TW444454B - Method and apparatus for saturating an optical amplifier chain to prevent over amplification of a wavelength division multiplexed signal - Google Patents
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Description
4 4.4454 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 ) 發明範圍 本發明係有關於光信號處理。更特別的是,本發明係有 關於當波長多工信號通過一光功率放大器時,使用雜訊來 填入一波長多工信號的空頻道,以避免攜帶實際資料之其 餘頻道的過度放大" 發明背景 任何的光纖通信系統的傳輸距離是受到光纖損失及色散 的限制。對於長距離的光波系統(例如水底系&而言,此 限制可利用光放大器解決。光放大器經由模擬的發射來放 大入射光’而雷射同樣是使用此方法。如圖4所示,當訊號 功率下降低於此臨限值時,一放大器可用來將信號增益推 進超過其工作點臨限值。 光放大器的一個優點是能用來同時放大多個的通訊頻 道’如承載波長劃分多工(WDM)信號的通訊頻道。然而, 當一 WDM信號包括空頻道時’問題便會發生。當wdm信號 通過一光放大器,如一餌素光纖放大器(EDFA)時,EDFA會 過度放大其餘的頻道。其餘的頻道所提高的功率會造成非 線性效應,如激勵的拉曼散佈(SRS)、激勵的布來寧散佈 (SBS)、及自我相位調變(SPM)。SRS和SBS能導致相當的光 纖損失。SPM會導致訊息脈衝部分的頻率/波長漂移,而使 錯誤增加。 此一情況是發生在使用附加/分接多工器(ADMs)|其他 類型的分接單元的光波系統内。一分接單位係在分接及插 入WDM信號的主要裝置□舉例來說,_ adm會解多工一 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) n am i ^^^1 ^^1· I ^11 ^^^1 n^i t- ^^^1 ^ r (請先聞讀背面之注再填寫本頁) 444454 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 Α7 Β7 五、發明説明(2 ) W D M彳5號,並將λ i的一波長導至一所需的目的地。它然 後將λ 1波長加入其餘的波長並予以多工處理而形成一新的 信號。 如果一光纖切口發生在一 ADM輸入埠之前,WDM信號 會遺失’且有—零(111111)信號會輸入到ADM。ADM會加入 λ 1及將λ i與零信號做多工處理’並將它傳輸至傳輸媒 °因此,多工信號包括一單獨資訊,而其餘的則維持空 白 甚此k號由一光放大器處理時,放大器會增加;^丨類 道的功率而超過其正常工作點的臨限值。此問題並不會在 傳統的光波系統發生。 發明概述 有鑑於前述問題,在此技術領域中,實需有一方法及裝 置,用以防止一光放大器過於放大一包含許多的空頻道之 w D Μ信號的資訊。 本發明藉由填入雜訊於WD Μ信號之空頻道而執行此功 能,其會使放大器鏈飽和,藉以使放大器將一 W d Μ信號的 資訊提昇至他們適當的工作點,而降低雜訊產生機構所需 之光元件個數。 本發明提供一雜訊回授迴路,其使用光系统中既有的雜 訊’以便在一分接單元之後使放太器鏈飽和。本發明係利 用經濾波放大之自然性發射(AS Ε)雜訊而達成此—目的。 A S E雜訊係在放大程序中發生。藉由激勵發射的程序而提 供放大的共振媒體也會產生自然發射。來自自然發射所增 加的光係表示雷射放大雜訊的一基本雜訊。 -5- 本紙張尺度適用中國國家標隼(CMS〉Μ規格(210X297公釐)
Bm .Μ : n^— I tn^i 二 ^^^1 I 1 一^ (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 444454 玉、發明説明(3) ---------「於------17 f請先閩讀背面之注意事項再填蹲本耳} 本發明使用一既有的分接放大器’其會發射作為副作用 的ASE雜訊。一耦合器將AS£雜訊連結至一濾波器。經濾 波之A S E雜訊係藉由一第二耦合器耦接至一既有之幹線放 大器。幹線放大器會將經濾波之A s e雜訊的增益提昇至— 相當高的位準而使放大器鏈飽和。因此,本發明並不需要 一外部雜訊產生襞置。 本發明的其它優點和特徵在下文中之解釋將會更清楚, 本發明的性質藉由參考下列本發明的詳細描述及附加專利 申請範園及一些的圖式而能更加清楚。 里式之簡單說明 圖1是一可運用之本發明的一具體實施例的系統圖。 圖2是一本發明的具體實施例圖。 圖3 (a)是一使用在本發明具體實施例中的一放大雜 訊信號功率與波長的關係圖。 圖3 ( b )是一單獨頻道人丨加入—由光纖切口所產生零信號 的波長與功率的關係圖。 圖3 (c)是一使用在本發明的一具體實施例中,將一單獨 頻道λ i加入一放大ASE雜音信號的波長與功率關係圖。 圖4是一信號顯示其工作點臨限的放大器增益與總功率的 關係圖。 經濟部中夹標隼局員工消費合作社印製 發明之詳細說明 請參考圖式,其中相同的部分是在圖式中標示有參考號 碼,在圖1中所示的是一可使用的本發明具體實施例的系統 方塊圖。 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS > A4規格(210 X 2打公釐} 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 444454 A7 _ B7 五、發明説明(4) 圖I是所示為一示範性光波通訊系統,是由所傳輸之波長 劃分多工(WD M)信號丨〇及所進入之光通訊發射機丨2所構 成。發射機12有光源驅動器14,能將wd Μ信號10轉換成 一強度可足以調變光源的驅動電流。光源驅動器丨4會產生 耦合至傳輸媒體1 5 (典型上是光纖)的能量。能量會傳遞至 傳輸媒體15並衰減至某一程度。若要補償此衰減’能量要 送入光放大器1 6和1 8,以增加光領域振幅同時維持其相 位。所放大的能量會導入分接單元2〇,其會分接(dr〇p)X i及增加λ i。在通過分接單元2〇之後,能量會通過光放大 器22和24,並放回在傳輸媒體15上。能量會從另一端的傳 輸媒體1 5離開,且多數會耦合至光感測器2 6。由光感測器 26所接收的光能量會轉換成一光電流^此光電流然ς在接 收機28予以放大,並轉換成在輸出端所接收之Wdm信號 30的信號格式。 圖2顯示本發明的一具體實施例。引入幹線τ I n 4 6會將 光量傳輸至幹線放大器3 2。幹線放大器3 2可以是 E D F A =能量會傳輸至分接單元3 4,其使用分接線5 2自分 接單元之輸入信號色^ i,^使用附加線54而將λ i加至 輸出於引出幹線TOUT 48上之信號。連接至分接線52的 是分接放大器42。分接放大器可以是edfa。另一連接至 分接線52的是經由耦合器40耦接之濾波器38 ^耦合器4〇 可以是一傳統3分貝(dB)耦合器。濾波器3 8是經由光分離 态39並藉由搞合器36而連接至引入幹線TIN 46 ^搞合器 3 6可以是一傳統1〇 dB耦合器。 本紙浪尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公瘦) (請先閲锖背面之注意事項再填寫本頁)
4 444 5 4 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(5) 本發明是以下面的方式操作。一WDM信號是由引入幹線 46承載而傳輸至幹線放大器3 2。光纖切口 5〇會致使wdm 信號遣失。一零信號會通過幹線放大器32,其會在壓縮操 作下增加其增益。所放大的零信號會輸入至分接單元3斗。 分接單元34使用分接線52而從所放大的零信號分接人土。 光分離器46會確保光信號只會以單一方向進行。分接線” 會將λ 1傳遞通過分接放大器42。當人{通過分接放大器。 時,放大器會發射相反的ASE雜訊。此情形之發生是因為 分接放大器4 2也是標稱(n 0 m i n a I )的壓縮,且既然光纖切 口會導致分接信號的遣失,分接放大器42將會停止壓縮而 產生更多相反的ASE雜訊。此ASE雜訊會由轉合器4〇導至 濾波器3 8。 在此具體實施例中,濾波器38是—大約1〇奈米(nm)之帶 通滤波器’具有一大约1557 nm的中央波長。另一種方式 是,濾波器38可放置在放大器鏈的增益通頻帶(pass band) 内,但疋起過4s號頻道的頻帶寬。經由此範例,如果一 WDM信號包括從1554 nm至1561 nm的八個信號頻道時,濾 波器中央波長(λ〇會是1550 nm ,其有一具大約8 nm濾波器 通頻帶(ρλί)。 經渡波的A S Ε雜訊會通過耦合器4 〇,且由幹線放大器3 2 所故大。所放大的ASE雜訊會通過分接;v丨的分接單元 3 4 ’因此會在引出幹線4 8的路徑上拒絕約為人i頻帶寬 (bw)的雜訊。附加信號線54會將λ ;送入分接單元34,而 將λ 1加入所放大的ASE雜訊。其結果是—WDM信號具有 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) 訂 444454 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) 除λ i之外的所有填入放大A S E雜訊的頻道。結果,當信號 通過下游(downstream)放大器時,WDM信號會使放大器 鏈的一下游放大器飽和,藉以在信號通過下游放大器時減 少频道λ i的信號:增益=因此,頻道λ i會被放大及維持在 光纖切口之前的正常工作點。 因此,幹線放大器3 2的輸出係經由分接放大器4 2及濾波 器3 8而回授輸入至幹線放大器3 2。當實際的信號頻道出現 時,回授的損失會高於放大器的增益。當幹線輸入使放大 器飽和時,也同樣是如此。因此,進入W D Μ信號的過量雜 訊會被減低=然而,當沒有頻道出現時,回授的損失會低 於放大器增益(小信號增益),且來自於分接放大器4 2之相 反A S Ε雜訊便會增加。 值得注意的是,在引入幹線4 6上獲得正確的雜訊位準是 重要的,俾能使放大器鏈飽和,也就是在鏈上的所有放大 器要維持相同的增益。因此,幹線放大器、分接放大器、 搞合器及遽波器是設計成能自動提供正確的輸出功率(信號 或雜訊)。此外,分接單元3 4必須要建構成維持—固定的輸 出,而不管由分接單元3 4所接收之總功率,例如完全或部 分的光纖切口。 圖3 ( a)是一使用在本發明之具體實施例中的一所放大之 A S E雜訊信號的波長與功率的關係圖。a S E雜訊信號的振 幅是來自一幹線放大器32的功率函數加上(+ )分接放大器 42加上(+ )回授損失及來自幹線放大器的増益壓縮。 圖3 (b )是一信號λ i加入由一光纖切口所產生零信號的一 ** 9 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) ------訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 44々454 五、發明説明(7) — 波長與功率關係圖。當此信號通過一下游放大器時’其功 率位準會由於所增加的增益壓縮而提昇至高 ”- Α止' 吊的位 〇 圖3(c)是一使信號頻道人i加至一使用在本發明具體實施 例中的AS E雜訊信號的一波長與功率的關係圖。當^號通 過—下游放大器時,它會使放大器飽和,藉以減少λ丨:信 號增益。下游放大器會將頻道;I i功率提昇至其正常的工作 點。 雖然在此處明確地舉例說明及描述—較佳具體實施例, 但是對於本發明的修改及變更涵蓋上面的描述而符合於專 利令請範園時,係不會違背本發明的精神和目的。舉例來 説,雖然本發明的一具體實施例討論包含一單獨資奴的 W D Μ信號’但可知道的是在一光纖切割之後,本發明可運 用在任何剩餘資訊頻道個數。同樣地,A S Ε雜訊源也可以 是在附加信號線5 4上的一放大器(在圖2中並未顯示出)’ 即是一單獨放大器或是如D F B雷射的另—光源。 (請先閲请背面之注意事項再填寫本苋) ’袈· 打 經濟部夬標準局員工消費合作·杜印裝 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) M規格(2t0X297公釐)
Claims (1)
- Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. —種當新資料加入一 WDM信號時使用經濾波之雜訊來飽 和放大器鏈之裝置,包括: 發射雜訊的一第一放大器; 連接至該第一放大器的一耦合器’用以將雜訊從該第 一放大器移開; 連接到該耦合器的一濾波器,用以濾波由該耦合器自 該第一放大器移開的雜訊;及 連接到該ί慮波器的一第二放大器’用以放大該雜訊俾 使放大器鏈飽和。 2. —種加入雜訊至一經多工處理的信號之裝置,該經多工 處理的信號具有複數個頻道,包含: 一第一放大器,用以產生一雜訊信號且具有一第一放 大器輸出; 一濾波器’具有一耦合至該第一放大器輸出之濾波器 輸入,該濾波器接收並濾波該雜訊信號且具有—濾波器 輸出;及 —第二放大器,具有一耦合至該濾波器輸出之第二放 大器輸入,該第二放大器接收並放大該經濾波之雜訊信. 號且具有一第二放大器輸出。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印策 ------I---- H - I I - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 3 ·如申請專利範圍第2項之裝置,更包含一附加/分接多工 器(ADM),具有一耦合至該第二放大器輸出之ADM輸 入,該A D Μ接收該經放大之雜訊信號且結合一資訊信號 與該經放大之雜訊信號以形成經多工處理之信號。 4 .如申請專利範圍第2項之裝置,其中該經多工處理之信號 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS > Α4说格(210X297公釐) 444454 Α8 Β3 C8 D8 經濟部中央標準局負工消費合作社印裝 六、申請專利範圍 為一波長劃分多工信號。 5 .如申請專利範園第2項之裝置,其中該雜訊信號為—自然 性發射雜訊信號。 6 -如申請專利範園第2項之裝置,其中該濾波器為一帶通濾 波器。 7 .如申請專利範園第6項之裝置,其中該帶通濾波器濾波該 雜訊信號於一與該第二放大器匹配之增益通帶内及—複 數個頻道外之頻帶。 8 ·如申請專利範園第3項之裝置,其中該A D Μ包含: —解多工器,以解多工該雜訊信號為分離之頻道; 一分接線’以分接一第一頻道雜訊; 一附加線,以附加資訊信號至該第一頻道;及 一多工器’以多工該經解多工之頻道。 9 ·如申請專利範圍第3項之裝置,更包含一第三放大器’以 放大該結合之信號而不會飽和承載於該結合信號之該第 一頻道上之資訊信號。 10. —種用以產生一雜訊填充的信號之方法,包含下列之步 騾: 產生雜訊信號; 濾波該雜訊信號; 放大該經濾波之雜訊信號;及 結合該經濾波之雜訊信號與資訊信號。 11. 如申請專利範圍第1 〇項之方法,其中該結合之步驟更包 含下列之步驟: 本紙張尺度逋用中國國家標準€ CNS ) Μ規格(MX297公釐) --------二! (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 144454 A8 B8 C8 _D8 _ 六、申請專利範圍 解多工該雜訊信號為分離之複數個頻道; 從該第一頻道分接雜訊信號; 附加資訊信號至該第一頻道;及 多工該解多工之頻道。 12. 如申請專利範圍第1 1項之方法,其中該解多工及 步騾更包含波長劃分解多工及多工之步騾。 13. 如申請專利範園第1 0項之方法,其中該產生之步聲更包 含下列之步驟: 接收一零信號; 放大該零信號;及 收集由放大該零信號所產生之反向發射雜訊。 H.如申請專利範圍第1 〇項之方法,其中該反向發射雜訊係 由一經放大之自然性發射雜訊信號所產生。 15. 如申請專利範圍第丨〇項之方法,其中該濾波該雜訊信號 之步驟遽波該雜訊信號於一與該第二放大器匹配之增益 通帶内及一複數個頻道外之資訊通帶。 16. 如申請專利範固第丨1項之方法,更包含放大該結合之信 號而不會飽和承載於該第一頻道上之資訊信號。 Π. —種光位元流,由下列之步驟產生: 產生雜訊信號; 濾波該雜訊信號; 放大該經濾波之該雜訊信號;及 結合該經滤波之該雜訊信號與資訊信號。 1S.如申請專利範圍第1 7項之光位元流,其中該結合之步驟 13 本紙張尺度逍用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) f碕先閱讀背面之注_項再填寫本頁) 灯. 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 ABCD 444454 六、申請專利範圍 更包含下列之步驟: 解多工該雜訊信號為分離之複數個頻道; 從該第一頻道分接雜訊信號; 附加資訊信號至該第一頻道;及 多工該解多工之頻道。 19. 一種在一光傳輸系統中產生一光學信號之裝置,具有複 數個頻道,其中一第一组頻道具有雜訊信號,而一第二 组頻道具有資訊信號,該裝置包含: 一第一放大器,以產生反向自然性發射雜訊信號; 一濾波器,耦合至該第一放大器以濾波於雜訊信號; 一第二放大器,耦合至該濾波器以放太該雜訊信號; 及 一附加/分接多工器,耦合至該第二放大器以結合該 經放大之雜訊信號及資訊信號。 (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 -14- 本紙張尺度速用中國國家擦準(CNS ) A4規格(210X297公釐)
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