TW298691B - - Google Patents

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298691 經濟部中央標準局貞工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（1 ) 本發明係有闞用Μ降低沿一光通信線路之光信號之間 四波互相作用所引起光學雜訊之一種光學«路，包含用Μ 降低四波互相作用之霣路的一組光放大器*具有由於四波 互相作用所引起雜訊之降低位準的一種光通訊系统，包含 具有串接放大器之一姐傳输線路，Μ及用Μ傳输具有降低 位準之四波互相作用引起之雜訊的光信«之程序。 該四波互相作用•也稱四光子互相作用或四波混合（ FWM)，是一種涉及從三組已有信號之間互相作用產生一新 信號的非埭性三階現象。新產生信«之頻率依下列闞係 受限於互相作用信號頻率fl * · fk: fp= fi » fj * fk 當互相作用信號之極化對齊時，且同時相位一致之條 件成立 Δ /3 = β (ft)+ β (fi )+ /9 (ίκ)- /3 (fF)= Ο 其中/8 (f)是頻率f之信號的傳_常数，則發生產生新信號 •或第四波之最大效率。 該等互相作用信«並不需要是三組分別的信»。四波 混合也可Μ從二源頭之信號間互相作用而發生（惡化情況 )。在只有，例如，二組頻率fi和fic之互相作用信號之情 況中，可產生頻率fp=2.f, — fk及fF= 2.ffc- f,之信號。 四波混合對於採用分波多工技術UDM)之光波通信而 言是一阻礙。依據該技術，彼此無Μ且各具有一特定波長 之多個通訊頻道被同時傳經光雄姐成之通信線路。 由於上述非線性三階現象•在具有繼蕊中高發射強度 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) r' 一衣. 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（2 ) (尤其是具有放大之情況）Μ及在信«間具有大的互相作 用長度之情況，因FWM而在二信號或三信號之間的互辋效 應，可能形成信號之產生。此一現象，例如•說明於光波 技術期刊，第8卷，第9冊，1990年9月•第1402至1408 頁。 所產生信«之波長可落於通信頻道所採用之波箝内且 尤其可能與頻道之一的波長簠合或非常接近；其發生之可 能性隨著通信所採用頻道數目之增加而快速地成長。 一般習知*經由一光纖埭所傳送的亮光信號隨距雕衮 減*那使得霈在沿媒路之預定間隔處放置相闞放大器而進 行放大。 因此•光放大器遽用於當信號不被檢測且再生時將信 號放大而維持於光學形式。該等光放大器依據一種螢光摻 雜劑*例如铒*之性質•如果利用亮度抽送能量遒當地激 勵•則在對應於Μ矽為主之光纖的光線最小衮滅處之波帶 具有高度之發射。 在具有串接光放大器之多級通信镍路中，在各级中由 於四波混合產生的信號如同通信信號一般被放大，並且加 至他级中四波混合所產生之信號且協助產生不同頻道間之 串音。在線路末端處·各级中四波混合所產生信號被加在 —起：如果各別的FWM信號具有高度相位簠叠，則由相加 结果所形成之整« FWM信號之強度可損害通信信號之正確 接收。 沿通信線路所使用之光纖具有闞於折射率分佈特性及 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) %, 訂 -r 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（3 ) 構成該等光纖之材料的姐合所形成的色散•該色敗随著傳 輪信號中波長變化而改變且在該波長之一給予值λ。之處 成為零。 這種色散現象主要是當形成信號之脈波沿光纖行進時 在它們之中的持鳙延伸所組成，該延伸是由於各脈波中各 由其獨自波長提供特性之不同彩色成份Μ不同速率沿光纖 行進而形成。 由於埴種延伸，在發射時具有良好距《之依序脈波* 當它們沿光纖行進之後，可能在接收處形成部份重合且無 法分辨出一分離實«，因而専致一接收錯誤。 所謂的色散移位（DS)光纖是一般所習知•其光學特性 被規劃而將色敗抵消點箝至通信常採用之1500至1600 η· 之間的波長。 此類的光纖定義於1993年3月之ITU-T G. 653建議軎 •其中光鑛色散在1550 η·之波長λ。處為零，該波長依上 述波長範具有50 η·之容忍量。 DS光纖說明於•例如•美國專利钃號4,715,679 · 4,822,399 · 4,755,022且由美園妞約的CORNING公司Μ商 品名SMF/DS (註冊商禰）商業化且由義大利FIBRE 0TTICHE SUD公司Μ商品名SM DS商業化。 尤其是，已在前面提及，如果通信信號之一的波長與 光纖色敗為零之波長λ D—致或接近，或是如果二通信信 號之波長對稱於λ。而配置•則上面定義的相位一致條件 △ /3 = Q被確認且FWM逢生的信號具有大的強度。 本紙張尺度遑用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標率局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 ) 一種用以克服多頻道系铳中信號間互調而從FWM引起 雜訊的問豔之建議技術*說明於IEEE光學技術文章•第3 卷，第6冊，1991年6月，第560至563頁，其包括使用具 有彼此不同極性之通信信號。因為需要將各输入信號之極 性與通信線路對齊，所以該技術非常複雜；其效率也因一 般使用的光雄無法不變地傳輸信號極性而受限制。 在OFC/IOOC 1993年技術文摘第252-253頁之文章FC4 中，建議對於通信頻道使用未等距分限之光頻率；埴些頻 率的理擇使得在可能的二組或三姐通信信號之間的四波混 合所產生之信號具有足夠适離該等通信信號之頻率的頻率 ，Μ致它們可被滹波器從後者分離。但是*該技術對於可 用之通信頻箝（戎波帶）缺乏利用（與等距頻道情況相比 );此外，在信號波長需有高穩定性，那需使用另外的裝 置Μ控制該穩定性。 在P.R. Morkel之美画専利5410624中建議在一光學 WDM通信系统中之頻道波長間採用不均勻間隔以減低FWM效 應•其與光學信號之頻譜再產生装置姐合•該装置包含一 光循瓖器Μ及一列具有窄帶反射之光纖光柵*各調整至一 多工化波長，其中該列光檷連至光循環器之中間開口。 一個第三種技術，掲示於霣子文聿，第30卷，第11冊 • 1995年5月26日•第876至878頁·其在通信線路中使用 具有小絕對值且交互地取正負值之色散的光纖部份。當使 用該技術時，已有之通信镍路不能被採用且霈安排新埭路 。此外•完成所需的新媒路有其困難·因為考*在所窬精 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 A7 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 五、發明説明（5 ) 確限度内直接產生具有固定色散特性所遭遇之困難時•需 有生產後的理擇Μ便得到具有通用於不同部份之色散特性 的光雄。 另一解決方法揭示於K. Inoue之文聿•光波技術期刊 ，1993年3月，第11卷，第3冊，第4 55-461頁。其中沿 不同级多頻道通信線路之FWM產生信號之相位間闞係為皤 櫬，Μ防止頻道被同相地加在一起。 為了使相位間闞係為随櫬，建艤使用一種光回路，該 光回路沿蕃包含Μ部份光纖和（Μ-1)組線路放大器之通信 線路直接地連至各放大器之上游或下游。 該光回路包含依據頻率用Κ分鐮通信信«於不同長度 之光通道的一組解多工器·Μ及用Μ重組該等光信號成為 一單一输出之一組多工器。該等連接解多工器轆出與多工 器输入之光通道被加以理擇而使得其任二通道之長度差高 於被傅輸信號源之同調長度U=v/；tAV ·其中ν是經媒 體之光速且Δν是通信信號源的媒路Η度。由於四波混合 效應在各级產生之信號彼此無闞且因此它們依功率•而非 振幅，在線路未端相加，如習見系統所發生一般。在相位 一致情況（△ /8 = 0) *在具有光回路之傳輪線路趾上FHM產 生之整體發射功率，與不具有光回路之情況比較·所減低 因數對應於線路中光纗部份之數目。 上述文章說明所述技術可應用於多頻道光通信系统· 其中各別通信頻道被利用將不同波長之頻道解多工於不同 光通道而從傳輪線路抽出，該待抽出之頻道連至一接收器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（6 ) ，並且其餘頻道再被多工化於一共同通道上。 該文章提出所述技術可直接地應用於具有能從線路a 擇各別頻道之解多工器的多頻道光通信系铳，而其他頻道 繼續行經一共闻光通道之可能性。埴型的解多工器*舉例 而言，使用與一光循環器姐合之Fabry-Perot瀘波器。 然而•本申請人發覺在該文章中所提出用以減低四波 混合作用之光回路，且尤其是以不同波長分雕信號所需的 解多工器不易逹成•特別在大霣頻道之情況，Μ較低數目 之输出串接地配置多組解多工器之可能解決方法將使装置 更複雑、«稹更大且對於不同頻道遭受不同之衰減。 連接多工器和解多工器之光雄部份之整«長度，尤其 在大悬通信頻道之情況*也可能専致大體稹。事實上，爵 於第η頻道所需的光纖必須至少是發射源之同調長度之η 倍長•這些部份之長度和至少是同調長度之Ν· (Ν + 1)/2 倍•其中Ν是通信頻道之雄數。 此外，當在一姐或多姐頻道中播增加一姐或多姐頻道 或改變時•依上述文章之方法所構成之回路不能提供新組 態：在此情況中霈更換解多工器和多工器。 D.R. Huber之美國專利5,283,686主要說明一種WDM光 通信条统，其包括一組光放大器，一姐光循環器以及各通 信頻道使用一組之Bragg光檷光濾波器。該糸统能消除與 通信頻道不闻之波長的自發射。該專利並未提到沿通信線 路由四波混合所產生之雜訊問題。

本申講人在199 4年12月16日建楢之專利申請案MI94A 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局貝工消#合作社印製 A 7 B7 五、發明説明（7 ) 002556主要提及一種光通信糸统•其包含： 一一以包含在一預定傳輸波帶内不同波長綢變•具一預定 傳_速率之至少二姐光信號源； 一一用K將該等信虢多工化Μ便_入至一軍一光雄之装置； ---組連至該多工装置之光纖線路； 一一用Κ接收該等信號之装置•包含依各波長對於信號之 光學解多工装置； 其中該等信猇在至少該光纖嬢路之一部份具有光功率 值大於一預定值*該镍路包含在該傅輪波箝中具有一色散 值低於一預定值之光纖* 具特徴於該光雄具有隨波長增加而增加之色敗，並且當在 波長低於該波箝之最小波長之數里使得沒有圼現在光纖中 且能產生一種四波混合現象之局部色散抵消波長值是包含 在該波帶時具有一零值。 實際地使一光學裝置能減低由於沿一通信線路傳送之 信號間四波混合引起之發射功率舍產生問題且其中並不需 沿通信線路使用不同於通常DS光纖之光纖， 依據本發明之一論點，本發明係W於一種光通信系統 ，其包含： 一一具有各別同調時間·Κ不同波長調變之至少二組光信 號源； ---組用Μ將該等信號多工化於一單一共同光纖之多工 器； ---組連至該多工器之該共同光孅之一端的光孅線路； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 10 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ♦ 訂 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（8 ) __用以接收該等信號之装置，其連至該光纖線路之一第 二靖且包含該等光信號之解多工器； ---組用Μ減低該等信號間四波混合作用之元件•其串 接地沿該光纖線路而光學式連接； 其中該FWM減低元件包含具有至少二組選擇性波長濾波器 之光回路，該等滹波器各與該等光信號之一的波箝有闞· 該等濾波器彼此光學式串接於一光通道上*包含於該等二 組連績濾波器之間該光通道之至少一段的長度大於對應該 等光信號源之至少一組之同調時間的長度。 最好是，該光回路*對於各該等光信號而言，具有包 含對應光信號且排除其餘光信號之相鼷波帶之一組遘擇性 波長濾波器，該等濉波器彼此光學式串接於一光通道上， 包含於二組連績濾波器之間該光通道之片段的長度大於該 等光信號源之各組的同綢時間之對應長度。 尤其是，該光回路包含具有與該光繼線路建接之一輸 入埠和一输出埠Μ及連至該等S擇性波長濾波器之至少一 組輪入/輸出埠的一姐光循環器。 尤其是*該等理擇性波長濾波器是布雪格（Bragg)光 檷濾波器，尤其是由光纖所製成。 在一實施例中•至少一姐光放大器沿該光纖線路S置 ，其有利地包含摻萤光雜劑，尤其是铒，之一姐主動光雄 ♦以及一姐抽送發射源。 該FWM減低元件可有利地光學式串接於該主動光纖之 —中間位置。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 11 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 298691 Α7 Β7 五、發明説明（9 ) 在此情況中•該FWM減低元件外俩之抽送發射的光行 進通道可供應於該主動光纖被該元件分隔之二部份之間。 或者是，該光放大器可包含二主動光纖部份，各具有 一抽送發射源。 尤其是•該等主動光纖部份之長度、在主動光纖内之 费光摻雜繭溻度Μ及抽送源功率被操作地遡擇而使得該放 大器之整*埔益比缺乏該FWM減低元件之相同放大器之坩 益少2 (1Β·Μ致該二主動光纖部份之間的光連鱭性被恢復 Ο 依據第二論點，本發明係有醐用Μ傳输光信號之一種 程序*其包含： --產生具有各別波長之二組調變光信號； __將該等信號多工化於一光傳输線路之一靖•該光傅输 線路包含由於信號間四波混合作用產生互調之至少一單棋 光雄部份； 一一在該光傅输埭路之一第二端接收該等信號， 並且包含在該光傳輪镍路之一中間位置S擇地延埋該等信 號之操作*其中該選擇性延作包含： 一-埋擇地將該等信號送至預定長度之各別光通道•該等 長度缠用以使該等信虢彼此相位無鼷； 一一在該等光通道之後再结合該等信號； __其中該等光通道之至少一片段是共同的。 尤其是•該程序包含沿該傳輪埭路至少一次將該等信 «光學地放大之步Κ。有利地•該選擇地延遵該等信號之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 12 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局貝工消費合作社印装 A7 B7 五、發明説明（lfl ) 步驟是緊跟於且跟皤著將該等信號光學地放大之諸步驟。 依據第三論點，本發明係有闞一種光放大器，其包含 一一摻有一種螢光摻雜劑之一第一和一第二主動光纖； _-該等第一和第二主動光纖之抽送装置·用以供應光抽 送功率； 一一在該第一主動光纖内之耦合裝置》用以糴合該光抽送 功率和具有各別同調時間之不同波長之至少二傳_信號； ---組用以減低該等信號間四波混合作用之元件•該元 件是光學式串接於該等第一和第二主動光纖之間，其中該 FWM減低元件包含具有該等傅輸信號被遘擇地傳送之不同 長度光通道之一組光回路•且該等長度之值使得至少二信 號遭受大於各別同調時間之相對延遲。 最好是，該等光通道之至少一片段是與該等信號共有 Ο 尤其是該萤光摻雜繭是餌•且有利地，該主動光纖包 含鋁、緒和鑭做為另外的摻雜爾。 從下列說明·參看附Η *將使更多细節明白*其中： 第1圖是依據本發明之一種分波多工光通信系统之圓 形； 第2圈展示一種雙级光線路放大器之圆形； 第3國是依據本發明用以減低FWM所形成光雜訊之一 種光回路的騸形； 第4圈是使用依據本發明之一裝置的試驗圓； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（2丨0'乂 297公釐） 13 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) < el· 訂 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 A7 _B7_ 五、發明説明（11 ) 第5圖是傳_埋過第4 _的試驗装置中所採用Bragg 光柵型，彼此串接之二姐光繼濾波器的功率頻譜曲線； 第6A，6B_是第4匾的試驗装置之第一（A)和第二（B> 级中•變化一信號之波長時》相對於在二通信信»存在時 所產生FWM信號之正規化功率的數值棋擬和試驗所形成圓 形； 第7圖展示與缺乏雜訊減低光回路之一通信線路情況 之數值棋擬比較，具有或不具有雜訊減低光回路，變化傳 输頻道之一的波長*在上述試驗中所董得FWM信諕之正規 化功率圃； 第8_展示依據本發明包含用以減低FWM所形成光雜 訊之一光回路的一種雙抽送級線路放大器圖形； 第9圖展示依據本發明包含用以減低FVM所形成光雑 訊之一光回路的一種軍抽送級線路放大器形； 第10圓是依據本發明用以減低沿一雙向光通信嬝路之 FWM所形成光雜訊之一種光回路圖形。 接著將參看第1醒說明一種分波多工光通信系統。 本說明係有關採用具不同波長之四組獨立通信頻道之 —種通信系統之情況。但是，埴特別情況只是做為舉例： 當未另外指明時，下面說明係針對具有不同波長之任何數 目通信頻道之一般情況的應用。 第1圔中的通信条統包含具有光信«源1、2、2’、2” 之一發射站3 *各光信《源具有含於糸統中連鑛配置之放 大器使用工作箝之不同波長λ»、λ,’、λ,”，以及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） 14 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（12 ) 線路宽度 Δνι、△!/、△!/*’、△l/a*。 該等光信虢源饋至一信號姐合器81，其用K將波長入^ 、λ·、λ·*、λ·β之倍«送至一單一光耱出光纖82。 一般而言，信«組合器81是一組被動光装置，傳經各 光纖之光信號因之而簠合於一單一光纖；埴類裝置，例如 *熔凝光雄耦合器*平面光學装置*微光學装置Μ及市面 上可用之類似者。 光信號經由光纖82送至一組提升器83,其將信號位準 提升至光信«能行經新放大媒體之前所延伸之下一鄰接光 纖部份之充足值，同時在末端處仍維持足以確保所需傳输 品質之功率位準。 在提升器83之後連接蓍一光纖部份84a·它由階级指 檷型之光學軍棋光纖所姐合•填塞於數十（或數百）公里 長例如*約100公里長•之缠當光期内。 連至光線路之該第一部份84a之末嫌的是一第一光路 l〇a，其用K減低由於四波混合作用在通信頻道之間互調 所形成之光雜訊。光路l〇a的輸出终止於一第一埭路放大 器85a，其用Μ接收行經光纖而衮減之信號且將它們放大 至一充足位準以便供應至具有前面部份相同特性之第二光 雄部份84b。 供光雜訊減低之後鑛光路10b、10c、10d·線路放大 器85b、85c、85dM及光鑛部份84c，84d，84e含括至一接 收站6之前所需的整個傳输距離•該接收站6包含一前级 放大器87,其缠用以接收信號且將它們放大至遴合接收装 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 15 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 ______B7 五、發明説明（13 ) 置之靈敏性的功率位準，並補償後續解多工装置引起之損 失0 信號從前级放大器87送至一組解多工器88·該等信號 依相對波長被分離·且接著送至各別的接收装置89、90、 90' ' 90"〇 解多工器88是用Μ將鎖至一_入光纖的光信»依各別 波長分離而分配至多個输出光纖之一種装置；逭解多工器 可由一熔凝光纖分配器所姐成•其將轆入信號分配成為多 個输出光纖上之信號•各該等信號被鋇至Μ各有》波長為 中心之各別的帶通濾波器。 舉例而言•可使用相似於上述信號姐合器81之一種組 件，其以相反組態裝設且連至各別帶通濾波器。 上述型式的箝通«波器是•例如，美圃喬治亞州，亞 特蘭大之MICRON-OPTICS公司所生產FFP-100型。 所述姐態特別逋用於約5QQ公里距離之傳输，以例如 2.5G位元/秒之高傳输速率（因而Μ四組多工波長，得到 相當於在一單一波長上10G位元/秒之傅输1) ·經由使 用四姐線路放大器，一組提升器Μ及一姐前级放大器。 為達成本發明之目的且供上述使用，提升器83是，例 如，具有下列特性之商用光雄放大器： 输入功率 -13.5+3.5 dBa 输出功率 12+ 14 dBm 工作波長 1534+ 1560 na 該提升器不具有凹口濾波器。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 16 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局貝工消费合作杜印製 A 7 B7 五、發明説明（14 ) 一種合遽型式可得自本申請人之TPA/E-MW。 該提升器使用Al/Ge/Er型的一種摻铒主動光纖。 提升器係指在餹和狀態下搡作之一種放大器•其中_ 出功率取決於抽送功率，如歃洲專利EP 439,867所述•在 此列入參考。 為達成本發明目的且供上述使用，前级放大器係指置 於線路之一端的一種放大器*它能將待饑至接收器之信號 增加至通當高於接收器本身之靈敏性睡限之值（例如*在 接收器输入處從-26至-11 dBB) ·而同時引入最低之可能 雜訊且維持信號等化性。 舉例而言，可依指定要求，使用如同下面將說明之線 路放大器85a-85d之主動光纖之線路放大器*或特別為此 目的而設計之一種前级放大器•而形成前级放大器87。 一種合逋的型式是可得自本申請人之RAP/E-MW。 上述傳输糸統之組態特別逋於供應所需性能·尤其是 供傅输於多組WDM頻道*如果進行鑲路放大器之性質之特 別理擇•尤其是與傳輪所理擇波長之能力有闞而不致使其 中某些波長相對於其他者受損害。 尤其是，在1530至156D η·之間的波帶•具有串接搡 作之放大器•使用串接搡作而對於多個不同波長具有大致 均一（或平坦）響應之埭路放大器，可確保對於所有頻道 之一種均一行為。 為達成上述目的*做為一線路放大器使用之一组放大 器依第2 _所示而形成且它包含一摻铒主動光雄62Μ及由 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 17 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 298691 ____B7_ 五、發明説明（15 ) 一姐雙向色性耰合器63輿之速接的一姐相闞抽送笛射64; 一組光隔離器61在待放大信號之行進方向上被置於光纖62 之上游*而一第二組光隔離器65被置於該主動光纖本身之 下游。 該放大器更包含由一姐雙向色性耦合器67連至一相關 抽送笛射68之第二姐摻铒主動光雄66;接著一組光隔雛器 69出現於光钃66之下游。 依據一不同解決方法*未示出，該線路放大器可依特 定使用要求而製成一單级放大器形式。 在一較佳實施例中，在上述型式之線路放大器中採用 一種摻铒主動光纖，如相同申諝人之1994年4月14日之義 大利專利申請案编號MI94A0Q0712 »其在此被列入參考且 其内容摘述如下。 在線路放大器中主動光纖之一種成份和較佳光學特性 摘要列於下表。

Al.Oa GeO a L S a 0 a EraOa ΝΑ λ c wtX(molX) wtX(nolX) wtX(moIX) wtX(nol%) nil 4 (2.6) 18 (11.4) 1 (0.2) 0.2(0.03) 0.219 911 其中： wtX=在纖蕊中氧化物重量之（平均）百分比含量 騰〇1Χ=在纖蕊中氧化物摩爾数之（平均）百分比含量 HA=數值孔徑（η,·-!!-»)1/» λ c=截止波長（LP11截止）。 該成份之分析是利用一微探針與一掃瞄《子顯微縯（ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

18 A 7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（ι〇 SEM日立）狙合在一預型（在光纖旋壓成形之前）上形成。 該等分析是在沿一直徑配置且彼此分離200 0之分離 點上放大1300倍進行。所述光纖是依真空塗層技術，在一 石英玻璃管内製成。 在所述光纖中，當合成步味時可得到Μ緒為摻雜劑併 入纖中的Si〇a矩陣中。 可利用“溶液摻雜”技術得到將餌、鋁土以及鑭併入 纖蕊中，其中摻雜劑氱化物之水溶液與纖蕊之合成材科在 預型溶解之前而在微粒狀態時接觸。 有關“溶液摻雜”技術之细節可在*例如，美國専利 5,282,079中發現，它在此被列入參考。 抽送雷射64，68最好是量化良好（Quantum Well)型雷 射•具有下列特點： 發射波長 λ P = 980 η· 最大光_出功率Pu= 80 ¥ 上述型式的笛射是由•例如，美圃麻州LASERTR0U公司所 製造。 雙向色性耦合器63、67是熔凝光纖耦合器，它由980 nn波長且在1530至1560 na之間波箝内之單棋光纖所製成 ，依據棰化情況，在光_出功率具有小於0.2 dB變化。 上述型式之雙向色性耩合器為一般習知且可得自市面 *並且由*例如，美國德拉威州GOULD公司光纖部門，英 國德玫之SIFAM公司光纖部門所製造。 光隔雛器61、65、69是與傳输信號極化無Μ之光隔離 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^ r 4° Γ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 29*7公釐） 19 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A 7 B7 五、發明説明（17 ) 器•具有隔钂率大於35 dB及反射率低於-50 dB。 所使用之隔雛器是•例如，美困狃澤西州ISOWAVE公 司之 MDL 1-15 PIPT-A-S/N 1016·或是美國加州 E-TEK DYNAMICS 公司之 PIFI 1550 IP02 型。 所述之線路放大器是在的14 dB»之蝥艚（信號加上自 發射）光輪出功率下搡作·具有約30 dB之小信號埒益。 在所提供之操作條件下，在第二級的整«_入功率最 好具有約10 dBn之值，且第二级在飽和狀況下搡作。整Μ 輪出功率最好是對於第二級的整«_入功率之每俚dB變化 有低於約0.2 dB·數量之變化。 依據本發明用Μ減低由於四波混合所引起光雜訊之一 種装置將參看第3画加Μ說明。 光路10包含具有三組出入口 11、12、13之一組光循環 器15,具有在波長λ*之遵揮性反射且連至光循環器出入 口 12之一組光濾波器16，Μ及包含其一嫌連至滹波器16之 一組單横光纖部份18之波長λ β之遵擇性延理光路和具有 波長λ a之理擇性反射且連至光繼部份18之另一嬙的一組 光濾波器19。該單棋光纖部份18具有相等或大於光源1、2 、2’、2”之同辑長度 v/ △ V 1、v/ △ y *、v/ △ 1/ a’、 ν/Λ I/，”之間最大值I。之一半長度，其中V代表光纖中亮 度發射之傳輸速度。 利用對於一 WDM通信糸统中通信信號之一具有在波長 λ選擇性反射之濾波器係指一種光組件能反射一預定波箝 内一波長之發射的簠要分量且能傳_具有該預定波帶外側 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -'s Γ 20 Α7 Β7 五、發明説明（18 ) 波長之發射的簠要分ft，其中該預定波帶包含該波長λ且 不含其他通信信號之波長。 光路10更包含分別含有等於或大於I。/2之長度的軍 棋光纖部份18 ·、18”之選擇性延理光路17’、17- ·該等光 纖部份18’、18”之一蟠速至前面理擇性延蠼光路之濉波器 輪出且另一端建至在波長λ,’、λ «”具選擇性反射之光纖 «波器19*、19”之_入。 光循環器15之出入口 11· 13用以連接於供波長λ^、 λ«、λ,’、λ,”之光信虢傅_之光纖通信線路。 尤其是，光路10係用Μ沿著具有串接光放大器之通信 線路而連接，該線路可如#看第1讕所述。在此情況中， 光循環器15之出入口 11和13將分別連至光纖84a-84d之一 的輪出以及埭路放大器85a-85d之一的_入。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 最後理擇性反射濾波器（距光循環器最适之一組）之 輸出必須被班當地终止，以便防止虛假之發射反射朝向光 循瑁器。為此目的，可採用本技術中之一種習知技術•例 如可利用一種具角度之低反射連接器24之终纗。一種《當 之連接器是，例如，日本之SEIKOH GIKEN公司所製造之FC /APC型。如果光路10置於具有串接光放大器之通信埭路內 •該终鏞也可由一姐雙向色性耩合器姐成，其用Μ將連於 光路10之上游的放大器殘餘抽送發射從同一放大器之自發 射分離·Μ便可進行各別強度之監視。 光路之不同姐件間之光連接可由習知技術之一製成* 例如由對頭焊接所製成。不同之選擇性延《光路17、17’ 21 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7_ 五、發明説明（19 ) 、17”之間的光連接也可由光連接器製成*最好是低反射 型·以便可容易地移離或增加其他遘擇性延遵光路。 或者是，依下面說明技術》利用使滹波器18、19、19’ 、19”彼此分隔大於沿該軍一光纖部份Ιβ/2之距離•可沿 該單一光纖部份完成包含光濾波器16和理擇性延遲光路17 、17’、17”之埋擇性延遲線路。該光纖部份因此被連至光 循琢器之出入口 12。此不同方法之優點是它並不需在埋擇 性延遲線路之不同姐件之間有光學連接•所以完全免除有 藺之衰減。 依據不同解決方法，可依照下述技術，在大於I。/2 之相互距離沿光纖部份配置一S定數目之理擇性反射《波 器•因而以棋姐方式製成該遘擇性延理線路。埴型的光纖 部份可依據欲使用於通信系統中頻道之數目和特點•針對 不同的濾波器波長和帶«姐合而配置•或者可連至光連接 器之出入口 12或彼此串列連接。 在上述各方式中，理擇性反射濾波器16、19、19·、 19”沿埋擇性延埋線路之配置顚序對本發明而言並不簠要 :當完成該線路時，逭順序可被修改。 光循環器是被動性光阻件，其一般具有依序配置之三 組或四組出入口•單向地將轆入發射光從各出入口傳向其 餘出入口之其中一組且尤其是傳向依序下一相鄰出入口。 所使用的光循環器最好是具有與極化無關之響應的型式。 該等光循環器是商品化組件。缠用於本發明的有•例如· 加拿大之安大略州的JDS FITEL公司所製造CR1500型或Ε- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 22 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 • Lr. 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 B7__ 五、發明説明（20 ) TEK DYNAMICS(已提通）公司之PIFC-100型式。 竈用於本發明之理擇性反射濾波器是•例如· Bragg 光櫊波導濾波器。它們反射在一窄波箝之發射光且將該發 射傳至該波帶外儸。它們包含一光波導之一部份，例如一 光纖，折射率沿之具有一《期性變化：如果在折射率改變 處反射之信號部份彼此同柑位》則發生建設性干涉且入射 信號被反射。建設性干涉情況•對應於反射最大值•由闞 係式2·/ = λ β/η表之•其中名是折射率變化所形成光檷 之間隔》λ,是入射波長*且η是光波導蕊心之折射率。所 述現象在相闞文獻中稱為Bragg光檷。 在折射率中的週期變化可利用習知技術達成，例如* 將缺乏保謅靥之光纖部份曝露於強力UV束所形成之干涉條 紋（例如由準分子笛射*倍頻雷射，或四倍頻率Nd : YAG 雷射產生該UV束），它是由，例如，美画専利5,351,321 所述之矽相位覃而利用一組合逋之干涉器糸统與本身干涉 所形成。該光雄且尤其是«蕊•因此曝露於沿光粬有一遘 期變化強度之UV照射。在UV照射所達之纖蕊部份發生GE-0 鐽之部份斷裂，其導致折射率之永久改變。 利用遘擇光榈間限而使建設性干涉W係可確定，即可 任意決定反射帶之中央波長。 利用此技術所產生之濾波器可具有在-3 dB反射之波 箝只有0·2-0·3 nn，在波帶中間之反射率可至99%，當製 造步驟時能決定之反射箝中央波長在約±1 η·内，以及在 —溫度之中央箝波長之變化低至0.02 ηη/Ό。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） --,-------^衣------訂------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 23 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（21 ) 如果光源1、2、2’、2”的波長具有誤差間隔大於0.2 ±0.3 nn，則將供應具有對應宽度之通帶的濾波器。對於 目前使用的半導«笛射源而言，例如•發射波長一般具有 ± 1 nm之準確性。 具有上述特點之Bragg光捆光纖濉波器可被製成：使 用習知技術*例如，P.C. Hi 11等人在“霣子文章”第30 卷，第14冊，1994年7月7日，第1 172-1 174頁之文章· 可將一變化間隔置於光柵而使反射帶寬大於Q.2-Q.3 nm。 如果採用第3圈装置之光通信線路之操作情況使得需 補償在通信信號之波長處的色散•則可使用具有一變化間 隔光柵且依據，例如，F. Ouellette在“光學文章w期刊 ，第12卷•第10冊，1987年10月•第847至849頁的文章所 提特點而製成之Bragg光檷光纖濾波器做為薄擇性反射濾 波器 16、19、19’、19”。 如果使用具有簠要漘度變化之光路10·則光纖濾波器 16、19、19’、19-需要穩定化。 第3圓的装置之操作Μ下列方式發生：波長λι、λ, 、λ·’、"之信《到達光循環器15之出入口 11且從該處 朝向循環器出入口 12前進。接著•信號到達遘擇性反射濾 波器16。波長λ ^之信號被反射朝向循環器出入口 12且從 該處傳向循環器出入口 13。具有為中心之窄帶外俩 波長的發射（瑄些發射之其餘信號波長是λ8、λ,’、λ,” )被取代從濾波器16發射並且經由單棋光雄部份18到達反 射波長λ,之發射且傳輸其他信號之埋擇性反射濾波器19 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) :衣. 言 · ΊΓ. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 24 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（22 ) 。波長λ,之信諕經由光纖18和濉波器16回至光循環器出 入口 12而與波長λ ^之信號重合。利用埋由光纖部份18之 雙通埴效果•波長λ，之信號與波長之信虢相位無鬮· 它是Μ大於光源1和2之同調長度之長度I。被相位移動。 其他波長λ，、λ 之信虢傳输經通濾波器19和光纖部份 18’而到達濾波器19’·在該處•波長λ·’之信»被反射。 接著埴信號回至光循環器出入口 12且相對於波長λ *信》 以大於21。之長度被相位移動·且相對於波長λ β信號Μ大 於I。之長度被相位移動•它是以大於有鼷各該二信《之同 調長度之長度被相位移動且因此與二者相位無闞。 最後*波長λ 之信號被濾波器19"反射。由於埋a 光钃部份18”之雙行程效果•它重合於被相位移動之長度 大於有闞其一之同調長度之其他信號且與它們相位無闞。 最後*該等信號從光循環器出入口 12朗向連至光通信 線路*如第1_所示，之循環器出入口 13前進。 上面說明可即時地延伸至較大數目之其他波長信號。 利用依據任何順序在第一組之後連接各通信頻道之一組8 擇性延遲霣路•該装置可容易地配置而Μ所需之不同波長 任意多組通信信號搡作。 即使在製造之後該装置也可容易地修改·Μ致它可依 所需頻道數目而再組態。 有闞參看第3_之減低光雑訊之装置的上面說明係闞 於其較佳姐態，其中該裝置對於所傅输之各通信信號包含 一組選擇性反射濾波器。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ·297公釐〉 25 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) '衣. 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（23 ) 除了埴較佳祖態之外•該装置也可依一不同姐態而製 成，其中只有某些通信頻道具有波長大於該等信號之最大 同調長度之半的軍撗光纖部份而彼此分雄之a擇性反射» 波器，因而其餘通信頻道被具有充裕寬之反射波帶之一姐 或多組反射器所反射。埴姐態使得在光雜訊減低装置上游 產生之某些FWM信號與該装置下游所產生之對應FWM信«相 位無闞。 為了確定用以減低光雜訊之裝置的操作•本申誚人， 在試驗進行中比較依據本發明之光通信線路與傅统型之一 種光通信線路。 試驗組態將參看第4圖加以說明。 二組同調光源以31和32示之。它們分別是美國德拉威 州惠普（HP)公司所製造HP81678A型以及日本SANTEC公司所 製造TSL-8Q型的二姐外腔型可調半導«雷射。逭些光源之 媒宽約為△v/slOO KHz。由闞係式Ι〇=ν/τιΔι/，其中 ν代表沿光纖發射光之傳输速率，對於所採用光涯之光纖 中同調長度可得1。= 650 從光源32所產生信號的極化被一組極化控制装置33對 齊於從光源31所產生信號的極化•装置33位於光源32之輪 出且包含由直徑約20-40 mu的軍棋光纖線圈所形成且對著 一袖搖動之二組元件。該二組極化對齊信號被一組-3 dB 的耦合器34加以姐合且送至一組TPA/E-MW型提升器35,該 產品已在前面提通且可得自本申講人。 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 26 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) '衣. 訂 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（24 ) 放大後信虢沿一長度U=13.8 k·之色敗移位單棋光 纖36之第一級傳_媒送出。該光雄在1543 η·波長附近具 有零色散，約0.1 PS/ (ηη* · km)之色散曲線斜率Κ及在 使用波長處約0.21 dB/kB之吸收率。 用以減低光雜訊之光路2 0速至光雄3 6之末嬙。它包含 經由出入口 11而連至光缅36之一組光循環器15，CR1 500型 •可得自上述JDS FITE公司；一組Bragg光櫊光纖濾波器 16連至光循環器之出入口 12且其最大反射率在1543.7 nil 波長處；一組軍棋光孅18*其連至濾波器输出16且是460m 長，其長度因此大於同調長度之半（在此處所採用光源情 況中約為325m); —組Bragg光柵光灌滤波器19連至光纖 18並且在試驗進行中被方便地遵取毎次信諕波長調整時之 頻譜特性。 第5圖示出當試驗時與所採用濾波器19之一串接之所 述濾波器16所反射功率的頻譜曲镍47。對此鼉拥结果•該 等瀘波器如第4的試驗姐態一般連至一組光循瑁器之中 央出入口。曲媒47·參考園形左方刻度，代表該光循環器 之轆出口所量得功率•而第5圆中曲線48 (參考園形右方 刻度）所代表頻譜功率之信號出現在循環器本身之_入口 Ο 光路2Q更包含一姐可調干涉濾波器21，其連至濾波器 19輸出且被調整Μ傳轆FWM產生信號之波長並且消除發射 光經遇濾波器16和19之後之剩餘信號波長之成份。濾波器 21速至-3 dB耦合器22之一输入》其另一 _入連至光循環 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 装· 訂 -k— · 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 27 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A 7 B7 五、發明説明（25 ) 器15之出入口 13。光姐件之間的連接是利用對頭焊接製成 Ο 埋由濾波器21和耦合器22·它們未出現在參看第3國 所述之雜訊減低光路10之一般画中•可使在第一级中FWM 所產生之發射有一通道至通信镍路之第二级。 埴種發射通道之成因如下：此試驗係有闞單獮二波長 之通信信號情況；在埴些條件下* FWM所產生信虢之波長 不同於二信«之波長，並且它沿通信線路傳輪之問踵可利 用濉波器消除；但是•埴種過濾FWM發射之技術在較大數 目通信頻道之更一般化情況中•如前所述•可能無用•因 為其中FWM所產生信號之波長可能與頻道本身之波長一致 且因而無法瀘去；為了能進行只具有二組通信信號之試驗 ，該試驗能印證在二鈒中FWM形成之信號如何加成（此試 驗因此也對於更一般化情況有助益）•有必要建立由第一 級中FWM所產生發射至第二级的通道；濾波器21和耩合器 22具有上述功能。 在-2 dB之耦合器22和34是熔凝光纖型•可得自上述 之GOULD公司。 在光路2 0之後，有一組線路放大器37,尤其是本申請 人所製造之〇LA/E-MVi型•它主要是在波長λ p = 980 nB抽 送之摻铒主動光纖。埴線路放大器，在-2 0 dBB之檐入頻 道鎵功率下·具有約30 dB之增益。嬢輪出功率（信號加 上放大後自發射）約為12-14 dBn。 嬢路放大器37之_出信《送至長度La=5.1 kn之色散 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 28 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4.. 訂 經濟部t央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（26 ) 移位單棋光纖38之傳_鑲第二级。該光纖在波長1545 n· 處具有零色敢•約0.1 PS/(n··· k·)之色散曲線斜率Μ 及在使用波長處约0.21 dB/k·之吸收率。 在進入光纖38之後*信號被一組頻繕分析儀39加以分 析*它是日本東京ANRITSU公司之MS9030A/MS9701B型。 第6A和6B圃表示在光涯32之波長變化•光源31之固定 波長下所量得分別沿光纖36和38所產生FWM信《之功率圓 。對於此量測•二組光纖之各組是直接地連至與放大器35 输出連接之一姐可變衮減器和頻譜分析儀39之間*暫時地 排除光路之其他姐件且對於二組頻道之各姐送出一姐2-4 功率至光雄轆入。在第6A和6B匯中所表示之功率值以表 之，且依下列鼷係相對於毎頻道具有1 bW(0 dBnO功率之 _入信號被正規化：

Ppv^norm) = . Ριη322)， 其中Pl"31，P1”，·是光轆入載«之功率值。來自光源32之 信號的極化被装置3 3加以轉動直至分別在光纖36_出或光 纗38輸出所量得FWM信號有最大值為止。 對於光纖36(第6A圖），光源31之波長人*被固定為 1533.58 π·並且以大約0.05 ηι定值，在1542.80 nn和 1543.80 η·之間變化光源32之波長λ ·而進行FWM產生功率 之董澜。該董拥结果以第6 Α画埭段41所連接之實心方塊示 之。可'明顯地看出在 1543.05 n·· 1543.51 πΐΒ和 1543.66 HU波長處有三届楽值；依本申講人之覼點*埴可解釋為由 本紙張尺度適用中國國家標準（CN’S ) A4規格（210X 297公釐） 29 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

298691 A7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 B7 五、發明説明（27 ) 於在上述波長處試驗中所使用光孅36之色歎值被抵消且相 位一致情況被確認。 考盧光纖36是由在下列波長：λ，= 1543.05 η·· λ 〇·= 1 54 3.5 1 no及λ 〇3 = 1543.66 n麗，具有零色敗之三 組DS光雄段所形成，進行光波技術期刊，第10卷》第11冊 • 1992年11月，第1553-1561頁所述之数值搛型之携擬。 引入該三姐光繼段樣型之其他參數如下： 衮減 〇〇 = 0.21 dB/k·; 玻璃折射率 n= 1.45 ; · 棋直徑 MFD= 8 ilia ; 非線性三階磁化率 Xlltl= 4.26.10-"·3/J ; 色散曲媒斜率 Dc ’ = 0 · 1 ps/(η·* · k·)。 在信號波長λ ^= 1533.58 na且λ 〇在1542.08 n騰和 1543.80 ηΐί之間時互諝峯值Ρρ„„之計算出正規化功率以第 6Β_之曲線42示之。 從曲嬝41和42之間的比較可看出*對於光纖36·從樣 型所形成FWM互調峯值之分佈與試驗所得者在性質上極相 似。埴使人可錤為具有撗擬所假設型式之色敗特性的光纖 *在所檢視波帶中*尤其是FWM信號之產生•可代表實際 光纖36之精確樣型。 第6Β·表示•相對於在試驗装置第二级中所採用光纖 38之對應结果。達接試驗ft测點之曲埭43表示•在波長入， =1534.84 11遍之信諕以及以0.111]|固定值在1544.1〇1)11和 1546.00 η·之間變化之波長λ a信號之間互調而產生FWM信 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) • i 装_

*1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 -----B7_ 五、發明説明（28 ) 號之正規化功率。二峯值出現在1544.80和1545.40 η·波 長。 在逭情況中*相對於數值棋擬，在試驗曲媒43和曲埭 44之間也有良好之對應性•其中光纖38具有在波長λ，= 1544.80 nm和λ〇β=1545.40 mo之處為零色敗之二光*段 •其他參數與對於光纖36棋擬所用之值相同。 因此得到之光纖36和38色散之數據被用於第4圏所示 用以減低光雑訊之裝置的整β行為之後鑛數值棋擬。棋擬 之數據與試驗结果在第7圓中比較。 第7圈代表一第一信號*波長nm，以及 具有不同波長值λ 8之一第二信號之間互調所引起FWM信號 之正規化功率Ρ。所得结果是在具有Μ及不具有第4圃所 示用以減低光雑訊之霣路20之情況產生。 試驗是分別地對於第二信號之三僱λ,波長值進行· λ·ι=1545.50 η·，λ**=1546.70 η·，Μ及 X«a=1547.80 η·。前面所述平頭焊接之光璩波器被依序逋接而取代第4 圈中所示之濾波器19·該濾波器具有Μ對應波長為中心之 反射波箝。 對照之下，數值横擬是對於在1544 ηΐί和1549 nm之間 的λ β值進行。 在第7_之圔形的Χ_上示出λ»值。 在Υ粬上的值是對應於装置輸出處所最得FWM信號功 率Pfw„ (tot)(整«Ρρ^功率）Μ及功率ΡρΜΜ(ΐ)和戸测（2) 之和的正規化差值之參數值ρ;後者代表沿第一鈒和第二 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 11f---1-----^ >衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -卜 31 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（29 ) 級*亦即沿第4圓之光纖3 6和38 ·所產生FWM信虢，在第 二级输出處所量得之功率。 尤其是•參數P以下式表之： -PFWM _ (^FWM 奶 + PfIVM (2)) 2 · λ] PpWM 0)" ^FWM (2) 為了估計P值*對於試驗之各波長λβ，除了來自装置之 FWM信號之鑲功率之外*需要量测在無干涉情況下沿第一 鈒和第二级獨立地產生之FWM信《之第二级輪出功率。 來自装置沿第一级之FWM信號之光功率(1)可利用 暫時地埋接頻譜分析儀39至放大器37之_出或第二级输入 ，且將該值除Μ構成第二级之光雄38之已知衮減值而直接 地量得。 沿第二级之FWM所形成信號之光功率PFWM (2) ·在具有 光雑訊減低光路20之情況•利用暫時打開濾波器21之_出 以及耦合器22之連接而量得，以致可防止在第一级中產生 之FWM信號到達第二級而不變動進入第二级之頻道功率。 在不具有雜訊減低光路20之情況•光功率Pm (2)之 曇测是利用暫時Μ—對應衰減之衮滅器取代第一级之光纖 36而達成，以致可消除FWM信號之產生而不變動進入第二 级之頻道功率。 在第7_中之點51、52、53代表闞於減低光雜訊之光 路20出現在第4匾裝置之第一级和第二级之間的情況中對 於三組上述波長λ·*、λ·β*λ83之試驗结果。 可注意到參數/〇固定於零值。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 32 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -ΙΓ. *?τ 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（3〇) 對於第二级之各波長λ，· FWM產生之整《功率對應於 在二级中所產生FWM信號之功率和。因此可避免由於在各 级中所產生之二FWM信》間干涉引起之任何其他效應。 在不具有雄訊減低光路20之情況，亦即•在第4画中 装置直接地將光纖36之_出建至放大器37之輸入•則上述 之干涉反而呈現•如第7鼷中在點54、55、56所代表之量 澜所示。在二種第一情況中*在装置_出之FWM信《之整 «功率比在第一和第二級中所產生FWM信號之功率和大約 80% 〇 在董测56之情況中，相對於第二信號λι=λ»,之波 長，在裝置轆出之FWM信號之整«功率低於在二级中FWM信 號之功率和；在此情況中·在第一和第二级之二FWM信號 間的干涉是部份地破壞性且用於雑訊減低之光路20之連接 使得由於FWM之雜訊大於無光路20之情況。 但是，明顬地有矛盾存在•一般而言，信號波長和光 傅输光繼之色敗特性無法以精確方式決定。如所述•一般 無法在最有利情況；相反地，由於不確定性或在參數之一 有小變化，常可能在各級中所產生之FWM信號間發生正干 涉情況。 在本發明中，利用將整« FWM信號之功率限制為各別 放大级中產生功率之和•可港免此種不利情況之發生。 在第7圓中的曲線57和58代表在缺乏雜訊減低光路之 二級装置中FWM信號之整*功率之數值棋擬结果。 於曲線5 7之棋擬中•前述樣型和相闞數值參數使用於 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 33 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7____ 五、發明説明（31 ) 該二级裝置之光鐵36和38。 相對地，曲埠58之棋擬中，所有其他參數值相同•使 色敗為零之下列波長被用於第一級之光纖36: λ*〇ι=1543.1 η· λ ’02=1543.6 η·以及 λ ’〇3= 1543.7 η·° 埴些值稍微與第一組數值棋擬中所採用之色敗值不同 。曲線5 7和58之間的差異示出在沿光纖之色散抵消值之相 當小變化時在二级所產生FWM信虢之間干涉的高靈敏性。 瑄種高度靈敏性Μ及在形成已知光纖的色敗特性時缺少精 確性·依據本申請人之観點，可解釋為試驗逢测（尤其是 量測56)以及數值棋擬结果（曲埭58)之間的不完全符合 性。 依據本發明之光雜訊減低光路尤其邃合於沿一多级光 通信線路之使用。尤其是，它遽合與做為一姐鑲路放大器 之放大器姐合使用·例如與參看第2圓所述之線路放大器 組合。 一種可能之S置如第1·所示，其中光雜訊減低光路 位於光信虢行進方向之放大器下游。 一組包含減低四波混合所引起光雜訊之光路的雙抽送 級線路放大器示於第8圖。對應於第2圖組件之組件Μ相 同#考號碼示之。 此一放大器包含一組摻铒主動光纖62, Κ及經由一組 雙向色性縝合器63而連接的一組相鬮抽送雪射64; —第一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Α4規格（210Χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 卜· 訂 34 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 _ 五、發明説明（32) 光隔離器61在待放大信號之行進方向被置於主動光繼62之 上游•而一組光雜訊減低光路10*已參看第3圔說明，被 置於主動光纖62之下游。 在光路10之内的光循環器禁止向後反射信«或任何光 雜訊，在相對於通信信號之相反方向之傳輪。 該放大器更包含經由一驵雙向色性縞合器67而與一姐 相關抽送笛射68連接之一第二摻餌主動光鏺66;接著一組 光隔離器69呈現在光纖66之下游。 對應於第2画之二级放大器所圼現之姐件的特性和構 造可被選揮K有利地符合該情況之搛式。 二级放大器之主動光纖62和66之長度Μ及從抽送笛射 64和68所發射之功率可被選擇而使得，對於約-16 dBB之 整體输入功率（信號加上自發射）·輸入至第二级之整體 功率約是7 dBm且來自第二级之整出功率約是13 dBm。 置放光路10於二级放大器之間使雜訊數量增加且由於 光路連接之損失減至最小；由於有鉋和情況下之第二级· 事實上，光路10之衮減大部被補償，並且由於光路連接使 放大器之整*輪出功率之減少被限制在約1 dB。 在連接光路10於線路放大器之上游或下游之情況，可 補償由於串接一短部份之主動光纖於光路本身而由低功率 抽送發射（例如由小型半導»笛射所供應）所形成之褒減 * Μ致可將該等信«放大對應於光路10之衮減的數量。 暫且不綸光路10如何相對於線路放大器而置放•該光 路之優點是可過濾沿光通信嫜路傅_且可能在放大器本身 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） 35 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .JU· 討 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（33 ) 内產生之自發射。與雜訊減低光路姐合之放大器*事實上 *將通信信號放大且將光路10之中«波器之反射箝外方其 他波長之發射加Μ衮減。 除了參看第8圈之說明外•埭路放大器也可依特定使 用要求而Μ單一抽送级姐態製成。在此情況中•也可姐合 用以減低FWM所引起光雜訊之一組«路以便利放大器。在 第9圃所示組態中*參看第3圖所述相同型式之一組光路 10沿放大器之光纖114而連接。該等傅_信號•傳經一姐 光隔離器111，被一組雙向色性供合器112與來自光源113 之抽送發射加Μ組合。在沿主動光纖114之中間位置*利 用雙向色性耦合器115和116而形成抽送之適當旁通•因而 在信號波帶內之發射被送經光路10。第二光W離器117被 置於主動光纖114之末纗。 參看第3圔所述之光雜訊減低光路10使得在線路預定 方向傳_之通信信«之間互調而在光通信線之不同级中所 產生FWM信號不相闞。 第10園示出依據本發明之一不同實施例在一組雙向光 學WDM通信系統中的一組光雜訊減低光路10’。 光路10’用以沿著雙向光通信線路而逋接，尤其是沿 著包含與雙向光放大器交錯之被動光纖部份的一組通信線 路而速接。 第10圓中所示光路是用於在各方向有四通信頻道之情 況。所示装置可依在各方向中傳_所實際採用之頻道數而 Μ如同第3園之單向光路相同方式被調整。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 36 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 hi. 經濟部中央樣準局員工消费合作社印裝 A7 B7五、發明説明（34 ) 光路10*包含具有四組出入口，以11、12、13、14表 之，之一組光循環器15’。 光路10’之說明情況中將包括來自與光循環器出入口 11速接的通信媒路部份且分別為波長λ»、λ»、λ*’、 λ〆之四驵光信號· Μ及來自與光循環器出入口 13¾接的 通信線部份且分別為波長λ7、λ·、λ·’、λ,”之另外四 組光信« *該等信號之線路寬度分別以Avi、Λι/»、 △ va’、△»/·*、Δντ、Δν·、’、Δνβ 表示之 Ο 一組在波長λ ^具有«擇性反射之光«波器16連至光 循環器15’之出入口 12。一組在波長λ «之邐揮性延«光路 17連至光濾波器16，且它包含有一皤連至濾波器16_出且 另一端連至在波長λ»具有埋擇性反射之光濾波器19的一 組單棋光纖部份18。該單棋光纖部份18是在光纖中光源1 、2、2，、2”、7、8、8’、8”之同諝長度ν/πΔν»、ν/ n L· ν % ^ ν / πΔι/2,'ν/τιΔι/*"'ν// πΔντ'ν/ / ττ △ »/ β、ν/ π △ ν β ’、ν/ τιΔν·” 之間最大值 I。之 —半長或大於其一半長*其中ν是在光纖中光發射之傳輸 速度。 —組在波長λ τ具有理擇性反射之光濉波器76¾至光 循環器15*之出入口 14。一組在波長λ·之選擇性延埋光路 77連至光濾波器76,且它包含有一纗邃至濾波器76输出且 另一蝙連至在波長λ β具有S擇性反射之光滹波器79的一 組軍棋光纖部份78。該單棋光纖部份78是等於或大於I。/ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 哀· 訂 L, 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2〖0X297公釐） 37 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（3〇 2 〇 光路10’包含其他适擇性延理光路17’、17”、77’、77” ，各包含等於或大於I。/2之單棋光纖部份18’、18”、78’ 、78”，且其各具有一媾連至前面理擇性延蠼光路之濾波 器_出且另一蝙連至在波長λ〆、λ,·、λ·’、λ,”具有 選擇性反射之光濾波器19’、19”、79 ·、79”之一輸入。 光循環器15’之出入口 11和13用以沿通信線路連接， 最好是靠近雙向光放大器。 對於來自速接光循環器出入口 11之通信媒路部份的波 長λι、λβ、λβ’、λ»”之信號，光路之操作如同第3園 光路10之操作•且可參考先前之說明。 來自連接光循環器出入口 13之通信線路部份的波長λ τ λ，、λβ’、λβ”之信號行進通道包括從光循環器出入口 14出去，在濾波器76或理擇性延«光路77、77’、77”反射 之後回至相同出入口 *並且從光循環器出入口 11退出。對 照之下，波長在濾波器76、79、79·、79”之反射箝外俩之 信號經由终嬙24從光路10’退出。 經由此光路，沿通信線路在二方向所產生FWM信號之 間的干涉被加以限制。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 装. 訂 Ί 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（36 ) 元件禰號對照 I、 2、2’、2”----光信號源 7、8、8’、8”——光信號源 3.. ..發射站 6----接收站 10、10 ’____光路 10a、10b、10c、10d____光路 II、 12、13、14----出入口 15、 15’----光循環器 16、 19、19 ’、19 ”____光濾波器 17、 17’、17”----選擇性延遲光路 77、 77’、77”----遵擇性延埋光路 18、 18’、18”....單模光雄部份 78、 78’、78”....單棋光纖部份 20 ----光路 21 ----濾波器 22、34----播合器 24----終端 31、32----同調光源 33.. ..極化控制裝置 35----提升器 36、38----單横光灞 37.. ..線路放大器 -n.' n - ki I - - ^ -- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 39 A7 B7 五、發明説明（37 ) 39.. ..光頻譜分析儀 61、 65、69、111、117----光隔離器 62、 66____光纖 63、 67、112、115、116____二向色性耩合器 64、 68----抽送笛射 76.. ..光濾波器 79、79’、79”____光濾波器 81.. ..信號組合器 82.. ..输出光纖 83.. ..提升器 84a、84b、84c、84d、84e____光纖部份 85a、85b、85c----線路放大器 87.. ..前级放大器 88.. ..解多工器 89、90、90*、90”____接收裝置 113____光源 114.. ..主動光繼 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •hi. 衣. 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210X 297公釐） 40

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. —種光通倍条统，其包含： 一一具有各別同諝時間，Μ不同波長調變之至少二姐 光信號涯； ---姐用Μ將該等信》多工化於一單一共同光纖之 多工器； ---姐連至該多工器.之該共同光雄之一鏽的光纖嬝 路； 一一用以接收該等信號之裝置，其連至該光纖嬢路之 一第二端且包含該等光信號之解多工器； 具特徽於它包含一組用以減低該等信《間四波混合作 用之元件*該元件沿該光纖線路而光學式串接且包含 具有至少二組理擇性波長濾波器之一姐光路*該等濉 波器各與該等光信賊之一的波帶有黼·該等濾波器彼 此光學式串接於一光通道上•包含於該等二組連鱭濾 波器之間該光通道之至少一段的長度大於對應該等光 信號源之至少一組之同諝時間的長度。 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 2. 依據申請専利範園第1項之光通信系统•具特徽於該 光路，對於各該等光信»而言，具有包含對應光信號 且排除其餘光信號之一相闞波帶之一組埋擇性波長濾 波器*該等濾波器彼此光學式串接於一光通道上*包 含於二組連鑛滹波器之間該光通道之片段的長度大於 該等光信號源之各組的同調時間之對應長度。 3. 依據申請專利範麵第1項之光通信系统•具特戡於該 光路包含具有與該光纖鑲路«接之一输入埠和一输出 41 — II I I I I 人 取| I I I I I 訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印製 298691 as C8 D8 六、申請專利範圍 埤以及至少一输入/輪出埠連至該等埋擇性濾波器之 一的一姐光循環器。 4. 依據申請專利範圈第1項之光通信糸铳•具特徵於該 等選擇性波長濾波器是布笛格（Bragg)光檷濾波器。 5. 依據申請專利範園第4項之光通信糸統，具特徽於該 布笛格光櫊濉波器是由.光纖製成。 6. 依據申請事利範圃第1項之光通信系統，具特微於至 少一姐光放大器沿該光纖媒路配置。 7. 依據申猜專利範面第6項之光通信系統，具特微於該 光放大器包含摻螢光雜質之一組主動光雄·K及一組 抽送發射源。 8. 依據申請專利範園第7項之光通信系統，具特徽於該 螢光雜霣是铒。 9. 依據申謫專利範画第7項之光通信糸铳，具特微於該 FWM (四波混合）減低元件光學式串接於沿該主動光 纖之一中間位置。 10. 依據申誧專利範圔第9項之光通信系統•具特微於該 FWM減低元件外側供抽送發射之一光行進通道被提供 於該主動光纖被該元件分隔之二部份之間。 11. 依據申謫專利範蘭第9項之光通信系铳，具特微於該 光放大器包含二主動光纖部份·各具有一抽送發射源 〇 12. 依據申請專利範画第9項之光通信系統*具特徵於該 主動光纖部份之長度、在主動光纖内之螢光摻雜質濃 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 42 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央揉準局負工消費合作社印裝 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 度、Μ及抽送源功率，被搡作地埋擇而使得該放大器 之整«增益比缺少該FWM減低元件時之相同放大器之 埔益少2 dB· Μ致該二主動光纖部份之間的光連鱭性 被恢復。 13.—種用Κ傅输光信諕之程序*其包含： 一一產生具有各別波長_之二組調變光信號； 一-將該等信號多工化於一光傳_媒路之一纗，該光 傳输媒路包含由於信«間四波混合作用產生互調之至 少一單棋光纖部份； 一-在該光傳繪線路之一第二端接收該等信號， 具特徽於它包含在該光傅_線路之一中間位置理擇地 延遵該等信號之操作，其中該選擇性延《操作包含： _ 一埋擇地將該等信號送至預定長度之各別光通道* 該等長度通用以使該等信號彼此相位無鼸； 一-在該等光通道之後再结合該等信號； 一-其中該等光通道之至少一片段是共同的。 14·依據申請專利範圏第13項之傅_光信號程序，具特徽 於它包含沿該傳输線路至少一次將該等信號光學式放 大之步驟。 15·依據申請專利範圃第14項之傳輸光信號程序•具特激 於該選擇性延埋該等信《之步驟是緊跟於且跟隨著將 該等信號光學式放大之諸步驟。 16.—種光放大器•其包含： 一一摻有一種螢光摻雜質之一第一和一第二主動光纖； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 43 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) " -—r I 訂 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 __供該等第一和第二主動光雄之抽送装置，用Μ供 應抽送功率； 一-在該第一主動光雄内之耩合装置*用Μ耩合該光 抽送功率和具有各別同調時間之不同波長之至少二傳 输信號； ---組用以減低該等;ft號間四波混合作用之元件， 該元件是光學式串接於該等第一和第二主動光繈之間 *具特徵於該FWM滅低元件包含具有該等傅输信號被 埋擇地傳送之不同長度光通道之一姐光路*且該等長 度之值使得至少二信號遭受大於各別同諝時間之相對 延遲。 17. 依據申請専利範圔第16項之光放大器，具特徽於該等 光通道之至少一片段是為該等信號所共有。 18. 依據申誚專利範圃第16項之光放大器，具特微於該螢 光摻雜質是铒。 19. 依據申諝専利範围第18項之光放大器，具特激於該主 動光纖包含鋁、緒和鑭做為另外的摻雑質。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 装· -.tr' 經濟部中央標準局WC工消費合作社印製 44 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）