TW315552B - - Google Patents

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經濟部中央揉準局貝工消費合作社印製 315552 A7 B7 五、發明说明（1 ) 本發明僳有關使用於通信糸統之一種光通信条统與一 種光放大器。尤其是!^用於分波多工型傳輸或”WDM傳輸” 之一_種光通f条統與放大器。在此種傳輸中，利用光波長 多工方式，多個彼此無蘭頻道或傳輸信號被傳經同一光缕 線。因為它們各與一特定波長有關，所以這些傳輸頻道可 以數位式或類比式且可彼此被分辨。 為了能傳經數百公里距離，那是被動式光纖能達到之 最大距離，需沿線置入一組或多組光放大器以補償信號衮 減。 在義大利專利申請MI94A000712中，與本案相同申請 人 > 說明一種具有摻雜光_且串接之光放大器之傳輸線， 該傳輸線特別適用於分波多工傳輸，其中在缕蕊中摻雜劑 之組合使得即使在多信號同時饋送之情況，也可在一預定 波長帶域對於所有頻道達成高倍號/雜訊比。 上述結果是使用放大光纖而逹成，其中配合主摻雜劑 使用的適當次要摻雜劑之筵取·和量测長度使得在整個放大 帶域之增益曲線無重要之壓抑現象。 尤其在義大利專利申請案MI94A000712中掲示一種光 通信条統，其包含有： ， •在預定波長帶内産生光信號之發射裝置， •接收裝置， . •用以連接該發射和接收裝置之一組光纖線， •沿光纖線配置之作用光激光放大裝置，其操作式彼 此連接而將該光信號從該發射裝置發射至該接收裝置，'其 本紙張又度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------裝------訂------IHA (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 315552 A7 B7 五、發明説明（2 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本寅) 特徽於該光放大裝置包含至少一組矽石為主之作用光缕， 其纖蕊以至少一種螢光主摻雜劑和至少一種次要摻雜劑摻 雜，其彼此功能關僳使得在上述帶域内之波長倍號在接收 端處之光信號/雜訊比不低於15 dB(以0.5 nm之濾波振幅 量測)，該情況對於在該帶域内之單一信號或是在該帶域 内不同波長之至少二信號同時饋至該放大裝置均適用。 最好該螢光主摻雜劑是氣化物形式之餌，且該次要摻 雜劑是鋁、鍺、鑭之氣化物。預定傳輸帶最好包含在1530 和1560 μ之間。最好是，依據本發明之線路包含沿線串 接之至少三組光放大'器，至少其中一組具有摻鋁、鍺、鑭 和餌之氧化物之纖蕊的作用光織。 經濟部中央揉準局員工消費合作社印製 為配合在光通信糸統中使用此一線路，需有一组適當 之前置放大器，其位於線路和接收器之間。“前置放大器 ”是一種放大器，在將信號送至接收裝置之前，它接收低 功率信號且將之放大直至到達適合裝置敏感度之功率準位 為止。（在下面說明中“準位”用以簡稱“功率準位”）。 前置放大器也具有限制倍號動態之作用，其相對於來自發 射線之信號準位變·化而減少進入接收器之信號準位變化。 事實上，沿線上之條件變化可能導致往後信號之準位變化 。這種變化可能由於連接光纖衰減（其導致穿透損失）和可 能之異常（例如，處理含光纖之纜線所引起之局部衰減）或 由於光放大器衰滅。在所述發射線情況中，變化提供至20 dB最大值為止。S—方面，在光接收器之输入端*如果後 者是依據歐洲規格SDH或美國規格SONET製成，信號準位必 本紙張又度逍用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公嫠）

'V 'V 經濟部中央梂準局負工消费合作社印装 A7 B7 五、發明説明（3 ) 須被包含在-26 dBi«至-11 dB·之範園内。為了確保安全邊 限，将前置放大器之構造公差列入考盧，進入光接收器之 倍號準位需在-25 dBn至-13 dBm之間。因此，前置放大器 必須睡抑信號動態以便將信號準位限於該範匾内之值。 在相同申請人之專利申請案EP567941，在此被列為參 考*其描述在輸出具有功率限制之光放大器，其画形示於 第1困。其包含經由二向色《合器3從幫浦雷射2之幫浦發 射和信號1所餿送之二部分光纖4和6所組合之摻稀土光鐵。 沿光纖上配有元件5,其在倍號波長比在幫浦波長吸收較 多之發射。 此種具有功率限制之放大器的操作原理示於第2靥， 其展示相對於正規化光纖長度（在橫座檁上）之幫浦功率（ 在左方座標上以nW示之）和倍號準位（在右方座樣上以dBn 示之）。示出二種情況：一種是-25 dBB之输入信號1 一種 “弱”佶號•以實線示之）和另一種是〇 dBn之输入信號1 一種“強”倍號，以虛線示之）。输入幫浦功率是20 ntf。 等化動作導自在局部衮滅之前和之後，在二级内幫浦功率 和放大信號功率之間的相等。在第一级中（光纖4) * “強” 倍號被放大至高於弱信號之準位。然而，“弱”信號利用 S浦功率•在第二级（光缕6)内該功率之剩餘分董足以將 信號放大至所需輸出準位。 另方面，“強”信號幾乎完金利用在第一鈒内之幫浦 能麗。至第二级之末端處，剩餘幫浦功率非常低且倍號被 小量放大或稍黴衮減以致其到達與“弱”信號相同之準位 本纸張尺度逋用中國國家椹準（匸阳）八4说格（210><297公釐） -------f ·裝------訂-----Ηλ (請先《讀背面之注$項再填寫本頁) 輕濟部中央梂準局貝工消費合作社印製 315552 A7 B7 五、發明説明（4 ) 。在上述二邊限間的中間準位輸入信號萌顯地以相同方式 朝向相同輸出準位發展。方便地選擇吸收器5沿光纖之位 置，此種放大器確保在具有變化準位在至少15 dB之間隔 内的輸入信號存在時具有在1 dB内之固定輸出準位信號。 在EP567941中所述之裝置中，需要具有信號動態之強 力壓縮之光放大器，其方便當作點對點通信条統中之一種 前置放大器，它不需有連接發射器和接收器之光纖上之中 間放大器。在此情況中，該裝置被裝配在被動連接光纖和 接收器之間。 J. F. Federici等人之美國專利5280383掲示一種能 在減低幫浦功率下操作之二級光放大器。第一鈒在線性放 大狀況下操作，第二级在飽和狀況下操作，以致導致信號 動態之某些壓抑。在一實施例中，二級以一組隔離器分難 ，其後跟著具有約10 na通帶之濾波器。隔離器移除伴隨傳 輸之放大自發性發射，而帶通濾波器移除在信號方面之部 份傅輸放大自發性發射，允許遴定之1 〇 ΠΒ帶域通過。但 是，不似EP587941所述之放大器，各级具有一獨立幫浦源 並且帶通濾波器吸收來自第一级之任何剩餘幫浦功率。因 此，這放大器並非依據在第一級中含差量幫浦圾收（依信 號準位）和在第二级中含剩餘幫浦利用（在弱信號情況中）。 如EP567941所述放大器所用，之所述機構。此外，在濾波 器存在之情況，該放大器只能以小於1〇 nm之傳翰错操作， 不足於多波多工傳輸之用。 J. -M.P. Delavaux等人文章 “REAP:循環鉗放大器 -7 - 本紙張尺度逍用中國國家樑準（CNS ) ( 210.X297公釐） I.-------f 袭 — . (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) nt If— ·

A 經濟部中央揉準局—工消費合作社印製 A7 B7 _ 五、發明説明（5 ) 幫浦”，IEEE Photonics Technology Letters，第6卷第 3冊，1994年3月3日，第376至379頁，説明具有摻餌光缫 之二级前置放大器*在第二级利用來自第一级之剩餘幫浦 功率，其中使用舆6 nB(-ldB)帶寬之帶通濾波器串接之一 組光隔離器於裝置之二级之間使得在信號動態之某種壓抑~ 之外，對於在濾波器傳輸帶内波長之信號可得到高增益以 及低雜訊值。尤其是，利用限制裝置之傳輸帶成為濾波器 通帶*其他波長之自發性發射被移除，以致它不會降低第 一級之相反狀況或使第二級飽和。述文章關於在濾波器 .傳輸通道内一波長之單一頻道的傳輸。在該文寧内未建議 在一種WDM光通信条統内裝置之可能應用。 為了提到多波傳輸，申請人試圖使兩EP567941所述前 置放大器於具有IT/MI94A000712所述串接放大器之一組tfDM 傳輸線之末端。但所發現在輸入和輸出之間佶號動態的預 期壓姻減至一減少程度：在輸入信號準位中20 dB變化之 情況，得到在輸出信號準位之14 dB變化，該變化大於上 述標準所允許。 該缺鲇舆裝置之二級中幫浦能量吸收上自發性發射和 其放大效應有關。在光學WDM通信情況中，在具有串接放 大器之寬帶傳輸線之輸出，一自發性發射成份靠近不同波 長之信號，其依據一連續頻譜分佈，一般是沿傳輸線所採 用之放大光纖型式。放大信號準位高於在各波長之自發性 發射準位並且這確保.足以有無誤接收之高信'號/雜訊比。 但是，自發性發射之總功率與所傳輸信號強度有關。弱信 ~ 8 ~ 本紙張尺度逍用中國國家揉準（CNS ) A4规格（2I0X 297公釐） - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝 -----—-----訂 H" -d nn In— nn mf 315552 A7 ·、 B7 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印裝 五、發明説明（6 ) . 號沿線上和缓利用幫浦供應能董而被放大，以致大部份之 該能量放大自發性發射。較強信號將幫浦和自發性發射之 可用能量所激勵之準位較大程度地移開且其放大較小。除 了依據傳輸信號之準位之外》自發性發射隨串接放大级之 數目增加而增加。 \ 在具有串接放大器連4至EP567941所述裝置之寬帶傳輸 線情況中，來自傳輸線之自發性發射沿裝置之作用光纖被 放大且被加至在作用光纖本身所産生之自發性發射。 己發現，卽使比信號準位低，經由幫浦能蛋而分散的 自發性發射修改對於弱信號和強信號之幫浦差最吸收機構 ，那是EP567941所述裝置之信號動態的壓制效應所依據。 尤其，在弱信號情況，自發性發射相對地強且其放大時吸 收己經在第一级的前置放大器内之可用抽送能量。因此， 第二级並未有充分的幫浦能量將弱信號放大至如同較強輸 入信號所得到的相間輸出準位，其重叠著一較低自發性發 .射且利用在第一级的前置放大器中呈現之幫浦能量。因此 ，大致而言，由於短少剩餘幫浦能量，第二级在弱信號之 情況並未以適當方式使用。 在EP567941中所述“點對點”通信糸統情況内前置放 大器裝置之良好操作之原因是來自通信線之信號並未被具 有頻譜分佈相似於裝置作用光缕之自發性發射的相對大量 雜訊所重叠；該裝置是塞於被動式連接光纖和接收器之間 並且在前置放大器中所呈現之唯一自發性發射具相對低值 且沿放大器本身之作用光纖産生。 (請先閲讀背面之注項再填离本頁) -裝---- —訂---- I m r -水—--------- ^—.n ^m- mV Im VBH —nfl Bm 本紙張尺度逍用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 經濟部中央標準局属工消費合作社印製 五、發明説明（ 本發明提供上述間題之一解，其配合具有/非常^ (25 -30 nm) t輸線操作。 ~ " ''""'•«•••«"«••Vi 本申請人發現，衰減在f號帶之波帶的自發性發射可 ’ ^---—--· ~^~'~^· ______ 以使量jt级永遠具有將信號放大至所需準位之帑浦功率的 程度。尤其是發現欲達此目的並不需要'完全移去與信號波 長不同之所有波長的自發性發射，如前面所提：對於信號 動態之限制上有重要影之自發性發射之預定最小值而言 ，利用比其較高之值卽足以衰減在靠近信號帶之波長區間 内之自發性發射。 依據本發明之一論點，本發明傺關於一種光通信条统 ，其包含有： •在一預定波帶内以不同波長之至少二組光信MMM • 1收裝置_， •供 裝, 信I從該發翼遷jijg氮gjt裝主ji波_導ϋ放ΛΜ 其待擻於有一組 收裝置_之1，包含有： •一組光學摻稀土波導，經由耦合裝置，被饋以在一 抽送波長之抽送發射和來自該光纖線之信號， -10 - 本紙張又度逍用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） ----------裝—-----------’訂---------- 11.-------------- /-' (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ^15552 A7 B7_ 五、發明説明（8 ) 差動式.衰減裝置，位於該摻雜波導上之第一預定位β • 置，能導致在該預定波帶之衰減比在該抽送波長所導致之 衰減大一給予董， •位於該摻雜波導上第二預定位置之濾波裝置，其具 有適合在該預定波帶發射信號而不嚴重衰減並且·在連鑛於 該預定波帶之波帶以高於預定最小值之值衰減自發性發射 之頻譜衰減曲線| · 其中該第一和第二預定位置，該差動衰減裝置之給予 衰減量，該濾波裝置之預定衰減最小值以及連續於該預定 帶之該波帶彼此以函數關僳被選擇而使得前置放大器輸入 倍號之一在20 dB内的功率變化包含輸入至接收裝置而不 大於12 dB範圍之功率變化。 最好連缠於預定信號帶之該波欝包含摻稀土材料，而 為前置放大器之一部份的光波導自發性發射之相對最大值。 最好連鑛於預定信號帶之該波帶，包含作為放大裝置 之一部份的主動波導自發性發射之相對最大值。 有可能對於信號之一輸入準位中20 dB之變化，將輸 人至接收裝置的功率變化限制於9 dB，並且便利地簇取濾 波裝置而限制於6 dB。 該濾波裝董被塞於摻雜波導中最好是該波導總長之15X 至50¾之間位置，最好是在20¾和30¾之間。 最好是，該差動衰減裝置被塞於濾波裝置和輸出之間 的摻雜波導内，尤其是在波導總長之50¾至75¾之間位置。 另外可以提供第二組濾波裝置*其適合傳輸信號而不 -11 - · 本紙張尺度遑用中國國家捸準（CNS ) A4規格（210X297公釐〉 n- nm fm mu Β—l^i ^rmma vm tm 7 nm- nn fm f·^^— n I ^ fla^i ^—n ml. n^i— ial^i ^ 、T r' >，-"K (請先閱讀背面之注意事項再填寫本I) 經濟部中央梂準局—工消費合作社印製 鏟濟部中央梂準局員工消費合作杜印裂 A7 B7 五、發明説明（9 ) 致於嚴重衰減它們並且至少在連缠於信號波畏之一波帶衰 減自發性發射。此種第二濾波裝置有利地置於波導總長之 50¾至751之間的位置。 該摻雜光波導最好是一種矽土為主的光織並且作為主 要摻雜劑的稀土材料最好是餌。至於次要摻雜爾*可以使 用鋁土、鍺和鑭或鋁土和鍺。濾波裝置最好具有在1532和 1534 nm之間的截止波長（-3 dB波畏）。倍號之該波帶最好 包含在1535和1560 nm之間的帶域。 · 濾波裝置可包含對連鑛於信號箝之自發性發射帶波長 而言彼此縐合之二纖蕊之光纖部份•該q纖Μ之一與光纖 同軸且在二端連至摻義波導並且另一纖蕊Μ離中心且兩端 被截止。或是濾波裝置可有利地包含用於反射之一组干渉 濾波器。該濾波裝置也可包含對抽送波長之低衰減通道。 例如，該濾波裝置可包含：從抽送波長之發射（至第二端） 分離出信號和自發性發射帶之發射（至第一端）的第一组二 向色鑕合器；一組濾波器，連至第一端且能衰減該自發性 .發射；組合來自濾波器之發射與來自第二端具抽送波長之 發射的第二組二向色耩合器。在連鑛於預定信號帶之波帶 内，該濾波裝置之衰減最好是至少6 dB，能有10 dB更好。 該差動衰減裝置有利地包含：從抽送波長之發射（至 第二端）分離出信號帶内之發射（至第一端）的第一組二向 色耩合器；一組能衮減信號之衰減組件，尤其是一組光缕 ，其連垄第一端ί 一組結合來自衰減元件之發射與來自第 二端之抽送波長之發私的第二組二向色繙合器。一組光隔 -12 - 本紙張尺度遑用中國國家梂準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） ----_-----/^装--------ΤΓ--------fj (請先X讀背面之注^h項再填寫本頁) 經濟部中央揉準局貝工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（10 ) 離器可被置於衰滅組件和第二组二向色鑼合器之間。 該差動衰減裝置也可包含選擇性作為放大器之相同摻 雜光纖之一部份之一圈或多圈光纖所形成且具有一預定彎 曲半徑之繞線。 最好是，在信號帶中羞動衰減裝置之衰減比抽送波長 處之衰減大約5 土 ldB。 依據本發明之光通信糸統在具有三組或多組作用缕維 光放大器沿光纖連接線串接配置之情況中尤其有利。事實 上，在串接放大器之情況中*尤其在寬帶傳輸時，沿線上 之自發性發射累積問題特別嚴重，該問題可由依據本發明 之条統加以克服與解決。 該光放大裝置可包含具有摻以，至少一種螢光主摻雜劑 和至少一種次要縿雜劑之以矽土為主的作用光纖，其彼此 之函數蘭像使得它們提供以0.5 nm濾波振幅量測時在接.收 處之光信號/雜訊比對於包含在該預定帶之波長信號而言 當各該作用纖維光放大器之輸入信號功率不低淤-16 dBa 時不低於15 dB。有利地，該主摻雜劑是铒且該等次要摻 雜劑是鋁、鍺和鑭。 依據本發明之第二論點•本發明僳有關一種龙放 ，其包含： * 一組摻租 •提供定^範圍—之二

•該 至Z ' -13 - 本紙張又度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇χ：297公釐） I - n n I I —^ n I - -- i 訂------ -- (請先M讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央揉準局—工消費合作杜 315552 ____ B7___ 五、發明説明（11 ) 提供光抽送功率， ———— •在致iUi送ja率i入信號雜波隻虫_之麗 合裝置， ——····- •配合該摻雜波導之抽送以一給予輸出準位輸出由該 ______ ______ 稀这微欲意氨& .-信戈」 *位於沿主動波導之第一_預定位置的差動衰減裝置， _______ —-- ----__________—--------- 其本播I在告袖^波韻盖產皇遲_之 預定~衰^_41—- 其特徽於濾波裝置位於沿該摻..嚴遞導__之j..二*-定-« V- ... - 1 1 ' ' 且具有一頻譜衮減曲線適於定輸倍號而不嚴 帶衮減1發性發jl，其中該第一和第二預定位置， 該差動衮減裝置之預定衰減值，該濾波裝置之預定衰減最 小值以及該連缠於該預定帶之波帶彼此以一函數蘭僳被選 定而使得在輸入信號之一在20 dB範圍内的功率變化包含 放大器之輸出功率在不大於12 dB範圍内的功率變化。 此種光放大器可依據本發明之第一論點的光通信条統 之一部份的前置放大器配合所建議之一種或多種較佳方法 而製成。 更多資訊可由下列說明參看附圖而得到，其中： 第1圖展示一種習知放大器圖； 第2圖展示，對於不同功率之二輸入信號，第1圖内二 级放大器之信號準位和抽送功率； 第3圖是依據本發明之一種放大器圖； -14 - 武逍用中國國家標準（CNS ) A4规格（210 X 297公嫠） (#先W讀背面之注意事項再填寫本I ) 裝· 訂 A7 B7 _ 五、發明説明（12 ) 第4圖是一種摻Er/Al/Ge/La光纖之自發性發射頻辑； 第5圖是關於一種雙蕊光纖且適用於放大器内之凹口 波濾波器之傅輸特性； 第6圖是用以董測依據本發明之一種放大器之特性的 試驗圖； 第7圖是在放大级之間具有20 dB衰減的串接放大器， 在四组信號餓經一傳輸線之情況，放大器之輸入（A)和輸 出（B)頻譜； 第8圖是在放大鈒之間具有23 dB衰減的串接放大器， 在四組信號饋經一傳輸線之情況，放大器之輸入（A)和輸 出（B)頻譜。 訂----- 第9圖展示依據習知技術（A)和本發明（B)之放大器中 對於四波長信號之輸入準位和輸出準位之間鼸係； 第10圖是不同濾波元件之圖形； 第11圖是依據本發明之光通信条統之圖形： 第12圖展示依據本發明之一實施例的雙级光學線上放 大器之圔形： 第13圓展示依據本發明之另一不同實施例的雙鈒光學 線上放大器之圖形。 經濟部中央梂準局昊工消費合作社印装 依據本發明之一論點的放大器實施例示於第3躕。該 放大器可被摆用為具有串接放大器之一種光學WDM通信条 統内之前置放大器；其提供一種摻稀土光纖，最好是摻餌 光纖，分成5、7和9三部份，並且經由一組二向色耦合器4 被饋以來自雷射3的幫浦抽送信號。包含在一所給予傳輸 本紙張尺度逋用中國國家橾準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 經濟部中央揉準局舅工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（13) 帶内不同波長之倍號，經由輸入端1，通過第一光隔離器2 且經由二向色縐合器4傳至摻雜光纖之第一部份5。光纖部 份5經由一組凹口波濾波器6，其能衰減呈現在連缠於信號 傳輸帶之波帶的自發性發射，而連至光纖部份7。相反地， 該濾波器在信號波帶和抽送波長處具有可忽略的衰滅。 信號在光繼部份7被進一步放大，其以一組差動衰滅 器3終止而使得在信號帶之衰減比抽送波長處之衰減大一 預定童。 在例中所示衰減器8之操作步驟包含依據波長而分離 入射之發射，衮減信號成份且留下抽送成份不變，並且隨 後重組合該二成份。以信號波長之發射被二向色耩合器12 引向一組衰減光纖13，在該處它被衰減一預定因數。光缕 13可隨著一組光隔離器14而提供在信號傳輸方向之進一步 衮減。抽送發射無衮減地（若忽略因耦合器之小損耗）通過 二向色鑼合器12之另一分支並且在二向色鑼合器15與信號 重新组合。在實施例中，衰減光纖13包含0.4«!長之矽土為 主之光纖，其摻以具有0,109數值口徑（M)、1180 na 截止波長並且在1550 nm具有約5.1 dB衰減之鈦。 隔離器14可由包含參看濾波器6所述之一組濾波器且 具有相同衰減特性和濾波帶之第二組濾波裝置所組成或取 代。該第二組濾波裝置有助於消除在光纖部份7進一步産 生在該連鑛於信號之帶域的自發性發射分暈。 最後光纖部份9，建至衰減器3之輸出*依據較大或較 小剩餘抽送功率而放大或衰減信號|亦即，最後在輸入信 - 16 ~ 本紙張A度逍用中國國家襟準（CNS ) A4規袼（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 Ύ 經濟部中央棵準局員工消費合作社印製 3155S2 A7 B7 五、發明説明（14) 號準位上，其將形成輸出信號動態相對於輸入信號動態之 壓縮。信號接著經由隔離器10而傅輸至輸出端11。 在義大利專利申請案MI94A000712中所述之摻Er/Al/ Ge/La矽土為主光纖被用為作用光纖.，其纖蕊具有下列氣 化物重量百分比之組合：

Er2〇3 : 0.2¾ Al2〇3 : 4¾ Ge〇2 : 18¾ La2〇3 ： 1¾ 此一光纖具有0.219之數值口徑和9Π nm之截止波長。 這型光纖之發射曲線示於第4圖*其使用11米長光纖在980 nm波長抽送約60 mtf之抽送功率至光繼而得到。光纖之選 定長度對應於所採用抽送功率之有效利用。從圖形可看出， 這光纖在1530 nm具有峯值之自發性發射。 澳導位置配置。因 此，濾波裝置不僅可從傳输線移去自發性發射，而且也移 -—^^-- 去敗並且以此方式防止使用 可用之抽送能董於自發性發射之放大而使裝置無法放大弱 信號。將濾波裝置放在波導入口將增加輸入損失，惡化至 濂波器操作波畏處之雜訊值相同程度。 依據上面説明*濾波器位置因此被選擇使得該濾波器 可消除或衰減連鑛於信號信且沿線上逐漸形成之自發性發 射峯值*以及在放大器之第一部份所産生之自發性發射峯 值之重要分量，以便使得上述壓縮機構有效率，而不致於 在另一方面當信號是低強度時不利地影繼信號。. 在所述構造中，濾波器6之便利位置是在放大器之作 用光纖總長之15¾至50¾之間，且最好在20¾至30¾之間。 -17 - ' 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格:（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) —1 1 -I HIml m»- - 声 訂

T Λ7 Β7 五、發明説明（15) 差動衰減器8之位置可依上述專利申請案EP567941所 述之準則選定，尤其是在作用光纖總長的50¾至751之間。 對於熟習本技術者，依所揉用条統和裝置之待性，將 可依各情況而遴定最合適位置以達成本發明之操作機構。 在所示例中，光纖部份5、7和9被分別選擇具有3、5 和5米之長度，對應於濾波器6和差動衰減器8之位置大約 在摻雜光纖總長的23¾和62¾之處。 凹口波濾波器6是具有二潘蕊在預定波長下彼此光學 式鑼合之光缫部份的型式，其一Μ與所連接光缕同軸且另 一蕊偏離中心且在末端被截止，如同申請人之專利ΕΡ441211 和ΕΡ417441所述，其說明在此列為參考。該濾波器之尺寸 使得其離心纖蕊鑼合至連缅於信號傳輸帶，對應於摻雜光 纖之自發性發射峯值，之波長帶域；在離心纖蕊之末端的 截止使得傳入之波長傳送於光纖表層，以致它們不在主纖 蕊中再龋合。 在所進行試驗中，使用所述型式之二Μ光纖；它是具 有下列參數值之矽土為主摻鍺光纖： (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) -裝丨 ---訂 經濟部中央樓準局員工消費合作社印製 在1530. na之衰減 6 dB 對應3 dB衰減之波長1533 rim 濾波器長度 35 μ 纖Μ之間距離 18 /i in 中心蕊直徑 4 μ m (NA 0.195) 偏移蕊直徑 9 jU a (NA 0.135)' 該雙蕊濾波器之頻譜響應曲線示於第5圖。 18 - 本紙張又度逋用中國國家楼準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） 1"s或---- A7 B7 經涛部中央標準局貝工消費合作杜印褽 五、發明説明（16) 幫浦雷射3是具有下列特性之良好量子型雷射： 發射波長 λρ二980nm; 最大光輸出功率 Pu = 70 nW。 上面型式的當射*例如由美國麻州桕林頓之LASERTRON 公司製造。 二向色縐合器4、12和15是熔合光鑛合器，由980nm 單模光纖所製成並且在1530-1560 η·波帶，依據極化情況 在光輸出功率具有<0.2 dB變化。上逑型式之二向色鋇合 器可自市場得到，例如美國GOULD公司和英國SIFAM公司所 生産産品。 光隔離器2、10和14之極化控制與傳輸信號極化無鼸 且具有大於35 dB之隔離和低於-50 dB之反射。此處所用 圈離器是美國 IS0WAVE公司 MDL 1-15 PIPT-A S/N 1016型。 第6圖是用以量測所述放大器性.質之實驗組態。在此 實驗中，分別具有波長λ i=1536 nm，λ 2 = 1544 nm，λ 3 = .1550 nra和λ 4 = 1556 nm之四組信號37、38、39、40經由波 長多工器42饋至光繼41。 信號分別産生自配合構成接收器之末端裝置之1536 nm DFB雷射；具有連接發射可變波長.而預選定於1544 μ之ECL 雷射，美國HP公司所生産，ΗΡ81678Α型；具有連鑛發射之 1550 nai DFB雷射，日本AHRITSU公司所生産；具連鑛發射 之1556 nB DFB雷射，日本ANRITSU公司所生産。多工器42 是由1X4分離器所形成，美國E-TEK DYNAMICS公司所生産。 輸至線上之輸入信號準位由一組前置等化器43加以調 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) τ •裝------訂 泉----- m· ml m« nn 本紙張尺度逍用中國國家樑準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央揉準局身工消费合作社印策 A7 B7 五、發明説明V ) 整；經一提升器44之後，信號被送至包含四組線上放大器 45、45’、45”、45”'之傳輸線，其具有分別可變衰減器46 於其間，用以模擬具有不同衰減情況之各別光纖部份。依 據本發明及參看第3圖之前面説明之光放大·器被置於傳輸 線之末端。放大器輸出連至一部光譜分析儀48。 前置等化器43包含四組可變衰減器43a，由加拿大JDS FITEL公司所生産，其衰減依各頻道之光功率而諝整。提 升器44是TPA/E-12型，由本申請人提供。放大器45、45’ 、45”、45”’彼此相同且提供30 dB增益|而具有+14 dBm 之總輸出功率。該等放大器使用在IT/MI94A000712所提出 且在前面己説明之摻ErVAI/Ge/La光纖。光衮減器是前述 JDS FITEL所生産之VA5型。光譜分析儀是日本ADVANTEST 所生産之TQ8345型。 試驗1 在第一試驗中，衰滅器《各孢供28 dB之衰減，相當 於約100 km之光纖。在具有凹口波濾波器之放大器輸入和 輸出之總功率和信號功率均被量測。在輸入之董得總功率 是25.1W w(-16.0 dBia)，其中 3.7w w(-24.3 dBm)是信號 功率。因此*信號功率和總功率之比值是0.147。放大器 輸出之總功率是2.81 mW (4.5 dBm)，其中0.88mW (-0.55 dBm)是信號功率。在輸出端，信號功率和總功率之比值是 0.313，該比值大於輸入端比值之兩倍。 um P. 在第2試驗中，上述放大器47與依據習知之放大器47' 本紙張尺度適用中國國家棣準{ CNS ) Α4規格（2〗ΟΧ 297公釐） (请先閲讀背面之注意事項寫本頁

、1T A7 B7 經濟部中央揉準局員工消費合作，杜印装 五、發明説明¥ ) 比較，其與參看第3圖所述放大器47之組件和規格相似， 但略去凹口波濾波器6且光纖部份5和7連至一起。 第7A和7B圖分別展示放大器47’（無凹口波濾波器）和 47 (具凹口波濾波器）之輸出所量得頻譜，其中可變衰減器 46被調整以便各供應20 dB之衰減。這些衰減值相當於正 常操作條件之傳輸線，而具有“強”信號於放大器47或47’ 輸入端。圖形之比較示出，在“強”信號情況中，二種放 大器以相同方式動作*確保信號有相等輸出準位。應注意 到，在不同波長之信號輸出準位之差，亦即在二種情況中 所發現之信號峯值不同高度，是由於光放大器45在傳輸線 之不同波長之不同放大因數所引起。但是，該差量並不影 鑾代表傳輸品質之信號/雜訊比。相對地，使用具有濾波 器之放大器情況中，各別信號準位幾乎雒持與無濾波器之 情況相同。在二圖中Y軸上線段C和D之位置分別表示λ =λ 4 = 1556 ηπ和λ = λ i=1536 rim之四組測試信號之最高和 最低輸出準位。在λ = λ *之信號在無濾波器情況（第7A圖） 具有2.6 dBm之輸出準位且在具有濾波器情況（第7Β圖）是 3.5 dBa *而在λ = λ i之信號在無濾波器情況具有-7.1 dBi 輸出準位且在具有濂波器情況是-8.3 dBm。此外，可注意 到，如所預期，具有波長靠近1531 tint峯值之自發性發射 在具有凹口波濾波器情況比無濾波器情況受到更大之衰減。 試驗 如果比較第8A和8B圖，可了解依據本發明之放大器相 對於習知技術之裝置的優越性。上述圖形以相似於第二試 -21 - 请先閲讀背面之注意事項寫本頁) •裝. 訂 ( 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 經濟部中央梂準局員工消费合作社印袁 A7 _^_B7_^_ 五、發明説明Θ ) 驗之情況而得到，唯一差別是第6圖的可變衰減器46的衰 減值在新試驗中是固定於23 dB。選擇此值可模擬在IT/ MIS4A000712中所述型式之光通訊線之操作的最強衮減情 況，其成因包含沿光纖之局部衰減，因光缕老化之衰減或 光放大器之放大損失。造些情況相當於在放大器输入端之 “弱”信號。第8A圖是無凹口波濾波器之情況，示出包含 在-3.3 dBiiiU = λ ^1536 nm，線段 C )和-12.9 dBm U = λ 2=1544 nm，線段D )之間信號輸出準位。第8B圖得自具 有濾波器之組態，相對地，其示出包含在-3.7 οΙΒιιΚλζλί ，線段C )和-7.2 dBa (λ = λ 2，線段D )之間輸出準位， 它們更接近（與第8Α塵情況比較）在低衰滅情況下所達成之 輸出準位（亦即進入放大器之“強”信號情況）。在這情況 中也可發現在連鑛於信號帶之自發性發射帶中之凹口波濾 波器之作用，舆第8Α園比較，在第8Β圖的頻譜中該自發性 發射帶被大量衮減。比較第7Β圖和8Β歷，有顏“強w和“ 弱”輸入信號之試驗组態，可看出在第一情況之自發性發 射峯值相對於倍號而言達成減低準位，並且在第二情況則 有柑當之準位。卽使在“弱”輸入信號重蠱於自發性發射 之情況，該放大器也確保有充分高輸出準位。 試驗4 利用条统性一序列試驗，變化信號輸入準位，可得第 9A和9B圖之數據。這些數據示出，與先前技術之習知裝置 比較，本發明之放大器得到信號動態之較大壓縮。這些曲 線示出，對於四組測試波長*在具有凹口波濾波器之放大 本紙浃尺度逍用中國國家標準（CNS ) A4規格（210><297公釐） 請先閲讀背面之注$項^:>寫本頁) 裝· 經济部中央棣準局貝工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（2Q ) 器（第9B圖）和不具濾波器之放大器（第“醒）之情況中，依 據輸入信號功率之放大器輸出信號功率。應注意到，在本 發明之裝置情況中，輸出功率變化減至顯著程度。尤其在 具有凹口波濾波器之放大器情況（第9B圖）’使輸入信號功 率之變化在-35 dBm和_12 dBm之間範圍内，可'在一波長 (λ=λ4Ξ1556 nm)量得最高（+ 3 dBm)和最低（_6 dBm)輸出 功率之間9 dB之最‘大差值。在無濾波器之放大器情況（第 9八圖），在相同輸入彳1號條件下，末端功率（分別是+3(^10 和-Π dBm)之間最大差異是14 dBa。在使用凹口波濾波器 ' 之情況，來自放大器之功率值高於具有上述特定檫準之前 置放大器之預期值。但是，將置於前置放大器和接收器間 的組件之衰減，例如解多工器（在四組頻道情況中是6 dB) 和濾波器（在各頻道上約3 dB)列入考慮時，另一組約7 dB 之衰減器即足以將輸出功率帶回至-25 dBm和-13 dBa之間 所需範圍内而不影繼接收之品質。 使用頻譜繼應曲線中在自發性發射峯值有較強衰減及 /或較大斜率之濾波器6可導致自發性發射之更有效移除 和信號動態之較大壓縮。 尤其是，凹口波濾波器6可以是一種干擾濂波器。市 面上的干擾濾波器作為傳輸上之帶通濾波器和反射用之凹 口波濾波器使用。尤其是，JDS FITEL生産之WD 1530 TF1 型可用於本發明。醑於所使用反射組件之數據是：

在1530 nm之衰減 10 dB 對應3 dB衰減之波長 15 34 nm 本紙張尺度逋用中繭國家橾準（CNS ) A4规格（210X297公釐） ---------‘ 裝-- (請先«讀背面之注意事項再填寫本頁)

In lit -Mi·- In i nl· ^ϋι- m-i I 經潦部中央揉準局員工消費合作社印策 A7 B7 五、發明説明（21 ) 對於在輸入準位20 dB之變化，使用此濾波.器之預期 輸出準位變化是6 dB。 除了上述濾波器之外，只要在倍號傳輸帶和抽送波長 之自發性發射之吸收和穿透性具有相似或較駸格性質之其 他型濾波器均可使用。 如上所述，濾波元件6之衰減可依配合信號動態所需 壓縮程度的或多或少高值而選定。但已發現，為使弱和強 信號之幫浦的差分吸收機構導致適合接收器特性的倍號動 態，不需使用連绩於信號之自發性發射峯值之非常高濾波 值，因為它已足以引入得到所需結果之該峯值之一衮減。 為了利用濾波元件6進一步減小幫浦抽送吸收，可提 供一種低衰減行徑給幫浦，以防止通過真正濾波器。Μ如 ，濾波元件可被第10画所示含有前述相同型式之二组二向 色耦合器，和4之架構所取代，其中幫浦發射經過行徑3而 不衰減，而信號經過濾波器2。 或者是，可用矽土為主之摻Er/Al/Ge光纖取代摻Er/Al /Ge/La光纖，而在約1531.5 niH有自發性發射之峯值。 雖然本發明®合摻雜光鐵放大器加以説明*也可使用 摻以稀土材料，最好是餌，之光波導的不同型式放大器。 依據本發明，利用第11圖之圖形可達成一種光通訊糸 統。該糸統使用在第6圖之試驗裝置所揉用之大多數组件， 該等組件具有相同之參考號碼。其中使用被動光纖46'， 最好是單模型，取代可變衰滅器46,並且包'含一組光放大 器之依據本發明之一論點的前置放大器47後面跟隨著一組 -24 - ' 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公# ) ~ -------(¾------ίτ------f.1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央揉準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（22 ) 解多工器49, 一列四組具有以各信號波長為中心之通帶的 濾波器50-53，及四組接收器54-57。 明顯地，同時傳輸之信號數目並不限於四組，因為它 只取決於鄰接通信頻道之波長間的最小分離。 在根據本發明之光通信糸統中，在具有串接放大器之 傳輸線上呈現靠近不同波長倍號之自發性發射成份，其依 據沿傳輸線所採用線上放大器之連鑛頻譜而分佈。 D. R. Huber·之美國專利5283686掲示具有濾波器用以 移除不需要之自發性發射之一種光放大器。在一實施例中 ，其適用於分波多工（WDM)条統 > 該放大器包含一種摻餌 光纖，由一组WDM鏈合器連至一組幫浦雷射；濾波器包含 一組光循環器和布列格（Bragg)回折光棚反射器，串接親 合至一組光循環器開口，各主要地反射包含一通信信號之 窄帶波長。在此裝置中*信號先在摻雜光纖中放大後被回 折光柵反射器所反射且經由光循環器到達輸出端，而不需 要的自發射未被光柵反射且在到逹輸出之前卽退出裝置。 J. P. Delavaux之專利0S5392153掲示一種雙级光放 大器，其中第二级被以未使用於第一级之幫浦發射加以抽 送。在一實施例中，一組多工器將來自第一級的抽送及放 大輸入信號解多工並且隨後以循環抽送將放大輸入信號多 工化以便由第二级進一步放大。放大器具有裝置可從該多 工器取出放大輸入信號並且提供一组鈒間隔離器，它可以 是光隔離器，一組光缕曼接，損耗元件或波長濾波器。 依據本發明之進一步論點，特定型式的選擇性反射濾 ' -25 - 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） —^—-.^—^1 —^1— u— _flj· n nn I........ 11- I ¥11-1. In n、nn df· In m nn • * K· 1 、 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 315552 經濟部中央梯準局属工消费合作社印裝 A7 __B7_五、發明説明（23 ) 波器允許在信號和幫浦之間引入差分式衰減並且在無通倍 頻道出現之光放大器放大帶所有波長下移除自發性發射。 依據另一論點，進一步放大级之存在允許信號動態之 進一步壓縮。 上述型式的光放大器在一些光網路中特別有益，其中 信號可經由未定之不同通道而到達一接收站。該放大器之 功率等化能力在此情況中，沿網路之各部份，與信號所經 過之不同通道無關地，將同時放大之信號準位保持一定。 依據本發明之一種雙级光纖線上放大器，適用於分波 多工通信条統，將參看第12圖加以說明。 尤其是，該放大器提供雙级、差分衮減裝置和濾波裝 置於二级之第一级以全面地得到上述增益壓縮。 下面說明將參考一種線上放大器，其適用於，尤其是 涉及通訊信號之數目時，參看第11圖所説明之一型光通信 条統，而可取代線上放大器45，45’，.45”，45”'。但是， 同時放大信號之數目並不限於四組，如其中所述，並且依 所採用条統之特性，只要將其波長間隔保持大於一最小值 . 即可。需要時，該線上放大器可被熟習本技術者依其所使 用通信条統之特性而探用。 該裝置之第一鈒將被稱為140。其中，第一組二向色 耦合器103將來自輸入端101經由第一組光隔離器102之通 訊信號和來自與二向色龋合器103連接之第一組光幫浦源 的幫浦發射，饋送至摻稀土主動式光纖之第一部份105, 其末端連至第二組二向色繙合器106。 本紙張尺度適用中國國家標準（〇呢）八4規格（210><2打公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) --H —^裝--I I — I 訂

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A 0 In m m In· A7 B7 經濟部中央揉準局員工消費合作社印製 五、發明説明（24 ) 該二向色繙合器106，如同前面之二向色繙合器1〇3 ’ 適合将饋入二不同輸入端，且分別適用以將饋入共同輸入 端之幫浦發射和通訊倍號分成二分別輸出，之通訊信號波 長發射和幫浦波長發射-組合成共同輸出之型式。 二向色繙合器106之一輔ί出結束於相同塱之二向色错 合器117之一輸入，以致建立帑浦發射之低衰減通道。 一組衰減和濾波光路130連接於二向色鏈合器106之另 一輸出和二向色鍋合器117之另一輸入之間，它包含一組 光循環器109,其第一開口 107連至二向色耩合器106之一 輸出；一組衰減光纖110和選擇式反射濾波器111、112、 113、114，及隨後之一组低損终端15串捺地鏈合至相同光 循環器之第二開口 108。光循琿器109之第三開口 116連至 二向色縐合器117。 該二向色藕合器之輸出結束於摻稀土主動光纖之第二 部份118,隨後是第二組光隔離器119。 隔離器119連結該裝置之第一鈒至第二鈒150。 第二级包含摻稀土主動光鐵之第三部份120,其第一 端被饋以來自第一级經由隔離器119之通訊信號。來自第 二幫浦源122之幫浦發射經由輿主動光纖部份120該第一端 ' 相對之第二端連接之第四組二向色耩合器121而饋至主動 光潘部份120。通訊信號經由二向色藕合器121傳至第三組 光隔離器123，然後傳至與之連接之一輸出124。 該主動光纖最好是一種矽土為主之光纖。作為主摻雜 質之稀土最好是餌。可使用鋁、鍺和鑭或鋁和鍺作為次要 (请先W讀背面之注意事項再填寫本I) ----、裝 1· 、^” f d. 本紙張尺度逋用中國國家祿準（CNS ) Α4规格（210X297公鼇) A7 紅 5552 B7 五、發明説明（25 ) 摻雜質。在所列專利申請IT/MI94A000712所述型式之光纖 可作為該主動光纖。 相關之前述裝置也可用於二向色耦合器103、106、117 、121以及用於隔離器102、119、123。 幫浦源104和122可以是例如，Quantum We 11雷射。尤 其是，幫浦源104可以是參看第3圖的放大器所述之型式， 而對於幫浦濂122可預期在980 nil波長有約80 aitf之最大光 輸出功率。 “在分波多工光通信条統中在一通信信號之波長λ選 擇式反射之濾波器”傜指一種光組件，其能反射一預定波 帶内波長的發射之主要分量並且傳輸在該波帶外波長之發 射之主要分置，其中該波帶包含波長λ且排餘其他通信信 號之波長。 為防止假反射朝向光循環器，萑擇式反射濾波器114 (離光循環器最遠之一組）的輸出需被終止。為此目的，可 採用一種習知技術，例如利用彎角低反射光連接器115。 一種習用連接器是，例如，日本SEIKOH GEKEN所生産之FC . /APC型式。 線上放大器之光路之各组件之間的光連接可由習知技 術（例如由熔合叠接）所達成。選擇式反射濾波器111、112 、113、Π4之間連接也可由光連接器（最好是低反射型）》 所逹成，以便允許不同波長之濾波器的容易添加或移除。 或者是利用下述技術，在單一部份之光纖上形成所有 選擇式反射濾波器111、112、113、114 ;該光纖部份接著 ^ 28 - 本紙張尺度逋用中國國家棣準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -----^-----------、tl------^ (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 315552 經濟部中央揉準局貝工消費合作杜印11 A7 B7 五、發明説明（26 ) 被連至光循璟器之開口 108。這種選擇之優點是在不同光 濾波器之間不需光連接，以致可完全移除相對之損失。 選擇式反射濾波器111、112、113、114之排列順序並 不構成本發明之一重要論點，在上述任一論點中，此順序 可修改而同樣地進行。 光循環器是被動式光組件* 一般具有依序之三组或四 組開口，覃向地將輸入於一開口之發射傳向其餘開口之一 ，亦即依序傳至下一開口。最好是使用與極化無關之循環 器。光循環器是可得自市面之組件。適用於本發明的是， 例如，加拿大JDS FITEL所生産之CR 1500型式，或上面提 過美國E-TEK DYNAMICS公司之PIFC-100型式。 分佈式Bragg反射光波導濾波器是適用於本發明之選 擇式反射濾波器之一例。它們反射在一窄波帶之發射且傳 輸在該帶外側之發射。他們各含一段光波導，例如，光纖 ，沿其上面之折射率有週期性變化：如果在各折射率變化 下反射之信號部份同相位，則建設性干擾結果和入射信號 被反射。對應於最大反射之建設性干援之條件可由蘭像式 2 * 1 = λ s/n表之，，其中I指示折射率變化所形成之檷形 間隔，人3是入射波波長且η是光波導之纖蕊折射率。在文 獻中所述現象是分佈式Bragg反射。 週期性折射率變化可由習知技術所逹成，例如剝去保 護層露出一段光纖於干擾紋，該干擾紋可由一組適當干渉 条統，例如，前述專利之US5351321中矽相位罩，將一束 強UV束（如同一種擻勵雷射，一種倍頻氬層射或一種四倍 -29 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X 297公釐） ^-----裝一^------訂—------^,,1 (请先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 __B7 五、發明説明（27 ) 頻Hd: YAG雷射所産生）與其本身干涉而形成。 光纖，尤其是纖蕊，暴露於UV發射之方式是沿光軸有 週期性強度變化。在UV發射所到逹之纖蕊部份，Ge-o鍵之 部份斷裂發生，導致折射率之永久改變。 反射帶之中央波長可因選擇栖間隔以確定建設性干涉 關係而任意地決定。 依此技術所得到之濾波器是具有0.2 + 0.3 nm寬之-3 dB 反射波帶，在帶中央具有99¾之反射率，反射帶之中央波 長可當製造時被決定於±0.1 nm内，並且中央波長隨溫度 之變化不高於0.02 m/IG。 如果通訊信號源之波長容忍區間寛於0.2 + 0.3 nm， 則需有對應通帶寬度之濾波器。例如，在現有雷射中選擇 常使用之半導體雷射源之發射波長一般可決定於土 1 na内。 分佈式Brags反射光纖濾波器可依所需規格製造：反 射帶之寬度可因施加重複間隔於柵部份而大於0.2 + 0.3nn。· 這可利用習知技術而逮成，例如P. C. HU1等人1994年7 月 7日在Electronics Letters，第30# 第14冊，，第1172 至1174頁所發表文章。 如果在使用第12丽之放大器的一組光通信線上之操作 情況需要在通訊信號波長處有色彩傳播之補償，則以習知 規格製造，具有重複柵部之分佈式Bragg反射光纖濾波器* 例如 F. Oueilette 於 1987 年 10 月發表在 Optics Letters 第12卷第10冊，第847至849頁之文章所述，可被當作選擇 式反射濾波器111、112、113、114。 -30 - 本紙張尺度逍用中國國家標準（ CNS ) A4规格（210X297公釐） i nn m· n (請先閲積背面之注意事項再填寫本頁) 裝---- -訂—

A 經濟部中央橾準局貝工消費合作杜印装 A7 _B7 五、發明説明（28 ) 如果預期會在顯著溫度變化情況下使用線上放大器， 也許需將光纖濾波器111、112、113、114加以熱穩定。 衮減光纖110被用以將通訊信號衰減一給予量。因為 有雙重通道經過光纖110,所以其衰減可為信號所需衰減 之半。 . 沿第一組主動光纖部份105之末端和第二組主動光繼 部份11S之起端之間的光通道，通訊信號所受到之衮減（經 過二向色藕合器106、光路130和二向色鑼合器117)最好比 幫浦發射所受到衰減（經過二向色合器106和117)高5 dB 土 1 dB ° 除使用衰減光纖110,例如參看第3圖所述之型式外， 可使用其他習知技術而得到在倍號波長處之局部衰減：例 如，在光循瓌器的開口 108和選擇式反射濾波器111之間置 入熔合曼接以提供所需損耗；在二光纖末端之間，依據所 需損耗，將其分別光軸以一小距離間隔對齊以進行衰減熔 合叠接是習知的。 也可使用如同遴擇式反射濾波器111、112、113、114 在信號波長處具備有限反射率之组件而得到通訊信號之局 部衰減。分佈式Bragg反射光纖濾波器可被製造，例如， 具有低於所列最大值之反射率。 所述之線上放大器具有二级構造。 第一級140具有二値光缕部份，被二向色繙合器106、 117和光路130所分隔。其移除自發射且壓縮信號動態。在 信號輸入功率有20 dB變化之情況中可估計出在第一级輸 本紙張尺度逋用中國S家梂準（CNS ) A4规格（210X29.7公釐） i.^^1 —I— I —1— —ϋ a— (請先聞讀背面之注$項再填寫本頁) 丨(裝------訂------ 經涛部中央揉準局貝工消費合作社印策 經濟部中央揉準局貝工洧費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（29 ) 出之一通訊信號的功率有不高於約6 dB之變化。 第二级150將倍號放大至足以傳經放大器後面被動光 纖之功率。由於主動光纖120之高度飽和，第二級可進一 步地壓縮信號動態。本申請人量'得，在具有第二级150規 格之放大级中，對於任一通訊信號*對於第二级輸入功率 中每dB之變化而言在輸出功率有不高於0.1 dB之變化。申 請人認為在一般情況下該變化是低於〇 . 2 dB/dB。 在二级之輸入和輸出所置放的隔離器102、119和123 可減少雜訊，尤其是因對應傳輸自發射、Rayleigh和 Br i 11 ou i η散射以及沿通訊線上相對反射所引起之雜訊。 光路130相對於自發射濾出通訊信號且同時相對於幫 浦源選擇地衰減通訊信號。 選擇式衰減，依據前述機構，導致所述放大器，在強 或弱輸入信號情況，之第一级的二組主動光纖部份之帮浦 的差分式吸收，從該處可導出信號動態之歷縮。 即使在關於絮浦之信號差分衰減情況*具有不同於通 訊信號之波長的放大自發射之存在已被提及是信號動態之 低壓縮之一成因。 在剛說明之線上放大器中，這間題可由於組合信號/ 帮浦差分式衰滅之操作與在不同於通訊信號波長之自發射 移除操作而得到解決，二種操作可由光路130配合二向色 耩合器106和11?而逹成。 在所述之線上放大器中，在第一段主動光纖所産生且 傳輸於信號方向之自發射被移除且並不傳至第二段之主動 -32 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） ---------<裝-- Ϊ*产 (請先閎讀背面之注^h項再填寫本頁) '^ .1 經濟部中央標準局身工消费合作社印製 A7 B7________ 五、發明説明（30 ) 光纖。 自發射也沿第一级的第二段主動光纖118且沿第二级 的主動光纖120而産生。 但如果更多組上述型式之放大器沿一通訊線串接，則 除了通訊信號之外，它們各接收前組線上放大器所産生之 自發射分量作為輸入。沿線上累積之自發射被加以限制。 尤其是，在N組放大器之後沿線上所呈現具有頻率v之自 . 發射功率以下式表之： P = 2 h y η3Ρ Λ u (G-l) N 其中h是Flank常數，nsi是主勤光缕之倒反準位，G是主動 光纖之總增益且Λυ是濾波裝置之總帶寬，亦即，在本發 明之情況*有關各通訊信號選擇式反射濾波器.帶寬之和。 在無自發射於其輸入而具有充分強度可胆止第一级之 .二段主動光纖内幫浦差分式吸收之情況，依據本發明之各 線上放大器利用所述機構有效地壓縮信號動態。 光路130相對於第一级線上放大器之二痠主動光纖之 位置可依所列置放濾波裝置之專利申請EP5S7941所述相同 原則而選定，且尤其是在主動光纖總長的50¾和751之間。 對於熟習本技術者，在所採用糸統和裝置之指定特性 下，將可逐一地選擇最適當位置，以完成本發明所述之操 作機構。 第13腿展示依據本發明之不同實施例的一種二级線上 放大器之圖形。對應於第12圖所示之組件具有相同之參考 號碼，其説明可參考前面之説明。 本紙張尺度逍用中國國家揉準（CNS ) A4规格（2丨0X297公釐） "丨 ^------f ' 裝--------訂----，—丨ΗA I 丨 (请先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央揉準局員工消費合作社印裝 五、發明説明（31 ) 在第13圖所示線上放大器中，第一级140之一第主動 光纖部份105，在相對於信號傳輸方向，被經由二向色鑼 合器106連至主動光纖105之一末端的帮浦源104的發射加 以抽送。 二向色耩合器103，連至主動光纖部份105之相對末端 ，引導剩餘抽送發射至光纖131之一端，其另一端連至二 向色耦合器117,以便饋送該剩餘抽送發射於第二主動光 纖部份Π8;因而該通訊信號流經如第12圖的線上放大器 之相間通道。 在依據本發明之不同實施例之二级線上放大器中，參 看第13圖之説明，來自第一主動光纖部份105之剩餘抽送 功率，可用以抽送第二主動光纖部份118，.依據本申請人 之評估，稍高於參看第12圖所述之線上放大器；吸收沿第 一主動光纖部份之對應傅輸抽送可導致光纖内摻雜質激勵 準位沿信號傳輸方向增加，其相反於第12麗的放大器之第 一主動光繼部份所發生情況；因此，在第一主動光繼部份 之起端，與同時傳輸之幫浦抽送比較，低倍號披放大較少 ;倍號以較低放大率到逹第一主動光纖部份105之末端部 ^份，並且以較低程度利用抽送發射；所以可用於第二主動 光纖部份之剩餘抽送發射較大。基於這些原因《預期有稍 高之增益壓縮。 請先閲讀背面之注意事項寫本頁) .裝·

、tT 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（32 ) 元件標號對照 1 ____ 倍號/輸入端 48 ... .光譜分析儀 2 .... 幫浦雷射 49… .解多工器 3 . . 雷射/行進通道 101 .輸入 5 .... 吸收器 109 .光循環器 8 .... 差動衰減器 110 .衰減光纖 11 ____ 輸出端 115 .. .低損終端 42 .… 波多工器 124 .. .輸出 43 ____ 前置等化器 130 .. .光路 44 ____ 提升器 140 .第一级 46 ____ 可變衰減器 150 .. .第二级 46 '… 被動光纖 4,6,41,131 ..光纖 2,6 ..凹口波濾波器 37,38,39,40 .信號 47,47 ' ..放大器 50,51, 52,53 .濾波器 5,7,9,13 ..光纖部份 54,55, 56,57 .接收器 104,122 ...幫浦抽送源 107,108, 116 .開口 2,10,14,102,119,123 ·. 光隔離器 3,4,12, 15,103,106,117,121 ..二向色縐合器 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ^-裝--- 訂---- 經濟部中央揉準局員工消費合作社印製 45,45',45”，45”’ ..線上放大器 105,118,120 ..摻稀土主動光纖 111,112,113,114 ..選擇式反射濾波器 -35 - 本紙張尺度逍用中國國家梂準（CNS ) A4规格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. ABCD S155S2 六、申請專利祀圍 1. 一種光通信条統，其包含： 在一預定霞遭 發 Ιΐϋ， 接收裝g , 供該發^裝置 1¾ 二 —線 沿著該光鑛線配置而操作式互相連接以便將該等光 信號從該發射裝置傳輸至該接收裝置的 其特徵在於有一組光^ ，包含有： 一組摻稀土光波導，經由耦合裝置，被饋以在一抽 送波長下之抽送發射和來自該光纖之信號， 差遵_式衰減裝置’位於該摻雜波導上之第一預定位 置，能導致在該預定波帶之衰減量比在該抽送波長所導 致之衰減量大一所給予量， 位於該摻雜波導上第二預定位置之濾波n，其具 有適合在該預定波帶内發射信號而不嚴重衰減並且在連 鑛於該預定波帶之波帶以高於預定最小值之值衰減自發 性發射之頻譜衰減曲線， 其中該第一和第二預定位置，該差動衰減裝置之所 給予衰減量，該濾波裝置之預定袞滅最小值，以及連續 於該預定帶之該波帶，彼此以函數關傜被選擇而使得前 * * 置放大器輸入倍號之一在20 dB内的功率變化包含輸入 至接收裝置而不大於12 dB範圍之功率變化。 2. 依據申請專利範圍第1項之光通信条统，其特徴在於該 本紙張尺度遑用中國國家梯率（CNS ) Α4规格（ 210X297公釐） -----^-----f-裝----.--訂-----(線 (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央揉率局貝工消費合作社印製.. ABCD 經濟部中央標率局員工消费合作社印製. 六、申請專利範固 連鑛於預定信號帶之波帶包含摻稀土材料而為前置放大 器之一部份的光波導自發性發射之相對最大值。 3 .依據申請專利範圍第1項之光通倍糸統，其特徵在於該 連鑛於預定i號帶之波帶包含作為放大裝置之一部份的、 V------ 主導自大俥。 4. 依據申請專利範圍第1項之光通信糸統*其特徵在於前 t放大器之一輸入信號在20 dB範圔内之功率變化包含 不大g dygmjqm te化。 5. 依據申請專利範圍第4項之光通信条統，其待徵在於前 置放大器之一輸入信號在20 dB範圍内之功率變化包含 *~----________^ ----------·—~〜 不大珍6 置之輸入功率之變化。 6 .依據申請專利範圍第1項之光通信糸統，其特徵在於該 濾波裝置之該第二預定位置位於沿該摻雜¥總長 15¾和50¾之間。 7 .依據申諳專利範圍第6項之光通信条統，其待徵在於該 濾波裝置之該第二預定位置位於沿該摻雜波導長度苎 20¾和30¾之間。 、----r—^ 8. 依據申諳專利範圍第1項之光通信条統，其特徴在於該 差動衰減裝置之該第一預定位置位於沿該摻雜波導、總長一 度的50¾和75¾之同。 _ ✓ *"—^ 9. 依據申請專利範圍第1項之光通信条統，其特徵在於有 第二組濾波裝置沿該摻雜波導配置且適合傳輸在該預定 波帶内之信號而不致嚴重衰減它們並且至少在連續於該 預定信號帶之一波帶衮減自發性發射。 ' -37 - 本紙張又度逍用中國國家梯準（CNS ) A4规格（210X297公董） II---^-----f r装----.--訂-----、線 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) ABCD 經濟部中央梂率局I工消费合作社印裝 六、申請專利範圍 10. 依據申請專利範圍第9項之光通信条統，其特徼在於該 第二濾波裝置位於沿該摻雜波導總長度的50¾¾ 75%之Γ|。 11. 依據申請專利範圍第1項之光通倍条統，其待徽在於該 摻雜波導是一種以逊t為牛之:聲琴光纖。 12. 依據申請專利範圍第11.項之光通信糸統，其特擻在於該 稀土材料是餌。. 13. 依據申請專利範圍第12項之光通信条統，其特擻在於該 光纖進一步被摻以鋁和_,。 14. 依據申請專利範圍第12項之光通信条統，其持徽在於該 光纖進一孝_被摻以鋁和鏵。 15. 依據申請專利範圍第12項之光通信糸統，其特徵在於該 濾波裝置具有在1532和15.纟4 rim^間的-3 dB截止波長。 16. 依據申請專利範園第12項之光通信条統，其特徽在於該 預定波帶包含1535和1560 η®之間的波帶。 17. 依據申請專利範圍第1項之光通信条統，其特徽在於該 濾波裝置包含對於連鑛於該預定帶之波帶内波長而言彼 此1»合之二纖蕊光纖的一部份，該二纖蕊之一與光纖同 軸且在二端連至摻雜波導且另一纖蕊偏離中心與兩端被 截止。 1δ.依據申請專利範圍第1項之光通信条統，其特擻在於該 濾波裝置包含用於反射之一組干涉濾波器。 19 .依據申請專利範圍第1項之光通信条統，其恃徽在於該 濾波裝置包含有： 分離至第一端在該預定帶和該連绩帶之發射以及至 -38 - 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）· ----：----《丫裝----.--訂-----^線 (請先閲讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) 趣濟部中央揉率局貝工消费合作社印裝. A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 第二端在該抽送波長之發射的第一組二向色縝合器； 連至該第一端且能在該預定帶内傳輸信號而不致嚴 重衰減它們並且能在連續於該預定信號帶之至少一波帶 衰減自發性發射之一組濾波器； 組合來自該濾波器之發射與來自該第二端在該抽送 波長下之發射的第二組二向色鑼合器。 20. 依據申請專利範圍第1項之光通信条統，其特徵在於該 濾波裝置在該連缠於預定信號帶之波帶衰減至少6 dB。 21. 依據申請專利範圍第20項之光通信条統，其特徵在於該 濾波裝置在該連鑛於預定信號帶之波帶衰減至少10 dB。 22. 依據申請專利範圍第1項之光通信条統，其特徵在於該 差動衮減裝k包含有： 分離分別朝向第一端和第二端之該預定帶内發射和 在該抽送波長之發射的第一組二向色竊合器； 連至該笫一端而能在該預定帶内衮減該等信號之一 組衰滅組件； 組合來自該衰減組件之發射與來自該第二端在該抽 送波長下之發射的第二組二向色耦合器。 23_依據申請專利範圍第22項之光通信条统，其特徵在於該 衰減組件是一種光纖。 24. 依據申請專利範圍第22項之光通信条統，其待擻在於一 組光隔離器塞於該衰減組件和第二組二向色鎌合器間。 25. 依據申請專利範圍第1項之光通信条統，其持徵在於該 差動衰減裝置包含具有預定彎曲半徑及一圈或多圈光纖 本紙張尺度速用中國國家梂準（CNS ) A4规格（210X297公嫠） -----1----—^-r装----.--訂-----(線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印裝 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 之繞線。 26. 依據申請專利範圍第11或25項之光通信糸統’其待擻在 於該繞線是由該摻雜光纖之一部份所形成。 27. 依據申讅專利範圍第1項之光通信条統’其特擻在於該 差動衰減裝置在該預定波帶内之衰減比在該抽送波長下 之衰減大5 土 ldB。 28. 依據申請專利範圍第1項之光通信条統’其特擻在於該 光放大裝置包含沿光纖連線串接配置之至少三組主動光 纖光放大器。 29. 依據申請專利範圍第28項之光通倍条統’其恃徵在於該 光放大裝置包含一種矽土為主之主動光纖，具有摻以至 少一種螢光主摻雜質和至少一種次要摻雜質’其彼此之 函數關傜使得它們在接收端提供一種光信號/灘訊比， 以0.5 ηπι的濾波器振幅童測•當在各該主動光纖光放大 器之輸入信號功率不低於-16dBsi時對於在該預定帶内波 長之信號而言不低於15dB。 30. 依據申請專利範圍第29項之光通信条統，其待徽在於該 主摻雜質是餌且該次要摻雜質是鋁、鍺和鑭。 31. —種光通信条統，其包含有： 在預定波帶内産生至少二組不同波長光俺誠之翌射 装S， 烤时裝置， 一組連接·验該發射裝實和接.收裝置之潤纖線， 一組沿該光鑛線配置之主動波導光放大器，其彼此 -40 - 本紙張尺度逍用中國蹰家標準（CNS ) A4規格（210X297公董） ---------------f >-裝------訂-----f '線 (請先閱-1*背面.之注意事項再填寫本頁) ABCD ^15552 六、申請專利範圍 操作性連接以便從該發射裝置傳輸該等光倍號至該接收 裝置，其特擞在於該主動波導光放大器包含有： (請先K讀背面之注意事項再填寫本霣) 第一組摻稀土光波導，經由耩合裝置，被饋以 來自第一幫浦抽送源之抽送波長的抽送發射以及來自該 光纖線之信號， 差動衰減裝置，位於沿該第一摻雜波導之一預 定位置，其能在各該不同信號波長下導致比在該預定抽 送波長之衰減大一給予量之衰減， 位於沿該第一摻雜波導之該預定位置的濾波裝 置，其具有一頻譜衮減曲線適於在不嚴重衰減情況下傳 輸包含於一序列不重疊區間波長之發射，各區間只包含 一組該光信號並且以高於預定最小值之值衰減在該等區 間外侧波長處之自發性發射， 第二組摻稀土光波導，經由耦合裝置，被饋以 來自第二幫浦抽送源之抽送波長的抽送發射以及來自該 第一組摻钸土光波導之信號， - .其中該預定位置、差動衰減裝置之該給予衰減量以 經濟部中央樑準局員工消费合作社印装 及濾波裝置之該預定衰減最小值彼此以一函數鼸像被選 取而使得在20 dB範圍内輸入至放大器之一信號的功率 變化包含不大於3 dB之範圍内輸出功率的變化。 32 .依據申請專利範圔第31項之光通信条統，其特徵於在20 dB範圍内輸入至放大器之一信號的功率變化包含/不大於 2 dB本範圍内輸出功率的變化’。 33.依據申請專利範圍第31項之光通信糸統，其特徽在於差 本紙張尺度適用中國國家梂率（CNS ) A4洗格（210X297公釐） 315552 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 . 動衰減裝置之該給予衰減童高於5 dB ± 1 dB。 34. 依據申請專利範圍第31項之光通信条統，其特徽於該濾 .波裝置包含一組分佈式Bragg反射濾波器。 35. —種在光通信線路上傳輸光信號贫刀法該光通信線路 包括串接主動光纖光放大器，該方法包含： 饋送具有不同波長之至少二組光信號於該光通倍線 •------— 路上， 饋送抽送發射於各該主動光纖光放大器，其特徽在 於其包含： 沿至少一組該等光放大$之主動光纖上第一瑪_定位 置過碑至少一鄧伤之良_發性發® 在沿該至少一組光放大器之主動光纖上第二預定位 置，以大.於一多李著之H龙笋淤著·#送差射而褢減該等 光信號， 其中該第一和第二預定位置以及該給予之衰減量被 操作性選取而使得在20 dB範圍内输入至該放大器之信 號之一的功率變化包含不大於3 dB範圍内該放大器之輸 出的該信號功率變化。 36. 依據申請專利範圍第35項之傳輸光信號之方法，其特徴 在於該第二預寒位置與該第二預定位置重合。 37. 依據申請專利範圍第35項之傳輸光倍號之方法，其特徵 在於該過濾至少一部份自發性發射之操作包含移除各對 該等通訊信號之連龍長之間波帶之自發性發射。 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X：297公釐j I—^-----f 裝----.—訂-----A〆 (請先閲讀背面之注^項再填寫本頁) 經濟部中央揉率局員工消費合作社印策