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Abstract

本发明公开了一种拉曼放大光传输系统(1)，包括：至少一个传输光纤(4)，用于光信号(S)的拉曼放大；至少一个相应的泵(5、5.1、5.2、5.3)，用于在多个泵浦波长(λP1、λP2、λP3)处泵浦传输光纤(4)；至少一个集总拉曼放大器LRA(9、10、11)，用于将附加增益赋予光信号(S)；以及至少一个相应的LRA泵(10、10.1)，用于泵浦集总拉曼放大器LRA。根据本发明，LRA泵(10、10.1)适应于在单个LRA泵浦波长(λP3)处操作，单个LRA泵浦波长基本上等于用于泵浦传输光纤(4)的泵(5、5.3)的泵浦波长中的一个泵浦波长(λP3)。

Description

拉曼放大光传输系统和用于放大光信号的方法
技术领域
本发明涉及一种拉曼放大光传输系统，包括至少一个传输光纤，用于光信号的拉曼放大；至少一个相应的泵，用于在多个泵浦波长处泵浦所述传输光纤；至少一个集总拉曼放大器(lumped Ramanamplifier：LRA)，用于将附加增益提供所述光信号；以及至少一个相应的LRA泵，用于泵浦所述集总拉曼放大器LRA。
此外，本发明涉及一种用于在光传输系统中放大光信号的方法，包括以下步骤：通过在多个泵浦波长处泵浦至少一个传输光纤来拉曼放大所述传输光纤中的光信号；以及在至少一个集总拉曼放大器中将附加增益赋予所放大的光信号。
背景技术
在长距离光通信系统中，在传输光纤的长跨距之间，通常使用掺铒光纤放大器(erbium doped fiber amplifier：EDFA)。在EDFA之间执行分布式拉曼放大相当大地增强了系统性能，产生了所谓的混合拉曼Er放大方案。典型的分布式拉曼放大器(distributed Ramanamplifier：DRA)使用典型的传输光纤(也被称为链路光纤)作为增益介质，借助于例如激光二极管的泵浦光源对该增益介质进行拉曼泵浦，相对于待传输信号的传播方向，所述泵浦光源的光反向传播。然而，这种技术要求较大的泵浦功率裕度，用于应对例如陆基系统中30dB跨距的范围中的附加损失、泵浦路径中的损失、放大器位置处的本地损失等等。
对这种问题的一个解决方案是：在相对于光信号传播方向布置在DRA之后的集总拉曼放大器(LRA)中产生附加拉曼增益。术语“集总拉曼放大器”表示实现本地增益的拉曼放大器，即增益介质(缠绕(spooled)高拉曼效率放大光纤)都在同一位置处。该集总拉曼放大器可以由分散补偿光纤(Dispersion Compensating Fiber：DCF)模块(也被称为分散补偿模块(Dispersion Compensation Module：DCM)构成。在DCF模块中，利用小于400mW的拉曼泵浦功率可实现达到8dB的开关(on-off)增益。
现有技术文献US 2004/0091205 A1分别公开了上述类型的光传输系统和方法，其中根据系统的监测增益来调整DCM泵浦激光器的功率，以便在瞬时事件(例如系统信道的损失或者系统信道的增加)的情况下保持整个光传输系统的增益恒定。
也可以分别从文献US 6310716 B1和US 6657774 B1中了解到上述类型的光传输系统和相关信号放大方法，它们都公开了借助于至少一个公用的并且耦合到至少一个DRA模块和至少一个DCF模块(DCM)的至少一个DCM光泵来泵浦所述DRA模块和所述DCM。如果需要更多泵浦功率，则可以提供多于一个的光泵。
在实践中，现有技术的光传输系统的已知实施例通常在DCM中提供两个工作在不同波长处的泵浦二极管，以便在整个传输波段上获得平坦的拉曼增益分布(增益与波长的关系)，对于常用的光纤，传输波段为大约30到40nm宽。关于成本有效性和实现的紧凑性，这种方法存在较大的缺点，因为它使用多个二极管。此外，在这种系统中，关于恒定增益的增益控制包括所述多个二极管的复杂联合控制，这样又损害了成本有效性以及系统实现的简单性。
发明内容
本发明的目的是分别提供上述类型的光传输系统和方法，其可以克服现有技术方案中所固有的关于成本有效性、紧凑性和增益控制(特别是恒定增益操作)的缺点。
该目的通过上述类型的光传输系统实现，其中LRA泵适应于工作在单个LRA泵浦波长处，所述单个LRA泵浦波长基本上等于用于泵浦传输光纤的泵的泵浦波长中的一个泵浦波长。
相应地，该目的通过上述类型的方法实现，其中在单个LRA泵浦波长处泵浦集总拉曼放大器，所述单个LRA泵浦波长基本上等于用于泵浦传输光纤的泵浦波长中的一个泵浦波长。
由于该方法，基本上可以减少LRA泵浦模块的成本和尺寸。此外，本发明方案关于系统敏捷性和灵活性显示出附加的优点：在LRA中，饱和度是强的。因此，必须随着添加/删除、载入和保护来调谐泵功率。如果使用若干个泵浦波长，则这不是一个简单的任务。因为泵在放大器中交换能量，并且因为它们放大不同的信号波段，所以对于不同的泵，即不同的泵浦波长，调谐是不一样的。为了随着添加/删除、载入和保护来保持相同(恒定)的增益，根据本发明，更容易调谐对应于仅仅一个LRA泵浦波长的仅仅一个泵浦功率，因为在这种情况中仅仅存在一个参数要调整。
在更优选的实施例中，集总拉曼放大器LRA包括分散补偿模块DCM，所述分散补偿模块DCM包括分散补偿光纤DCF，所述分散补偿光纤DCF形成用于将附加增益赋予光信号的增益介质。通常，DCM用于补偿色散，但是因为所使用的DCF通常显示出高拉曼增益效率，所以DCM也可以用来实现一些拉曼增益。
在本发明的光传输系统的进一步发展中，优选地，LRA泵仅仅包括单个激光泵浦二极管。利用单个现有技术的SC激光二极管已经可以实现大约400mW的输出功率；在将来可能会获得更大功率。为了在LRA中更好的使用，可以例如借助于极化维持光纤去极化该单个激光二极管的光。
另外，为了适合DRA的滤波器，本发明选择使用DRA的一个泵浦波长作为用于LRA的泵浦波长是有利的。在这种方式下，使用仅仅一个滤波器，并且泵浦LRA仅仅产生低的谱波动，即相当大的增益平坦性。例如，根据现有技术方案，利用两个泵浦二极管而不用滤波器，由10dB开关增益DCF泵浦引起的波动为1dB。对于适合DRA的滤波器的单个泵浦二极管，根据本发明，考虑到专门针对DRA的拉曼增益(例如，17dB拉曼增益)而不是针对链路光纤和DCM的总拉曼增益(例如，17dB+8dB拉曼增益)设计该滤波器，波动仅仅等于0.5dB。
本基本发明方法的另一个结果是：仅仅一个泵浦波长可用于泵浦LRA。这样，在大约30-40nm的整个传输带宽上，拉曼增益不可能是平坦的。因此，对于该单个泵浦波长的选择是重要的。已经显示出选择LRA泵浦波长使得它基本上等于用于泵浦传输光纤的最长波长是有利的。在这种方式下，来自LRA泵的增益更好地覆盖了信号带宽，并且LRA的拉曼效率曲线(例如DCF的拉曼效率曲线)的形状更接近于传输光纤的拉曼效率曲线的形状。
这样，在LRA中仅仅使用单个泵浦波长使得LRA的增益将在整个传输带宽中通常不是平坦的。为了补偿这个事实，在特别优选的实施例中，本发明的系统包括调整装置，用于调整每一个与用于泵浦传输光纤的泵浦波长中的一个泵浦波长相对应的多个泵浦功率。在这种方式下，可以调整将在链路中执行的开关增益，以补偿LRA中的增益形状，使得产生整个光传输系统的基本平坦的增益分布。相应地，本发明方法的优选进一步发展包括另一个步骤：调整每一个与用于泵浦传输光纤的泵浦波长中的一个泵浦波长相对应的多个泵浦功率，使得产生整个光传输系统的基本平坦的增益分布。
正如上面详细指出的，LRA的增益不是平坦的构成了本发明的特点。这包括DRA和LRA的增益定义不是彼此独立的。该依赖性仅仅涉及安装，并且在系统设计步骤或者现场的拉曼增益调整程序中被处理，因为用于DRA和LRA的拉曼泵通常处于同一位置。但是，对于添加/删除、载入和保护，有利地，可以独立地管理这两个泵浦模块(DRA和LRA)。因此，根据另一个发展，本发明的光传输系统还包括控制装置，用于与LRA泵相独立地控制用于泵浦传输光纤的泵。相应地，根据本发明的方法可以包括独立地控制传输光纤的泵浦和LRA的泵浦。
可以从以下参考附图的优选实施例的说明中获得本发明的进一步的优点和特性。根据本发明，可以单独地或者结合地使用上述以及下述特征。所述实施例不被理解为穷尽性的列举，而是作为关于本发明基本原理的例子。
附图说明
图1是根据本发明的光传输系统的示意性框图；
图2分别是常用的链路光纤和常用的DCF的拉曼效率曲线；以及
图3是链路光纤的增益分布，其已经根据本发明进行了调整以便产生平坦的整个系统增益。
具体实施方式
图1显示了根据本发明的光传输系统1，它布置在用于产生和发射光信号S的发射机2和用于接收和处理光信号S的接收机3之间。光传输系统1包括在布置为用于从发射机2接收光信号S的传输或者链路光纤4中的分布式拉曼放大器(DRA)。为了放大信号S，借助于用于泵浦传输光纤4的泵5来泵浦DRA，如图1中的箭头P所示。至此，系统1包括与传输光纤1和泵5操作连接的第一复用器6。泵5包括在不同的相应泵浦波长λP1、λP2和λP3处工作的三个激光泵浦二极管5.1、5.2和5.3，其中λP1＜λP2＜λP3。在光信号S的传播方向上，即在光纤4的下游侧，在复用器6之后布置有第一隔离器7，用于防止反向传播的噪音信号进入DRA。在第一隔离器7的下游侧，系统1包括带通滤波器8，其适合于所用的信号波段，例如从1530nm到1570nm范围的信号波长λ(C+波段)。在滤波器8之后布置有分散补偿模块(DCM)的分散补偿光纤(DCF)9，被用作布置在传输光线4之后的集总拉曼放大器(LRA)，用于将附加增益赋予传播的光信号S。系统1还包括用于泵浦DCF 9和第二复用器11的DCF泵10。在图1中，由箭头P’示出了借助于DCF泵10进行的DCF 9(即DCM)的泵浦。至此，系统1包括与DCF 9和相应的泵10操作连接的第二复用器11。泵10仅仅包括一个在单个泵浦波长λP3处工作的激光泵浦二极管10.1，所述单个泵浦波长λP3基本上等于用于泵浦DRA(即传输光纤4)的最长泵浦波长λP3。在光信号S的传播方向上，即在DCF 9的下游侧上，在第二复用器11之后布置有第二隔离器12，用于防止反向传播的噪音信号进入DCM，之后是抽头13，用于引出信号传播路径。抽头13与控制单元14操作连接，该控制单元14依次与两个泵5和10中的每一个操作连接。借助于控制单元14，其中控制单元14适应于监测整个系统传输路径(即组合的光纤4和9)的增益分布(参见图3)，以调整在用于泵浦放大/链路光纤4的泵中的每个泵浦二极管5.1-5.3的泵浦功率。此外，对于添加/删除、载入和保护，正如从图1中的控制单元14离开的两个单独箭头所示的，可以分别独立地控制两个泵浦模块DRA和DCM，即泵5和10。在抽头13的下游，光传输系统1还包括掺铒光线放大器(EDFA)15。这样，系统1建立了一个所谓的混合拉曼Er放大方案，具有泵浦DCF 9来提供额外增益的可能性。例如，在C+波段光传输系统1中，用于DRA的泵浦波长是λP1＝1425nm、λP2＝1436nm和λP3＝1463nm。
在上述图1中，在发射机2和接收机3之间布置单个本发明的光传输系统。但是，应当强调，对于长行程光纤链路，可以沿信号传播路径布置多个根据本发明的这种系统1，以便实现传输范围的扩展。
图2显示了作为以THz测量的频移FS的函数绘制的典型传输光纤4(图1)和典型DCF 9(图1)的标准化拉曼效率NRE的曲线C4和C9。已经重复的标出了曲线C4和C9，以便尽管存在多个交叉也有利于区分它们。正如很容易从图2所看到的，对于14THz以上的频移值FS，两个曲线C4和C9极大地不同。在对于1530-1570nm信号波段(C+波段)给出的例子中，垂直线L1-L4分别划分出了与在λP2＝1436nm处工作的泵浦二极管5.2的增益贡献相对应的区域(实线L2和L4之间的区域)和与在λP3＝1463nm下工作的泵浦二极管5.3的增益贡献相对应的区域(点划线L1和L3之间的区域)。这示出了选择λP3用于泵浦DCF 9的优势，因为由泵浦λP3所实现的增益更好地覆盖信号波段，所以DCF 9的效率曲线的形状更接近于相应区域(线L1和L3之间)中的传输光纤4的效率曲线的形状。请注意，与λP2＝1436nm(二极管5.2)相比，更少关注图2中没有明显示出的具有λP1＝1425nm的第三泵浦二极管5.1的增益贡献。
为了补偿由于仅仅一个泵浦二极管10.1使用在相应的DCM泵10中的事实所引起的在DCF 9(图1)中产生的增益不平坦的事实，控制单元14适应以调整DRA的泵浦功率，即在用于泵浦传输光纤4的泵5中的各个泵浦二极管5.1-5.3的泵浦功率。这在下面的图3中对于在传输光纤中17dB的开关增益和DCF 9中8dB的开关增益来示出。实线是以dB测量的开关增益G，其必须在传输光纤4中实现，以便补偿由于在λP3＝1463nm下使用单个泵10.1所引起的DCF 9(参见图2)中的增益形状，这样获得在整个传输带宽上基本上平坦的整个系统的增益分布G(图3中的虚线)。后者通过λ＝1530nm和λ＝1570nm(C+波段)的两个实垂直线所划分。
在这种方式下，本发明分别提供了一种光传输系统和一种用于放大光信号的方法，关于成本有效性、实现的紧凑性以及可能的增益控制，特别关于恒定增益操作，将其自身与现有技术方案区分开。

Claims (12)

1、一种拉曼放大光传输系统(1)，包括：
至少一个传输光纤(4)，用于光信号(S)的拉曼放大；
至少一个相应的泵(5、5.1、5.2、5.3)，用于在多个泵浦波长(λP1、λP2、λP3)处泵浦所述传输光纤(4)；
至少一个集总拉曼放大器LRA(9、10、11)，用于将附加增益赋予所述光信号(S)；以及
至少一个相应的LRA泵(10、10.1)，用于泵浦所述集总拉曼放大器LRA(9)，
其特征在于，所述LRA泵(10、10.1)适应于在单个LRA泵浦波长(λP3)处操作，所述单个LRA泵浦波长基本上等于用于泵浦所述传输光纤(4)的泵(5、5.3)的泵浦波长中的一个泵浦波长(λP3)。
2、根据权利要求1的光传输系统，其特征在于，所述集总拉曼放大器LRA(9、10、11)包括分散补偿模块DCM，所述分散补偿模块DCM包括分散补偿光纤DCF(9)，所述分散补偿光纤(9)形成用于将附加增益赋予光信号(S)的增益介质。
3、根据权利要求1的光传输系统，其特征在于，所述LRA泵(10)包括单个激光泵浦二极管(10.1)。
4、根据权利要求1的光传输系统，其特征在于，所述LRA泵浦波长(λP3)基本上等于用于泵浦所述传输光纤(4)的最长波长(λP3)。
5、根据权利要求1的光传输系统，其特征在于，还包括调整装置(14)，用于调整每一个与用于泵浦所述传输光纤(4)的所述泵浦波长(λP1、λP2、λP3)中的一个泵浦波长相对应的多个泵浦功率，以便产生整个光传输系统(1)的基本平坦的增益分布(G)。
6、根据权利要求1的光传输系统，其特征在于，还包括至少一个掺铒光纤放大器(15)，布置在所述集总拉曼放大器LRA(9)之后。
7、根据权利要求1的光传输系统，其特征在于，还包括控制装置(14)，用于与所述LRA泵(10、10.1)相独立地控制用于泵浦所述传输光纤(4)的泵(5、5.1、5.2、5.3)。
8、一种用于在光传输系统(1)中放大光信号(S)的方法，包括以下步骤：
通过在多个泵浦波长(λP1、λP2、λP3)处泵浦至少一个传输光纤(4)，来拉曼放大所述传输光纤(4)中的所述光信号(S)；以及
在至少一个集总拉曼放大器LRA(9、10、11)中将附加增益赋予所述放大的光信号(S)；
其特征在于，在单个LRA泵浦波长(λP3)处泵浦所述集总拉曼放大器LRA(9、10、11)，所述单个LRA泵浦波长基本上等于用于泵浦传输光纤(4)的所述泵浦波长中的一个泵浦波长(λP3)。
9、根据权利要求8的方法，其特征在于，在用作集总拉曼放大器LRA(9、10、11)的分散补偿模块DCM的分散补偿光纤DCF(9)中，将所述附加增益赋予所述光信号(S)。
10、根据权利要求8的方法，其特征在于，所述LRA泵浦波长(λP3)基本上等于用于泵浦所述传输光纤(4)的最长波长(λP3)。
11、根据权利要求8的方法，其特征在于，还包括以下步骤：调整每一个与用于泵浦所述传输光纤(4)的所述泵浦波长(λP1、λP2、λP3)中的一个泵浦波长相对应的多个泵浦功率，以便产生整个光传输系统(1)的基本平坦的增益分布(G)。
12、根据权利要求8的方法，其特征在于，独立地控制所述传输光纤(4)的泵浦和所述集总拉曼放大器LRA(9、10、11)的泵浦。
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