CN2566542Y

CN2566542Y - 具有光放大自动增益调整的波分复用光通信传输装置

Info

Publication number: CN2566542Y
Application number: CN02278089U
Authority: CN
Inventors: 雷非
Original assignee: Fiberhome Telecommunication Technologies Co Ltd
Current assignee: Fiberhome Telecommunication Technologies Co Ltd
Priority date: 2002-06-20
Filing date: 2002-06-20
Publication date: 2003-08-13
Anticipated expiration: 2012-06-20

Abstract

本实用新型提供一种具有光放大自动增益调整的波分复用光通信传输装置，包括光合、分波器和光放大器，光放大器采用可调整增益光放大器。可调整增益光放大器包括一个光前置放大器和一个光功率放大器，及在它们中间插入一个电控可调光衰减器。还可以是由一个光放大器和一个光衰减器组成，将一个光放大器从掺铒光纤处分开成两半，并在其中间安装一个可调光衰减器。

Description

具有光放大自动增益调整的波分复用光通信传输装置

技术领域

本发明涉及一种具有光放大自动增益调整的波分复用光通信传输装置，是一种包括光放大器的光通信传输系统，尤其适用于波分复用传输系统，既DWDM传输系统。

所谓波分复用光传输系统就是在一根光纤中利用不同的光波长相互独立互不干扰的原理，来传输多路不同信源的信号，以达到扩展传输容量的目的。为了实现稳定的传输，就需要对各信道进行适当的频道划分，正如高速公路上的车道划分一样，使各条信道上跑的信号各自独立，顺利到达传输终点。同时还需约束各信道的信号光波长，使其足够稳定，以避免串行到其它信道。同时在发送端还需利用合波技术将由各自独立光发送单元送来的各个信道的光信号整合到一根光纤中传输，而在接收端则以分波器将在一根光纤中传输的光信号分解开来，再传输到各自的光接收单元。

由于在合波、分波单元、光纤线路上以及其它光传输主信道单元上都存在有光信号衰减，因而在绝大多数情况下都需配备光放大器，以补偿光信号的损失。并且光放大器应对各信道的信号保持较均衡的放大，以使各信道的信号传输质量保持在基本一致的水平上，同时光放大器应具备自动增益控制功能，以保证在光信道数发生变化时，可以保证继续传输的光信道信号保持稳定的传输质量。在较短的光传输系统中，可能只包括一个光前置放大器或光功率放大器，而在较长传输距离的系统中就还会包括光线路放大器，甚至光放大中继站，在光放大中继站中可能会只配有光线路放大器，也可能会是光前置放大器、光功率放大器以及其它信号处理设备的组合，用以实现各种信号处理的目的。

由于光放大具有一次同时放大多路光信道信号的能力，这就不需将各信道的信号分解开，再中继发送，因而简单可靠，成本低廉。但同时也由于目前所采用的掺铒光纤放大器的技术特性，使其具有一定的工作噪声。特别是在长距离传输的情况下，为了达到较高的光信噪比，同时又具有较平坦的光放大增益曲线，至使其最佳工作点的工作范围很窄。虽然目前发展了多种光放大器的自动增益控制技术，但它主要是为稳定光放大器的增益参数，使光传输系统不致因光信道数的增减而改变光放大器的工作参数，从而影响传输系统的工作稳定性。

在光放大传输系统中，系统接收端的光信噪比是一个非常重要的技术指标，一旦接收光信噪比下降到一定的水平，就将严重影响传输质量。然而由于光放大器的噪声指数一定，所以当输入光功率下降时，不但会造成输出光功率下降，同时也会引起输出光信噪比下降。所以在工程系统设计之初都会考虑线路光衰减的富裕量，以固定或可调光衰减器去补齐这个设计富裕量，一旦线路衰减发生变化，就调节光衰减器的衰减量，使输入到光放大器的光功率基本保持不变，从而减小对系统的影响。然而这种办法存在几种弊端，一是没有利用工程开通初期线路质量较好的优势，二是在系统接收端的光信噪比始终处于较低的边缘水平。三是难以应付线路光衰减的变化。四是过于限定每个光放大段的段长要求。由于实际线路的段长并不规整，以固定增益光放大器放大信号就只能限定段长要求，段长略微超过标准时，不是缩小线路衰减富裕度就是以加大一级跨距段增益设计，从而严重影响系统性能参数，造成较大的系统资源浪费。

发明内容

本发明的目的是在自动增益控制技术的基础上提出了自动增益调整技术，为的是解决传输线路中衰减的变化造成的对系统的影响，同时利用线路光衰减在工程铺设初期较小的特点，提高系统接收端的光信噪比和设备抗劣化的能力。

本发明的技术方案是：装置包括光合、分波器和光放大器，光放大器采用可调整增益光放大器。

所述的可调整增益光放大器包括一个光前置放大器和一个光功率放大器，及在它们中间插入一个电控可调光衰减器。

所述的可调整增益光放大器还可以是由一个光放大器和一个光衰减器组成，将一个光放大器从掺铒光纤处分开成两半，并在其中间安装一个可调光衰减器。

当将一个光放大器从掺铒光纤处分开成两半，并在其中间安装一个可调光衰减器的可调整增益光放大器时，在掺铒光纤与光衰减器之间可根据光衰减器的回损情况设置光隔离器。

当将一个光放大器从掺铒光纤处分开成两半，并在其中间安装一个可调光衰减器的可调整增益光放大器时，其光放大器内的增益均衡器放在光衰减器与泵浦激光器之间。

本发明的优点是：采用光放大自动增益调整技术使光放大器在线路衰减较小时，工作于小增益状态，随着线路状况的变化，光放大器自动监测输入光功率的变化，调整其光放大增益大小，使每信道输出光功率始终保持在能使满配置情况下刚好输出饱和的状态。使光放大器始终工作于最佳工作状态，保持输出的每信道光功率基本不变，从而实现系统随线路变化自适应调整的目的。这样首先可以实现系统调整智能化，其次在工程开通初期，线路质量较好时，光放大器工作于小增益状态，从而可以获得一定的光信噪比收益，提高系统信号的传输质量和抵抗参数劣化的富裕度。而在光放大段长不太规整时，可以实现光放大段长度的无级调整，以较小的代价换取较高的系统性能。

附图说明

图1是装置的构成示意图。图2是一个光前置放大器和一个光功率放大器中间插入一个电控可调光衰减器实施例。图3是将一个光放大器从掺铒光纤处分开成两半，并在其中间安装一个可调光衰减器实施例。

具体实施方式

图1给出了装置的构成示意图。在发送端，它包括一个合波器1和一个光功率放大器2，必要时也可包括一些发送光转发器；在接收端则包括一个前置光放大器6和一个分波器7，必要时也可包括一些接收光转发器；在这之间当系统需要时可包括一些光放大站，主要构成是线路光放大器4。在各站之间则是传输光纤3、5。光放大器的作用，一是提高线路光功率，再就是补偿光纤线路衰减。光信噪比的计算如下所示：

OSNR_输出＝OSNR_输入-F ………………(1)式中F为光放大器噪声系数，级级联系统的等效噪声系数可由下式计算：

NF = 10 \cdot \log [F_{1} + \frac{F_{2} - L_{1}}{G_{1} L_{1}} + \frac{F_{3} - L_{2}}{G_{1} L_{1} G_{2} L_{2}} + \cdot \cdot \cdot + \frac{F_{N} - L_{N - 1}}{G_{1} L_{1} \cdot \cdot \cdot G_{N - 1} L_{N - 1}} + \frac{1 - L_{N}}{G_{1} L_{1} \cdot \cdot \cdot G_{N} L_{N}}] - - - (2)

式中F_n、L_n、G_n分别为第n级光放大器的噪声系数、光纤线路衰减和光放大器增益。由于G₁固定，L_n-1·G_n≈1，所以光纤线路衰减越大，其级联系统的等效噪声系数就越大，系统的输出光信噪比就越小。

在我们的发明中由于采用了增益自动调整光放大器，适应光线路衰减的变化，使L_n-1·G_n≈1的规律保持不变，以获得稳定的系统工作状态，这样，当线路光衰减较小时就可取得较高的光信噪比。

为了获得光放大的自动增益调整能力，对光衰减较大的光纤段，我们采用了可调整增益光放大器取代上述光放大器。

可调整增益光放大装置的一种实施例如图2：包括一个光前置放大器2-1和一个光功率放大器2-3，并在它们中间插入一个电控可调光衰减器2-2，以调整两个光放大器之间光衰减的办法来调整光增益。其等效光噪声系数如(3)式所示。

NF = 10 \cdot \log (F_{1} + \frac{F_{2} - L_{1}}{G_{1} \cdot L_{1}}) - - - - - - - (3)

由于式中的G₁大于L₁，所以整个可调整增益光放大器的噪声系数较前置光放大器的噪声系数增加不多。这样光衰减器对系统光信噪比的影响就比将光衰减器置于光放大器前的方案小了。当线路光衰耗变化时会造成输入光功率的变化，机盘上的盘控器2-4监测光功率放大器的输入光功率并自动调整VOA(可调光衰减器)的光衰减量使光功率放大器的输入光功率保持不变，使光放大器始终保持在最佳工作状态。由于输入光功率发生了变化，而输出光功率不变，所以其光放大增益有了变化，从而实现了光放大的自动调整。

为降低系统成本，我们为光衰减较小的光纤段设计了另一种可调整增益光放大装置，其基本设计思想还是在两个光放大器之间设置一个可调光衰减器，但仅用一个光放大器来实现：将一个光放大器撕开成两半，并在其中间安装一个光衰减器VOA。其模块具体结构如图3所示，当没有元件3-5、3-6、甚至3-7时，则为一完整的掺铒光纤放大器原理图。如图所示：掺铒光纤分为两段3-4、3-9，3-1、3-12是原光放大器中的隔离器，3-2、3-12是原光放大器中的合波器，3-3、3-11是泵浦激光器，3-5、3-7是新增设的隔离器，3-6是新增设的光衰减器(VOA器件)。图中的元件3-8是原光放大器中的增益均衡器，它原来在3-9之后，也可以装在3-9之前或其它位置。若VOA器件的回损很小，可以取消3-5、3-7中的一个或两个光隔离器，以减小元件插损，降低成本。

根据不同的光放大增益范围以及饱和输出功率要求，适当分配元件3-4和元件3-9的光纤长度，并根据不同光放大增益要求，设定不同的增益锁定配置参数与VOA的光衰减参数，由盘控器依据输入光的光信道数以及输入光功率的变化，自动设置器件工作参数，实现光放大增益平坦度、光噪声系数等参数不超出指标要求范围内，实现较大的光放大增益调整。为保证其它应用的需要，器件也可设定成固定增益放大状态，使线路系统的光放大量在一定时期内保持一定，在需要时再由系统维护人员通过网管系统更改光放大器的增益，以适应系统线路参数的变化。

本发明的核心是将光放大器中加入光衰减器，使之具有增益可调整的功能。因此，凡是在光放大器中加入光衰减器使之具有增益可调整功能，均属于本发明的保护范围。

Claims

1、一种具有光放大自动增益调整的波分复用光通信传输装置，包括光合、分波器和光放大器，其特征是光放大器采用可调整增益光放大器。

2、根据权利要求1所述的光放大自动增益调整的波分复用光通信传输装置，其特征是可调整增益光放大器包括一个光前置放大器和一个光功率放大器，及在它们中间插入一个电控可调光衰减器。

3、根据权利要求1所述的光放大自动增益调整的波分复用光通信传输装置，其特征是可调整增益光放大器包括一个光放大器和一个光衰减器，将一个光放大器从掺铒光纤处分开成两半，并在其中间安装一个可调光衰减器。

4、根据权利要求3所述的光放大自动增益调整的波分复用光通信传输装置，其特征是在掺铒光纤与光衰减器之间设有隔离器。

5、根据权利要求3所述的光放大自动增益调整的波分复用光通信传输装置，其特征是原光放大器内的增益均衡器放在光衰减器与泵浦激光器之间。