的增益波长域设定于EDFA的L带(1570～1600nm)的情况下，已知到达EDF·13F及EDF·13R的泵激光只对EDF·13F及EDF·13R的泵激光输入端附近进行泵激，基本不会穿透到相反一侧的泵激光输出端。这是因为，L带用的EDF比C带用的EDF长数倍，因而泵激光只能到达输入端附近。另外，在泵激光输入端附近以外不被泵激的部分会发生吸收。因此，存在着EDF·13F和EDF·13R的泵激效率降低以及噪声指数增大的缺点。顺便提及，该L带与C带相同，是重要的信号光增益波长域。特别是，在使用色散位移光纤(DSF)的系统中，能够避免C带中有问题的4光波混合，因此，L带是重要的信号光增益波长域。
发明内容
本发明考虑了上述情况，目的在于提供使用能够提高泵激效率并降低噪声指数的远程泵激的光纤通信系统。
本发明是为了解决上述的问题而做，本发明的第1方式是一种光纤通信系统，其具有：具备用来输出泵激光的泵激光源和将上述泵激光合波到信号光中输出的合波器的信号光输出单元；用来传送从上述信号光输出单元输出的信号光的多条传送光纤；设置在上述传送光纤之间的掺铒光纤模块；用来接收从上述信号光输出单元输出并穿过上述传送光纤及掺铒光纤模块的信号光的信号光接收单元，上述掺铒光纤模块具备：从信号光之中分波出在上述传送光纤中沿着与信号光相同方向传播的泵激光的分波器；将由上述分波器分波出来的泵激光以期望的比例一分为二的分支器；输入有穿过上述分波器后的信号光的掺铒光纤；将由上述分支器分支的泵激光分别与信号光合波后施加到上述掺铒光纤的两端的第1、第2合波单元。
本发明的第2方式是一种光纤通信系统，其具有：用来输出信号光的信号光输出单元；用来传送从上述信号光输出单元输出的信号光的多条传送光纤；设置在上述传送光纤之间的掺铒光纤模块；具备用来输出泵激光的泵激光源以及用来将从上述信号光输出单元输出并穿过上述传送光纤及掺铒光纤模块的信号光与上述泵激光合波后将上述泵激光沿着上述信号光的相反方向输出的合波器的信号光接收单元，上述掺铒光纤模块具备：从信号光之中分波出在上述传送光纤中沿着与信号光相反方向传播的泵激光的分波器；将由上述分波器分波出来的泵激光以期望的比例一分为二的分支器；输入有上述信号光的掺铒光纤；将由上述分支器分支的泵激光分别与信号光合波后施加到上述掺铒光纤的两端的第1、第2合波单元。
本发明的第3方式是一种光纤通信系统，其具有：具备用来输出泵激光的泵激光源和将上述泵激光合波到信号光中输出的合波器的信号光输出单元；用来传送从上述信号光输出单元输出的信号光的多条传送光纤；设置在上述传送光纤之间的掺铒光纤模块；用来接收从上述信号光输出单元输出并穿过上述传送光纤及掺铒光纤模块的信号光的信号光接收单元，上述掺铒光纤模块具有：输入有上述信号光和泵激光的环形器；输入有穿过上述环形器后的信号光和泵激光的第1掺铒光纤；输入有穿过上述第1掺铒光纤后的信号光和泵激光的反射镜，被上述反射镜反射后的信号光和泵激光穿过上述第1掺铒光纤和上述环形器后输出到下级。
本发明的第3方式中，也可以在上述环形器的前级设置第2掺铒光纤。
本发明的第4方式是一种光纤通信系统，其具有：用来输出信号光的信号光输出单元；用来传送从上述信号光输出单元输出的信号光的多条传送光纤；设置在上述传送光纤之间的掺铒光纤模块；具备用来输出泵激光的泵激光源以及用来将从上述信号光输出单元输出并穿过上述传送光纤及掺铒光纤模块的信号光与上述泵激光合波后将上述泵激光沿着上述信号光的相反方向输出的合波器的信号光接收单元，上述掺铒光纤模块具备：输入有上述信号光的环形器；从信号光之中分波出上述泵激光的分波器；将由上述分波器分波出来的泵激光合波到从上述环形器输出出来的信号光之中的合波器；输入有从上述合波器输出的信号光和泵激光的第1掺铒光纤；输入有穿过上述第1掺铒光纤后的信号光和泵激光的反射镜，被上述反射镜反射后的信号光和泵激光穿过上述第1掺铒光纤和上述环形器后输出到下级。
本发明的第4方式中，也可以在上述环形器的前级设置第2掺铒光纤，在上述第2掺铒光纤的前级设置上述合波器。
借助于本发明，从掺铒光纤的两端射入泵激光，因此，与现有技术相比，既能够提高远程泵激模块的泵激效率，又能够降低噪声指数。此外，本发明特别适用于信号光的增益波长域设定于EDFA的L带的情况。但是，本发明的应用并不限于L带，在信号光的增益波长域设定于例如EDFA的C带的情况下也有效。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的光纤通信系统的结构的框图。
图2是表示相同实施方式的远程泵激模块27F的结构的框图。
图3是表示相同实施方式的远程泵激模块27R的结构的框图。
图4是表示本发明的第2实施方式的光纤通信系统中的远程泵激模块50F的结构的框图。
图5是表示相同实施方式的远程泵激模块50R的结构的框图。
图6是表示本发明的第3实施方式的光纤通信系统中的远程泵激模块70F的结构的框图。
图7是表示相同实施方式的远程泵激模块70R的结构的框图。
图8是表示现有的光纤通信系统的结构的框图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的第1实施方式的光纤通信系统的结构的框图。该图中，18是线性中继器，由产生泵激光的泵激光源19、将泵激光和信号光合波输出的合波器20、用来降低多通道干扰噪声而设置的隔离器21构成。从该线性中继器18射出的信号光穿过传送光纤22～24到达下游的线性中继器25。另外，传送光纤22与23之间、传送光纤23与24之间分别设置远程泵激模块27F、远程泵激模块27R。线性中继器25由用来产生泵激光的泵激光源29、将泵激光与信号光合波的合波器30、隔离器31构成。
通常的线性中继系统中，在线性中继器内设置光放大器，但本实施方式中，线性中继器内不设置光放大器。即，远程泵激模块27F、27R的增益、及传送光纤22与24内的分布式拉曼增益总和足够大，弥补了传送光纤22～24的损失总和。此外，也可以将线性中继器18作为发送器，将线性中继器25作为接收器。即，线性中继器或发送器是用来输出信号光的信号光输出单元，线性中继器或接收器是用来接收信号光的信号光接收单元。
图2是表示远程泵激模块27F的结构的图。在该远程泵激模块27F中，沿着与信号光相同方向一起传播的泵激光经分波器34与信号光分波，该分波后的泵激光经分支光纤耦合器(FC)35以期望的分支比例分支。这里，该分支比例定为1比2。由分支光纤耦合器35分离的33％的泵激光经与分支光纤耦合器35邻接的合波器36与信号光合波，从前向射入EDF·37。另一方面，被分支光纤耦合器35分支的67％的泵激光经与分支光纤耦合器35邻接的可变衰减器(ATT)38适当衰减后借助于与该可变衰减器38邻接的环形器(CIR)39从EDF·37的后向射EDF·37。
此外，也可以使用光耦合器代替环形器39，但最好使用环形器。即，环形器具备光耦合器的功能和隔离器的功能，作为隔离器的功能用来切断因残留反射而返回的返回光，能够去除当返回光未被遮断时产生的多通道干扰噪声。此外，这一点在这之后说明的隔离器中也一样。
图3是表示远程泵激模块27R的结构的图。在该远程泵激模块27R中，沿着与信号光相反方向到达模块的泵激光经分波器41与信号光分波，该分波后的泵激光经分支光纤耦合器42以期望的分支比例分支。这里，该分支比例定为1比2。由分支光纤耦合器42分支的67％的泵激光经与分支光纤耦合器42邻接的合波器43与信号光合波，从前向射EDF·45。另一方面，被分支光纤耦合器42分支的33％的泵激光经与分支光纤耦合器42邻接的可变衰减器46适当衰减后借助于与该可变衰减器46邻接的环形器47从EDF·45的后向射入。
借助于上述远程泵激模块27F、27R的结构，EDF·37、45以期望的分配比例从两个方向被泵激，因此，与现有技术相比，有EDF·37、45的泵激效率增高，噪声指数降低的技术效果。
此外，可变衰减器38、可变衰减器46的目的是以期望的分配比例分别泵激EDF·37、EDF·45，用于每个远程泵激模块的分配比例的调整。因此，当预先知道分配比例时，可以省略可变衰减器38、可变衰减器46。
另外，上述67％对33％的分配比例只是一个实例，上述期望的分配比例应考虑远程泵激模块的泵激效率和噪声特性而决定。该泵激效率和噪声特性都是决定光纤通信系统的噪声性能的参数的一部分。具体地，在将信号光的输入方向、输出方向分别作为前向、后向时，关于前向和后向的分配比例，已知，前向比例越大，远程泵激模块的噪声特性越好；后向比例越大，远程泵激模块的泵激效率越好。
通过设置这种可变衰减器38、可变衰减器46，能够按每个远程泵激模块调整分配比例，因此，其具有的优点是，准备单品种的远程泵激模块即可。
其次说明本发明的第2实施方式。
该第2实施方式的系统结构与图1相同，远程泵激模块27F、27R的结构不同。图4是表示插在图1中的传送光纤22、23之间的远程泵激模块50F的结构的图，图5是表示插在传送光纤23、24之间的远程泵激模块50R的结构的图。
在图4所示的远程泵激模块50F中，信号光和泵激光经过环形器51的第1和第2端口射入EDF·52，穿过EDF·52之后经反射镜53反射，再次以与刚才相反的方向穿过EDF·52。其后，信号光和泵激光穿过环形器51的第3端口，从本模块输出。
另外，在图5所示的远程泵激模块50R中，从信号光的相反方向到达模块的泵激光经分波器55与信号光分波，该被分波的泵激光输入到与EDF·56邻接的合波器57。另外，信号光经过环形器58的第2端口后在合波器57与上述泵激光合波。此外，从合波器57输出的信号光和泵激光射入EDF·56，穿过EDF·56后经反射镜59反射，再次以与先前相反的方向穿过EDF·56。其后，经过环形器56的第3端口，经由分波器55从本模块输出。
借助于上述远程泵激模块50F和50R的结构，与上述第1实施方式相比，能够以更少的部件数量构成模块。另外，由于采用了高泵激效率的信号光的双通道型结构，能够获得不低于第1实施方式的高泵激效率。
其次说明本发明的第3实施方式。
该第3实施方式的系统结构也与图1相同，远程泵激模块27F、27R的结构不同。图6是表示插在图1中的传送光纤22、23之间的远程泵激模块70F的结构的图，图7是表示插在传送光纤23、24之间的远程泵激模块70R的结构的图。
图6所示的远程泵激模块70F与第2实施方式的模块50F(图4)的不同点在于，环形器51的前级设置有EDF·71，在由EDF·52放大之前对信号光进行放大。
另外，图7所示的远程泵激模块70R与第2实施方式的模块50R(图5)的不同点在于，环形器58的前级设置有EDF·72，在由EDF·56放大之前对信号光进行放大。但是，这种情况下，在EDF·72之前设置有合波器57，泵激光由该合波器57与信号光合波。此外，合波后的信号光和泵激光输出到EDF·72、56，经反射镜59反射，经由环形器58、分波器55从模块输出。
此外，本实施方式中的EDF·52的长度可以比第2实施方式的EDF·52短EDF·71的长度大小。同样地，本实施方式中的EDF·56的长度也可以比第2实施方式的EDF·56短EDF·72的长度大小。
使用了上述环形器和反射镜的第2实施方式的所谓的双通道型的EDF模块所存在的缺点是，为了使与环形器邻接的EDF的信号光输入端与输出端一致，模块的噪声指数有所增加。即，通过放大信号光而使信号光的功率增大为与泵激光相同程度，导致反转分布的参数变差，噪声增大。另一方面，在本第3实施方式中，EDF·71、72借助于前级放大抑制了EDF·52、56中的噪声指数的增加。其结果是，借助于该第3实施方式，能够获得低于第2实施方式的噪声指数。
以上说明了本发明的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，只要不背离本发明的宗旨，可以对结构进行增加、省略、替换以及其他变更。
工业适用性
本发明用于利用远离线性中继器或终端设备而设置的无源的远程泵激模块来放大光信号的光纤通信系统。本发明特别适用于信号光的增益波长域设定于EDFA的L带的系统的情况，例如，适用于使用了能够避免EDFA的C带中有问题的4光波混合的DSF的系统。借助于本发明，从掺铒光纤的两端射入泵激光，由此能够提高远程泵激模块的泵激效率并降低噪声指数。
Claims (6)
1.一种光纤通信系统，其特征在于，
具有：
具备用来输出泵激光的泵激光源和将上述泵激光合波到信号光中输出的合波器的信号光输出单元；
用来传送从上述信号光输出单元输出的信号光的多条传送光纤；
设置在上述传送光纤之间的掺铒光纤模块；
用来接收从上述信号光输出单元输出并穿过上述传送光纤及掺铒光纤模块的信号光的信号光接收单元，
上述掺铒光纤模块具备：
从信号光之中分波出在上述传送光纤中沿着与信号光相同方向传播的泵激光的分波器；
将由上述分波器分波出来的泵激光以期望的比例一分为二的分支器；
输入有穿过上述分波器后的信号光的掺铒光纤；
将由上述分支器分支的泵激光分别与信号光合波后施加到上述掺铒光纤的两端的第1、第2合波单元。
2.一种光纤通信系统，其特征在于，
具有：
用来输出信号光的信号光输出单元；
用来传送从上述信号光输出单元输出的信号光的多条传送光纤；
设置在上述传送光纤之间的掺铒光纤模块；
具备用来输出泵激光的泵激光源以及用来将从上述信号光输出单元输出并穿过上述传送光纤及掺铒光纤模块的信号光与上述泵激光合波后将上述泵激光沿着上述信号光的相反方向输出的合波器的信号光接收单元，
上述掺铒光纤模块具备：
从信号光之中分波出在上述传送光纤中沿着与信号光相反方向传播的泵激光的分波器；
将由上述分波器分波出来的泵激光以期望的比例一分为二的分支器；
输入有上述信号光的掺铒光纤；
将由上述分支器分支的泵激光分别与信号光合波后施加到上述掺铒光纤的两端的第1、第2合波单元。
3.一种光纤通信系统，其特征在于，
具有：
具备用来输出泵激光的泵激光源和将上述泵激光合波到信号光中输出的合波器的信号光输出单元；
用来传送从上述信号光输出单元输出的信号光的多条传送光纤；
设置在上述传送光纤之间的掺铒光纤模块；
用来接收从上述信号光输出单元输出并穿过上述传送光纤及掺铒光纤模块的信号光的信号光接收单元，
上述掺铒光纤模块具备：
输入有上述信号光和泵激光的环形器；
输入有穿过上述环形器后的信号光和泵激光的第1掺铒光纤；
输入有穿过上述第1掺铒光纤后的信号光和泵激光的反射镜，
被上述反射镜反射后的信号光和泵激光穿过上述第1掺铒光纤和上述环形器后输出到下级。
4.如权利要求3所述的光纤通信系统，其特征在于，
在上述环形器的前级设置第2掺铒光纤。
5.一种光纤通信系统，其特征在于，
具有：
用来输出信号光的信号光输出单元；
用来传送从上述信号光输出单元输出的信号光的多条传送光纤；
设置在上述传送光纤之间的掺铒光纤模块；
具备用来输出泵激光的泵激光源以及用来将从上述信号光输出单元输出并穿过上述传送光纤及掺铒光纤模块的信号光与上述泵激光合波后将上述泵激光沿着上述信号光的相反方向输出的合波器的信号光接收单元，
上述掺铒光纤模块具备：
输入有上述信号光的环形器；
从信号光之中分波出上述泵激光的分波器；
将由上述分波器分波出来的泵激光合波到从上述环形器输出出来的信号光之中的合波器；
输入有从上述合波器输出的信号光和泵激光的第1掺铒光纤；
输入有穿过上述第1掺铒光纤后的信号光和泵激光的反射镜，
被上述反射镜反射后的信号光和泵激光穿过上述第1掺铒光纤和上述环形器后输出到下级。
6.如权利要求5所述的光纤通信系统，其特征在于，
在上述环形器的前级设置第2掺铒光纤，在上述第2掺铒光纤的前级设置上述合波器。
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