TW381378B

TW381378B - Bidirectional optical amplifier and bidirectional telecommunicatioin method

Info

Publication number: TW381378B
Application number: TW085100829A
Authority: TW
Inventors: Fausto Meli; Alessandro Cavaciuti
Original assignee: Pirelli Cavi Sistemi Spa
Priority date: 1995-01-27
Filing date: 1996-01-24
Publication date: 2000-02-01
Also published as: NO309788B1; NO960354D0; DE69622050T2; PL312493A1; CZ23896A3; EP0889562A2; HUP9600175A3; US6018404A; EP0724314B1; ES2132776T3; HU219696B; CN1136247A; EP0889562B1; JPH08265272A; FI960359A; EP0889562A3; FI960359A0; RU2000113800A; ITMI950143A1; PL180013B1

Description

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（1 λ ,. 本發明傺有關一雙向光纖電信糸統及一雙向光學放大器。近來在電信領域使用光纖傳送攜帶資訊之光信號與遠端通信已愈來愈為大家熟知。此外，大家所知之另一事實是在光纖中傳送之光信號在行進期間會産生衰減，敌需將信號放大使其能通過整個預定距離並在到達接收站時有一足夠之功率準位使傳來之訊息能被正確吸收此可沿通信線在預定間隔放置適當之放大器以實現放大作用，這些放大器會定期提升傳輸之光信號功率。為達此目的，通常使用光學放大器使信號被放大後仍維持其光學形式，亦即不需光電偵測及電光再生。此種光學放大器是依螢光摻雜物（譬如餌）之性質而定，若為光能適當激發，會在對應於矽質光纖中之最小光衰減之波長帶流生高發光。此種放大器偽單向型裝置*即光信號有一預定行進方向。譬如屬同一申請人之美國專利5,204,923及5,210,808 r 中所掲示，這類光學放大器，桂別杲需要高增益值之放大器，加入單向類型組件以用於防止在放大器外部譬如在沿連接至放大器之光纖線産生之瑞利散射之類的反射折回放大器本身。因此，雙向傳輸需使用二條分別具有放大器之《信線，每一通信線用於一單向通信，故將導致高的連接成本。以往曽嘗試使用一單一單向放大器利用螢光摻雜物放 ' 4 _ 本紙浪尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210x297公釐）： ~~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) n^i Hr— ϋ.— --eJI t^n— n^i A7 B7_. _ 五、發明説明（2 )., 大器所提供之以獨立方式放大不同波長信號之可能性來得到雙向放大。根據此原理之雙向放大器在1993年7月8日出販之 Electronics Letter s雜誌 Vo 1.· 29，No.. 14，1268-70-頁，由S. Seikai等人所發表之”Novel Optical Circuit Suitable for Wavelength Division Bidirectional Optical A.mp 1 i f i ca t i_ on”論文中有說明。它是一種沿.一光纖傳輸線上安置之裝®，其中二不同.波長之信號是在二相反方向傳播且其包含波長選擇IS合器及一已知類形之單向摻雜質光纖放大單元，彼此經由被動光纖連接。此二信號之波長均在摻雜質光纖之放大頻帶範圍内。經由選擇耦合器，二不同波長之信號有不同.之光學行進路徑。此二光學行進路徑僅會在對應於該二信號以相同方向行進之放大光纖部份成重合。將於後文詳述之I比裝置有一 W傳播之信號中之中間波長的内部反射所引起之不穩定問題，而此問題僅可由加入濾波器來解決，其中有些濾波器是可謌整的。因此需要一極複雜之結構且需使用一些用於連續且精確調整該等濾波器之裝置。經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 依據一觀點，本發明有關一雙向光學放大器包含： -一包含至少一光學隔離器之一光學放大單元，具有一放大波長頻帶， -二個用於至少二値以相反方向傳播之光信號之光學輸入及輸出埠，該等信號分別有一第一及一第二波長，這些波長彼此不相同且包含在該放大波長頻帶之範圍内， -二値第一及二値第二波長選擇光學鎌合器，具有一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（3) 包含該第一波長之第一波長通帶以及一包含該第二波長之第二波長通帶，該第一及第二波長通帶彼此不重疊，該放大單元建接於一光學橋接迴路之二相對節點間， '該橋接迴路之其它相對節點則連接至詼等輸入及輸出場，第一及第二光學選擇耦合器位於該橋接迺路之節點，其中該等第一及第二選擇耦合器被安置對稱於該放大單元及該等光信號之該等輸入與輸出埠。在一較佳實施钶，該放大單元包含至少一摻入餌之光纖。最好是，光纖之摻雜物包含鉬及鍺；最理想的是光纖之摻雜物包含鋁，鍺及鑭。該等選擇耩合器之通帶最好是至少10 mm寬。在一特別實施例，至少該等通帶之一包含至少二値不同波長之信號。在一較佳實施例，波長選擇鑼合器有一等於或大於0.5 之標準。依據一第二觀點，本發明有關一雙向光學放大器包含： ——包含至少一光學隔離器之光學放大單元，具有一放大波長頻帶， -二個用於至少二値以柞反方向傳播之光信號之光學輸入及輸出埠，該等信號分別具有一第一及一第二波長，且彼此波長不同，至少二値波長選擇光學耦合器，具有一毎含該第一波長之波長通帶以及一包含該第二波長之波長反射頻帶，該本紙張又度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局眞工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 ) 等波長帶彼此不重疊，該放大單元連接於一光學橋接迴路之二相對節點間，該橋接迴路之其它相對節點則連接至該等輸入及輸出埠，該橋接迴路形成至少一包含該放大單元及不超過三値該等耩合器之回授迴路， ~ 該等波長選擇耦合器之安排將使每一該等回授迴路在該等輸入及輸出埠之一至少有15 dB反射率存在且無濾波裝置之情形下，其總衰減大於該放大頻帶内每一波長在放大器之增益。在本發明第二觀點之一較佳實施例*該雙向光學放大器之特性傜光學橋接迺路包含位於電路節點之二個具有一第一通帶之波長選擇耦合器之二個具有一第二通帶之波長選擇耦合器，其中該等耦合器被安置對稱於放大單元。依據另一觀點，本發明有關一雙向光學放大器包含： ——包含至少一光學隔離器之一光學放大單元，具有一放大波長頻帶， -二痼用於至少二個以相反方向傳播之光信號之光學輸入及輸出璋，該等信號分別有一第一及一第二波長，此二波長彼此不等並包含在該放大波長頻帶内， -二値第一類型之波長選擇光學耦合器以及二個第二類型之波長選擇光學耦合器， --分別具有一包含該第一波長之第一，波長通帶以及一包含該第二波長之第二波長'通帶，該第一及第二波長通帶彼此不重疊， -7 - 本紙張又度適用中國.國家標準（CNS_) A4規格（210X 297公釐） (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) __I_ _ - ^—^1 ml I ^ n^i I · 1Φ----- 經濟部中央標準局瀆工消費合作社印製 A7 … __ B7__ __ 五、發明説明（5 ) 〆 --以及分別具有一包含該第二波長之波長反射頻帶及一包含該第一波長之第二波長反射頻帶，：/ - --每一鑼合器具有一共同傳輸光纖，一在鑼合器輸出端攜帶屬該波長通帶範圍之信號之傳輸光纖以及一在其輸出端擴帶屬該波長反射頻帶範圍之佶號之傳輸光纖，其中一第一輸入/輸出埠連接至一第一類型之第一選擇繙合.器之共同光纖；在其輸出端攜帶屬第一類型之第一選擇縐合器之該通帶範圍信號之光纖連接至在其輸出端攜帶屬第二類型之第一選擇耦合器之該反射頻帶範圍信號之光纖；在其輸出端攜帶屬第一類型之第一選擇耦合器之該反射頻帶範圍信號之光纖連接至在其輸出端攜帶屬第二類型之第二選擇鑼合器之該通帶範圍信號之光纖；單向放大單元連接於第二類型之第一選擇耦合器之共同光纖與第二類塱之第二選擇耦合器之共同光纖之間，使光學隔離器致能從第二類型之第一選擇耦合器往第二選擇耦合器方向之發射通道 ;在其輸出端癟帶屬第二類型之第一選擇耦合器之該通帶範圍信號之光纖連接至在其輸出端癘帶屬第一類型之第二選擇鑼合器之該反射頻帶範圍信號之光纖；在其輸出端攞帶屬第二類型之第二選擇耦合器之該反射頻帶範圍信號之光纖連接至在其輸出端燒帶屬第一類型之第二選擇繙合器之該通帶範圍信號之光纖；第一類型之第二選擇耦合器之共同光纖連接至一第二输入/輸出埠。依據一另一觀點，本發明有關一雙向電信方法包含： ••在一第一及一第二傳輸站分別産生第一與第二波長本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先鬩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製 A7 B7 五、發明説明（6 ) 之第一光信號與第二光信號； -將該第一及第二信號分別導入一電信光纖線之二端； -_安置於通信線中間之光學放大器放大該第一及第二信號至少一次； -在該光纖上相對該第一及第二傳輸站之另一端之第一及第二接收站分別接收該第一及第二信號；其中放大該等第一及第二彳3號之該步驟是在一包含一 _ 具有一光學隔離器之光學放大單元之單一光學放大器中完 _.成，並包含： -經一第一波長選擇光學耦合器至少傳輸每一該等信號一次，以及 -在放大單元之上游及下游經一第二波長選擇光學耦合器至少反射每一該等信號一次，其中該等傳輸及反射步驟對毎一該等信號均以相同順序産生。下文將參考附圖對本發明作更詳細之說明，其中：第1圔僳一依據本發明之.雙向傳輸線路；第2圔傺一用於本P明傳輸線路之介面單元；第3A及3B圔傺一用於雙向放大器之選擇反射耦合器及其頻譜傳輸曲線；第4A及4B圔顯示在一第一類型之選擇反射鑼合器之二對傳輸光纖之間的傳輸信號頻譜衰減曲線；第5圖顯示一依據熟知技i之雙向光學放大器；第6圖傜本申請人所實驗之一雙向光學放大器；本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) --^14 » ...... .......-- - -1..... ! — 1 - 、?t I . 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（7 ) 第7圔傺一本發明實施例中之雙向光學放大器詳圔；第8A及8B圖顯示在一第二類型之選擇反射耦合器之二對傳輸光纖之間的傳輸信號頻譜衰減曲線；第9圖傺一包含一本發明實施例之傳輸線路；第10圖顔示在第9圖之傳輸線路中之雙向光學放大器之二輸出端之重疊信號頻譜；第11圔顯示依據在第9圔之傳輸線路中之放大器間之衰減而變化的BER (位元錯誤率）；第12圖傷本發明第二實施例之雙向光學放犬器詳圔；第13圔顯示在無光學輸入信號時，在一雙向光學放大器之二輸出端所測得之頻譜重疊情形；第14圖顯示有光學輸入信號時，.在一雙向光學放大器之二輸出端所測得之頻譜重叠情形；第15圖傷一可用於本發明雙向放大器中之單向放大單元；· 第16圖傜一用於雙向光學放大器之監控条统。如第1圖所示，一依據本發明之雙向光學電信線包含二個終端站A及B，每一終端站分別包含傳輸站與接收站 1A與2A以及1B與2B。詳言之，傳輸站1A包含一具有一第一波長λ i (如丨533 nm).之雷射傳輸器而傳輸站1B包含一具有一第二波長λ 2 (如15 5 δ n m)之_雷射傳輸器。傳輸器1A，1B#依據通信線需求，特別是有關光纖通信線之色散，長度及預見之傳輸速度，直接調變或經由外 -10 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公^ _ (讀先聞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製 A7 … B7 五、發明説明（8 );, 部調變之傳輸器。每一傳輸器ΙΑ，1B之輸出被鸯至對應之一升壓器3，然後再輸入至一耦合器4，耦合器可選擇該雷射傳輸器1A ，1B之各値波長。選擇耦合器4之輸出連接至一包含連接二終端站A與B 之光纖之光學線5之一端部，其中二波長λ i及λ 2在同一光鑪中以多工方式傳輸。光學線5之光纖通常為_罐折射率（S I)類型或色散偏移類型之單模光纖，便於導入一適當光纜中；且在每一放大器之間的總長為數十（或數百）公里，直至涵蓋所需之連接距離。 . 沿光纖線5插入一依據本發明之雙向光學放大器6。雖然說明中僅顯示一光學放大器，但依光學連接之總畏及其在不同部份之功率，可連續安置數個光學放大器；譬如，在一終端站與一放大器之間或二相鄰放大器之間的光纖部份約可為100公里長。由於欲被傳輸之光信號是由具有自己傳輸特性（如波長，調變類型，功率）之信號源所産生而且不同於所述之建接線路所具有之特性，故每一傳輸站1A，1Β將分別包含一介面單元，用於接收原始信號之外部光學信號以及偵測並以適於傳輸条統之新待性再生該些信號。詳言之，該等介面單元分別産生具有波長λ i、λ / ( 為求簡略，亦稱為” λ i信號”及” λ 2信號”）適於条統需求之光學工作信號，如下文所述。 -11 - 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） m· me tnw vul·· m« vflu 1^.19 uml n HHB vm· n^n ml 厂 )¾ i (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（9 ). 在本申請人之美國專利5,267,073中對介面單元有所説明，這些説明列入本文參考。其中該些介面單元包含一傳輸配接器，將光學輸入信號轉變成適於光學傳輸線之適當形式，以及一接收配接器，將傳輸信號轉變為適於一接收單元之適當形式。對於使用在本發明之条統中之傳輸配接器，最好是由雷射産生輸出信號，卽包含一外部調變類型之雷射。第2圔顯示一適用於本發明之介面傳輸單元，為求明晰，光學連接以實線表示而電氣連接以虛線表示。來自外部信號源7之光信號被一光感測器（光電二極體 )8接收，光電二極體産生之電信號則被送至一電子放大器 9 ° 放大器9之電輸出信號被送至一調變雷射發射器11之引導電路10，以産生一包含輸入信Μ資訊之所蓮擇的波長之光信號。 _ _ _ . . 通常一服務頻道之導入電路12可被連接至引導電路10。調變電射發射器11包含一連續發射之電射13及一譬如 Mach-Zender類型之外部調變器14,此調變器為電路10之輸出信號所引導。電路15驗證雷射13之發射波長，校正因諸如溫度或其它因素可能引起之外部干擾，使波長保持在選定值不變。上述類型之介面接收單元在上述專利中亦有說明，且以TXT/E-EM之商品名稱為本申請人所供應。或者，雷射傳輸器U，1B可以是使用工作在選擇波長 -12 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) '訂 •ΙΦ. A7 B7 五、發明説明（10) 之DFB 1533及1556 μ雷射之雷射傳輸器。在下文將説明之傳輸實驗中，特別使用一由PHILIPS NEDERLAND BV, 2500 BV, GraVenhage(NL)所生産之SLX-1/16型號之終端裝置，它包含一在2.5 Gbit/s直接調變之DFB 1533-nm雷射與接收器，以及一由 ANRITSU CORP., 5-10-27 Minato-ku,

Tokyo (JP)所生産之連續發射類型之DFB 1556-nm雷射。參考第1圔，升壓器3升高傳輸器ΙΑ，1B所産生之信號-準位直至足以使該等信號能在其後至接收站或到達放大裝置之光纖部份行進，並在另一端保持足夠之功率準位以確保所需之傳輸品質。對本發明之目的及上述之使用，升壓器3是一譬如市面有供應之光纖放大器類型，它具有以下特性： - 輸入功率 .-5至+ 2 dBm. - 輸出功率 13 dBm - 工作波長 1530-1560. nm ，一種適當之型號是本申請人所供應之TPA/E-12。經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 (請先閔讀背面之注意事項再填寫本頁) 選擇銷合器4傜光學組件，用於傳輸二不同波長之光信號至一單一輸出光纖，並將在一單一輸入光纖中之二重疊信號依各自波長分送至二輸出光纖『該等選擇繙合器需有一通帶寬度，以«在無串音情形下將該些信號分開成二個方向。選擇鑼合器4最好是第3A圔中所示之類型；它們有4條傳輸光纖（輸入或輸出璋）101、102、103、104並在其中間部份包含一選擇反射組件105，該反射組件在傳輸時功能 -13 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） A7 B7 __ 五、發明説明（_ 11). 如同一帶通元件，在反射時如同一頻帶消除元件；即，此组件用於使波長在一預定頻帶内之信號通過以及反射該等波長在該頻帶外之信號。譬如一波長（λ P)在組件105之通帶範圍内之信號輸入至選擇耩合器之光纖101，其在朝光纖103傳輸時不會産生顯著衰減，同樣地，當λ ρ信號從光纖104傳輸至光纖102或從光纖103至光纖104以及從光纖102 至光纖104時亦不會顯著衰減。反之，若一波長λ r在此一頻帶外之信號輸入至光纖101時，會朝光纖104反射，同樣地，λ r·信號會從光纖102朝光纖103反射以及從光纖1Θ4朝光纖101反射及從光纖103朝光纖102反射。參考第3Β圖選擇反射組件105之通帶或廣義言之，選擇耦合器之通帶傺指在傳輸時波長接近最小衰減波長之頻帶，亦即在傳輸通過選擇反射组件105時，衰減不會超過最小衰減的0.5 dB。此通帶寬度在第3Β圖中以”-0.5 dB 表示。同樣地，選擇反射組件105之反射頻帶或廣義言之，經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 選擇耦合器之反射頻帶偽指在反射時波長接近最小衰減波長之頻帶，亦即被選擇反射組件105反射時，衰減不會超過最小衰減約0.5 dB。所選擇之選擇耦合器使至少其部份帶通以及至少其部份反射頻帶包含在雙向放大單元6之放大頻帶内且波長λ t 及λ 2分列被包含在該通帶及反射頻帶内。雖然是以四條傳輸光纖做說明，但上述使用之選擇耦合器可僅使用三條傳輸光纖，第四條（譬如104)不使用。 -14 - ϋ氏張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210'乂297公釐） ^ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製

AT * B7 · --- ... ....... -.- …一五、發明説明（12)〜一適當之選擇耦合器譬如可以是JDS FITEL INC.,

Hes.ton Drive, Nepean, Ontario (CA)所供應2WD1515i\Y -A3，其結構如同第3A圖所示，但僅提供三條傳輸光纖101 、102、103。第4A及4B圖再繪出其相對頻譜衰減曲線。這些曲線顯示以不同波長之信號輸入至選擇耦合器之一指定光纖時’信號在到達一指定輸出光纖所遭遇到之衰減。詳言之，曲線4A係有關光纖102與103間之傳輸信號並顯示波長在一寬度為ηπ，中心在1533 ,nm之頻帶範圍内之信號有一顯.著衰減（> 20 dB)，而波長大於1543 nm之信號則衰減極少（約〇 · 5 dB)。曲線4B傜有關光纖101與103閬之傳輸信號，與前述曲線對稱並顯示波長在一寬度為10 nm ，中心在.1533 nm之.頻帶範圍内之信.號哀減極少（約〇 · 7 dB) 以及波長大於1543 nm之信號有一顯著裳減（> 20 dB)·。對於上述型號之選擇藕合器，上述定義之通帶寬度約 10 nm ° 同樣地，參考第3B圖選擇耦合器在-20 dB之通帶是在傳輸通過選擇耦合器時，衰減不超過最小衰減的20 dB之波長頻帶。對於上述型號之選擇耦合器，在-20 dB之通帶寬度（在第3β圖中之、20 dB BIT)約為20 run。對於上述型號之選擇鑼合器，選擇鑼合器之標準（F . 0 . Μ) ，即通帶寬度與-20 dB時之通帶寬度比，約為0.5。第5圖僳一熟知技藝之雙向波長分割放大器圖，此裝 -15 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A7 -,--..... B7 五、發明説明（13):, 置在上述S. Seikai等人發表於Electronics Letters之論文中有所説明。此圖是取自該篇論文之第1圖。此裝置@含一光學單向放大單元EDFA，四個波長選擇光學耦合器WSCl,tfSC8,WSC9,WSC2以及二個光學連接器106 ，107。該篇論文之圖中所示之放大單元EDFA包含二段摻雜.親之光纖，以及插入此二段光纖間之一第一光學隔離器與在第二段光纖輸出處插入之第二光學隔離器，二者在圔中均以ISO表示。該篇論文中之波長選擇光學鍋合器為JDS 1535類型（ WSC1，WSC2)及 JDS 15&0 類型（WSC8.WSC9)。依據該論文，此二類型在使用上無差別。選擇耦合器在1，533及1.550 w ID附近有二個波長分別為及λν»之頻道。_. 在連接器106與107之間的放大迴路是一橋接迴路，由於選擇耦合器之性質，二不同波長之方向傳輸光學信號以相同方向通過放大單元EDPA。該論文指出此種簡單結構，使用四痼市售選擇繙合器 WS.C (彼此並無不同）可在放大器之增益低於25 dB之情況下工作，但當增益高於30 dB時，由於選擇放大器之衰減會使電路不穩定。為解決此問題，該論文建議在迴路之1.55 um輸入支路使用另一 JDS 1535類型之選擇耩合器WSC4,以及在輸入支路使用二値可調諧光學濾波器T0P1與T0F2以減少自發射之雜訊；若該等濾波器為選擇耦合器取代’則条 -16 - — 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） —---7-^---IO.-I (請先聞讀背.面之注意事項再填寫本頁) -5 d- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（14), 統在選擇耦合器通帶之交叉點1.54 會變得不穩定。若如建議加入更多的選擇光學鍉合器，會使結構更為複雜。此外，使用需做精確與連續調整之可調諧式濾波器以及因此使用其它檢査裝置*將使實際芫成所建議之結構更為困難。第6圖中之6所指示之裝置為一依據本申請人所實驗之一結構之雙向放大器。它包含一單向放大單元20 (將於下文説明），二値波長選擇光學耦合器21與22，二値光學連接器106，107以及被動光纖線段23 , 29。如第6圖所示，連接器106連接至選擇耦合器21之光纖101。光纖23連接選擇耦合器21之光纖102以及選擇耦合器22之光纖102，光纖29連接選擇耦合器21之光纖104以及選擇繙合器22之光纖104。單向放大單元20連接於選擇耦合器21之光纖103與選擇耦合器22之光纖101之間，使該單元之工作方向從選擇耦合器21至選擇耦合器22。最後，連接器107連接至選擇耩合器22之光纖103。單向放大單元20是一光學放大單元，最好是光學線放大器類型，在雙向放大器5之二方向上之工作波長人：及λ,2 是選自放大器之一放大波長頻帶内；一適當之線放大器是一譬如為本申請人供廳之商品名稱為0LA/E-MW之産品，後文將詳細説明d 違擇繙合器21，22是第3Α圔所說明之類型。所選擇之選擇耦合器使至少其部份通帶及至少其部份 -17 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ^ ~ (請先閱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製 A7 • B7 五、發明説明（15), 反射頻帶包含在放大單元之放大頻帶内，且波長λ i在該通帶内以及波長λ 2在該反射頻帶内。適當之選擇耩合器是譬如由上述JDS FITEL所生産之 WD1557AY-4;此型號如同前述之WD1515AY-A3，但提供四條傳輸光纖101，102，103，104。光纖101與104之間以及光纖102與103之間的相關頻譜衰減曲線與第4Α圔之曲線大敦相同。同樣地，光纖101與103之間以及光纖102與104之間的頻譜衰減曲線與第4Β圖大致相同。對於此種.選擇耦合器産品，其標準（F.Q.M)亦有一約0,5之值。光學連接器106，107可以是SEIKON GIKEN, 296-1 Matsuh.idai，Matsudo, Chi.ba_(JP)所生産之 SPC 条列。參考第6圖，在選擇耦合器21，一波長λ α之輸入信號從傳輸光纖101通過選擇IS合器時未受改變並從光纖103出. 來；一輸入至光纖104之信號λ 2被反射並在輸出端被送至光纖101; —輸入至光纖102之信號λ 2被反射並在輸出端被送至光纖103。同樣地，在選擇耦合器22，在傳輸光纖線101存在波長λ i及被長λ 2之輸入信號，λ、信號通過選擇耩合器未受改變並由光纖103出來，而λ 3信號被反射並在輸出端被送至光纖104 ; —輸入至光纖103之信號λ 2被反射並在輸出端被送至光纖102。因此，經連接器107由傳輸線傳來之信號λ 2遭遇二次反射（22及21)，並在到達連接器106之前在放大單元20被放大且再遭受二次反射（22及 21)。另一方面，經連接器1〇6由傳輸線傳來之倍號人1則通過選擇耦合器21，被放大，然後通過選擇耦合器22。 -18 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) •I — -------- — IΙΊ 襄 — I---訂------ 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 ' 、 B7 五、發明説明（16);, 因此，此裝置可同時放大不同方向之二波長信號。在每一次傳輸通過時，蓮擇耩合器如同一帶通濾波器 (如第4B圖所示）用以移去波長介於λ t與λ 2間會與信號一起傳輸之自發射雜訊。反之，在每一次折射時，選擇耦合器如同一頻帶消除濾波器（第4Α圖）且不衰減自發射雜訊。若在第1圔所示之光學連接線路中加入上述之雙向.放大器6，其中傳輸器1.Α工作在1533 nm，傳輸器1Β工作在 1556 μ，且在每一光纖5衰減26.7 dB時.，可決定在位置 I，I，ΕΓ，IV，V，VI之功率。以下第1表中顯示其功率情形。 m 1 m 位置功率（dBni) λ 1 = 15 33 η ία λ 2 =1556 nm I + 11 -19 2 -15.7 + 7.7 1 + 7.7 -15.7 IV -19 + 11 V -20 VI -20 經由使用選擇耦合器21' ，22'使波長λ t ，及λ 2分別包含在反射頻帶及通帶内以及藉由連接光學連接器106至傳來λ 2信號之傳輸線段及連接光學連接器107至傳來入i 信號之傳輸線段使λ !與λ 2之傳輸方向對調來修改目前結 ' 構，則可得到另一依據目前第一結構之雙向光學放大器。 -19* 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格1 210X297&H ： ~ I--：---1〇裝II (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製 A7 五、發明説明（17); 參考第7圔，一為本申請人所實驗之雙向放大器之第二結構包含二個選擇光學耦合器31及32, 一單向放大單元 20，二値光學連接器106，107，一光學隔離器33以及被動光纖線段34，35 〇如第7圖所示，連接器106連接至選擇耦合器31之光纖 101。光纖34連接選擇耦合器32之光纖102以及選擇耦合.器 31之光纖102,且沿光纖34加入一光纖隔離器33,用於使傳輸方向被限定從選擇耦合器32至選擇耦合器31。光纖35 連接選擇耦合器31之光纖103以及選擇耦合器32之光纖104 。單向放大單元20連接於選擇耦合器31之光纖104與選擇耦合器32之光纖101之間，該單元之工作方向是從選擇縐合器31至選擇耦合器32。最後，連接器107連接至選擇繙合器之光纖103。單向放大單元20及光學連接器106, 107之類型與在第 6圖之說明中使用於裝置中之該些元件相同。在雙向放大器二方向a工作波長λ ί及λ 2是選自單向放大單元20之放大頻帶中。光學隔離器33是屬於與傳輸信號之偏極無關之類型· 其隔離大於35 dB以及反射低於-50'dB。一適當之隔離器是 IS0WAVE, 64 Harding Avenue，

Dover, New Jersey (US)所生産之型號為 DML 1-15 PIPT-A S/N 1016産品 ό 選擇耦合器31及32是如同第3A圖說明中之反射類型選擇耦合器且其通帶均包含在單向放大單元20之放大頻帶内 -20 - 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) > • In、一 t n l_n —i - I - I1 mu I n . 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（18): -.-f 。選擇耦合器31，32之通帶分別包含波長λ 1及λ 2。此外，此二選擇耦合器之通帶不會重叠。波長人1及人2分別包含在選擇耦合器32，31之反射頻帶内。對於選擇耦合.器31，可使用型號WD1515AX-4,至於選擇綴合器32，則可使用型號WD1557AY-4，此二者均由JDS F IT5L所生産。後者之特性類似用於第6圖裝置中之選擇鍋合器，前已説明不再贅述。前者之頻譜特性顯示在第8Α及 8Β圖，其曲線與第4Α及4Β圖類似且在此將參考該等曲線圔之說明。此處之選擇錫合器之標準（F . 0 . Μ)亦有一約為0.5 之值。就型號WD1515AX-4而言，選#鎮合器通帶之中心波長舆第4Α及4Β圖不同，約1557 ηπι。參考第7圖，在選擇耦合器31，一波長屬選擇耦合器之頻帶範圍内之信號被輸入至傳輸光纖101並為選擇綴合器反射後從光纖104出來；一波長λ 2屬選擇耦合器32之頻帶範圍内（因此在選擇耦合器31頻帶外）之信號輸入至光纖103，在通過耩合器後在輸出端被送至光纖101 ; —波長 λ 2之信號輸入至光纖102，在通過耦合器後在輸出端被送至光纖104。在選擇.耦合器32，傳輸光纖101存在波長λ ^及λ 2之輸入信號，λ !信號通過選擇耦合器未受改變並從光纖103 出來，λ 2信號則在被反射後從光纖1〇4送出；一在光纖103 之輸入信號λ 2被反射後從光纖102送出。. 因此，由傳輸線經連接器107之λ 2信號受到一次反射 (32)及一次傳輸（31)，在放大單元20被放大’然後在離開 -21 - 本紙張又度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2ΐ〇χ297公釐） ' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ;---1-----^---^-----^/w------訂！ A7

--·，-·、 BT 五、發明説明（19). 連接器106前再受到一次反射（32)及一前傳輸（31)。由傳輸線經連接器106之λ i信號在選擇耦合器31被反射，經放大單元放大，然後傳輸通過蘧擇耦合器32再至連接器107。因此，在此實施例，裝置能同時放大在不同方向之二波長信號。選擇鑼合器在每一次傳輸通過時如同帶通濾波器，如第4B，8B圖所示，用以移去波長介於λ 1與λ 2之間會與信號一起傳輸之自發射雜訊。反之，在每一次折射時，選擇繙合器如同頻帶消除濾波器（第4A，8 Α圖）且不會衰減自發射雜訊。因此在毎一傳輸方向，一組件至少有一通路會衰減自發射雜訊。此外，光學隔離器阻止自發射雜訊從選擇鎌合器31之光纖102傳輸至選擇耦合器32之光纖102，以避免該雜訊在反射後會加至從選擇鑼合器之光纖103輸出至連接器1〇7之 :信號λ 2。 ' 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -,. ί. .^ϋ· nn ml nn In n ml i.nn (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 上述裝置條在一模擬第1圖中之相同類型傳輸線之連接線路中做實驗。第9圖顯示所採用之實驗結構（其中與第1圖相同之組件使用相同參考號碼）包含二値終端站A 及B，三橱雙向放大器6以及四個可變衰減器5'。詳言之，使用之放大器6是三値第7圔所述之結構中之依據本發明之雙向放大器。四個可變衰減器V用於模p 一被動光纖線段之衰減。所採用之衰減器是JDS FITEL所生産之VA 5且在第一實驗時將其調整使每一衰減器提供27 _ - 22 - 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（ 20' /* dB之衰減。在位於中間位置之放大器6之二輸入處I[及I所測得之在兩方向傳輸之1533 nm及1556 ηπι波長之信號功率是-14 dBm。第10圖顯示雙向放大器之輸出信號頻譜：此圖是由上述ANRITSU C0RP所生産之光學頻譜分析儀MS9030A(主機）及MS9701B (光學單元）重疊分別在位置E及I所測得之頻譜而得。 1533 nm信號在0.5 nm頻帶測得之信號/雜訊比為24.2 dB，1.556 nm信號則為 28 dB。另一實驗是在其它參數不改變的情形下，變化可變衰減器5 ’之衰減。對於一糸列之衰減值，測量在2.5 Gb i t/s 調變之1533 nm信號在傳輸線上之BER。第11圖顯示測量結果，Y軸之BER隨二相鄰之雙向放大器之間的衰減（dB)而變化：可看出當衰減值低於27 dB時，BER小於ΙΟ—12。另一依據目前第二結搆之雙向放大器結構可藉由使用選擇鎌合器31 % 32M吏波長λ 2，λ i包含在各個通帶内以及波長λ t，λ 2包含在各個反射頻帶内並將光學連接器106 連接至傳送λ 2信號之傳輸線段及光學連接器107連接至傳送λ:信號之傳輸線段以同時對調信號之傳輸方向，對目前結構做修改而獲得。參考第12圖，本申請人所實驗之一雙向放大器之第写結構包含四痼選擇光學耦合器121，122, 123，124，一單向放大單元20，二値光學連接器106，107以及被動光纖線 -23 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) A4規格（210X297公釐） (請先閔讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 £7___^__ 五、發明説明（21) ., 殺125，126，127，128，這些組件彼此連接形成一光學橋接線路。如第12圔所示，連接器105連接至選擇耦合器121之光纖103。光纖125選撵鑼合器121之光纖101以及選擇鍉合器 122之光纖102。光纖123連接選擇竊合器121之光纖102以及選擇耦合器124之光纖101。單向放大單元20連接於選擇-耦合器122之光纖103與選擇鑼合器124之光纖103之間使該單元之工作方向從選擇耦合器122至選擇鍋合器124。光纖 126連接選擇耦合器122之光纖101以及選擇耦合器123之光纖102。光纖127連接選擇耦合器124之光纖102以及選擇耦合器123之光纖101。最後，連接器107連接至選擇繙合器 123之光纖103。單向放大單元20及光學連接器106, 107之類型與使用於第6及7圖裝置中之元件柑同。在雙向放大器二方向上之工作波長λ 1及λ 2是選自單向放大簞元之放大頻帶中。經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 選擇耦合器121，122，123，124是第3Α圖中所述之反射類型之選擇鑼合器，僅提供三條傳輸光纖101，102，103 。所選擇之鑼合器使至少各値通帶之部份以及至少各値反射頻帶之部份包含在單向放大單元20之放大頻帶内。繙合器121與123相同而耩合器122與124相同。選擇耦合器121 ，123之通帶包含波長λ t。選擇耦合器122，124之通帶铒含波長λ 2。此外，選擇耦合器121，123之通帶未顯示與選擇耦合器122, 124之通帶重疊。波長λ i包含在選擇耦 -24 " 本紙張尺度適用中國國家橾準(CNS ) A4規格(210X297公釐） ' 五、發明説明（22). 合器122, 124之反射頻帶内而波長λ 3包含在選擇耦合器 121，123之反射頻帶内。因此如圖所示，在其插入之光學橋接線路中，彼此相同之耩合器被對稱地安置在信號之二傳輸方向。選擇鑼合器122及124位於光學橋接線路為單向放大單元之二端部所建接之頂點，選擇耦合器121及123位於光學橋接線路為用於連接傳輸線之連接器所連接之頂點。至於選擇耦合器121，123譬如可使用1^15154¥43，而選擇耦合器可使用WD1515AX-A3,此二者均為JDS FITEL 産品。前已說明是WD1515AY-A3以及第4Α，4Β圖顯示其頻譜持性。WD1515AX-A3僅在傳輸光纖數目與1515ΑΧ-4不同，1515ΑΧ-4在本申請人所實驗之第二光學放大器中已有說明；第8Α，8Β圔®示相關之頻譜待性；所使用之此二種型號産品均有約為0.5之標準（F.O.M)。參考第12圖，在選擇鑼合器121，一從傳輸光纖103輸入波長為λ i (在選擇耦合器頻帶内）之信號傳輸至光纖1〇1 ，一從光纖102輸入波長為λ 2之信號被反射至光纖103。經濟部中央標準局負工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在選擇耦合器122，一從傳輸光纖102輸入波長為λ i ( 在選擇耦合器之頻帶外）之信號被反射至光纖103; —從光纖101輸入波長為λ 2之信號傳輸至光纖103。在選擇鑼合器123，一從傳輸光纖101輸入波長為λ i ( 在選擇龋合器頻帶内）之信號傳輸至光纖103 ; —從光纖103 輸之波長為λ 2之信號被反射至光纖102。' 在選擇鍋合器124，一從傳輸光纖103輸入波長為入i ( _ 25，尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐" A7 B7 五、發明説明（23), 在選擇耦合器之頻帶外）之信號被反射至光纖1G2 ; —從光纖103輸入波長為λ 2之信號傳輸至光纖1〇1。從傳輸線經連接器106過來之信號λ i被選擇耦合器121 傳輸，被選擇耦合器122反射，被單向放大單元20放大，然後被選擇耦合器124反射，再經選擇耦合器123傳輸至連接器107。從傳輸線經連接器107過來之信號λ 2被選擇鑼合器123 反射，被選擇耦合器122傳輸，被單向放大單元20放大，然後被選擇耦合器124傳輸，再經選擇耦合器121反射至連接器1〇δ。因此在此結構，裝置可同時放大在二方向上之二不同波長信號。 _ 此二不同波長信號在雙向放大器内各受到二次傳輸及二次反射。由於每次反射與傳輸僅有微少衰減（若使用此處之組件，分別約為0.5 dB及0.7 dB)，此種通過選擇耦合器之相同次數的情形將確保在任一傳輸方向對放大器均有相同反應。經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 選擇鑼合器在每一次傳輸通過時作用如同帶爾濾波器，如第4B，δΒ圔所示，藉以移去波長介於λ 1與λ 2之間與信號一起傳輸之自發射雜訊。至於在每一次反射時，選擇耦合器如同頻帶消除濾波器（第4Α，8Α圖）且不會衰減自發射雜訊。因此，由於選擇耦合器在二傳輸方向被對稱安置，故在每一傳輸方向至少會發生二次傳輸通過一组件時對自發 -26 - 本紙琅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杜印製 A7 ------- B7 ___ 五、發明説明（24),' 射訊號所做之衰減。本雙向放大器結構不需另加濾波器就極為穩定且在波長與上述信號波長不同時不會産生振盪。詳言之，它對光學連接器106，107可能産生；$部份傳输背反射是穩定的。上述放大器特別適於用在以光學連接器將其連接至光纖線之光纖傳輸線路中，這些連接器的類型可以是使信號通過時仍能傳輸大部份功率以確保信號本身之光學連續性，而在一些狀況下則會反射回該等信號之一小部份（如由於在該等連接器内二光纖端定位不良之不完全定位情形）。上述襄置是在降低輸入信號功率直至每一頻道為-28 dB之狀況下測試，測量對應之增益以得到放大器在未飽和的情況下之最大增益；以此種測量方式對小信號所測得之増益值約為32 dB。在另一實驗中是對放大器在光學連接器106及107開路之情況下做測試，開路是指連接器未與傳輸線連接。在這些情況下，所採用之連接器類型有一來自放大器具’14 dB 衰減之傳輸背反射。第13圖顯示來自選擇鑼合器121之光纖103以及來自選擇耦合器123之光纖103之輸出信號頻譜，這是藉由沿光纖安置用以對一上述類型之光學頻譜分析儀分隔各個傳輸頻帶之與上述相同類型之波長選擇耦合器（未顯示在第12圔中）偵倒而得。此實驗證明完全無不穩定現象。璋被認為是由於對介於二種類型之選擇耦合器之通帶 -27广本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

五、發明説明（25: A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製間之中間波長可形成包含放大單元之可能之回授迴路的事實，中間波長的産生是由於耦合器對頻帶的不完全分隔以及在連結器有反射存在之故，但在每一種情況均包含至少發生二次通過該些組件（選擇耩合器）且每次衰減該等波長至少20 dB之情形。在這些狀況下，即使在連接器存在極高之反射，包含振盪之狀況仍不會産生。被認為是因為使用選擇繙合器，故即使使用高反射連接器，對具有40 dB增益之放大器亦不會有振盪問題發生。亦對上述裝置做第二實驗，模擬與第1圖同類型之傳輸線之連接線路。所採用之實驗結構與第9圖中所述之結構相同且其說明亦引用於本發明。在第12圖說明之結構中所使用之放大器6是三個依據本發明之雙向放大器。衰減器5'被調整以對每一光纖段供廳27 dB之衰減。在位於一中間位置之放大器6之二輸入處I及I所測得之在二方向上傳输之波長為1535 nm及1555 nm之信號功率各為一 13 · dB。第14圖顯示來自雙向放大器之輸出信號頻譜：此圖是由一上述類型之光學頻譜分析儀疊合分別在位置I與I所測得之頻譜而得。對1535 ηη信號在0.5 ηπι頻帶所測得之信號/雜訊比約為.26.7 dB而1555 nm信號約為25.5 dB。另一依據第三結構之雙向光學放大器是由修改目前結構而獲得*它是藉由使用選擇耦合器12厂，122'，123’及本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210X297公釐 -28 - (請先閔讀背面之注意事項再填寫本頁)

Α7 Β7 五、發明説明（26) 124’使選擇耦合器122〜，12^之通帶包含波長λι;選擇耦合器121' ’ 123’之通帶包含波長λ 2 ;此外，選擇耦合器121’，123’之通帶不與選擇耦合器122'，124'之通帶重叠；波長λ !包含在選擇耦合器121'，123'之反射頻帶内而波長λ 2包含在選擇耦合器122’，12^之反射頻帶内；以及同時對調λ 1及λ 2信號之傳輸方向（即連接光學建接器106至傳來λ 3信號之傳輸線段以及連接光學連接器ί〇7 至傳來λ i信號之傳輸線段）。依據本發明之雙向放大器及雙向電信条統在此均傺針對在每一方向具有一不同波長之傳輸信號做說明。不過，這些相同裝置及条統亦可用於依據WDM (波長分割多工）技術傳輸之信號之雙向放大，即在f一方向傳輸不同波長之適當編碼信號。在此情況，所使用之選擇織合器需使各個通帶之寬度足夠包含每一方向所傳輸.之二波長組信號。此外，選擇絹合器之標準（F.0.M)須夠高以使選擇耦合器分隔二波長組之信Μ且其值最好大於0.5。經濟部中央標準局員工消费合作社印製 (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) 除了第3Α圖中所述及之選擇繙合器，本發明可提供使用另一類型之波長選擇餵合器，使其可確保在所使用之該些波長之間能有一足夠之分隔，因此有一夠高之標準值（ F.0.M) 〇 .如第15圖所示之詳圖，一使用於一雙向光學放大器中之單向放大單元20包含一摻雜餌之主動光纖24，以及一相關之激光雷射25，經一分色耦合器26與光纖24連接；一光 -29 - 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 A7 ...---,- B7 五、發明説明（27)., 學隔離器27位於欲被放大之信號行進方向之光纖24之放大. 器輸入上游，而一第二光學隔離器28位於放大器輸出處。在另一實施例，放大器可以是一値二级放大器；在此實施例它更包含一第二摻雜鉼之主動光纖，經由一分色耦合器與一相關之激光雷射連接；通常在二级之間另有一光學隔離器存在。 _在上述之較佳實施例，激光雷射25最好是一 Quantum We II類型之雷射，具有以下特性： - 發射波長 λ P = 980 nm ; - 最大光學輸出功率 Pu=65 mW。上述類型之雷射傜譬如LASERTRON INC., 37 North Avenue, Burlington., MA (US)·之産品。在此實施例，分包織合器26是一熔化光纖鑼合器，由在波長980 nun及1530-1560 nm波長頻帶之單模光纖_成* 其光學輸出功率會隨偏極做<0,2 dB之變化。上述類型之分色耦合器為已知且有市售並由諸如GOULD IND., Fibre Optic Division, Baymeadow Drive, Glem Burnie，MD (US),以及 SIFAM LT.D·，Fibre Optic Division ,Woodland Road, Torquay，D'e von (GB)生産。光學隔離器27及28傜一種不受傳輸信號偏極影響之光學隔離器類型，其隔離大於35 dB而反射低於-50 dB。適用之隔離器是上述IS0MVE公司之MDLI-15PIPT-A S/N型p 産品。上述線放大器在正常工作狀況下（在每一方向功率為 - 3 0 _ 本纸張尺度適用中國國家標準（CMS ) A4規格（210X297公釐） -----^——It、装——I--丨訂丨-„--.丨~- 1J ~ - /(\ (. 一 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A 7 B7 五、發明説明（28),, -23 dBm之輸入信號對應總計之-20 dBm)有一約25 dB之增益。在飽和狀態下之總光學輸出功率約為11 dB。在一較佳實施例，上述類型之線放大器使用一摻雜铒之主動光纖，此光纖在本申請人在1994年4月14日申請獲淮之號碼為MI94A 000712之義大利專利申請中有所說明並列為本文參考且在後文中會摘錄其内容。所使用之光纖成份及其光學特性摘錄於第二表。光纖 AI2O.3 GeO2 La203 Er203 ΝΑ λ c. wt%(mol%) wt%(mol%) wt%(mol%) wt%(mol%) nm A 4 (2.6) 18 (11.4) 1 (0.2) 0.2(0.03) 0.219 911 其中，wt% =光纖芯中之氧化物重叠含量百分比（平均） mo U =光纖芯中之氧化物克分子含量百分比（平均） NA =數值孔徑（nl2-n22) 1'/2 λ c=截止波長（LP11截止）成份的分析是以一微探針乃一電子掃瞄顯微鏡（SEM H i tach i)對預成型（在拉長光纖前）做的；對沿一直徑上彼此相隔200 « m之不連續點以1300放大倍率做分析。經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 上述光縱是在一石英玻璃管内以真空敷塗技術製造。在合成步驟時將鍺摻雜物加入光纖芯之S i 0 結構中，以”摻雜至溶液”技術將鉼，鋁及鑭加入光纖芯中，亦即在預成型硬化前，當其在一細粒狀態時，將一氣化摻雜物水溶液與光纖芯之合成物質接觸。有關”摻雜至溶液”技術之更詳細説明可在譬如美國專利5，282,079中找到，此專利亦列為本文參考。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

經濟部中夬標準局員v :L A7 B7 五、發明説明（29),, 在前述之實施例中，.主動光纖24約12 m長。雖然使用上述光纖可得到最佳結果，但藉由其在不同波長所顯不之平增益曲線’本申請人以使用A 1 / G e類型之光纖放大器所做之實驗亦顯示可接受之結果。為執行放大單元之功能檢查並提供一般所需之檢查與安全信號，放大單元在輸入端最好包含一定向鑼合器150, 它最好有一95/5之分離率且其攜眘5¾輸入功率之輸出被送至一柑關之光電二極體151 ;在放大單元之輸出端另有一第二卑向耦合器152,它最好有一 99/1分離率並經一傳輸 1¾功率信號之光纖連接至一相關之光電二極體153。適當之定向耦合器偽熔化光纖耦合器，譬如T-TEK DYNAMICS INC., 1885 Lundy Ave., San Jose, CA (US) 有生産。光電二極體151及153之電氣輸出被送至一傳統之電子控制單元，未顯示在圖上_。此結構不但使放大單元之功能檢査可以獲至且可管理所需之安全裝置。不過，若使用於上述雙向結構中時，它不會在二方向傳輸之信號上提供分開之資訊。為能同時檢査在二方向上進出放大器之光學輸入與輸出功率，提供使用第16圖所示之結構。如該圖所示，一前述類型之雙向放大盏6包含一不具備檢査裝置之光學放大單元*如第15圖所示之方塊154 , 被連接於二個分離率為98/2之定向耦合器155與156之間 1等耦合器之攜有最小光學功率（2¾)之輸出被連接至各 -32 - 隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -----，訂 ,0- 五、發明説明（3〇). 〆個檢査光電二極體157, 158, 159，160。適當之定向耦合器僳熔化光纖耦合器’譬如上述E-TEK DYNAMICS公司有生産。如第16圖所示，定向耦合器有四個對稱安置之輸入/ 輸出埠：在此情況，一 λ i波長之信號（在圖中從左往右傳 .輸）輸入至龋合器155後，以上述分離率分成二段’ 一股往連接至放大器6之輸出埠（98%)而另一股則往連接至光電二極體158之輸出堉（2%);同樣地，相同之λ X波長信號輸入至耦合器156後被分成二股，一股往連接至傳輸線之輸出埠（98%)而另一股則往連接至光電二極體159之輸出埠（2¾)。此使輸入至放大器之λ i波長信號之光學功率值可在光電二極體158之處被測量以及從放大器輸出之λ i波長信號之光學功率值可在光電二極體159之處被測量，藉以得到頻道從左至右傳送之功能之完整資訊；同樣地，在圖中從右至左傳輸之λ 2波長信號可分別在光電二極體160及157 之處測量其輸入及輸出光學功率。經濟部中央標準局員工消費合作社印製· (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) 由於定向綴合器之對稱鵾傺，在二方向上之每一定向耦合器均有相同之分離率值。該值之選擇傷使在每一方向傳輸之信號中有足夠之功率被分離輸入至放大器而僅有相當少之功率被送至光電二極體158，160作為偵測之用，故不會對從放大華輸出之信號功率造成過多影響（在放大器輸出處有一高的總功率，可以再從中分出一小部份功率使信號有足夠的功率到達光電二極體157，159使其工作）。對於反向傳輸之頻道，當使用在1533及1556 nm附近 _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(31). 之波長λ !及λ 2以及通帶寬約為10 nm之波長選擇耦合器時，該選擇繙合器需有一約為0.5之標準（F.0.M). 若通帶寬度在一 0.5 dB大於10 nm時，選擇耦合器需有一相對之較高標準（F.0.M)值。因此依據本發明之一觀點，發現藉由將一包含一光學隔離器之放大單元安置至一包含二個具有一第一通帶之波長選擇繙合器及二値具有一第二通帶之波長選擇耦合器之橋接線路中，其中該些選擇耦合器被對稱地安置在放大器週圍，即可得到一不會産生木穩定與振盪之用於二或多値反向傳輸波長分隔頻.道之上述類型之雙向光纖放大器。在一特別實施例，本發明亦可應用於一在每一傳輸方向包含數値頻道之傳.輸線路中，使每一方向之該些頻璋包含在選擇繙合器之通帶内，其中該些頻道之間有一足夠的分隔。因此在本發明之一觀點，發現可防止一雙向類型之放大器發生振盪現象，此外在其内之放大單元有高增益值存在以及在光纖電路的一些特別位置有局部反射存在，譬如由於使用相當高反射性之光學連接器，而當這些選擇連接器之安排又不會對任何波長形成總衰減小於或等於放大器或其所包含之放大單元之最大增益之包含放大單元在内之迴路時，就會發生局部反射，對於上述二種情形振盪現象均可被防止。詳言之，只要將光學放大電路中之組件安排成使在一方向傳輸之每一信號均會受到選擇繙合器之反射與傳輸時 -34 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS.) A4規格（210X297公釐_) vm· nn BI^V m B^i^i —^n —^ϋ ^^^^1 1^1 . . c (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁)

、-T A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製五、發明説明（32)., ，即能防止振盪現象的發生。元件標號對照 A、B ...終端站 1A、1B——傳輸站 2'A、2B....接收站 3.. ..升壓器 4.. ..波長選擇竊合器 5 ....光纖 .5 ’ 可變衰減器 6 ....雙向光學放大器 7.. ..外部信號源 9:....電子放大器 10.. ..引導電路 11.. ..調變雷射發射器 12.. ..導入電路 13.. ..連續發射之雷射 8、151、153、157、158、159、160____光電二極體 21、22....波長選擇光學耦合器 23、29、34、35——被動光纖段 31、32、121、122、123、124....選擇光學耦合器 101、102、103、104----傳輸光纖 125、126、127、128——光纖線段 150、152、155、156....定向耦合器 14----外部調變器 15.. ..波長校驗電路 20.. ..單向放大單元 24——摻雜铒之主動光纖 25____激光電射 26.. ..分色耦合器 27、33、ISO...光學隔離器 28----第二光學隔離器 105——選擇反射組件 106、107...光學連接器 154____方塊 EDFA...光學單向放大單元 T0F. ·..可調諧光學據波器 WSC....波長選擇光學耩合器 -35 - (請先鬩讀背面之注意事項苒填寫本頁) i /^1--------訂-- ii—-:-丨l·丨_.丨—：—— r' i~ —- 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims

1. 一種雙向光學放大‘器，包含：六、申請專利範圍. 包含至少一光學隔離器之一光學放大單元，具有一放大波長頻帶，二個用於至少二個具相反傳輸方向之光信號之光學輸入及輸出埠’該等信號分別有一第一及一第二波長，這些波長彼此不同，且包含在該放大波長頻帶範圍内，二個第一及二個第二波長選擇光學耦合器，具有一包含該第一波長之第—波長通帶以及一包含該第二波長之第二波長通帶，該第一及第二波長通帶彼此不重疊，該放大單兀連接於一光學橋接迴路之二相對節點間，該橋接迴路之其它相對節點則連接至該等輸入及輸出埠，第一及第二光學選擇耦合器位於該橋接迴路之節點，其特徵在於：該二第一波長選擇耦合器分別耦接s 該放大器之該輸入色出，以及I中备十玆雨竿一崎長選.擇耦舍器被耦接至該輪入輿輪.出洋夕_ 〇 2.依據申請專利範圍第丨項所述之雙向光學放大器，其特徵在於該放大單元包含至少一摻雜铒之光纖。 3. 依據申請專利範圍第2項所述之雙向光學放大器，其特徵在於該摻雜質之光纖在所摻人之雜質中包含銘與錯。 4. 依據中請專利範圍第3項所述之雙向光學放大器，、其特徵在於該摻雜質光纖在所摻人雜料包含銘、鍺及鋼。 5. 依據申請專利範園第2項所述之雙向光學放大器，盆特徵在於該選擇耦合器之通帶最好是至少i〇nm寬。 6.依據申請專利範圍第1項所述之雙向光學放大器，其特 -36- 本紙張ΜϋΙ财關家標準（CNS ) A4規格（-------

1. 一種雙向光學放大‘器，包含：六、申請專利範圍. 包含至少一光學隔離器之一光學放大單元，具有一放大波長頻帶，二個用於至少二個具相反傳輸方向之光信號之光學輸入及輸出埠’該等信號分別有一第一及一第二波長，這些波長彼此不同，且包含在該放大波長頻帶範圍内，二個第一及二個第二波長選擇光學耦合器，具有一包含該第一波長之第—波長通帶以及一包含該第二波長之第二波長通帶，該第一及第二波長通帶彼此不重疊，該放大單兀連接於一光學橋接迴路之二相對節點間，該橋接迴路之其它相對節點則連接至該等輸入及輸出埠，第一及第二光學選擇耦合器位於該橋接迴路之節點，其特徵在於：該二第一波長選擇耦合器分別耦接s 該放大器之該輸入色出，以及I中备十玆雨竿一崎長選.擇耦舍器被耦接至該輪入輿輪.出洋夕_ 〇 2.依據申請專利範圍第丨項所述之雙向光學放大器，其特徵在於該放大單元包含至少一摻雜铒之光纖。 3. 依據申請專利範圍第2項所述之雙向光學放大器，其特徵在於該摻雜質之光纖在所摻人之雜質中包含銘與錯。 4. 依據中請專利範圍第3項所述之雙向光學放大器，、其特徵在於該摻雜質光纖在所摻人雜料包含銘、鍺及鋼。 5. 依據申請專利範園第2項所述之雙向光學放大器，盆特徵在於該選擇耦合器之通帶最好是至少i〇nm寬。 6.依據申請專利範圍第1項所述之雙向光學放大器，其特 -36- 本紙張ΜϋΙ财關家標準（CNS ) A4規格（------- AS B8 C8 D8 本紙張尺度it用中國國家^準（CNS ) A4規格（；1〇χ29^^ 申請專利範圍徵在於至少該等通帶中之一通帶包含至少二不同波長的信號。 7_依據申請專利範圍第丨項所述之雙向光學放大器，其特徵在於波長選擇耦合器有一等於或高於〇.5之特性值。 8.—種雙向光學放大器，包含：。一包含至少一光學隔離器之光學放大單元，具有放大波長頻帶，二個用於至少二個具相反傳輸方向之光學信號之光學輸入及輸出埠，該等信號分別有一第一及一第二波長，且彼此波長不同至少二個波長選擇光學耦合器，具有一包含該第一波長之波長通帶以及一包含該第二波長之第二反射頻帶，該等波長頻帶彼此不重疊，該放大單元連接於一光學橋接迴路之二相對節點之間，該橋接迴路之其它相對節點則連接至該等輸人及輸料，該橋接迴路至少形成 -包含該放大單元及不超過三個該等輕合器之回授迴路，其中該等波長選㈣合器之安排將使每—該等回授迴路在該等輸入與輸出槔其中之一至少存在一 Η肋反射率以及在無滤波|置之情形下，其總衰減大於該放大頻帶中每一波長在放大器之增益。 9.依射請專利範圍第8項所述之雙向光學放大器，直特徵在於光學橋接迴路包含位於橋接迴路節狀二個且有 -第-通帶之波長選擇搞合器以及之波長選擇耦合器，其中兮装鈕人您、畀弟一通帶具"專耦合器被安置對稱於放大 -37- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍單元。 10.—種雙向光學放大器，包含：一包含至少一光學隔離器之一光學放大單元 (20)，具有一放大波長頻帶，二個用於至少二個具相反傳輪方向之光信號之輸入與輸出埠（1〇6, 1〇7)，該等信號分別具有一第一及一第二波長，此二波長彼此不等且包含在該放大波長頻帶内，一個第一類型之波長選擇光學耦合器（121、123) 以及二個第二類型之波長選擇光學耦合器（122、124)，分別具有一包含該第一波長之第一波長通帶以及一包 ' 含該第二波長之第二波長通帶，該第一及第二波長通帶彼此不重疊，以及分別具有一包含該第二波長之第一波長反射頻帶以及一包含該第一波長之第二波長.反射頻帶，經濟部中央標準局員工消費合作社印製每一耦合器具有一共同傳輸光纖（1〇3)，一在其輸出端攜帶屬該波長通帶内信號之傳輸光纖（1〇1)以及一在其輸出端攜帶屬該波長反射頻帶内信號之傳輸光纖 (1〇2)，其中一第一輸入/輸出埠（106)連接至一第一類，’ 型之第一選擇耦合器（丨21)之共同光纖（103);在其輪出端攜帶屬第一類型之第一選擇耦合器（121)之該通帶内信號之光纖（101)連接至在其輸出端攜帶屬—第二類型之第一選擇耦合器（122)之該反射頻帶内信號之光纖 ()’.在其輸出端搞帶屬第一類型之第一.選擇麵合器 -38- 本紙張尺度適财®λ—一 r 一謂經濟部中央榇準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 (121) 之該反射頻帶内信號之光纖（1〇2)連接至在其輸出端攜帶屬一第二類型之第二選擇耦合器（124)之該通帶内信號之光纖（101);單向放大單元（2〇)連接於第二類型之第一選擇耦合器（122)之共同光纖（103)與第二類型之第一選擇耦合器（124)之共同光纖（1〇3)之間，使光學隔離器致能從第二類型之第一選擇耦合器（122)至第二選擇耦合器方向之發射通路；在其輸出端攜帶屬第二類型之第一選擇耦合器 (122) 之該通帶内信號之光纖（1〇1)連接至在其輸出端攜帶屬一第一類型之第二選擇耦合器（123)之該反射頻帶内信號之光纖（102);在其輸出端攜帶屬第二類型之第一選擇耦合器（124)之該反射頻帶内信號之光纖（1〇2)連接至在其輸出端攜帶屬一第一類型之第二選擇輕合器 (123) 之該通帶内信號之光纖（1〇1); 一第一類型之第二選擇耦合器（123)之共同光纖（103)連接至一第二輸入/ 輸出埠（107)。 . U·—種雙向電信方法，包含：在一第一及一第二傳輸站分別產生第一 ·與第二波長之第一光信號與第二光信號；將該第一及第二信號分別送入一電信線路之光纖二端；一安置於通信線路中間之光學放大器至少放大該第一及第二信號至少一次；在該光纖另一端相對該第一及第二傳輪站之第一 -39- 核張標準(釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁). 裝· 訂 ABCD 六、申請專利範圍及第二接收站分別接收該第一及第二信號；其中放大該專苐一及苐二信號之該步驟是在一包含一具有一光學隔離器之光纖放大單元之單一光學放大器中完成，並包含：至少傳輸每一該等信號通過一第一波長選擇光學耦合器一次，以及在放大單元之上游及下游，一第二波長選擇光學耦合器至少反射每一該等信號一次，其中每一該等信號均以相同順序發生傳輸及反射步驟。 (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝. .訂經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -40- 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210XM7公釐）