專利名稱：用于光學(xué)放大器增益控制的泵浦功率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本發(fā)明要求美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)60/230,019的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)申請(qǐng)于2000年9月5日，標(biāo)題為“拉曼增益的泵浦功率控制”，在此通過完整引用將其合并；同時(shí)，后者要求美國(guó)專利申請(qǐng)09/641,579的優(yōu)先權(quán)，該專利申請(qǐng)于2000年8月18日，標(biāo)題為“拉曼放大器的增益控制”，在此通過完整引用將其合并。
背景技術(shù)：
1.本發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及用于光學(xué)放大器的增益控制的泵浦功率監(jiān)測(cè)方法，具體而言，涉及在多個(gè)獨(dú)立波長(zhǎng)用于控制光學(xué)放大器泵浦增益的泵浦功率監(jiān)測(cè)方法。
2.技術(shù)背景當(dāng)較高能量或較短波長(zhǎng)的泵浦光子從材料晶格基質(zhì)的振動(dòng)模式散射時(shí)，也就是，光子相干地注入到較低能量或較長(zhǎng)波長(zhǎng)的信號(hào)光子中時(shí)，會(huì)發(fā)生拉曼放大。通常用泵浦激光器通過拉曼介質(zhì)提供泵浦激光，并通過拉曼散射在另一個(gè)波長(zhǎng)范圍產(chǎn)生斯托克斯輻射。然后，斯托克斯輻射用于通過拉曼介質(zhì)放大傳導(dǎo)的源信號(hào)。這樣，通過正確地選擇光學(xué)泵浦的波長(zhǎng)，可在任何光纖的任意波長(zhǎng)中實(shí)現(xiàn)拉曼放大。
當(dāng)摻鉺光纖放大器和其它摻稀土放大器產(chǎn)生后，人們對(duì)開發(fā)拉曼放大和應(yīng)用的興趣就消退了。與拉曼放大器相比，摻鉺光纖放大器通常只需更少的功率就能產(chǎn)生給定量的增益。不過，摻鉺光纖放大器的有效工作波長(zhǎng)帶寬是有限的。雖然摻鉺光纖放大器可用于從1530nm到1610nm延伸的波長(zhǎng)帶的放大，這樣的放大器結(jié)構(gòu)將需要至少三個(gè)摻鉺光纖放大器來(lái)覆蓋這整個(gè)范圍。與之相比，拉曼放大可只采用一個(gè)光學(xué)介質(zhì)對(duì)整個(gè)波長(zhǎng)范圍進(jìn)行放大。
在證實(shí)在色散位移光纖的零色散波長(zhǎng)附近的波分復(fù)用后，拉曼放大已成為有前途的商用技術(shù)。在該技術(shù)中，這通常稱作拉曼輔助傳輸，泵浦光以與源信號(hào)或正在被放大的信號(hào)相反方向注入到同軸放大器的光纖中。這種放大分布于傳輸光纖中，在接近傳輸光纖的輸出末端增益呈指數(shù)增長(zhǎng)。
由于分布式拉曼輔助的傳輸正迅速具有商業(yè)實(shí)用性，就必需克服幾個(gè)技術(shù)問題。與摻鉺光纖放大器相比，人們對(duì)安裝前后增益的控制和了解不多，這歸因于幾種變化，包括在單一光纖或在特定跨距中結(jié)合的多個(gè)光纖中有效區(qū)域的變化，包括光纖自身及光纖和放大器之間的泵浦波長(zhǎng)衰減的變化及結(jié)合而覆蓋所述跨距的光纖的拉曼增益系數(shù)的變化。
特別由于光纖的拉曼增益系數(shù)在泵浦波長(zhǎng)中、有效區(qū)域衰減的大量制造過程的變化，不僅必需在光纖類型間進(jìn)行功率最優(yōu)化，而且必需在特定的光纖類型中進(jìn)行最優(yōu)化。另一種使增益控制和增益波動(dòng)變化困難的變化在于不同光纖和特定光纖類型中的光譜變化。僅光譜變化就能產(chǎn)生大于0.5dB的增益波動(dòng)，有時(shí)大于1dB。另一個(gè)缺點(diǎn)是在中心泵浦功率波長(zhǎng)和穩(wěn)定光纖布喇格光柵周期性的熱變化上的制作可變性。因此，需要有效控制分布式拉曼輔助傳輸中的放大控制，包括增益和增益波動(dòng)，特別是對(duì)距離大于600km的40Gb/s的傳輸速率。
發(fā)明概要本發(fā)明涉及控制光學(xué)放大器增益的泵浦功率監(jiān)測(cè)方法。具體而言，本發(fā)明的泵浦功率監(jiān)測(cè)方法為在多個(gè)波長(zhǎng)的光學(xué)放大器提供了泵浦增益控制。而且，雖然本發(fā)明的泵浦功率監(jiān)測(cè)方法涉及拉曼放大，本方法仍可結(jié)合包括但不僅限于工作于多個(gè)波長(zhǎng)的摻鉺光纖放大器的其它的光學(xué)放大器。
在一個(gè)實(shí)施例中，光纖放大器系統(tǒng)包括適宜用作光波波導(dǎo)放大器的光纖，和至少一個(gè)耦合到光纖的光學(xué)泵源，其中泵源接收DC(直流)電輸入和AC(交流)電輸入，并將同時(shí)具有DC光功率分量和AC光功率分量的光泵浦功率輸送到光纖。該光纖放大器系統(tǒng)還包括光學(xué)耦合到泵源的泵浦功率探測(cè)器，以及至少一個(gè)連接到泵浦功率探測(cè)器并適宜確定光學(xué)泵浦功率的DC光功率分量的控制器，其中控制器適于調(diào)節(jié)輸入到泵源的DC電輸入。
在另一個(gè)實(shí)施例中，拉曼光纖放大器系統(tǒng)包括適用于拉曼光纖放大器的光纖，和至少一個(gè)光學(xué)耦合到光纖的光學(xué)泵源，其中泵源同時(shí)接收DC電輸入和AC電輸入，并將具有DC泵浦功率分量和AC泵浦功率光分量的光泵浦功率輸送到光纖。該拉曼光纖放大器系統(tǒng)還包括光學(xué)耦合到泵源的泵源功率探測(cè)器，以及可操作地連接到該泵浦功率探測(cè)器并適于確定該光泵浦功率的DC光功率分量、調(diào)節(jié)泵浦DC電輸入的控制器。
另外，光纖放大器系統(tǒng)的實(shí)施例中還包括控制工作在給定波長(zhǎng)的單個(gè)光學(xué)放大器的增益，控制包括工作在多個(gè)波長(zhǎng)的多個(gè)泵浦的光學(xué)放大器的增益，用于控制和放大器有關(guān)的各個(gè)光學(xué)泵源增益的單個(gè)控制電路，和控制用單個(gè)的控制電路多個(gè)工作在多個(gè)波長(zhǎng)的光泵源的開關(guān)系統(tǒng)。
其它實(shí)施例包括采用泵浦功率監(jiān)測(cè)方案的光通信系統(tǒng)，以及采用該泵浦功率監(jiān)測(cè)方案的方法。
本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)將在下面的詳細(xì)描述中示出，而本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員該描述并通過結(jié)合權(quán)利要求和附圖實(shí)施在說明中描述的本發(fā)明將更為清楚。
須理解，上述說明只是本發(fā)明的示例，其目的是為理解如權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的特征和特點(diǎn)提供概述。所包含的附圖提供了對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并合并成為說明書的一部分。附圖示出本發(fā)明的各種特征和實(shí)施例，并和其描述一起用于解釋本發(fā)明的原則和操作。
現(xiàn)在在對(duì)本發(fā)明的現(xiàn)有較佳實(shí)施例提供詳細(xì)描述，其示例在附圖中說明。
附圖的簡(jiǎn)要描述

圖1是控制體現(xiàn)本發(fā)明的光學(xué)放大器增益的泵浦功率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的示意圖，包括單個(gè)泵源和單個(gè)控制電路；圖2是控制光學(xué)放大器增益的泵浦功率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的第一個(gè)替換實(shí)施例的示意圖，包括和其有關(guān)的多個(gè)光學(xué)泵源和多個(gè)控制電路；圖3是用于控制光學(xué)放大器增益的泵源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的示意圖，包括多個(gè)光泵源，一個(gè)電開關(guān)和相關(guān)的時(shí)鐘計(jì)時(shí)器；圖4是采用三個(gè)波長(zhǎng)和六個(gè)光泵源的用于本發(fā)明泵源功率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的增益對(duì)波長(zhǎng)圖；圖5是圖4中的系統(tǒng)的增益對(duì)波長(zhǎng)圖，調(diào)整為提供12dB增益和0.8dB增益波動(dòng)；和圖6是用于采用四個(gè)光學(xué)泵源的本發(fā)明的泵源功率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的增益對(duì)波長(zhǎng)圖。
較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述在下面的詳細(xì)描述中將闡述本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)，這些特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通過該描述而變得顯而易見，并通過實(shí)施下面的描述及權(quán)利要求和附圖而得以體現(xiàn)。
須理解的是，上述描述只是本發(fā)明的示例，其目的是為由權(quán)利要求定義的本發(fā)明的性質(zhì)和特征提供概述。所包含的附圖提供了對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并合并成為說明書的一部分。附圖示出了本發(fā)明的各種特征和實(shí)施例，并且和其描述一起用于解釋本發(fā)明的原則和操作。
本發(fā)明的泵浦功率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法適于使和光學(xué)放大器相關(guān)的泵浦功率最優(yōu)化，以符合所需的增益和增益波動(dòng)規(guī)定。該增益和增益波動(dòng)規(guī)定通過監(jiān)測(cè)相關(guān)的泵浦功率和偏離特定設(shè)定點(diǎn)的誤差信號(hào)來(lái)進(jìn)行保持，它反饋到為每一個(gè)相關(guān)的光學(xué)泵源供電的泵源驅(qū)動(dòng)電流。須注意的是，雖然本發(fā)明的泵源功率監(jiān)測(cè)方法是關(guān)于拉曼放大而討論的，該方法也可結(jié)合包括但不僅限于工作在多個(gè)波長(zhǎng)的摻鉺光纖放大器的其它的光學(xué)放大器來(lái)實(shí)施。
在示出的例子中，光纖放大器系統(tǒng)10(圖1)包括產(chǎn)生泵源激光(用箭頭13表示)到作為光傳輸光纖工作的光波導(dǎo)放大器14的光泵源12。如這里所述，放大器系統(tǒng)不包括傳輸和/或接收站，也不包括拉曼放大不采用的長(zhǎng)于1km的傳輸光纖。如圖所示，光泵源12包括拉曼激光器，例如，半導(dǎo)體二極管激光器，拉曼光纖激光器，或其它可替換的激光發(fā)射裝置。須注意，可同時(shí)使用多個(gè)激光發(fā)射裝置，提供下述廣闊波長(zhǎng)范圍的放大。另外，放大器光纖14也可用作色散補(bǔ)償光纖。泵浦輻射或泵浦功率13通過光學(xué)接頭18傳輸?shù)椒糯笃鞴饫w14。光學(xué)泵源12接收用方向箭頭19表示，同時(shí)具有DC電輸入分量和AC電輸入分量的電輸入。于是，光學(xué)泵源功率13包括DC光泵浦功率分量和AC光泵源功率分量。
光接頭18通過光二極管16和跨阻抗放大器22將泵浦功率13的一部分轉(zhuǎn)送到控制器電路20。在示出的例子中，光接頭18包括單接頭，1×2接頭，基于光纖的2％光接頭，不過，也可換用能夠分出泵源功率13一定百分比的其它光學(xué)元件。須注意，可換用等效于控制電路20的數(shù)字電路和其它這里所述的模擬電路。該光二極管16用作一個(gè)泵源功率探測(cè)器，提供相應(yīng)的電信號(hào)到跨阻抗放大器22，并提供泵源功率13的電等效信號(hào)到控制電路20。
當(dāng)跨阻抗放大器22探測(cè)并轉(zhuǎn)換了泵浦功率13后，電信號(hào)與PDC+mcos(wi)t成正比，其中，PDC是光泵浦功率的DC分量，m是光泵浦功率的AC分量，i是第i個(gè)泵浦激光器的調(diào)制頻率分量，下面將描述其意義。將經(jīng)電放大的信號(hào)提供到混合電路或混合器24，在該處和從局部振蕩器26接收的信號(hào)耦合。如下所述，局部振蕩器26將AC的調(diào)制提供到混合器24和輸入到光泵源12的電輸入19的AC電輸入分量。然后，由混合器24提供的混合信號(hào)由幅度探測(cè)電路28探測(cè)，該信號(hào)依次被提供到除法電路或除法器30。通過用具有相同頻率ωi的局部振蕩器26對(duì)跨阻抗放大器22提供的電信號(hào)進(jìn)行混頻，轉(zhuǎn)到除法器的30的信號(hào)正比于m。方波電路32使由跨阻抗放大器22提供的信號(hào)方波化，從而產(chǎn)生正比于PDC2+PDC2mcos(w1)t+m2cos2(w1)t的信號(hào)。然后，方波信號(hào)用局部振蕩器26通過混合電路或混合器34混合，隨后被幅度探測(cè)電路36探測(cè)，從而在幅度探測(cè)電路36的輸出端提供正比與2mPDC的信號(hào)。當(dāng)一個(gè)多路局部振蕩器26用于多個(gè)光學(xué)泵源(也就是，對(duì)每個(gè)泵源用一個(gè)振蕩器)時(shí)，使用在跨阻抗放大器外的附加通路。更具體而言，用幅度探測(cè)電路39探測(cè)由跨阻抗放大器22提供的信號(hào)幅度，該值依次送到減法電路，在那里與正比于2mPDC的信號(hào)比較。然后，通過除法器30將減法電路38提供的信號(hào)與來(lái)自放大器保護(hù)電路28的信號(hào)比較，從而提供正比于PDC的最終輸出信號(hào)。
隨后，將正比于PDC的信號(hào)用于計(jì)算光學(xué)泵源12的最佳功率設(shè)置。特別地，將PDC信號(hào)饋送到減法電路42，在那里將它與被發(fā)送到較佳激光二極管功率設(shè)定點(diǎn)的從功率源43接收的信號(hào)進(jìn)行比較，從而產(chǎn)生由方向箭頭44表示的差錯(cuò)信號(hào)。差錯(cuò)信號(hào)44饋送到定標(biāo)電路46。提供激光二極管功率設(shè)定點(diǎn)的功率源43為定標(biāo)電路48提供最優(yōu)化信號(hào)，隨后將最優(yōu)化信號(hào)提供到加法電路50，在此電路中該信號(hào)與來(lái)自定標(biāo)電路46的信號(hào)合并。接著，來(lái)自加法電路50的DC輸出信號(hào)與由局部振蕩器26提供的AC信號(hào)合并。特別，由局部振蕩器26提供的AC信號(hào)饋送到定標(biāo)電路52，所產(chǎn)生的信號(hào)通過偏置T型電路54與來(lái)自加法電路50的DC信號(hào)合并。來(lái)自偏置T型電路54的AC/DC合并信號(hào)用作光學(xué)泵源12的電輸入信號(hào)19，以精確控制泵源12。
在較佳的實(shí)施例中，用多個(gè)光學(xué)泵源提供遍及多個(gè)獨(dú)立波長(zhǎng)范圍的增益。特別，光纖放大器系統(tǒng)56(圖2)包括多個(gè)光學(xué)泵源58，60，62，64，66和68，類似于上述關(guān)于放大器系統(tǒng)10的光學(xué)泵源12。如圖2所示，光學(xué)泵源58，60，62，64，66和68的光學(xué)輸出通過偏振復(fù)用器和波分復(fù)用器(WDMs)合并起來(lái)。這些泵源提供處于四個(gè)泵源波長(zhǎng)中的泵源功率，并且最好是具有高功率的14xx光纖布喇格光柵穩(wěn)定的FP(法布里-珀羅)半導(dǎo)體激光器。該光學(xué)泵源頻率大于10kHz，最好具有小的AC調(diào)制。電頻率通過振蕩器26送到各個(gè)光學(xué)泵源58，60，62，64，66和68，并最好對(duì)不等的各個(gè)泵源間電頻率空間是唯一的。這些電頻率最好在大約10mA到大約200mA之間的范圍中，更佳在大約100mA到大約200mA的范圍中有調(diào)制幅度。在圖2的實(shí)施例中，振蕩器26通過98包含于控制電路88中。須注意，需要正確分隔調(diào)制頻率，以便進(jìn)行單個(gè)的電濾波。另外，需要分隔這些頻率以保持其給定的幅度探測(cè)電路，濾波寬頻率大于10kHZ，從而避免將任何特定的頻率分量轉(zhuǎn)移到在相反方向向其傳送的信號(hào)，并且電流調(diào)制的強(qiáng)度應(yīng)該足夠大以便探測(cè)。
如圖所示，光學(xué)泵源58和60提供的泵浦功率處于相同的波長(zhǎng)并且偏振垂直，并耦合到基于光纖的偏振復(fù)用器70。由光學(xué)泵源62和64提供類似泵浦功率的結(jié)合通過基于光纖的偏振復(fù)用器72傳導(dǎo)。如圖所示，具有只與光學(xué)泵源66和68有關(guān)的波長(zhǎng)泵浦功率用波分復(fù)用器74耦合。偏振復(fù)用器70和72發(fā)出的非偏振光用波分復(fù)用器74’耦合。在示例中，基于光纖的波分復(fù)用器76或可能是一個(gè)微光學(xué)元件，被用于將來(lái)自光學(xué)泵源58，60，62和64的泵浦功率與由泵浦66和68提供的泵浦功率合并。在本例中，光學(xué)泵源58，60，62和64提供在大約1400nm到1510nm間的波長(zhǎng)范圍中的泵浦功率，而光學(xué)泵浦66和68提供在大約1470nm到1510nm間的波長(zhǎng)范圍中的泵浦功率。須注意，光學(xué)泵源58到68的工作波長(zhǎng)范圍也可以包括其它波長(zhǎng)范圍，從而可放大整個(gè)S-波段，C-波段和L-波段。與上述相似，通過泵源78可提供附加的泵源波長(zhǎng)范圍，并通過光學(xué)耦合器80和波分復(fù)用器78的輸出端耦合。
光學(xué)泵源58-68和任意附加泵源78提供的泵浦功率傳送到類似于上述放大光纖14的光波長(zhǎng)光纖84。類似于上述的光學(xué)接頭18，光學(xué)接頭耦合器86將一部分由光學(xué)泵源58-68提供的泵浦功率通過類似于上述跨阻抗放大器22的跨阻抗放大器100引導(dǎo)到多個(gè)控制電路88，90，92，94，96和98。各個(gè)控制電路88-98類似于上述的控制電路20而工作，從而當(dāng)光學(xué)泵源58-68將增益或增益波動(dòng)引入沿光纖84傳輸?shù)脑葱盘?hào)時(shí)能對(duì)增益和增益波動(dòng)的進(jìn)行精確的控制。各個(gè)控制電路88-98都包括一個(gè)具有唯一調(diào)制頻率的電振蕩器。這些振蕩器將不同的AC電輸入分別施加到其各自的光學(xué)泵源及其各自的混合器。
參考數(shù)字56a(圖3)總體表示本發(fā)明的第二個(gè)較佳實(shí)施例。因?yàn)榉糯笃飨到y(tǒng)56a類似于前述放大器系統(tǒng)56，在圖2和圖3中出現(xiàn)的類似的部件分別用相同的參考數(shù)字表示，除了在其后面加上了后綴“a”。
在放大器56a中，類似于上述控制電路20，控制電路102接收來(lái)自跨阻抗放大器100a和類似于上述局部振蕩器26的局部振蕩器104的電信號(hào)。加法電路106接收來(lái)自控制電路102的電輸出信號(hào)和來(lái)自局部振蕩器104的AC電輸入信號(hào)。將加法電路106的輸出信號(hào)饋送到一個(gè)1×6或六路電開關(guān)108，后者在與光學(xué)泵源58a-68a相關(guān)的六個(gè)輸出線之間切換，并由按順序改變開關(guān)108的輸出部分的時(shí)鐘計(jì)時(shí)器控制。開關(guān)108的輸出信號(hào)通過多個(gè)定標(biāo)電路124，分別轉(zhuǎn)送與光學(xué)泵源58a-68a相關(guān)的多個(gè)加法電路112，114，116，118，120和122中的一個(gè)。由加法電路112-122接收的信號(hào)分別通過多個(gè)定標(biāo)電路138與由功率源126，128，130，132，134和136提供的激光二極管功率設(shè)定點(diǎn)結(jié)合。
這里所述的光纖放大器系統(tǒng)提供了光和電的結(jié)構(gòu)，以得到各個(gè)光學(xué)泵源提供的泵源功率。這些光學(xué)泵浦功率可輸入到本文所述的控制電路，從而確保在信號(hào)光纖類型的制造分配過程中，以及在所用光學(xué)泵源的制作分配過程及熱范圍中不同光纖類型的適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)性能。需總體注意，雖然這里描述的是模擬電路，也可換用具有相似功能的數(shù)字部件。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將清楚，在由附加權(quán)利要求限定的不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行不同的修改。
例子在第一個(gè)例子中(見圖4)，采用由康寧股份有限公司制作銷售的典型的LEAFTM光纖，由三個(gè)獨(dú)立的泵浦波長(zhǎng)取得12dB的最小增益和小于1dB的最小增益波動(dòng)，表1提供了用于此例的波長(zhǎng)和泵浦功率的信息。
表1
在此例中，最大泵浦功率需要由LEAFTM光纖的12dB最小增益設(shè)定，如果采用具有較小有效區(qū)域的光纖，對(duì)所述光纖的所需泵浦功率將更低(圖5)。這些圖指出，在這類具有較小的有效區(qū)域的光纖上可保持通過再調(diào)節(jié)泵浦功率的增益波動(dòng)性能。
更具體地說，在圖4中示出依賴于一個(gè)的附加例子，示出三個(gè)波長(zhǎng)的六個(gè)泵浦二極管LEAFTM的光纖設(shè)計(jì)最佳光譜增益。在此例中，泵浦功率被調(diào)節(jié)到給出具有0.80dB增益波動(dòng)的跨越信號(hào)光譜的12dB最小增益。降低和再分配泵浦功率給出對(duì)于較小有效區(qū)域光纖的增益光譜，如圖5所示。對(duì)此光纖，在12dB最小增益的相應(yīng)增益波動(dòng)為0.89dB。如圖所示，功率再最優(yōu)化保持了不同光纖類型中的增益波動(dòng)性能。
沿著相同的曲線，另一個(gè)例子中的四個(gè)(4)個(gè)泵源設(shè)計(jì)所用的第一泵源處于1458.6nm、功率為165mW，第二泵源處于1469.2nm、功率為150mW，第三泵源處于1479.4nm、功率為115mW，第四泵源處于1507.8nm、功率為225mW。這個(gè)泵源方案/系統(tǒng)導(dǎo)致了最小增益對(duì)增益波動(dòng)比率19.05，最小增益為13.32dB，最小到最大增益波動(dòng)差為0.699dB。圖6示出四個(gè)泵源方案/系統(tǒng)產(chǎn)生的增益對(duì)波長(zhǎng)的情況。
通過假定+/-0.5nm的中心波長(zhǎng)分布，以及做出對(duì)于相應(yīng)于圖6的泵浦波長(zhǎng)設(shè)計(jì)有+0.5nm或-0.5nm的每一種泵浦的16種可能的組合的模型，也確定了放大器靈敏度對(duì)泵源中心波長(zhǎng)的容差。
泵浦波長(zhǎng)從中心值偏離的最差結(jié)合給出了0.8dB的波動(dòng)。當(dāng)保持泵浦波長(zhǎng)并將對(duì)第一、第二、第三和第四泵源分別將泵浦功率再調(diào)節(jié)到145mW、130mW、145mW和225mW時(shí)，得到13.19dB的最小增益和0.682dB的增益波動(dòng)。這些例子的結(jié)果清楚地示出對(duì)泵浦功率的控制參與保持存在泵浦中心波長(zhǎng)變化的增益波動(dòng)。還須注意，泵浦功率的控制也有助于保持單個(gè)光纖類型的制作分配中的增益波動(dòng)。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將清楚，在不背離由附加的權(quán)利要求限定的本發(fā)明精神或范圍的情況下，可對(duì)的本發(fā)明較佳實(shí)施例進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種光纖放大器系統(tǒng)，其特征在于，包括一種光纖，適用作光學(xué)波導(dǎo)放大器；至少一個(gè)耦合到該光纖的光學(xué)泵源，該泵源同時(shí)接收直流電輸入和交流電輸入，并將光泵浦功率供應(yīng)到具有直流光功率分量和交流光功率分量的光纖中；光功率探測(cè)器，光學(xué)耦合到泵源；和至少一個(gè)耦合到泵源功率探測(cè)器的控制器，為基于直流光功率分量調(diào)節(jié)輸入到泵源的直流電輸入，確定光泵源功率的直流光功率分量。
2.如權(quán)利要求1所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，光纖是光信號(hào)傳輸光纖。
3.如權(quán)利要求1所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，光纖是色散補(bǔ)償光纖。
4.如權(quán)利要求1所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，光纖是拉曼光波導(dǎo)光纖。
5.如權(quán)利要求1所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，控制器包括比較電路，其通過將與光泵浦功率成正比的電泵浦信號(hào)和電泵浦信號(hào)的方波相比較確定光泵源功率的直流光功率分量。
6.如權(quán)利要求5所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，比較電路包括與泵浦功率探測(cè)器電耦合的第一混合器，與泵浦功率探測(cè)器電耦合的方波電路，與方波電路電耦合的第二混合器，和與第一混合器和第二混合器電耦合的局部振蕩器，其中當(dāng)交流輸入到泵源時(shí)，振蕩器將輸入信號(hào)提供到具有相同調(diào)制頻率的第一和第二混合器。
7.如權(quán)利要求6所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，振蕩器的調(diào)制頻率大于等于10kHz。
8.如權(quán)利要求7所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，振蕩器調(diào)制頻率的范圍從大約100kHz到大約200kHz。
9.如權(quán)利要求6所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，比較電路包括與第一混合器電耦合的第一幅度探測(cè)電路，和與第二混合器電耦合的第二幅度探測(cè)電路。
10.如權(quán)利要求9所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，比較電路包括與第一和第二幅度探測(cè)電路電耦合的除法器，其中除法器確定光泵浦功率的直流分量的等價(jià)電信號(hào)。
11.如權(quán)利要求10所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，泵浦功率探測(cè)器包括光電二極管，其將光泵浦功率轉(zhuǎn)換到電泵浦信號(hào)。
12.如權(quán)利要求11所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，比較電路包括跨阻抗放大器，其光學(xué)耦合到第一混合器和方波電路，其中跨阻抗放大器放大電泵浦功率。
13.如權(quán)利要求12所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，比較電路包括電耦合到泵浦功率探測(cè)器的第三幅度探測(cè)器電路，和電耦合到第二和第三幅度探測(cè)電路的減法器。
14.如權(quán)利要求1所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，至少一個(gè)泵源包括第一泵源和第二泵源。
15.如權(quán)利要求14所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，第一泵源的泵浦功率和第二泵源的泵浦功率基本上互相偏振垂直。
16.如權(quán)利要求14所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，還包括第三光泵源和第四光泵源，光學(xué)耦合到傳輸光纖，并從控制器接收直流電輸入和交流電輸入，以提供具有直流光功率分量和交流光功率分量的光泵浦功率。
17.如權(quán)利要求16所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，單個(gè)振蕩器基本上控制了第一、第二、第三和第四光泵源。
18.如權(quán)利要求16所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，由第三和第四泵源提供的光泵浦功率基本上互相偏振垂直。
19.如權(quán)利要求16所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，第一和第二泵源的光泵源功率在第一波長(zhǎng)，其中第三和第四泵源的光泵浦功率處于與第一波長(zhǎng)不同的第二波長(zhǎng)。
20.如權(quán)利要求19所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，第一和第二泵源提供的光泵浦功率處于大約1400nm到大約1510nm的波長(zhǎng)范圍中。
21.如權(quán)利要求19所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，由所述放大器放大的光信號(hào)處于大約1520nm到大約1565nm的波長(zhǎng)范圍中。
22.如權(quán)利要求19所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，由所述放大器系統(tǒng)放大的光信號(hào)處于大約1565nm到大約1620nm的波長(zhǎng)范圍中。
23.如權(quán)利要求19所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，由第三和第四泵源提供的光泵浦信號(hào)處于大約1470nm到大約1510nm的波長(zhǎng)范圍中。
24.如權(quán)利要求16所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，控制器適于確定第一、第二、第三和第四泵源的直流光功率分量。
25.如權(quán)利要求24所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，由分立控制器控制各個(gè)泵源。
26.如權(quán)利要求24所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，至少一個(gè)控制器包括多個(gè)控制器。
27.如權(quán)利要求26所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，多個(gè)控制器中的各個(gè)控制器包括振蕩器，其中每個(gè)振蕩器的調(diào)制頻率與另一個(gè)振蕩器不同。
28.一種光通信系統(tǒng)，其特征在于，包括一種光纖，適用作光學(xué)波導(dǎo)放大器；至少一個(gè)耦合到該光纖的光學(xué)泵源，該泵源同時(shí)接收直流電輸入和交流電輸入，并將光泵浦功率供應(yīng)到具有直流光功率分量和交流光功率分量的光纖中；一個(gè)光學(xué)耦合到泵源的光功率探測(cè)器；至少一個(gè)耦合到泵源功率探測(cè)器的控制器，為基于直流光功率分量調(diào)節(jié)輸入到泵源的直流電輸入，確定光泵源功率的直流光功率分量；一個(gè)光學(xué)耦合到光波導(dǎo)放大器的光發(fā)射器，其中光發(fā)射機(jī)適于傳輸光信號(hào)；和一個(gè)光學(xué)耦合到光波導(dǎo)放大器的光接收器，其中光接收機(jī)適于接收源信號(hào)。
29.一種拉曼光纖放大器系統(tǒng)，其特征在于，包括一種光纖，適用作拉曼光波導(dǎo)放大器的光纖；至少一個(gè)耦合到該光纖的光學(xué)泵源，該泵源同時(shí)接收直流電輸入和交流電輸入，并將具有直流光功率分量和交流光功率分量的光泵浦功率提供到光纖中；光泵浦功率探測(cè)器，光學(xué)耦合到泵源；和至少一個(gè)耦合到泵源功率探測(cè)器的控制器，適于確定光泵浦功率的直流光功率分量，其中控制器調(diào)節(jié)直流電輸入到泵源。
30.如權(quán)利要求29所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，控制器包括比較電路，通過將與光泵浦功率的成正比的電泵浦信號(hào)與電泵浦信號(hào)的方波比較，以確定光泵浦功率的直流光功率分量。
31.如權(quán)利要求30所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，至少一個(gè)泵浦包括第一泵源和第二泵源。
32.如權(quán)利要求31所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，還包括第三光泵源和第四光泵源，光學(xué)耦合到傳輸光纖，并接收直流電輸入和交流電輸入，并提供具有直流光功率分量和交流光功率分量的光泵浦信號(hào)。
33.如權(quán)利要求32所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，第一和第二泵源的光泵浦功率處于第一波長(zhǎng)，其中第三和第四泵源的光泵浦功率處于與第一波長(zhǎng)不同的第二波長(zhǎng)。
34.如權(quán)利要求33所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，控制器適于確定第一，第二，第三和第四泵源的直流光功率分量。
35.如權(quán)利要求29所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，光纖是光信號(hào)傳輸光纖。
36.如權(quán)利要求29所述的放大器系統(tǒng)，其特征在于，光纖是色散補(bǔ)償光纖。
37.一種光通信系統(tǒng)，其特征在于，包括一種光纖，適用作拉曼光波導(dǎo)放大器；至少一個(gè)耦合到該光纖的光學(xué)泵源，該泵源同時(shí)接收直流電輸入和交流電輸入，并將具有直流光功率分量和交流光功率分量的光泵浦功率供應(yīng)到光纖中；一個(gè)光學(xué)耦合到泵源的光功率探測(cè)器；至少一個(gè)損傷性地耦合到泵浦功率探測(cè)器的控制器，適于確定光泵浦功率的直流光功率分量，其中控制器調(diào)節(jié)直流電輸入到泵源；一個(gè)光學(xué)耦合到光波導(dǎo)放大器的光發(fā)射機(jī)，其中光發(fā)射機(jī)適于傳輸光源信號(hào)；和一個(gè)光學(xué)耦合到光波導(dǎo)放大器的光接收機(jī)，其中光接收機(jī)適于接收源信號(hào)。
38.一種控制光纖放大器系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括提供適于用作光波導(dǎo)放大器的光纖；為沿著光纖傳輸，通過提供具有直流電輸入和交流電輸入的光泵源，用至少一個(gè)光泵源產(chǎn)生光泵浦功率，該光泵浦功率具有直流功率分量和交流功率分量；用光泵浦功率探測(cè)器探測(cè)光泵浦功率；通過用控制器控制直流電輸入到泵源中，所述控制器操作性地連接到泵浦功率探測(cè)器，確定來(lái)自泵源的光泵源功率的直流泵浦功率分量。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，提供光纖的步驟包括提供光信號(hào)傳輸光纖。
40.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，提供光纖的步驟包括提供色散補(bǔ)償光纖。
41.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，提供光纖的步驟包括提供拉曼光波導(dǎo)光纖。
42.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，控制光泵浦功率直流泵源功率分量的步驟包括用比較電路將與光泵浦功率成正比的電泵浦信號(hào)與電泵浦信號(hào)的方波進(jìn)行比較。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，控制光泵浦功率直流泵浦功率分量的步驟包括將電泵浦信號(hào)與方波電泵浦信號(hào)和作為輸入到光泵源的交流電輸入的具有相同調(diào)制頻率的混合信號(hào)混合，從而產(chǎn)生混合電信號(hào)和方波混合電信號(hào)。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，控制光學(xué)泵浦功率的直流泵浦功率分量的步驟包括從方波混合電信號(hào)減去電泵源信號(hào)。
45.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，在幅度探測(cè)電路探測(cè)到電信號(hào)幅度后，進(jìn)行電泵源信號(hào)的減法步驟。
46.如權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于，控制光學(xué)泵浦功率的直流泵浦功率分量的步驟包括將電泵源信號(hào)和方波混合電信號(hào)之差除以混合的電信號(hào)。
47.如權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，控制光學(xué)泵浦功率的直流泵浦功率分量的步驟包括通過光電二極管將光泵浦功率轉(zhuǎn)換為電泵浦信號(hào)。
48.如權(quán)利要求47所述的方法，其特征在于，控制光學(xué)泵浦功率的直流泵浦功率分量的步驟包括在混合和方波化電泵浦信號(hào)以前放大電泵浦信號(hào)。
49.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生光泵浦功率的步驟包括從第一光泵源和第二光泵源產(chǎn)生光泵浦功率。
50.如權(quán)利要求49所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生光泵浦功率的步驟包括從第一和第二光泵源產(chǎn)生光泵浦功率，這樣來(lái)自第一和第二光泵源光泵浦功率基本上互相偏振垂直。
51.如權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，還包括通過第三光泵源和第四光泵源產(chǎn)生光泵源功率，以通過向第三和第四光泵源用提供直流電輸入分量和交流電輸入分量使光功率沿光纖方向傳輸，第三和第四光泵源的光泵浦功率具有直流泵浦功率分量和交流泵浦功率分量。
52.如權(quán)利要求51所述的方法，其特征在于，從第一和第二泵源產(chǎn)生光泵浦功率的步驟包括從具有第一波長(zhǎng)的第一和第二泵源提供光泵浦功率的步驟，其中從第三和第四泵浦產(chǎn)生光泵浦功率的步驟包括從具有與第一波長(zhǎng)不同的第二波長(zhǎng)的第三和第四泵源提供光泵浦功率的步驟。
53.如權(quán)利要求52所述的方法，其特征在于，從第一和第二泵源產(chǎn)生光泵浦功率的步驟包括在大約1400mn到大約1510nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)從第一和第二泵源提供光泵浦功率的步驟。
54.如權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于，從第三和第四泵源產(chǎn)生光泵浦功率的步驟包括在大約1470nm到大約1510nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)從第三和第四泵源提供光泵浦功率的步驟。
55.如權(quán)利要求51所述的方法，其特征在于，控制輸入到泵源的直流電輸入到泵源的步驟包括控制輸入到第一、第二、第三和第四泵源的直流電信號(hào)。
56.如權(quán)利要求51所述的方法，其特征在于，控制直流電輸入到泵源的步驟包括控制輸入到具有多個(gè)控制器的第一、第二、第三和第四泵源的直流電輸入。
全文摘要
一種光纖放大器系統(tǒng)，包括一種適用作光學(xué)波導(dǎo)放大器的光纖，和至少一個(gè)光學(xué)耦合到該光纖放大器的光學(xué)泵源，其中該泵源同時(shí)接收直流電輸入和交流電輸入，并將光泵浦功率提供到具有直流光功率分量和交流光功率分量的光纖中。該光纖放大器系統(tǒng)也包括光學(xué)耦合到泵源的光功率探測(cè)器，和至少一個(gè)連接到泵源功率探測(cè)器的控制器，用來(lái)確定光泵源功率的直流光功率分量，其中控制器基于直流光功率分量，調(diào)節(jié)輸入到泵源的直流電輸入。
文檔編號(hào)H04B10/16GK1531793SQ01818427
公開日2004年9月22日 申請(qǐng)日期2001年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月5日
發(fā)明者A·F·埃文斯, P·加里夫洛維克, R·W·利弗爾, A F 埃文斯, 利弗爾, 鋟蚵邐 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司