CN210137330U - 一种高速率超长单跨距的双向传输系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光通信技术领域，尤其涉及一种高速率超长单跨距的双向传输系统，包括正向传输系统和反向传输系统，二者共用一根光缆，且分别占用一根纤芯；正向传输系统的接收端设有正向远程泵浦单元，反向传输系统的接收端设有反向远程泵浦单元；所述双向传输系统还包括同时为两个方向提供信号放大功能的第一混合远程增益单元和第二混合远程增益单元，其中，正向远程泵浦单元为第二混合远程增益单元提供泵浦光，反向远程泵浦单元为第一混合远程增益单元提供泵浦光。本实用新型中的正反向传输系统均只在接收端设置远程泵浦单元，即可实现四个光放大器的功能，从而实现高速率业务的超长距离光传输。

Description

一种高速率超长单跨距的双向传输系统

【技术领域】

本实用新型涉及光通信技术领域，尤其涉及一种高速率超长单跨距的双向传输系统。

【背景技术】

随着云计算、大数据等新兴技术和产业的快速发展，电信运营商和互联网运营都感受到了前所未有的压力。随着连接设备数量的增长，产生的数据量随着大幅增长，需要更高的带宽来满足，对网络的要求也会进一步提升。为了更好地满足这些条件，需要将这些数据的计算处理汇聚到云端，在这个过程中，数据传输的需求量也会有很大的增长。从通信发展的角度而言，高速率是光传输网发展的永恒主题，目前，100G是光传输网络的主流技术，我国也已经建成世界上规模最大的100G WDM/OTN商用传输网络。而随着5G时代的到来，网络带宽的需求呈现出激增的态势，100G已经开始感到吃力；为了缓解数据传输上的压力，以单载波200G/400G为代表的超100G相干传输成为了焦点。从数据中心的速率来看，普遍认为，云计算是从10G开始，到40G再到100G，下一代数据中心将会发展到400G甚至更高速率。

对于2.5G、10G和100G系统，单波入纤光功率可以达10dBm以上，但到了200G、400G等速率，由于采用了16QAM、32QAM和64QAM等更加复杂的编码类型，使得单通道发送入纤光功率降低至10dBm以下，同时接收端的光信噪比(Optical Signal Noise Ratio，简写为OSNR)容限越来越高。如果采用掺铒光纤放大(Erbium Doped FiberAmplifier，简写为EDFA)技术，系统的单跨距传输能力受限较为严重，对于单波400G系统，系统单跨距只能实现30dB，传输距离仅仅150km。如果采用拉曼放大器(Raman Fiber Amplifier，简写为RFA)技术，后向拉曼放大器技术可以对系统的跨距能力改善5dB左右；但随着采用32QAM或64QAM甚至更加复杂的编码方式时，受限于非线性效应和补偿算法受限，此时采用前向拉曼放大器技术时，系统跨距没有明显的得到提升。

因此，对于超200G的高速业务的超长单跨距系统，基于拉曼放大器技术目前仅能实现200km的系统传输，即使采用后向随路遥泵放大器技术也只能实现270km的系统传输。目前有采用前向随旁路遥泵放大器和后向随旁路遥泵放大器技术来进一步提升系统传输跨距，但这些技术会增加专门用于传输泵浦的纤芯，增加系统建设成本和设计的复杂度。因此，目前希望有通过单根纤芯实现超长跨距传输的传输技术，来解决超200G高速率业务实现超300km甚至400km以上的传输问题。鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

【实用新型内容】

本实用新型需要解决的技术问题是：

对于超200G高速业务，EDFA放大技术和RFA放大技术的传输跨距不足，遥泵放大技术虽能提升传输跨距，但提升有限，而且会增加专门用于传输泵浦的纤芯，增加系统建设成本和设计复杂度。

本实用新型通过如下技术方案达到上述目的：

本实用新型提供了一种高速率超长单跨距的双向传输系统，包括正向传输系统和反向传输系统，所述正向传输系统的接收端设有正向远程泵浦单元10，所述反向传输系统的接收端设有反向远程泵浦单元21；其中，所述正向传输系统和所述反向传输系统的业务信号光采用相同或不同波长；

所述双向传输系统还包括同时为两个方向提供信号放大功能的第一混合远程增益单元和第二混合远程增益单元，所述第一混合远程增益单元包括正向第一远程增益单元5和反向第二远程增益单元18，所述第二混合远程增益单元包括正向第二远程增益单元7和反向第一远程增益单元16；

其中，所述正向远程泵浦单元10为所述第二混合远程增益单元提供用于信号放大的泵浦光，所述反向远程泵浦单元21为所述第一混合远程增益单元提供用于信号放大的泵浦光。

优选的，所述正向传输系统包括正向顺次连接的正向光发射机1、正向光放大器3、正向第一传输纤芯4、正向第一远程增益单元5、正向第二传输纤芯6、正向第二远程增益单元7、正向第三传输纤芯8、正向远程泵浦单元10和正向光接收机11；其中，所述正向远程泵浦单元10通过所述正向第三传输纤芯8为所述第二混合远程增益单元提供泵浦光；

所述反向传输系统包括反向顺次连接的反向光发射机12、反向光放大器14、反向第一传输纤芯15、反向第一远程增益单元16、反向第二传输纤芯17、反向第二远程增益单元18、反向第三传输纤芯19、反向远程泵浦单元21和反向光接收机22；其中，所述反向远程泵浦单元21通过所述反向第三传输纤芯19为所述第一混合远程增益单元提供泵浦光。

优选的，所述正向第一传输纤芯4、所述正向第二传输纤芯6和所述正向第三传输纤芯8为相同的同一根纤芯；所述反向第一传输纤芯15、所述反向第二传输纤芯17和所述反向第三传输纤芯19为相同的同一根纤芯。

优选的，所述第一混合远程增益单元中的正向第一远程增益单元5包括正向顺次连接的正向第一输入端隔离器32、正向第一输入端波分复用器33、正向第一掺铒光纤34、正向第一输出端波分复用器35和正向第一输出端隔离器36；反向第二远程增益单元18包括反向顺次连接的反向第一输入端隔离器38、反向第一输入端波分复用器39、反向第一掺铒光纤40、反向反射镜41和反向第一输出端波分复用器42；

其中，所述正向第一输出端波分复用器35的泵浦端与所述反向第一输入端波分复用器39的泵浦端相连，所述反向第一输出端波分复用器42的泵浦端与所述正向第一输入端波分复用器33的泵浦端相连。

优选的，进入所述第一混合远程增益单元的泵浦光，先进入所述正向第一远程增益单元5，用于放大所述正向传输系统的高速率业务；残余的泵浦光进入所述反向第二远程增益单元18，用于放大所述反向传输系统的高速率业务。

优选的，所述第一混合远程增益单元中的正向第一远程增益单元5包括正向顺次连接的正向反射镜52、正向第二掺铒光纤53、正向第二输出端波分复用器54和正向第二输出端隔离器55；反向第二远程增益单元18包括反向顺次连接的反向第二输入端隔离器57、反向第二输入端波分复用器58、反向第二掺铒光纤59、反向第二输出端波分复用器60、反向第二输出端隔离器61和反向第三输出端波分复用器62；

其中，所述反向第二输入端波分复用器58的泵浦端与所述正向第二输出端波分复用器54的泵浦端相连。

优选的，进入所述第一混合远程增益单元的泵浦光，先进入所述反向第二远程增益单元18，用于放大所述反向传输系统的高速率业务；残余的泵浦光进入所述正向第一远程增益单元5，用于放大所述正向传输系统的高速率业务。

优选的，所述正向传输系统的发送端与所述第一混合远程增益单元之间的距离，所述正向传输系统的接收端与所述第二混合远程增益单元之间的距离，所述反向传输系统的发送端与所述第二混合远程增益单元之间的距离，以及所述反向传输系统的接收端与所述第一混合远程增益单元之间的距离相等。

优选的，所述正向传输系统和所述反向传输系统的发射机的信号光单通道速率为200Gb/s、300Gb/s、400Gb/s、500Gb/s、600Gb/s、700Gb/s、800Gb/s、900Gb/s、1Tb/s、1.1Tb/s或1.2Tb/s。

优选的，所述正向远程泵浦单元10和所述反向远程泵浦单元21的泵浦光的波长范围均为1470nm～1500nm。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的双向传输系统中，正向传输系统和反向传输泵系统均只在接收端设置远程泵浦单元，两个远程泵浦单元可实现四个光放大器的功能，从而实现高速率业务的超长距离光传输。与EDFA放大技术、RFA放大技术以及遥泵放大技术相比，该系统无需增加纤芯，可继续提升系统跨距10dB以上，实现单跨距350km以上的系统传输，适用于200Gb/s至1.2Tb/s之间任何速率的光传输系统。

【附图说明】

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种高速率超长单跨距的双向传输系统的结构图；

图2为本实用新型实施例提供的一种混合远程增益单元的结构图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种混合远程增益单元的结构图；

其中，附图标记如下：

正向光发射机1、正向的高速率业务信号光2、正向光放大器3、正向第一传输纤芯4、正向第一远程增益单元5、正向第二传输纤芯6、正向第二远程增益单元7、正向第三传输纤芯8、正向系统泵浦光9、正向远程泵浦单元10、正向光接收机11、反向光发射机12、反向的高速率业务信号光13、反向光放大器14、反向第一传输纤芯15、反向第一远程增益单元16、反向第二传输纤芯17、反向第二远程增益单元18、反向第三传输纤芯19、反向系统泵浦光20、反向远程泵浦单元21和反向光接收机22；

正向传输的第一业务光信号31、第一输入端隔离器32、正向第一输入端波分复用器33、正向第一掺铒光纤34、正向第一输出端波分复用器35、正向第一输出端隔离器36、反向传输的第一业务光信号37、反向第一输入端隔离器38、反向第一输入端波分复用器39、反向第一掺铒光纤40、反向反射镜41和反向第一输出端波分复用器42和第一泵浦光43；

正向传输的第二业务光信号51、正向反射镜52、正向第二掺铒光纤53、正向第二输出端波分复用器54、正向第二输出端隔离器55、反向传输的第二业务光信号56、反向第二输入端隔离器57、反向第二输入端波分复用器58、反向第二掺铒光纤59、反向第二输出端波分复用器60、反向第二输出端隔离器61、反向第三输出端波分复用器62和第二泵浦光63。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本实用新型的限制。

此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面就参考附图和实施例结合来详细说明本实用新型。

本实用新型实施例提供了一种高速率超长单跨距的双向传输系统，如图1所示，包括正向传输系统(即图中上排结构)和反向传输系统(即图中下排结构)，二者共用一根光缆，且分别占用一根纤芯。所述正向传输系统的接收端(即图中右端)设有正向远程泵浦单元10，所述反向传输系统的接收端(即图中左端)设有反向远程泵浦单元21。其中，所述正向传输系统和所述反向传输系统的业务信号光可采用相同波长，也可采用不同的波长，使用范围更广更灵活。在这里，正向和反向是相对概念，仅用于区别双向通信方式中的不同方向，可以完全互换，并不是对具体光传输方向的限定；在本实用新型实施例对应的各附图中，“正向传输”即从左到右传输，“反向传输”即从右到左传输，但并不用以限制本实用新型。

参考图1，所述双向传输系统中还包括同时为两个方向提供信号放大功能的第一混合远程增益单元和第二混合远程增益单元，所述第一混合远程增益单元包括正向第一远程增益单元5和反向第二远程增益单元18，所述第二混合远程增益单元包括正向第二远程增益单元7和反向第一远程增益单元16。其中，所述正向远程泵浦单元10为所述第二混合远程增益单元提供用于信号放大的泵浦光，所述反向远程泵浦单元21为所述第一混合远程增益单元提供用于信号放大的泵浦光；所述泵浦光的波长范围为1470nm～1500nm。

本实用新型实施例提供的上述双向传输系统中，每个传输方向只需采用单根纤芯，正向传输系统和反向传输泵系统均只在接收端设置远程泵浦单元，两个远程泵浦单元可实现四个光放大器的功能，从而实现高速率业务的超长距离光传输。与EDFA放大技术、RFA放大技术以及遥泵放大技术相比，该系统可继续提升系统跨距10dB以上，实现单跨距350km以上的系统传输，适用于200Gb/s至1.2Tb/s之间任何速率的光传输系统。

下面结合附图对所述双向传输系统的各部分结构展开具体介绍：

如图1，所述正向传输系统包括正向顺次连接的正向光发射机1、正向光放大器3、正向第一传输纤芯4、正向第一远程增益单元5、正向第二传输纤芯6、正向第二远程增益单元7、正向第三传输纤芯8、正向远程泵浦单元10和正向光接收机11；其中，所述正向光放大器3可以是掺铒光纤放大器。基于上述结构，所述正向光发射机1发出正向的高速率业务信号光2后，所述正向光放大器3对业务信号光进行放大，然后经所述正向第一传输纤芯4进入所述正向第一远程增益单元5，利用所述反向远程泵浦单元21提供的泵浦光完成信号光的增益放大；随后信号光经所述正向第二传输纤芯6进入所述正向第二远程增益单元7，利用所述正向远程泵浦单元10产生的泵浦光再次进行信号光的增益放大；然后信号光依次经所述正向第三传输纤芯8、所述正向远程泵浦单元10传输后，由所述正向光接收机11接收。

其中，所述正向远程泵浦单元10通过所述正向第三传输纤芯8为所述第二混合远程增益单元提供用于信号放大的泵浦光。具体为：所述正向远程泵浦单元10发出的正向系统泵浦光9，通过所述正向第三传输纤芯8反向传输至所述第二混合远程增益单元，进而为第二混合远程增益单元的所述正向第二远程增益单元7和所述反向第一远程增益单元16提供用于信号放大的泵浦光。在所述正向第三传输纤芯8中，业务信号光与泵浦光的传输方向是相反的，业务信号光从所述正向第二远程增益单元7输出，然后到达所述正向远程泵浦单元10；泵浦光从所述正向远程泵浦单元10输出，然后到达所述正向第二远程增益单元7。

继续参考图1，与所述正向传输系统相类似，所述反向传输系统包括反向顺次连接的反向光发射机12、反向光放大器14、反向第一传输纤芯15、反向第一远程增益单元16、反向第二传输纤芯17、反向第二远程增益单元18、反向第三传输纤芯19、反向远程泵浦单元21和反向光接收机22；其中，所述反向光放大器14可以是掺铒光纤放大器。基于上述结构，所述反向光发射机12发出反向的高速率业务信号光13后，所述反向光放大器14对业务光信号进行放大，然后经所述反向第一传输纤芯15进入所述反向第一远程增益单元16，利用所述正向远程泵浦单元10产生的泵浦光完成信号光的增益放大；随后信号光经所述反向第二传输纤芯17进入所述反向第二远程增益单元18，利用所述反向远程泵浦单元21产生的泵浦光再次进行信号光的增益放大；然后信号光依次经所述反向第三传输纤芯19、所述反向远程泵浦单元21传输后，由所述反向光接收机22接收。

其中，所述反向远程泵浦单元21通过所述反向第三传输纤芯19为所述第一混合远程增益单元提供用于信号放大的泵浦光。具体为：所述反向远程泵浦单元21发出的反向系统泵浦光20，通过所述反向第三传输纤芯19传输至所述第一混合远程增益单元，进而为第一混合远程增益单元的所述反向第二远程增益单元18和和所述正向第一远程增益单元5提供用于信号放大的泵浦光。在所述反向第三传输纤芯19中，业务信号光与泵浦光的传输方向是相反的，业务信号光从所述反向第二远程增益单元18输出，然后到达所述反向远程泵浦单元21；泵浦光从所述反向远程泵浦单元21输出，然后到达所述反向第二远程增益单元18。

进一步结合图1，在所述正向传输系统中，所述正向第一传输纤芯4、所述正向第二传输纤芯6和所述正向第三传输纤芯8为相同的同一根纤芯；在所述反向传输系统中，所述反向第一传输纤芯15、所述反向第二传输纤芯17和所述反向第三传输纤芯19为相同的同一根纤芯。其中，所述正向第一传输纤芯4和所述反向第三传输纤芯19位于第一传输光缆内，所述正向第二传输纤芯6和所述反向第二传输纤芯17位于第二传输光缆内，所述正向第三传输纤芯8和所述反向第一传输纤芯15位于第三传输光缆内，且所述第一传输光缆、所述第二传输光缆和所述第三传输光缆为同一根光缆的三个部分。一根光缆内部包含多根纤芯，结合上述描述可知，此处所述正向传输系统和所述反向传输系统共用一根光缆，且分别占用该光缆内多根纤芯中的一根纤芯。

在本实用新型实施例中，所述第一混合远程增益单元和所述第二混合远程增益单元优选地采用相同的光路结构和光器件型号，且二者均由隔离器、掺铒光纤、波分复用器和反射镜组成。下面结合图2和图3，对所述第一混合远程增益单元和所述第二混合远程增益单元的两种可选结构进行介绍。

如图2所示，以所述第一混合远程增益单元为例，则在一个可选的实施例中，所述第一混合远程增益单元中的正向第一远程增益单元5(即图中上排的虚线框)具体包括正向顺次连接的正向第一输入端隔离器32、正向第一输入端波分复用器33、正向第一掺铒光纤34、正向第一输出端波分复用器35和正向第一输出端隔离器36；所述第一混合远程增益单元中的反向第二远程增益单元18(即图中下排的虚线框)具体包括反向顺次连接的反向第一输入端隔离器38、反向第一输入端波分复用器39、反向第一掺铒光纤40、反向反射镜41和反向第一输出端波分复用器42。

其中，所述正向第一输入端隔离器32的输入端32a与所述正向第一传输纤芯4的输出端相连，所述正向第一输入端隔离器32的输出端与所述正向第一输入端波分复用器33的信号端相连，所述正向第一输入端波分复用器33的公共端33a与所述正向第一掺铒光纤34的输入端相连，所述正向第一掺铒光纤34的输出端与所述正向第一输出端波分复用器35的公共端35a相连，所述正向第一输出端波分复用器35的信号端与所述正向第一输出端隔离器36的输入端连接，所述正向第一输出端隔离器36的输出端输出放大后的业务信号光。所述正向第一输出端波分复用器35的泵浦端35c与所述反向第一输入端波分复用器39的泵浦端39c相连，所述反向第一输入端隔离器38的输入端38a与所述反向第二传输纤芯17的输出端相连，所述反向第一输入端隔离器38的输出端与所述反向第一输入端波分复用器39的信号端相连，所述反向第一输入端波分复用器39的公共端39a与所述反向第一掺铒光纤40的输入端相连，所述反向第一掺铒光纤40的输出端与所述反向反射镜41的输入端41a相连，所述反向反射镜41的输出端41b与所述反向第一输出端波分复用器42的信号端42b相连，所述反向第一输出端波分复用器42的泵浦端42c与所述正向第一输入端波分复用器33的泵浦端33c相连，所述反向第一输出端波分复用器42的公共端42a与所述反向第三传输纤芯19的输入端相连。

结合图2，所述正向传输系统中的业务光信号流向为：正向传输的第一业务光信号31依次经过所述正向第一输入端隔离器32的输入端32a、所述正向第一输入端隔离器32的输出端、所述正向第一输入端波分复用器33的信号端、所述正向第一输入端波分复用器33的公共端33a、所述正向第一掺铒光纤34、所述正向第一输出端波分复用器35的公共端35a、所述正向第一输出端波分复用器35的信号端、所述正向第一输出端隔离器36的输入端，经过放大后的信号光通过所述正向第一输出端隔离器36的输出端输出。

所述反向传输系统中的业务光信号流向为：反向传输的第一业务光信号37依次经过所述反向第一输入端隔离器38的输入端38a、所述反向第一输入端隔离器38的输出端、所述反向第一输入端波分复用器39的信号端、所述反向第一输入端波分复用器39的公共端39a、所述反向第一掺铒光纤40、所述反向反射镜41、所述反向第一输出端波分复用器42的信号端42b，经过放大后的信号光通过反向第一输出端波分复用器42的公共端42a输出。

继续结合图2，泵浦光的流向为：第一泵浦光43依次经过所述反向第一输出端波分复用器42的公共端42a、所述反向第一输出端波分复用器42的泵浦端42c、所述正向第一输入端波分复用器33的泵浦端33c、所述正向第一输入端波分复用器33的公共端33a、所述正向第一掺铒光纤34、所述正向第一输出端波分复用器35的公共端35a、所述正向第一输入端波分复用器33的泵浦端33c、所述反向第一输入端波分复用器39的泵浦端39c、所述反向第一输入端波分复用器39的公共端39a、所述反向第一掺铒光纤40、所述反向反射镜41的输入端41a，所述反向反射镜41将泵浦光继续反射回来进入所述反向第一掺铒光纤40，用于进一步放大信号光。

由上可知，进入所述第一混合远程增益单元的泵浦光，先进入所述正向第一远程增益单元5，用于放大所述正向传输系统的高速率业务；残余的泵浦光进入所述反向第二远程增益单元18，用于放大所述反向传输系统的高速率业务。其中，所述第二混合远程增益单元与所述第一混合远程增益单元采用如图2相同的结构，则进入所述第二混合远程增益单元的泵浦光，先进入所述反向第一远程增益单元16，用于放大所述反向传输系统的高速率业务；残余的泵浦光进入所述正向第二远程增益单元7，用于放大所述正向传输系统的高速率业务。

进一步参考图3，仍以所述第一混合远程增益单元为例，则在另一个可选的实施例中，所述第一混合远程增益单元中的正向第一远程增益单元5具体包括正向顺次连接的正向反射镜52、正向第二掺铒光纤53、正向第二输出端波分复用器54和正向第二输出端隔离器55；所述第一混合远程增益单元中的反向第二远程增益单元18具体包括反向顺次连接的反向第二输入端隔离器57、反向第二输入端波分复用器58、反向第二掺铒光纤59、反向第二输出端波分复用器60、反向第二输出端隔离器61和反向第三输出端波分复用器62。

其中，所述正向反射镜52的输入端52a与所述正向第一传输纤芯4的输出端相连，所述正向反射镜52的输出端52b与所述正向第二掺铒光纤53的输入端相连，所述正向第二掺铒光纤53的输出端与所述正向第二输出端波分复用器54的公共端54a相连，所述正向第二输出端波分复用器54的信号端与所述正向第二输出端隔离器55的输入端相连，所述正向第二输出端隔离器55的输出端输出放大后的业务信号光。所述正向第二输出端波分复用器54的泵浦端54c与所述反向第二输入端波分复用器58的泵浦端58c相连，所述反向第二输入端隔离器57的输入端57a与所述反向第二传输纤芯17的输出端相连，所述反向第二输入端隔离器57的输出端与所述反向第二输入端波分复用器58的信号端相连，所述反向第二输入端波分复用器58的公共端58a与所述反向第二掺铒光纤59的输入端相连，所述反向第二掺铒光纤59的输出端与所述反向第二输出端波分复用器60的公共端60a相连，所述反向第二输出端波分复用器60的信号端与所述反向第二输出端隔离器61的输入端相连，所述反向第二输出端隔离器61的输出端与所述反向第三输出端波分复用器62的信号端相连，所述反向第三输出端波分复用器62的公共端62a与所述反向第三传输纤芯19的输入端相连，所述反向第三输出端波分复用器62的泵浦端62c与所述反向第二输出端波分复用器60的泵浦端60c相连。

结合图3，所述正向传输系统中的业务光信号流向为：正向传输的第二业务光信号51依次经过所述正向反射镜52、所述正向第二掺铒光纤53、所述正向第二输出端波分复用器54的公共端54a、所述正向第二输出端波分复用器54的信号端、所述正向第二输出端隔离器55的输入端，经过放大后的信号光通过所述正向第二输出端隔离器55的输出端输出。

所述反向传输系统中的业务光信号流向为：反向传输的第二业务光信号56依次经过所述反向第二输入端隔离器57的输入端57a、所述反向第二输入端隔离器57的输出端、所述反向第二输入端波分复用器58的信号端、所述反向第二输入端波分复用器58的公共端58a、所述反向第二掺铒光纤59、所述反向第二输出端波分复用器60的公共端60a、所述反向第二输出端波分复用器60的信号端、所述反向第二输出端隔离器61的输入端、所述反向第二输出端隔离器61的输出端、所述反向第三输出端波分复用器62的信号端，经过放大后的信号光通过所述反向第三输出端波分复用器62的公共端62a输出。

继续结合图3，泵浦光的流向为：第二泵浦光63依次经过所述反向第三输出端波分复用器62的公共端62a、所述反向第三输出端波分复用器62的泵浦端62c、所述反向第二输出端波分复用器60的泵浦端60c、所述反向第二输出端波分复用器60的公共端60a、所述反向第二掺铒光纤59、所述反向第二输入端波分复用器58的公共端58a、所述反向第二输入端波分复用器58的泵浦端58c、所述正向第二输出端波分复用器54的泵浦端54c、所述正向第二输出端波分复用器54的公共端54a、所述正向第二掺铒光纤53、所述正向反射镜52，所述正向反射镜52将泵浦光继续反射回来进入所述正向第二掺铒光纤53，用于进一步放大信号光。

由上可知，进入所述第一混合远程增益单元的泵浦光，先进入所述反向第二远程增益单元18，用于放大所述反向传输系统的高速率业务；残余的泵浦光进入所述正向第一远程增益单元5，用于放大所述正向传输系统的高速率业务。其中，所述第二混合远程增益单元与所述第一混合远程增益单元采用如图3相同的结构，则进入所述第二混合远程增益单元的泵浦光，先进入所述正向第二远程增益单元7，用于放大所述正向传输系统的高速率业务；残余的泵浦光进入所述反向第一远程增益单元16，用于放大所述反向传输系统的高速率业务。

综上所述，所述第一混合远程增益单元与所述第二混合远程增益单元无论是采用图2所示的结构，还是采用图3所示的结构，均可实现以下效果：所述反向远程泵浦单元21可为所述第一混合远程增益单元(即反向第二远程增益单元18和正向第一远程增益单元5)提供用于信号放大的泵浦光；所述正向远程泵浦单元10可为所述第二混合远程增益单元(即正向第二远程增益单元7和反向第一远程增益单元16)提供用于信号放大的泵浦光。也就是说，所述正向远程泵浦单元和所述反向远程泵浦单元即可实现四个光放大器的功能，从而实现高速率业务的超长距离光传输。

进一步地，两个混合远程增益单元在系统中的放置位置满足以下条件：所述正向传输系统的发送端与所述第一混合远程增益单元之间的距离，所述正向传输系统的接收端与所述第二混合远程增益单元之间的距离，所述反向传输系统的发送端与所述第二混合远程增益单元之间的距离，以及所述反向传输系统的接收端与所述第一混合远程增益单元之间的距离相等，均为L，且

其中，P_pump为所述正向远程泵浦单元10和所述反向远程泵浦单元21的泵浦光功率，α为信号光的损耗系数。

进一步地，在本实用新型实施例中，所述正向传输系统和所述反向传输系统的发射机的信号光单通道速率可以为200Gb/s、300Gb/s、400Gb/s、500Gb/s、600Gb/s、700Gb/s、800Gb/s、900Gb/s、1Tb/s、1.1Tb/s、1.2Tb/s中的任一种。

综上所述，本实用新型实施例提供的双向传输系统主要有以下优势：

第一，本实用新型在每个传输方向只需采用单根纤芯，正向传输系统和反向传输泵系统均只在接收端设置远程泵浦单元，即只需设置两个远程泵浦单元、两个远程增益单元，即可实现四个光放大器的功能；与常规EDFA放大技术、RFA放大技术、后向遥泵放大技术相比，本传输系统方案可以继续提升系统跨距10dB以上，实现单跨350km以上的系统传输；

第二，本实用新型适用于200Gb/s至1.2Tb/s之间任何速率的光传输系统，适用于8QAM、16QAM、32QAM、64QAM等不同编码方式，有利于系统的平滑升级；

第三，本实用新型中的第一混合远程增益单元和第二混合远程增益单元采用相同的光路结构，减少设计开发工作、产品型号、物料数量，而传统的正向第一级远程增益单元和正向第二级远程增益单元采用不同的光路结构，较为复杂；

第四，本实用新型适用于海底和陆地上的超长跨距光传输系统。

其中，为了更好地实现双向遥泵，实用新型人在之前已经研究了一种双向遥泵系统(专利文件CN201510375829.4)，采用了两组远程增益单元和四组远程泵浦单元，即在正向传输系统的发送端和接收端以及反向传输系统的发送端和接收端均设置有远程泵浦单元。但是，在进一步研究使用中，发现该专利中的双向遥泵系统仍存在以下缺陷：一是仅适用于100Gb/s以下的低速率业务，当应用于200Gb/s以上的高速率时，就会对业务产生影响，光信噪比也无法进一步提升；二是采用了四个远程泵浦单元来实现四个放大器的功能，成本比较高；三是两个方向业务通道的波长必须不一致；四是远程增益单元只有一段掺铒光纤，正向远程增益单元和反向远程增益单元共用该光路结构，二者同时共用泵浦光。

本申请实际上是针对上述问题，在现有专利提供的双向遥泵系统上做了进一步改进，仅在正反向传输系统的接收端设置远程泵浦单元，同时对混合远程增益单元的结构进一步改进。改进之后，本申请相比于现有专利有以下明显优势：一是可适用于200Gb/s以上的高速率业务，业务范围得到扩展；二是仅采用两个泵浦单元即可实现四个放大器的功能，大大精简了系统结构，降低了系统成本；三是两个方向通道的波长不受限制，可以相同，也可以不同，使用范围更广更灵活；四是混合远程增益单元中采用两段掺铒光纤，正向远程增益单元和后向远程增益单元分别有独立的光路结构，在泵浦光的使用上则是先放大一个方向的远程增益单元，然后再去放大另一个方向的远程增益单元，创造性地提出了残余泵浦光再次利用的方式，并设计出了新的光学器件光路结构。另外，本申请还进一步给出了两个混合远程增益单元放置位置的计算方法，对于整个系统结构的设计更为精确。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高速率超长单跨距的双向传输系统，其特征在于，包括正向传输系统和反向传输系统，所述正向传输系统的接收端设有正向远程泵浦单元(10)，所述反向传输系统的接收端设有反向远程泵浦单元(21)；其中，所述正向传输系统和所述反向传输系统的业务信号光采用相同或不同的波长；

所述双向传输系统还包括同时为两个方向提供信号放大功能的第一混合远程增益单元和第二混合远程增益单元，所述第一混合远程增益单元包括正向第一远程增益单元(5)和反向第二远程增益单元(18)，所述第二混合远程增益单元包括正向第二远程增益单元(7)和反向第一远程增益单元(16)；

其中，所述正向远程泵浦单元(10)为所述第二混合远程增益单元提供用于信号放大的泵浦光，所述反向远程泵浦单元(21)为所述第一混合远程增益单元提供用于信号放大的泵浦光。

2.根据权利要求1所述的高速率超长单跨距的双向传输系统，其特征在于，所述正向传输系统包括正向顺次连接的正向光发射机(1)、正向光放大器(3)、正向第一传输纤芯(4)、正向第一远程增益单元(5)、正向第二传输纤芯(6)、正向第二远程增益单元(7)、正向第三传输纤芯(8)、正向远程泵浦单元(10)和正向光接收机(11)；其中，所述正向远程泵浦单元(10)通过所述正向第三传输纤芯(8)为所述第二混合远程增益单元提供用于信号放大的泵浦光；

所述反向传输系统包括反向顺次连接的反向光发射机(12)、反向光放大器(14)、反向第一传输纤芯(15)、反向第一远程增益单元(16)、反向第二传输纤芯(17)、反向第二远程增益单元(18)、反向第三传输纤芯(19)、反向远程泵浦单元(21)和反向光接收机(22)；其中，所述反向远程泵浦单元(21)通过所述反向第三传输纤芯(19)为所述第一混合远程增益单元提供用于信号放大的泵浦光。

3.根据权利要求2所述的高速率超长单跨距的双向传输系统，其特征在于，所述正向第一传输纤芯(4)、所述正向第二传输纤芯(6)和所述正向第三传输纤芯(8)为相同的同一根纤芯；所述反向第一传输纤芯(15)、所述反向第二传输纤芯(17)和所述反向第三传输纤芯(19)为相同的同一根纤芯。

4.根据权利要求1所述的高速率超长单跨距的双向传输系统，其特征在于，所述第一混合远程增益单元中的正向第一远程增益单元(5)包括正向顺次连接的正向第一输入端隔离器(32)、正向第一输入端波分复用器(33)、正向第一掺铒光纤(34)、正向第一输出端波分复用器(35)和正向第一输出端隔离器(36)；反向第二远程增益单元(18)包括反向顺次连接的反向第一输入端隔离器(38)、反向第一输入端波分复用器(39)、反向第一掺铒光纤(40)、反向反射镜(41)和反向第一输出端波分复用器(42)；

其中，所述正向第一输出端波分复用器(35)的泵浦端与所述反向第一输入端波分复用器(39)的泵浦端相连，所述反向第一输出端波分复用器(42)的泵浦端与所述正向第一输入端波分复用器(33)的泵浦端相连。

5.根据权利要求4所述的高速率超长单跨距的双向传输系统，其特征在于，进入所述第一混合远程增益单元的泵浦光，先进入所述正向第一远程增益单元(5)，用于放大所述正向传输系统的高速率业务；残余的泵浦光进入所述反向第二远程增益单元(18)，用于放大所述反向传输系统的高速率业务。

6.根据权利要求1所述的高速率超长单跨距的双向传输系统，其特征在于，所述第一混合远程增益单元中的正向第一远程增益单元(5)包括正向顺次连接的正向反射镜(52)、正向第二掺铒光纤(53)、正向第二输出端波分复用器(54)和正向第二输出端隔离器(55)；反向第二远程增益单元(18)包括反向顺次连接的反向第二输入端隔离器(57)、反向第二输入端波分复用器(58)、反向第二掺铒光纤(59)、反向第二输出端波分复用器(60)、反向第二输出端隔离器(61)和反向第三输出端波分复用器(62)；

其中，所述反向第二输入端波分复用器(58)的泵浦端与所述正向第二输出端波分复用器(54)的泵浦端相连。

7.根据权利要求6所述的高速率超长单跨距的双向传输系统，其特征在于，进入所述第一混合远程增益单元的泵浦光，先进入所述反向第二远程增益单元(18)，用于放大所述反向传输系统的高速率业务；残余的泵浦光进入所述正向第一远程增益单元(5)，用于放大所述正向传输系统的高速率业务。

8.根据权利要求1-7任一所述的高速率超长单跨距的双向传输系统，其特征在于，所述正向传输系统的发送端与所述第一混合远程增益单元之间的距离，所述正向传输系统的接收端与所述第二混合远程增益单元之间的距离，所述反向传输系统的发送端与所述第二混合远程增益单元之间的距离，以及所述反向传输系统的接收端与所述第一混合远程增益单元之间的距离相等，均为L，且

其中，P_pump为所述正向远程泵浦单元(10)和所述反向远程泵浦单元(21)的泵浦光功率，α为信号光的损耗系数。

9.根据权利要求1-7任一所述的高速率超长单跨距的双向传输系统，其特征在于，所述正向传输系统和所述反向传输系统的发射机的信号光单通道速率为200Gb/s、300Gb/s、400Gb/s、500Gb/s、600Gb/s、700Gb/s、800Gb/s、900Gb/s、1Tb/s、1.1Tb/s或1.2Tb/s。

10.根据权利要求1-7任一所述的高速率超长单跨距的双向传输系统，其特征在于，所述正向远程泵浦单元(10)和所述反向远程泵浦单元(21)的泵浦光的波长范围均为1470nm～1500nm。

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