專利名稱：并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于光通信中的光放大器，具體涉及包括很寬增益帶寬的并行結(jié)構(gòu)的拉曼(RAMAN)光放大器，用于基于粗波分復(fù)用(CWDM)方案的光傳輸。
背景技術(shù)：
波分復(fù)用(WDM)技術(shù)指的是良好的光傳輸技術(shù)，用于通過經(jīng)由單個傳輸路徑傳輸具有不同波長的光(即光學(xué)或光信號)來提高傳輸容量。WDM技術(shù)被劃分為密WDM(DWDM)方案，用于具有大約0.8-3.2毫米的波長間距的光；粗WDM(CWDM)方案，用于具有大約20納米的波長間距的光。
上述的CWDM方案在獨立信道之間具有很寬的間隔，以便它具有比上述DWDM方案更少的、與隨著溫度變化的波長穩(wěn)定性相關(guān)聯(lián)的要求。因此，上述CWDM方案在多個方面——諸如大小、功耗和成本等——比DWDM方案優(yōu)越，因此它已經(jīng)廣泛地用于都市光傳輸。
基于CWDM的傳輸系統(tǒng)按照所使用的信道的數(shù)量而具有不同的最大傳輸距離，但是應(yīng)當(dāng)注意，雖然使用單個信道，但是所述最大傳輸距離不大于預(yù)定距離100千米。信道的數(shù)量越高，則用于復(fù)用/去復(fù)用處理的光學(xué)部件的損耗越高。因此，如果不使用能夠補償附加損耗的光放大器，則傳輸距離進一步被降低。
除了上述的光信號損耗問題之外，能夠限制傳輸距離的其他問題是基于色散的問題。如果在每個信道2.5G比特/秒的比特速率的情況下直接調(diào)制激光，則可以獲得100千米的傳輸，而不可獲得200千米的其他傳輸。因此，必須補償光信號損耗和色散以進行上述的200千米的傳輸。在每個信道10G比特/秒的比特速率的情況下，由于色散導(dǎo)致的傳輸特性變差更加嚴(yán)重，因此在本領(lǐng)域中公知不使用附加的色散補償器則不能獲得大約20千米的傳輸。為了提高基于CWDM的光傳輸系統(tǒng)的傳輸距離，必須補償信號的損耗和色散。
用于上述的基于CWDM的光傳輸系統(tǒng)的多種傳統(tǒng)光放大器已經(jīng)被提出以補償信道的損耗。以下將詳細(xì)說明與上述的傳統(tǒng)光放大器相關(guān)聯(lián)的技術(shù)。
首先，鉺摻雜光纖放大器(EDFA)用于小數(shù)量的信道的情況下。EDFA可以放大5個信道的信號，即1530納米的第一信道、1550納米的第二信道、1570納米的第三信道、1590納米的第四信道和1610納米的第五信道。為了使用EDFA來放大5個信道的信號，必須并聯(lián)或串聯(lián)一個C帶的EDFA和一個L帶的EDFA。其他的EDFA使用技術(shù)也可以使用能夠分別放大獨立信道的輸出信號的5個獨立的EDFA。但是，如果提高信道的數(shù)量，則增加包括1510納米的更短波長，因此不能獲得放大。
第二，在小數(shù)量的信道的情況下，可以使用作為具有固定增益的半導(dǎo)體光放大器的線性光放大器(LOA)。H.Thiele等人已經(jīng)提出了上述LOA的一個代表性應(yīng)用示例，H.Thiele等人已經(jīng)出版了在OFC(光纖通信)2003、第一卷第23-34頁中的題目為“Linear Optical Amplifier For Extended Reach in CWDMTransmission(用于在CWDM傳輸中的擴展延伸的線性光放大器)”的學(xué)術(shù)論文，該文通過引用被并入在此。按照上述的代表性應(yīng)用示例，LOA以預(yù)定距離75千米來發(fā)送1310納米、1330納米、…、1610納米的總共16信道的信號，并且使用LOA來分別放大來自上述的16個信道的1510納米、1530納米、1550納米和1570納米的四個信道的信號，以便以預(yù)定距離135千米來傳輸上述的1510納米、1530納米、1550納米和1570納米四個信道的信號。更詳細(xì)而言，LOA不能在除了上述四個信道的信號和傳輸距離之外的波長帶寬中進行放大操作，因此傳輸距離僅僅與一些可放大的信道相關(guān)聯(lián)地被延伸。但是，上述的參考文獻的作者已經(jīng)指出LOA理論上即使在使用其他波長的情況下也可以執(zhí)行放大操作，因此所述作者已經(jīng)指出必須設(shè)計和使用能夠使用CWDM系統(tǒng)的其他波長帶寬來執(zhí)行放大操作的改進的LOA。換句話說，如果一個單個的LOA被設(shè)計來放大大約4信道的信號，則16信道的信號被分布到4信道帶寬，使用適合于獨立的4波長帶寬的LOA被放大，并且被復(fù)用，以便可以放大上述的16信道信號。但是，上述參考文獻的作者已經(jīng)在理論上提出了能夠在除了1510納米-1570納米的其他波長中執(zhí)行放大操作的LOA，事實上，這還沒有實現(xiàn)。
第三，近來已經(jīng)提出了用于使用半導(dǎo)體量子點光放大器的方法。T.Akiyama等人已經(jīng)提出了上述的半導(dǎo)體量子點光放大器的一個代表性應(yīng)用示例，T.Akiyama等人已經(jīng)出版了在OFC(光纖通信)2004、PDP 12中的題目為“An Ultrawide-band(120nm)Semiconductor Optical Amplifier Having anExtremetly-high Penalty-free Output Power of 23dBm Realized with Quantum-dotActive Layers(具有以量子點有源層來實現(xiàn)的極高免罰輸出功率23dBm的特寬帶寬(120納米)半導(dǎo)體光放大器)”的學(xué)術(shù)論文，該文通過引用被并入在此。按照上述的代表性應(yīng)用示例，可以認(rèn)識到能夠使用單個半導(dǎo)體量子點光放大器來獲得大于20dB的增益的波長帶寬被擴展到120納米。更詳細(xì)而言，可以僅僅使用一個光放大器來放大大約7個CWDM信道的信號。但是，上述的半導(dǎo)體量子點光放大器具有一個缺點它按照信號偏振而具有不同的增益。換句話說，所述半導(dǎo)體量子點光放大器按照輸入信號的偏振狀態(tài)而具有不同的輸出電平，因此它不能保證傳輸性能。
第四，M.Yamada的在OECC 2004中第498頁中的題目為“RecentProgress on Ultra-wide Band Optical Amplifiers特寬帶寬光放大器上的近期進展”——該文通過引用被并入在此——已經(jīng)提出了一種用于通過將能夠放大S帶寬的第一光放大器與傳統(tǒng)的EDFA彼此并行地組合來放大CWDM系統(tǒng)的8信道信號的方法?？梢允褂孟旅娴姆桨负偷诙桨竵韺崿F(xiàn)上述方法。第一方案使用信號分離方法將8個信道彼此分離，放大獨立的8個信道的信號，并且使用復(fù)用方法來組合它們。第一方案使用總共8個放大器。更詳細(xì)而言，1470納米、1490納米和1510納米的信號使用作為S帶光放大器的三個銩摻雜光纖放大器(TDFA)，1530納米、1550納米和1570納米的信號使用三個C帶EDFA，并且1590納米和1610納米的信號使用兩個L帶EDFA。第二種方案將8信道信號劃分為1470納米-1530納米的4信道信號和1550納米-1610納米的另外4信道信號，放大所劃分的信道信號，并且將它們彼此組合。第二種方案在短波長情況下使用串聯(lián)的TDFA和EDFA，并且在長波長情況下使用L帶黃碲礦EDFA。按照第二種方案，用于表示TDFA的最重要的部件的銩摻雜光纖必須進行真空封裝以不吸潮，因此光放大器具有低的可靠性。
第五，T.Miyamoto等人的在OFC 2003、第一卷第20頁中的題目為“Highly-Nonlinear-Fiber-Based Discrete Raman Amplifier for CWDMTransmission systems(用于CWDM傳輸系統(tǒng)的基于高度非線性的光纖的離散拉曼放大器)”——該文通過引用被并入在此——已經(jīng)提出了一種方法，用于制造具有拉曼增益系數(shù)——它是色散補償光纖(DCF)的其他拉曼增益系數(shù)的至少兩倍——的高度非線性光纖(HNLF)，并且將HNLF適配為拉曼光放大的增益媒體(gain medium)。在這種情況下，上述方法使用總共具有6個波長(光功率的和＝1,110毫瓦)的拉曼泵(raman pump)來從CWDM系統(tǒng)的8個信道獲得大于10dB的增益。所述拉曼泵包括1360納米、1390納米、1405納米、1430納米、1460納米和1500納米的六個波長。在這種情況下，1460納米的波長接近作為一個信號波長的1470納米的信號波長，并且1500納米的信號波長接近1490納米和1510納米的信號波長，因此擋信號波長隨著溫度改變并且與泵波長重疊時發(fā)生意外的串音。
如上所述，用于基于CWDM的光傳輸系統(tǒng)的上述傳統(tǒng)光放大器不能保證光放大器的穩(wěn)定性，并且由于偏振相關(guān)性而不能保證光放大器的傳輸性能。而且，上述的傳統(tǒng)光放大器遭遇了由于在信號波長和泵波長之間的重疊而導(dǎo)致的意外串音。
特別是，傳統(tǒng)的光放大器不能提供能夠放大基本用于CWDM光傳輸系統(tǒng)中的最多16個信道(獨立信道的中心波長＝1310納米、1330納米、1350納米、…、1610納米)的改進技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明已經(jīng)考慮到上述問題而被作出，本發(fā)明的目的是提供一種并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器，它可以保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和傳送性能，可以防止由于在信號波長和泵頻(pumping)信號波長之間的重疊而導(dǎo)致產(chǎn)生意外的串音，并且可以放大用于CWDM光傳輸系統(tǒng)的寬帶光信號。
按照本發(fā)明，上述和其他目的的實現(xiàn)可以通過提供一種并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器裝置，用于放大經(jīng)由單個光路徑接收的、具有不同中心波長的多個信道的輸入光信號，包括去復(fù)用器，用于將所述輸入光信號劃分為多個光信號，每個由至少一個具有相鄰的中心波長的信道信號構(gòu)成，所述去復(fù)用器并且向不同的輸出端輸出所劃分的光信號；多個拉曼放大器，用于對于從所述去復(fù)用器接收的所劃分的光信號執(zhí)行拉曼光放大；復(fù)用器，用于從所述多個拉曼放大器接收獨立的光信號，并且經(jīng)由單個光路徑輸出所接收的光信號。
優(yōu)選的是，每個拉曼放大器包括光纖，用于向由去復(fù)用器劃分的光信號施加拉曼增益；泵單元，用于向光纖施加拉曼增益；以及波分連接器，用于向光纖施加從泵單元產(chǎn)生的泵頻光信號。
所述并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器裝置還包括第一隔離器，用于防止被施加到去復(fù)用器的信號被反射；以及第二隔離器，用于防止復(fù)用器的輸出信號被反射。
按照本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，為了防止在所放大的光信號波長和泵頻光信號波長之間的重疊問題發(fā)生，去復(fù)用器將輸入的光信號劃分為多個光信號，每個由具有相鄰的中心波長的1到4個信道構(gòu)成。在這種情況下，從泵單元產(chǎn)生的泵頻光信號可以表示具有最大4個不同波長的多個泵頻光信號。
為了按照本發(fā)明的一個方面消除泵頻光信號的偏振相關(guān)性，所述泵單元包括至少一個激光二極管(LD)，用于產(chǎn)生泵頻光信號；去偏振器，位于LD和波分連接器之間。為了按照本發(fā)明的另一個方面來消除上述的偏振相關(guān)性，所述泵單元包括至少一個LD單元，它由產(chǎn)生具有相同波長的泵頻光信號的兩個LD構(gòu)成；偏振控制器，用于將在LD單元中包含的LD產(chǎn)生的泵頻光信號的獨立偏振控制為彼此正交；偏振光束組合器，用于組合在偏振控制器中被控制為彼此正交的兩個光信號。
優(yōu)選的是，光纖可以表示基于硅的光纖，它具有很低的損耗和高穩(wěn)定性。特別是，光纖可以表示色散補償?shù)墓饫w(DCF)，它能夠補償在多個基于硅的光纖中的一條光路徑中累積的色散。


通過下面參照附圖詳細(xì)說明，本發(fā)明的上述和其他目的、特點和其他優(yōu)點將更加清楚地被理解，其中圖1是圖解按照本發(fā)明優(yōu)選實施例的、并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器的結(jié)構(gòu)圖；圖2是圖解在按照本發(fā)明優(yōu)選實施例的、并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器中的泵頻光信號的數(shù)量和增益/噪音特征之間的關(guān)系的圖；和圖3是圖解按照本發(fā)明優(yōu)選實施例的、并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在附圖中，相同或類似的元件即使它們在不同的附圖中被描述也表示為相同的附圖標(biāo)號。在下面的說明中，當(dāng)可能使得本發(fā)明的主題很不清楚時將省略在此包括的公知功能和配置的詳細(xì)說明。
圖1是圖解按照本發(fā)明優(yōu)選實施例的并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器的結(jié)構(gòu)圖。圖1示出了并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器，用于當(dāng)經(jīng)由單個光路徑傳輸具有不同中心波長的8信道光信號時將8信道的光信號劃分為具有相鄰的中心波長的四個信道。具體上，上述的8信道光信號表示基于ITU-T推薦G.695標(biāo)準(zhǔn)的8信道光信號。在這種情況下，獨立信道的中心波長被確定為在25℃時為1470納米、1490納米、1510納米、…、1610納米。假定下面信道的中心波長每個被確定為在25℃的中心波長。
參見圖1，按照本發(fā)明的并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器10包括去復(fù)用器210，用于將輸入的光信號劃分為兩個光信號，其中每個光信號由具有相鄰的中心波長的4信道信號構(gòu)成，并且去復(fù)用器210用于向兩個不同的輸出端輸出所劃分的光信號；兩個拉曼放大器100a和100b，用于進行從去復(fù)用器210接收的所劃分的光信號的拉曼光放大；以及復(fù)用器220，用于從所述兩個拉曼放大器100a和100b接收獨立的光信號，并且經(jīng)由單個光路徑來輸出所接收的光信號。
按照本發(fā)明優(yōu)選實施例，并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器10還包括第一隔離器300a，它被安裝到去復(fù)用器210的前端以防止被施加到去復(fù)用器210的信號被反射；和第二隔離器300b，它被安裝到復(fù)用器220的后端以防止復(fù)用器220的輸出信號被反射。
去復(fù)用器210經(jīng)由單個光路徑來接收多個信道的光信號，并且將所接收的光信號劃分為兩個光信號，每個光信號由按照獨立信道的中心波長而具有相鄰的中心波長的4個信道構(gòu)成。所述輸入光信號包括8個信道。去復(fù)用器210將所述輸入光信號劃分為包括分別具有中心波長1470納米、1490納米、1510納米和1530納米的4個信道的第一光信號以及包括分別具有中心波長1550納米、1570納米、1590納米和1610納米的4個信道的第二光信號，以便分別向兩個不同的輸出端傳輸所述第一和第二光信號，優(yōu)選的是，被傳輸?shù)饺?fù)用器210的一個輸出端的光信號可以包括最多四個信道。如果被傳輸?shù)饺?fù)用器210的一個輸出端的光信號由多于5個信道構(gòu)成，則增加要由拉曼放大器100a和100b放大的帶寬，并且由于所增加的帶寬也必須增加泵頻光信號的數(shù)量，因此，信號波長可以以與在由Miyamoto提出的傳統(tǒng)參考文獻中相同的方式來與泵頻光信號波長重疊。
拉曼放大器100a和100b放大由去復(fù)用器210劃分的獨立光信號。拉曼放大器100a將被稱為第一拉曼放大器100a，另一個拉曼放大器100b將被稱為第二拉曼放大器100b。第一和第二拉曼放大器100a和100b包括能夠放大在對應(yīng)的拉曼放大器中接收的信道的光信號的適當(dāng)帶寬，因為所述拉曼放大器適當(dāng)?shù)卣{(diào)整從泵單元120a和120b產(chǎn)生的泵頻光信號的波長，所述泵單元120a和120b向在拉曼放大器中被用作增益截止的光纖傳輸泵頻光信號。
第一拉曼放大器100a包括光纖110a，用于向由去復(fù)用器210劃分的光信號施加拉曼增益；泵單元120a，用于向光纖110a施加拉曼增益；以及波分連接器130a，用于向光纖110a施加從泵單元120a產(chǎn)生的泵頻光信號。第二拉曼放大器100b包括光纖110b，用于向由去復(fù)用器210劃分的光信號施加拉曼增益；泵單元120b，用于向光纖110b施加拉曼增益；以及波分連接器130b，用于向光纖110b施加從泵單元120b產(chǎn)生的泵頻光信號。
光纖110a和110b表示用于向?qū)?yīng)的信道光信號傳輸增益的增益媒體。優(yōu)選的是，使用具有高穩(wěn)定性和低損耗的基于硅的光纖。具體上，光纖110a和110b每個由DCF構(gòu)成。如果DCF被用作上述的增益媒體，則可以向所述光信號提供增益，并且同時可以補償由光路徑累積的色散。
泵單元120a向光纖110a傳輸一個或多個具有適當(dāng)波長和功率的泵頻光信號，拉曼放大器100a的光信號使用它們可以獲得拉曼增益。以這種方式，泵單元120b向光纖110b傳輸一個或多個具有適當(dāng)波長和功率的泵頻光信號，拉曼放大器100a的光信號使用它們可以獲得拉曼增益。按照本發(fā)明優(yōu)選實施例，向獨立的拉曼放大器100a和100b施加具有四個不同波長的泵頻光信號。向第一拉曼放大器100a傳輸具有中心波長1370納米、1390納米、1410納米和1430納米的泵頻光信號。向第二拉曼放大器100b傳輸具有中心波長1445納米、1465納米、1485納米和1505納米的泵頻光信號。本發(fā)明可以正確地確定由單個拉曼放大器放大的光信號信道的數(shù)量(最好是最大四個光信號信道)，因此可以正確地確定泵頻光信號的波長不與光信號波長重疊。因此，本發(fā)明可以防止由于在光信號波長和泵頻光波長之間的重疊而引起的、在拉曼光放大處理中產(chǎn)生串音。
泵單元120a和120b包括激光二極管(LD)，用于產(chǎn)生具有期望波長的泵頻光信號。LD的數(shù)量可以隨著從泵單元120a和120b接收的泵頻光信號的數(shù)量而改變。為了消除從泵單元120a和120b接收的泵頻光信號的偏振相關(guān)性，泵單元120a和120b每個可以還包括至少一個用于產(chǎn)生泵頻光信號的LD和位于LD和波分連接器130a或130b之間的去偏振器。按照用于消除偏振相關(guān)性的另一種方法，本發(fā)明可以不使用上述的去偏振器來執(zhí)行具有正交偏振的的兩個泵頻光信號的偏振復(fù)用操作，因此它可以使用所述偏振復(fù)用的泵頻光信號。在這種情況下，泵單元120a和120b每個包括LD單元，它由兩個LD構(gòu)成，所述兩個LD產(chǎn)生具有相同波長的泵頻光信號以產(chǎn)生單個泵頻光信號；偏振控制器，用于控制從在LD單元中包含的LD產(chǎn)生的光信號的偏振；以及偏振光束組合器，用于組合在偏振控制器中被控制為彼此正交的兩個光信號。相同的泵功率被施加到彼此正交的兩個偏振狀態(tài)，因此可以從放大處理消除偏振相關(guān)性。
波分復(fù)用器(WDM)130a和130b向光纖110a和110b施加從泵單元120a和120b產(chǎn)生的泵頻光信號。雖然圖1示出了其中以和光信號反向的從光纖110a和110b的后端施加泵頻光信號的反向拉曼泵結(jié)構(gòu)，但是應(yīng)當(dāng)注意本發(fā)明不限于圖1的上述例證結(jié)構(gòu)。按照本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，本發(fā)明可以使用其中泵頻光信號以正向從光纖110a和110b的前端施加泵頻光信號的正向拉曼泵結(jié)構(gòu)，并且也可以使用其中組合所述反向拉曼泵結(jié)構(gòu)和正向拉曼泵結(jié)構(gòu)的雙向拉曼泵結(jié)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)注意，所述反向泵結(jié)構(gòu)具有被正向拉曼泵結(jié)構(gòu)優(yōu)越的良好輸出特性，而它與正向拉曼泵結(jié)構(gòu)相比較具有變差的噪音指數(shù)特性。在正向拉曼泵結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了一個特定現(xiàn)象，其中向一個信號傳輸泵的相對強度噪音(RIN)。當(dāng)泵的RIN在通過多個光放大器后累加時，上述的特定現(xiàn)象使得信號特性變差。但是，反向拉曼泵結(jié)構(gòu)具有優(yōu)點它最小化了RIN傳輸，并且降低了偏振相關(guān)性。
如上所述，泵單元120a和120b可以向光纖傳輸具有不同中心波長的一個或多個泵頻光信號。例如，本發(fā)明提供了一個示例，其中，四個泵頻光信號被施加到每個拉曼放大器。泵頻光信號的數(shù)量越高，則放大器的成本越高。因此，優(yōu)選的是，按照具有要獲得的增益的光信號的波長來正確地使用泵頻光信號。為了確定泵頻光信號的正確數(shù)量，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)進行了圖2和下面的表1中所示的試驗。
圖2是圖解當(dāng)向具有14千米長度的DCF傳輸不同數(shù)量的泵頻光信號時的增益和噪音數(shù)值特性的圖。下面的表1示出了用于在圖2所示的試驗中的泵頻光信號的波長和輸出功率以及獨立波長的增益帶寬和增益偏移。


參見圖2和表1，如果使用表示為21a和21b的4個泵頻光信號，則產(chǎn)生75納米的增益帶寬和2.1dB的增益偏移。如果使用表示為22a和22b的3個泵頻光信號，則產(chǎn)生72納米的增益帶寬和2.1dB的增益偏移。如果使用表示為23a和23b的2個泵頻光信號，則產(chǎn)生68納米的增益帶寬和3.7dB的增益偏移。如果泵頻光信號的數(shù)量改變?yōu)榱硪粋€數(shù)量，則在上述三種情況下的噪音實質(zhì)特性中有很小的差別?？梢詮纳鲜龅恼f明看出，在其中使用2個泵頻光信號的情況和其中使用3個泵頻光信號的情況之間出現(xiàn)較高的增益偏移，并且在其中使用3個泵頻光信號的情況和在其中使用4個泵頻光信號的情況之間出現(xiàn)較低的增益偏移。因此，可以識別，考慮到拉曼光放大器的性能和差別方面，使用3個泵頻光信號的情況是最佳的情況。上述的試驗結(jié)果易于解釋可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整泵頻光信號的數(shù)量和它們的波長。如果拉曼光放大器的增益帶寬或與增益偏移相關(guān)聯(lián)的要求的數(shù)量減小，則可以在本發(fā)明中使用一個或多個泵頻光信號。
向回參見圖1，復(fù)用器220從兩個拉曼放大器100a和100b接收獨立的放大光信號，并且經(jīng)由單個光路徑來輸出所接收的光信號。按照本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，復(fù)用器220將兩個光信號——每個由四個信道構(gòu)成——復(fù)用為由8個信道構(gòu)成的單個光信號，并且經(jīng)由單個光路徑來輸出由8個信道構(gòu)成的單個光信號。
第一和第二隔離器300a和300b允許光信號僅僅在期望的方向上行進，以便阻擋以反向反射的光信號。第一隔離器300a位于去復(fù)用器210的前端，并且使得光信號可以以小于0.5dB的很低的損耗通過去復(fù)用器210。但是，第一隔離器300a使得沿著相反方向向上述的信號路徑行進的信號大部分被抑制，以便反向信號不能通過隔離器。沿著上述相反方向行進的上述信號可能由于單側(cè)反射或光部件反射而導(dǎo)致光放大器的性能變差。類似地，第二隔離器300b位于復(fù)用器220的后端，通過復(fù)用器220的輸出信號，并且阻止沿著與復(fù)用器220的輸出信號相反的方向行進的信號。
圖1的上述優(yōu)選實施例將由具有不同的中心波長1470納米、1490納米、…、1610納米的8個信道構(gòu)成的光信號劃分為其中每個由具有不同中心波長的4個信道構(gòu)成的兩個光信號帶，并且放大所劃分的光信號。應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的拉曼光放大結(jié)構(gòu)不限于在光信號中包含的信道的數(shù)量。圖3示出了按照本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例的另一個示例，其中圖1的并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器被應(yīng)用到具有總共16個信道的光放大器。
可以從圖3看出，按照本發(fā)明另一個優(yōu)選實施例的拉曼光放大器表示這樣的拉曼光放大器，即它能夠放大經(jīng)由單個光路徑接收的輸入光信號，所述輸入光信號由具有不同中心波長的16個信道構(gòu)成。上述的由16個信道構(gòu)成的輸入光信號可以表示一個光信號，它由具有不同中心波長1310納米、1330納米哦、1350納米、…、1610納米的多個信道構(gòu)成。在這種情況下，期望上述的光信號最大限度地用于按照ITU-T推薦標(biāo)準(zhǔn)的CWDM系統(tǒng)中。按照本發(fā)明另一個優(yōu)選實施例的并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器30包括去復(fù)用器510，用于將一個輸入光信號劃分為4個光信號，其中每個由具有相鄰的中心波長的4信道信號構(gòu)成，并且所述去復(fù)用器510向四個不同的輸出端輸出所劃分的光信號；四個拉曼放大器400a-400d，連接到去復(fù)用器510的輸出端，以便它們執(zhí)行四個所劃分的光信號的拉曼光放大；以及復(fù)用器520，用于從拉曼放大器400a-400d接收獨立的放大光信號，并且經(jīng)由單個光路徑來輸出所接收的光信號。
如果輸入光信號由按照ITU-T推薦標(biāo)準(zhǔn)的16個信道構(gòu)成的光信號表示，則去復(fù)用器510將輸入的光信號劃分為第一光信號、第二光信號、第三光信號和第四光信號。在這種情況下，第一光信號包括具有中心波長1310納米、1330納米、1350納米和1370納米的四個信道。第二光信號包括具有中心波長1390納米、1410納米、1430納米和1450納米的四個信道。第三光信號包括具有中心波長1470納米、1490納米、1510納米和1530納米的四個信道。第四光信號包括具有中心波長1550納米、1570納米、1590納米和1610納米的四個信道。
被去復(fù)用器510劃分為四個波長帶寬的獨立光信號被拉曼放大器400a-400d拉曼放大。
拉曼放大器400a-400d每個包括光纖，用于產(chǎn)生拉曼增益；泵單元，用于產(chǎn)生至少一個泵頻光信號以在光纖中產(chǎn)生拉曼增益；波分連接器，用于向光纖施加從泵單元產(chǎn)生的泵頻光信號，如上在圖1中所述。優(yōu)選的是，光纖是能夠補償光路徑的累加色散的DCF。泵單元向要由拉曼放大器400a-400d放大的波長帶寬傳輸具有適當(dāng)波長的一個到四個泵頻光信號。由去復(fù)用器510分離的一個光信號包括最多四個信道，以便可以解決下述問題在從泵單元產(chǎn)生的泵頻光信號的波長和要由去復(fù)用器510劃分和放大的光信號的波長之間重疊。從泵單元產(chǎn)生的泵頻光信號限于具有最大4個不同波長的泵頻光信號。上述拉曼放大器400a-400d的更詳細(xì)的說明與圖1的相同，因此為了說明的方便在此省略其詳細(xì)說明。
由拉曼放大器400a-400d按照獨立的波長帶寬放大的四個光信號被復(fù)用器520組合，因此它們以與在上述的信號輸入情況相同的方式經(jīng)由單個光路徑被輸出。
如上所述，按照本發(fā)明的并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器將由多個信道過程的光信號劃分為其中每個由最多4個信道構(gòu)成的光信號，拉曼放大所劃分的光信號，并且復(fù)用所述拉曼放大的結(jié)果，以便不必一次放大多個寬帶信道光信號，換句話說，所述并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器可以放大在整個帶寬上由要按照ITU-T推薦標(biāo)準(zhǔn)使用的最多16個信道構(gòu)成的光信號。具體上，與能夠一次放大寬帶信號的其他拉曼光放大方法相比較，所述并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器有效地消除了在拉曼光放大處理中的泵頻光信號波長和光信號波長之間的重疊的問題，以便它防止產(chǎn)生串音。
而且，按照本發(fā)明的并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器使用基于硅的光纖來作為用于光放大的增益媒體，以便它具有很低的損耗和高穩(wěn)定性。具體上，所述并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器使用多種基于硅的光纖中的DCF，以便它向光纖提供增益并且同時補償在光路徑中累加的色散。
從上述的說明顯然，按照本發(fā)明的并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器將由多個信道構(gòu)成的一個光信號劃分為其中每個由最多4個信道構(gòu)成的光信號，拉曼放大所劃分的光信號，并且復(fù)用拉曼放大的結(jié)果，以便可以放大多個寬帶光信號。換句話說，所述并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器可以放大在整個帶寬上由要按照ITU-T推薦標(biāo)準(zhǔn)被使用的最多16個信道構(gòu)成的光信號。
而且，與能夠一次放大寬帶信號的傳統(tǒng)拉曼光放大方法相比較，所述并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器有效地消除了在拉曼光放大處理中的泵頻光信號波長和光信號波長之間的重疊的問題，以便它防止產(chǎn)生串音。
而且，按照本發(fā)明的并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器使用基于硅的光纖來作為用于光放大的增益媒體，以便它具有很低的損耗和高穩(wěn)定性。具體上，所述并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器使用多種基于硅的光纖中的DCF，以便它向光纖提供增益并且同時補償在光路徑中累加的色散。
雖然已經(jīng)為了說明的目的而公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以明白，在不脫離在所附的權(quán)利要求中公開的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，各種修改、增加和替代是可能的。
權(quán)利要求
1.一種并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器裝置，用于放大經(jīng)由單個光路徑接收的、具有不同中心波長的多個信道的輸入光信號，包括去復(fù)用器，用于將所述輸入光信號劃分為多個光信號，每個由至少一個具有相鄰的中心波長的信道信號構(gòu)成，并且所述去復(fù)用器向不同的輸出端輸出所劃分的光信號；多個拉曼放大器，用于對從所述去復(fù)用器接收的所劃分的光信號執(zhí)行拉曼光放大；和復(fù)用器，用于從所述多個拉曼放大器接收獨立的光信號，并且經(jīng)由單個光路徑輸出所接收的光信號。
2.按照權(quán)利要求1的裝置，其中，每個拉曼放大器包括光纖，用于向由去復(fù)用器劃分的光信號施加拉曼增益；泵單元，用于向光纖施加拉曼增益；以及波分連接器，用于向光纖施加從泵單元產(chǎn)生的泵頻光信號。
3.按照權(quán)利要求1的裝置，還包括第一隔離器，用于防止被施加到去復(fù)用器的信號被反射；以及第二隔離器，用于防止復(fù)用器的輸出信號被反射。
4.按照權(quán)利要求1和2的任何一個的裝置，其中，去復(fù)用器將輸入的光信號劃分為多個光信號，每個由具有相鄰的中心波長的1到4個信道構(gòu)成。
5.按照權(quán)利要求4的裝置，其中，泵單元產(chǎn)生具有不同波長的第一到第四泵頻光信號。
6.按照權(quán)利要求2的裝置，其中，所述光纖是基于硅的光纖。
7.按照權(quán)利要求2和6的任何一個的裝置，其中，所述光纖指的是色散補償光纖。
8.按照權(quán)利要求2的裝置，其中，所述泵單元包括至少一個激光二極管LD，用于產(chǎn)生泵頻光信號；和去偏振器，位于LD和波分連接器之間。
9.按照權(quán)利要求2的裝置，其中，所述泵單元包括至少一個LD單元，它由產(chǎn)生具有相同波長的泵頻光信號的兩個LD構(gòu)成；偏振控制器，用于將從在LD單元中包含的LD產(chǎn)生的泵頻光信號的獨立偏振控制為彼此正交；偏振光束組合器，用于組合在偏振控制器中被控制為彼此正交的兩個光信號。
10.一種并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器裝置，用于放大經(jīng)由單個光路徑接收的、具有不同中心波長的16信道的輸入光信號，包括去復(fù)用器，用于將所述輸入光信號劃分為四個光信號，每個由具有相鄰的中心波長的四個信道信號構(gòu)成，并且所述去復(fù)用器向四個輸出端輸出所劃分的光信號；四個拉曼放大器，分別連接到所述去復(fù)用器的四個輸出端，用于對于所述四個所劃分的光信號執(zhí)行拉曼光放大；和復(fù)用器，用于接收由拉曼放大器放大的獨立光信號，并且經(jīng)由單個光路徑輸出所接收的光信號，其中，每個拉曼放大器包括光纖，用于向由去復(fù)用器劃分的光信號施加拉曼增益；泵單元，用于向光纖施加拉曼增益；以及波分連接器，用于向光纖施加從泵單元產(chǎn)生的泵頻光信號。
全文摘要
一種并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器包括很寬的增益帶寬，用于基于粗波分復(fù)用(CWDM)方案的光傳輸中。所述并行結(jié)構(gòu)的拉曼光放大器用于放大經(jīng)由單個光路徑接收的、具有不同中心波長的多個信道的輸入光信號，包括去復(fù)用器，用于將所述輸入光信號劃分為多個光信號，每個由至少一個具有相鄰的中心波長的信道信號構(gòu)成，所述去復(fù)用器并且向不同的輸出端輸出所劃分的光信號；多個拉曼放大器，用于對于從所述去復(fù)用器接收的所劃分的光信號執(zhí)行拉曼光放大；復(fù)用器，用于從所述多個拉曼放大器接收獨立的光信號，并且經(jīng)由單個光路徑輸出所接收的光信號。
文檔編號H01S3/30GK1787407SQ20051007194
公開日2006年6月14日 申請日期2005年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月10日
發(fā)明者鄭熙尚, 張純赫, 李元景, 金光俊 申請人:韓國電子通信研究院