CN1795628A - 抑制双重瑞利背散射噪声的光学装置及包括该装置的设备 - Google Patents

抑制双重瑞利背散射噪声的光学装置及包括该装置的设备 Download PDF

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Abstract

一种光学信号处理装置(14)指定装配在至少一种信息载波信号(S)的光学传输装置(10)上。它包括：在光学传输装置(10)中背散射信号(RS)的抑制装置(20、22)。它包括：一个光学传播介质(16)指定并联连接到光学传输装置(10)上；可使光学传输装置(10)中背散射信号(P、RS)分接到该光学传播介质(16)的分接装置(18、20)，以及信号分离鉴别装置(22)其连接到光学传播介质(16)。

Description

抑制双重瑞利背散射噪声的光学装置及包括该装置的设备
本发明涉及一种光学信号处理装置，尤其用于抑制双重瑞利(Rayleigh)背散射噪声。它还涉及包括该装置的光学信号传输设备。
更确切地说，本发明涉及的这种光学装置指定用于装配到至少一种信息载波信号的光学传输设备上，并且它包括光学传输设备中背散射信号的抑制装置。
大家都知道，这类光学装置的目的是抑制传输光学纤维中各种背散射噪声。一般地，它们包括一个安装在传输光学纤维上的隔离器。该隔离器只允许光学信号仅仅沿一个方向通过，也就是仅仅沿着信息载波信号传输方向通过，而在另一个方向则锁闭信号的任何传输，也就是说特别要锁闭在光学纤维中的背散射信号传输。
然而，对于一些长距离、高信息流速率的光学传输应用来说，特别令人感兴趣的是，借助可分布配置的喇曼(Raman)放大系统沿着传输光学纤维对信号进行有规律的放大。这种放大系统具备的优点是对宽带有效，同时对于局部定位的普通光学放大器来说还改善了信噪比。
这种可分布配置的喇曼放大系统采用的是在传输光学纤维中输入一种反向传播的激光光信号，即所说的泵信号。该泵信号的波长一般约为100nm低于所传输的信息载波信号的波长，也就是说，比如，对于其载波波长为1550nm的信息载波信号放大来说，泵信号波长为1450nm。
但是，分布配置的喇曼放大提出了一个新问题：它产生了双重瑞利背散射噪声，这与信息载波信号相互干扰并且在传输末端的接收机上产生差拍噪声。此噪声损害传播质量。
在这种情况下使用隔离器不是很理想。实际上，隔离器部分地消除了双重瑞利背散射噪声，但是同样还消除了反向传播泵信号，这就需要在传输光学纤维上安装第二个可分布配置的喇曼放大系统，以便放大隔离器上游方信号。这种解决方案费用昂贵并且不能使泵信号与瑞利背散射信号在传输光纤中区分开。
本发明的目的是克服这种缺点，同时还提供了一种光学信号处理装置，它能够只是消除预先确定的一部分背散射信号，尤其是可用于抑制光学传输装置中所说的反向传播的瑞利背散射噪声，在该光学传输装置上安装了可分布配置的喇曼放大系统。
因而本发明的内容是关于一种光学信号处理装置，它指定装配于至少一种信息载波信号的光学传输装置上，它包括在光学传输装置中的背散射信号的抑制装置，其特征在于，它包括：一种光学传播介质指定用于并联连接到光学传输装置上；使光学传输装置中的背散射信号分接到该光学传播介质的装置以及可连接到光学传播介质的信号分离鉴别装置。
实际上，例如，不能利用滤波方式分离光学传输装置中信息载波信号，因为瑞利背散射信号波长与信息载波信号波长相同，然而当背散射及反向传播信号被分接到特定的光学传播介质以后，就能够实现这种分离，有一种分离鉴别装置就连接在该特定光学传播介质上。因此，就有可能消除瑞利背散射噪声，与此同时还可以让其它一些反向传播信号通过，尤其是泵信号，当这些信号具有不同的波长时才可实现。
这种解决方案的设备不需要分布配置在光学信号处理装置上游方的第二个喇曼放大装置。
本发明光学信号处理装置另外还具有以下的一种或几种特征：
·分接装置包括两个循环器，每一个都安装在光学传播介质在光学传输设备上的一个连接点上，使得可引起信息载波信号在光学传输装置中的循环以及光学传播介质中背散射信号在两个循环器之间的循环；
·此外本发明光学信号处理装置还包括一个光学功能块安装在光学传输设备上两个循环器之间；
·光学功能块包括至少一个选自于以下组成系列中的部件：波长引入/引出的光学多路复用器、光学转换开关、偏振模态色散补偿器，以及光学再生器；
·信号分离鉴别装置包括一个带通滤光器，集中在喇曼泵信号的波长上，是指定用于光学传输装置中反向传播的。
·信号分离鉴别装置包括一种布拉格(Bragg)衍射光栅纤维，其反射波长对应于来自信息载波信号的背散射信号波长。
·装置指定装配于多个信息载波信号的光学传输装置上，信号分离装置包括多个串接布拉格衍射光栅，其反射波长分别对应于来自多个信息载波信号的背散射信号载波波长；
·信号分离装置包括一个与光学信号多路复用器相组合的光学信号解复用器，解复用器的结构设计是为了只传输某些预定波长的信号；
·光学传输装置包括线状光学纤维，并且光学传播介质也包括一个光学纤维部分。
本发明还有一个内容是关于一种抑制瑞利背散射噪声的光学装置，它包括一个如前面所述的光学信号处理装置。
最后，本发明还有一个目的是一种信号传输的光学设备，它包括传输至少一个信息载波信号的光学纤维以及一个可分布配置的喇曼放大系统，其特征在于，它另外还包括一个如前面所述的光学信号处理装置。
借助于后面的说明可更好地理解本发明，此说明只是作为实施例而给出的并同时参照了几个附图，其中有：
图1概括地表示出了在配备有喇曼放大系统的光学纤维中所传输的信号功率变化曲线；
图2概括地示出了安装在图1光学纤维上的本发明第一种实施方式的信号处理装置结构；
图3概括地示出了本发明第二种实施方式的信号处理装置结构；
图4概括地示出了本发明第三种实施方式的信号传输装置结构。
在图1上，表示出一个光学传输纤维10，它构成了曲线图的水平轴。该曲线图表示信息载波信号沿光学纤维10的功率变化。
在其些通常是有规律的部位，使一些泵信号再生器连接到光学传输纤维10以便使泵信号P在光学纤维中反向传播。例如，这些信号再生器12每100km安装一个。
信号“反向传播”应理解为该信号按照与光学纤维10所传输信息载波信号传播相反的方向传播。
反向传播的泵信号按照二十公里左右的光学传输纤维10有效长度Leff对信息载波信号S进行放大。
因此，趋向于沿着光学传输纤维10发生衰减的信息载波信号S被泵信号P放大增强了，此泵信号是由处于光学传输纤维10的光学部分内的一个信号再生器12引入的，此光学传输纤维10的光学部位是在该再生器12上游方小于Leff的距离上。
在该同一个光学传输纤维10的部位中放入一个本发明光学信号处理装置14用于消除由于存在该再生器12所引起的瑞利背散射噪声，同时还使得泵信号通过。
正如图2上所表示的那样，根据本发明第一种实施方式，光学装置14包括一个并联接到光学传输纤维10上的光学纤维部分16，借助于各处在光学纤维部分16一端的两个循环器18和20。每个循环器18、20都有三个端子，其中两个端子利用插入到光学传输纤维中的循环器连接到光学传输纤维10而其另一个端则连接到光学纤维部分16的一端。
两个循环器中的第一个18可与信息载波信号S相遇，它被安排在光学传输纤维10上，使得：
·来自光学纤维部分16的信号按照反向传播方向被导入光学传输纤维10中；
·在信息载波信号S传播方向中来自光学传输纤维10的信号被引向光学传输纤维10，始终沿着信息波载信号S的传播方向；
·在反向传播方向内，来自光学传输纤维10的信号被阻止并被消除。
第二个循环器20安排在光学传输纤维10上，光学纤维部分16的另一端，使得：
·在信息载波信号S传播方向中来自光学传输纤维10的信号被引向传输纤维10，始终按照信息载波信号S的传播方向；
·在反向传播方向内，来自传输纤维10的信号被引入到光学纤维部分16中；
·来自光学纤维部分16的信号被阻止并消除。
因此，可在传输纤维10中按照传播方向传播的信息载波信号S首先通过第一个循环器18。在该循环器18的输出端它继续沿着传播方向在传输纤维10中传播，然后到达第二个循环器20的输入端。在该第二个循环器的输出端，它继续沿着传播方向在传输纤维10中传播。
反之，由传输纤维10上存在的再生器12所产生的泵信号P以及瑞利背散射噪声RS都沿着与信息载波信号S相反的方向传播。这两种背散射信号首先达到第二个循环器20的输入端并且利用该循环器分接到光学纤维部分16中。这些信号随后传输到第一个循环器18的输入端，此循环器处于光学纤维部分16的另一端，并且这些信号按照反向传播方向被重新引入到传输纤维10中。
因而人们观察到，可以使光学纤维部分16连接到传输纤维10的两个循环器18和20形成了可使传输纤维10中背散射信号P及RS分接到该光学纤维部分16的装置。
信号处理装置14另外包括信号分离鉴别装置可连接到光学纤维部分16，泵信号P和瑞利背散射噪声RS就在该光学纤维部分中传播。
这些信号鉴别装置例如包括一个带通滤波器，其中心频率集中在泵信号P的波长上并且特别排除了那些等于瑞利背散射噪声RS波长的信号，它约为100nm，大于泵信号波长。
因此，在光学纤维部分16中传播的背散射信号通过带通滤波器22，以致于在该滤波器输出端，只是传播泵信号。这样，该滤波器22构成了在光学纤维部分16中传播的背散射信号鉴别装置，另外它还可以利用滤波作用消除瑞利背散射信号以便只让泵信号P通过。
能够用布拉格衍射光栅纤维22代替带通滤波器22，其反射波长对应于背散射噪声RS的波长。
该布拉格衍射光栅纤维22是公知的并且以如下方式运行：
·其波长接近于布拉格光栅反射波长的信号被该布拉格光栅反射；
·其波长远离布拉格光栅反射波长的信号特别是泵信号P经过布拉格光栅传输；
因此，泵信号P通过布拉格光栅22在光学纤维部分16中传播并且利用循环器18被引入按反向传播方向传输的光学纤维中。
反之，在同一光学纤维部分16中传播的瑞利背散射信号RS被布拉格光栅22反射到第二个循环器20，然后又利用那时已代替了滤波器的该循环器使其被阻止并消除。
可任意选择地，光学信号处理装置14，在两个循环器18与20之间，在传输纤维10上，带有一个光学功能块24。此光学功能块24例如包括：一种波长引入/引出的光学多路复用器、一个光学转换开关、一个偏振模态色散补偿器、一个光学再生器或者几个这种部件的组合。
图3上表示出了第二种实施方式。在此图上，使用了传输多个信息载波信号的光学传输纤维10。例如，传输三种以不同波长入1、入2及入3传播的信号S1、S2及S3。
利用光学再生器12具体实现的可分布配置的喇曼放大系统在那种情况下适合于再生三种喇曼泵信号P1、P2和P3。
这种三个信号的传播另外还引起了伴随着泵信号P1、P2和P3的三个瑞利背散射噪声信号RS1、RS2和RS3的反向传播。
在此情况下，光学纤维部分16包括三个布拉格衍射光栅纤维22a、22b及22c，其中每个布拉格光栅纤维集中于瑞利背散射噪声RS1、RS2及RS3的一个波长。
这三个布拉格光栅纤维都简单地串联安装并且每个都引起反射一部分在光学纤维部分16中传播的背散射信号，也就是说分别反射由信号S1产生的背散射噪声RS1、由信号S2产生的背散射信号RS2以及由信号S3产生的背散射信号RS3。
反之，三个喇曼泵信号P1、P2和P3都全部通过布拉格光栅纤维22a、22b及22c传输。
在图4上表示出了第三种实施方式。在该图上，也使用了光学传输纤维10如同第二个实施方式情况中那样用于传输多个信息载波信号S1、S2及S3。
但是在这种情况下，按变换形式来说，光学纤维部分16包括一个与多路复用器26b相配合的26a。该解复用器26a的结构设计是为了只允许喇曼泵信号P1、P2及P3在光学纤维三个部分上通过，此三个部分并联分接在解复用器26a与多路复用器26b之间。
因此，在光学纤维部分16中反向传播的信号都传输到解复用器26a的输入端。从这些全部信号中，只有三个泵信号P1、P2和P3是在多路复用器26b输出端提供的，以便被重新引入到线状光学纤维10中。瑞利背散射噪声信号RS1、RS2和RS3利用解复用器26a滤波。
很明显，本发明光学信号处理装置可以抑制各种瑞利背散射噪声，与此同时还可以使泵信号在传输纤维10中按照光学信号处理装置在下游方和在上游方的反向传播方向进行传播。
该装置可以在低费用的情况下，在信号光学传输装置中使用可分布配置的喇曼放大系统，同时还解决了存在瑞利背散射噪声的问题。

Claims (10)

1.一种光学信号处理装置(14)，指定装配于至少传输一个信息载波信号(S；S1、S2、S3)的光学传输装置(10)上，它包括可抑制光学传输装置(10)中背散射信号(RS；RS1、RS2、RS3)的抑制装置(20、22)，其特征在于，它包括：一种光学传播介质(16)被指定并联接到光学传输装置(10)上；可把光学传输装置(10)中背散射信号(P，RS；P，RS1、RS2、RS3)分接到该光学传播介质(16)的装置(18、20)以及在泵信号(P)与瑞利背散射信号之间的分离鉴别装置(22)，该泵信号是指定在光学传输装置(10)中反向传播的，该分离鉴别装置(22)连接光学传播介质(16)，使得能利用滤波方式消除瑞利背散射信号以便只允许泵信号(P)通过。
2.根据权利要求1所述的光学信号处理装置(14)，其特征在于分离鉴别装置包括两个循环器(18、20)，各安置在光学传播介质(16)在光学传输装置(10)上的一个接点上，使得能引起信息载波信号在光学传输装置(10)中的循环以及光学传播介质(16)中背散射信号在两个循环器之间的循环。
3.根据权利要求1或2所述的光学信号处理装置(14)，其特征在于：它另外包括一个光学功能块(24)安装在光学传输装置(10)上，两个循环器(18、20)之间。
4.根据权利要求3所述的光学信号处理装置(14)，其特征在于光学功能块(24)包括至少一个选自于下面一组中的部件：波长引入/引出的光学多路复用器；光学转换开关；偏振模态色散补偿器及光学再生器。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学信号处理装置(14)，其特征在于：信号分离鉴别装置(22)包括一个带通滤波器，它集中于喇曼泵信号(P)的波长，该泵信号指定在光学传输装置(10)中传播。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的光学信号处理装置(14)，其特征在于：信号分离鉴别装置(22)包括一个布拉格衍射光栅纤维，其反射波长对应于来自信息载波信号的瑞利背散射信号的波长。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的光学信号处理装置(14)，它指定装配在多信息载波信号(S1、S2、S3)的光学传输装置(10)上，其特征在于：信号分离鉴别装置包括多个布拉格衍射光栅(22a、22b、22c)串联安装，其反射波长分别对应于多个信息载波信号的背散射信号(RS1、RS2、RS3)的载波波长。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的光学信号处理装置(14)，它指定装配在多个信息载波信号(S1、S2、S3)的光学传输装置(10)上，其特征在于：信号分离鉴别装置包括一个光学信号解复用器(26a)，它与光学信号多路复用器(26b)相配合，解复用器的结构设计是为了只传输某些预定波长的信号。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的光学信号处理装置(14)，其特征在于：光学传输装置(10)包括一个线状光学纤维，并且光学传播介质(16)也包括一个光学纤维部分。
10.一种光学信号传输设备，它包括一个可分布配置的喇曼放大系统，其特征在于，该设备另外包括一个根据权利要求1至9中任一项所述的光学信号处理装置(14)。
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Open date: 20060628