專利名稱：光傳輸?shù)南到y(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于光通信系統(tǒng)等中的光傳輸?shù)南到y(tǒng)和方法，這些通信系統(tǒng)構(gòu)成大規(guī)模的高速網(wǎng)絡(luò)，并特別涉及在一個光纖中用于雙工或雙向的系統(tǒng)和方法。
另一方面，具有用于在一個光纖中發(fā)射上行和下行光信號的單一光纖雙向(雙工)光傳輸技術(shù)。使用這種技術(shù)，所需的光纖能被減半。這樣，能夠構(gòu)成低成本的光纖傳輸系統(tǒng)。同樣，在通過光纖芯數(shù)(darkfiber)業(yè)務(wù)的情況下，在兩個光纖的傳輸中只需要使用一半的光纖，帶來成本下降。
使用一個光纖的這樣的雙向光傳輸被準(zhǔn)備用于直到幾百Mbps的傳輸速度(每秒兆比特)。在雙向光傳輸中，以10nm(納米)來分配波長，即考慮到傳輸設(shè)備的小型化和經(jīng)濟性，將頻段分配為上行和下行傳輸(例如，1310nm頻段被分配用于上行傳輸和1550nm頻段用于下行傳輸)。通過差分它們的波長可以分離上行信號和下行信號。就是說，在使用一個光纖的雙向光傳輸中，能夠采用諸如不具有高精確度的WDM耦合器的部件。
此外，傳統(tǒng)的技術(shù)沒有預(yù)見長距離的傳輸。因此，在常規(guī)的雙向光傳輸中，光發(fā)射器通過使用Fabry-Perot(FP)激光器二極管(LD)進行直接調(diào)制。如同光發(fā)射器和光接收器一樣，很可能利用單一單元的光發(fā)射器-接收器到專用于雙向光傳輸?shù)墓饫w的連接，因為易于使用。
如上所述，在常規(guī)的雙向光傳輸中，按照頻段分離上行和下行信號。因此，通過多路復(fù)用頻段中的多個波長不能增大傳輸容量。此外，另一個問題是，在1310nm中的0.5dB/km的損耗以及光纖中容許的損耗限制了傳輸距離，也就是說，不能通過鉺摻雜的光纖放大器(EDFA)來增加傳輸距離。
而且，當(dāng)用于分離上行和下行的部分或部件被設(shè)置為較差的絕緣性時，與Fabry-Perot激光二極管比較，用于以高于1Gbps的速度覆蓋許多公里高速傳輸?shù)姆植际椒答?DFB)激光器或集成電吸收(EA)調(diào)制器光源趨于容易由于回光的影響而出現(xiàn)錯誤。此外，由于在同一設(shè)備中的從光發(fā)射器到光接收器的光泄漏在信號再生中出現(xiàn)錯誤。而且，當(dāng)針對較長距離傳輸而增加發(fā)射器光功率時，在光信號的相反方向中出現(xiàn)受激布里淵(Brillouin)散射，其影響了光發(fā)射器和光接收器，從而導(dǎo)致錯誤。
根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，為實現(xiàn)上述目的，我們提供一種光傳輸系統(tǒng)，它包括光纖；下行光信號發(fā)射器，用于以低于受激布里淵散射門限的傳輸功率發(fā)送下行光信號；下行光信號接收器，用于接收經(jīng)光纖從下行光信號發(fā)射器發(fā)送的下行光信號；上行光信號發(fā)射器，用于以低于受激布里淵散射門限的傳輸功率發(fā)送上行信號；和上行光信號接收器，用于接收經(jīng)光纖從上行光信號發(fā)射器發(fā)送的上行光信號；其中從上行光信號發(fā)射器發(fā)送的上行光信號和從下行光信號發(fā)射器發(fā)送的下行光信號的頻率差大于分配給下行光信號接收器和上行光信號接收器的帶寬。
就是說，根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，經(jīng)光纖發(fā)射的下行光信號和上行光信號的頻率之間的差被設(shè)置為大于分配給下行光信號接收器和上行光信號接收器的帶寬，并且光信號的傳輸功率低于受激布里淵散射門限，因而實現(xiàn)了具有大傳輸容量的單一光纖的雙向光傳輸，其中減少了所需的光纖數(shù)量。
根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了一種光傳輸系統(tǒng)，它包括光纖；多個下行光信號發(fā)射器，每個以低于受激布里淵散射門限的傳輸功率發(fā)送不同頻率的下行光信號；多個下行光信號接收器，每個按照每個頻率接收經(jīng)光纖從各個下行光信號發(fā)射器發(fā)送的下行光信號；多個上行光信號發(fā)射器，每個以低于受激布里淵散射門限的傳輸功率發(fā)送上行光信號；和多個上行信號接收器，每個按照每個頻率接收經(jīng)光纖從各個上行光信號發(fā)射器發(fā)送的上行光信號；其中從每個上行光信號發(fā)射器發(fā)送的上行光信號和從每個下行光信號發(fā)射器發(fā)送的下行光信號的頻率差大于分配給下行光信號接收器和上行光信號接收器的整個帶寬。
就是說，根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，經(jīng)光纖發(fā)射的各個下行光信號和上行光信號的頻率之間的差被設(shè)置為大于分配給所有下行光信號接收器和上行光信號接收器的帶寬，并且用于光信號的傳輸功率低于受激布里淵散射門限，因而實現(xiàn)了具有大傳輸容量的單一光纖的雙向光傳輸，其中減少了所需的光纖數(shù)量。
根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，在第一和第二方面中，光傳輸系統(tǒng)進一步包括多個光多路復(fù)用器-去多路復(fù)用器，用于進行上行光信號和下行光信號之間的分離。
就是說，根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，采用光多路復(fù)用器-去多路復(fù)用器來進行光纖中發(fā)射的上行光信號和下行光信號之間的分離，這就在分離之后在分配給信號的頻段上強加了限制。因此，光放大器只需要滿足需求，比如在限制頻段中的增益平坦化特性，因而方便了光放大器的制造。此外，能夠防止從朝著接收器向后的方向所行進的傳輸線路中產(chǎn)生的反射波。
根據(jù)本發(fā)明的第四個方面，在第一或第二方面中，光傳輸系統(tǒng)進一步包括多個光循環(huán)器，用于在上行光信號和下行光信號之間進行分離。
就是說，根據(jù)本發(fā)明的第四個方面，光循環(huán)器被用于作出光纖中發(fā)射的上行光信號和下行光信號之間的分離，易于限制上行和下行信號的波長。
根據(jù)本發(fā)明的第五個方面，在第一或第二方面中，光傳輸系統(tǒng)進一步包括多個光數(shù)字復(fù)用器，用于作出上行光信號和下行光信號之間的分離。
就是說，根據(jù)本發(fā)明的第五個方面，光數(shù)字復(fù)用器被用于使光纖中發(fā)射的上行光信號和下行光信號之間分離，其能夠增大上行和下行信號間的每個間隙。因而，能以低成本生產(chǎn)光部件。此外，能夠防止來自于朝著接收器的后向方向所行進的傳輸線路中產(chǎn)生的反射波。
根據(jù)本發(fā)明的第六個方面，在第二個方面中，光傳輸系統(tǒng)進一步包括多個上行放大器，用于在多路復(fù)用操作后放大不同頻率的上行光信號，和多個下行放大器，用于在多路復(fù)用操作后放大不同頻率的下行光信號。
就是說，根據(jù)本發(fā)明的第六個方面，光放大器被用于放大不同頻率的累加到損耗余量的多路復(fù)用的上行光信號和下行光信號。因而，增加了傳輸距離。
根據(jù)本發(fā)明的第七個方面，在第六個方面中，上行放大器和下行放大器是鉺摻雜光纖放大器(EDFA)。
就是說，根據(jù)本發(fā)明的第七個方面，通過使用鉺摻雜光纖放大器完成信號的直接放大。
根據(jù)本發(fā)明的第八個方面，提供了一種光傳輸方法，用于在一個和相同的光纖的上行和下行方向中發(fā)射光信號，其中上行光信號和下行光信號的頻率之間的差大于分配給用于接收光信號的所有接收器的帶寬，并且光信號的傳輸功率低于受激布里淵散射門限。
就是說，根據(jù)本發(fā)明的第八個方面，上行光信號和下行光信號的頻率之間的差被設(shè)置為大于分配給用于接收光信號的所有接收器的帶寬，并且光信號的傳輸功率低于受激布里淵散射門限，因此實現(xiàn)了具有大傳輸容量的單一光纖的雙向光傳輸，其中減少了所需的光纖數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的第九個方面，提供了一種光傳輸方法，用于在一個和相同的光纖的上行和下行方向中發(fā)射不同頻率的光信號，其中上行光信號的各個頻率和下行光信號的各個頻率之間的差大于分配給用于接收光信號的所有接收器的帶寬，并且光信號的傳輸功率低于受激布里淵散射門限。
就是說，根據(jù)本發(fā)明的第九個方面，各個下行和上行光信號的頻率間的差被設(shè)置為大于分配給用于接收光信號的所有接收器的帶寬，并且光信號的傳輸功率低于受激布里淵門限，因此實現(xiàn)了具有大傳輸容量的單一光纖的雙向光傳輸，其中減少了所需的光纖數(shù)。


通過結(jié)合附圖考慮下面的詳細(xì)描述，本發(fā)明的目的和特點將更加清楚易懂，其中圖1是一個顯示了按照本發(fā)明第一實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置示意圖；圖2顯示了圖1所示的光信號接收器的頻帶特性的示意圖；圖3示例了圖1所示的雙向光傳輸系統(tǒng)中上行光信號和下行光信號之間的分配關(guān)系圖；圖4顯示了按照本發(fā)明第二實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置示意圖；圖5示例了用于多路復(fù)用-去多路復(fù)用圖4所示的上行和下行光信號的光循環(huán)器的插入損耗的圖；圖6顯示了按照本發(fā)明第三實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置的示意圖；圖7示例了圖6所示的數(shù)字復(fù)用器的普通結(jié)構(gòu)圖；圖8顯示了按照本發(fā)明第四實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置的示意圖；圖9示例了圖8所示的雙向光傳輸系統(tǒng)中上行/下行信號分離多路復(fù)用器-去多路復(fù)用器的透明特性和每個光信號的波長之間的關(guān)系圖；圖10示意地顯示了按照本發(fā)明第五實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置圖；圖11示意地顯示了按照本發(fā)明第六實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置圖；圖12示例了圖11所示的雙向光傳輸系統(tǒng)中的每個光信號的波長和上行信號多路復(fù)用器、下行信號多路復(fù)用器、上行信號去多路復(fù)用器以及下行信號去多路復(fù)用器之間的關(guān)系圖；圖13示意地顯示了按照本發(fā)明第七實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置圖；圖14示例了圖13所示的雙向光傳輸系統(tǒng)中光信號波長之間的關(guān)系圖；
圖15示意地顯示了按照本發(fā)明第八實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置圖；和圖16示意地顯示了按照本發(fā)明第九實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置圖。
在第一實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)100中，上行光信號和下行光信號以10Gbps的速率被發(fā)射。下行光信號的波長λ1是1552.52nm(頻率f1193.10THz(兆兆赫))，同時上行光信號的波長λ2是1555.75nm(頻率f2192.70THz)。此外，光發(fā)射器111和116的輸出功率是0dBm，它們可允許的反射的返回光功率是25dB。
圖2是一個顯示了光信號接收器115和117的頻段特性的圖。如圖2所看到的，上行光信號接收器117和下行光信號接收器115每個被分配8GHz的頻帶。第一和第二MUX/DEMUX112和114的特征在于具有4dB的插入損耗，35dB的信道間隔離，55dB的方向性(從一個端口到另一個的泄漏的輸出分量)，以及每個信道的0.5nm的通帶。光纖傳輸線113中的傳輸損耗是6dB。
圖3示例了該實施例中上行光信號和下行光信號之間的分配關(guān)系圖。換句話說，圖3是一個圖，示例了第一和第二MUX/DEMUX112和114的透明或傳輸特性與上行光信號波長λ21555.75nm(頻率f2192.70THz)和下行光信號波長λ11552.52nm(頻率f1193.10THz)之間的關(guān)系。第一和第二MUX/DEMUX112和114具有相同的透明特性。在圖3中，通過虛線121表示有關(guān)波長λ1的透明特性和通過虛線122表示有關(guān)波長λ2的透明特性。
來自下行光信號發(fā)射器111的輸出信號通過第一MUX/DEMUX112泄漏在上行光信號接收器117中。由于在該實施例中第一MUX/DEMUX112的方向性被假設(shè)為55dB，大約-55dBm的光信號潛入到上行光信號接收器117中。這樣，輸入到上行光信號接收器117的波長λ2的上行光信號的功率變?yōu)?14dBm。此外，波長λ1(頻率f1)和波長λ2(頻率f2)之間的差大約是3.2nm(頻率差400GHz)，并且在兩個波長λ1和λ2中干擾產(chǎn)生的差拍/噪聲分量出現(xiàn)在上行光信號接收器117的8GHz頻帶之外。因此，上行光信號接收器117避免了相干交調(diào)的影響。此外，在輸入和輸出信號的信號電平之間具有多于40dB的一個間隙，并因此功率交調(diào)的問題也被忽略了。
同樣，對于這種情況也沒有問題，即來自上行光信號發(fā)射器116的輸出信號通過第二MUX/DEMUX114泄漏在下行光信號接收器115中。
另一方面，來自上行光信號發(fā)射器116的輸出信號通過第一MUX/DEMUX112泄漏在下行光信號發(fā)射器111中。然而，由于第一MUX/DEMUX112提供了35dB的隔離，泄漏信號的功率小于-45dBm，因而只有很小的影響。
同樣地，對于這種情況也沒有問題，即來自下行光信號發(fā)射器111的輸出信號通過第二MUX/DEMUX114泄漏在上行光信號發(fā)射器116中。
此外，傳輸光功率被設(shè)置為低于受激布里淵散射門限，從而導(dǎo)致不影響受激布里淵散射。順便地說，受激布里淵散射是一種當(dāng)光功率大于輸入在光纖中的某一功率(門限)時所產(chǎn)生的現(xiàn)象，其中多數(shù)的光信號被反射在入射點上。在本發(fā)明的第一實施例中，通過抑制受激布里淵散射能實現(xiàn)10Gbps的雙向光傳輸。第二實施例圖4示意地顯示了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的雙向光傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)配置圖。在圖4中，與圖1相同的部分由相同的數(shù)字表示，并不需要進行進一步的解釋。參考圖4，雙向光傳輸系統(tǒng)200包括下行光信號發(fā)射器111，第一上行/下行信號分離光循環(huán)器(此后稱作第一光循環(huán)器)201，光纖傳輸線113，第二上行/下行信號光循環(huán)器(此后稱作第二光循環(huán)器)202，下行光信號接收器115，上行光信號發(fā)射器116，和上行光信號接收器117。下行光信號接收器115和上行光信號接收器117通過第一光循環(huán)器201、光纖傳輸線113和第二光循環(huán)器202分別接收從下行光信號發(fā)射器111和上行光信號發(fā)射器116發(fā)送的下行和上行光信號。
在第二實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)200中，上行光信號和下行光信號以10Gbps的速率被發(fā)射。下行光信號的波長λ1是1552.52nm(頻率f1193.10THz)，同時上行光信號的波長λ2是1555.75nm(頻率f2192.70THz)。此外，上行光信號接收器117和下行光信號接收器115每個被分配8GHz的頻帶。
圖5是一個圖，示例了第一光循環(huán)器201的插入損耗。第二光循環(huán)器202在結(jié)構(gòu)上與第一光循環(huán)器201相同，并因此不需要任何進一步的解釋。第一光循環(huán)器201包括第一端口P1，用于輸入從下行光信號發(fā)射器111發(fā)送的下行光信號；第二端口P2，用于把從第一端口P1輸入的下行光信號輸出到光纖傳輸線113以及通過光纖傳輸線113輸入發(fā)送的上行光信號；以及第三端口P3，用于輸出從第二端口P2輸入的上行光信號。
第一光循環(huán)器201特征在于，從第一端口P1到第二端口P2的方向和已從第二端口P2到第三端口P3的方向上具有1dB的插入損耗。此外，第一光循環(huán)器201從第二端口P2到第一端口P1的方向以及從第三端口P3到第二端口P2的方向上設(shè)置有40dB的隔離，并且在從第一端口P1到第三端口P3的方向和在它的相反方向中具有60dB的方向性。另外，使用的頻帶定位于1525nm-1565nm。光纖傳輸線113中的傳輸損耗是13dB。
來自下行光信號發(fā)射器111的輸出信號通過第一光循環(huán)器201泄漏在上行光信號接收器117中。由于該實施例中假設(shè)第一光循環(huán)器201的方向性是60dB，大約-60dBm的光信號潛入到上行光信號接收器117中。這樣，輸入到上行光信號接收器117的波長λ2的上行光信號的功率變?yōu)?15dB。此外，波長λ1(頻率f1)和波長λ2(頻率f2)之間的差大約是3.2nm(頻率差400GHz)，并且兩個波長λ1和λ2中干擾產(chǎn)生的差拍/噪聲分量出現(xiàn)在上行光信號接收器117的8GHz頻帶之外。因此，上行光信號接收器117避免了相干交調(diào)的影響。此外，在輸入和輸出信號的信號電平之間具有多于40dB的一個間隙，并因此功率交調(diào)的問題也不明顯。
同樣，對于這種情況也沒有問題，即來自上行光信號發(fā)射器116的輸出信號通過第二光循環(huán)器202泄漏在下行光信號接收器115中。
另一方面，來自上行光信號發(fā)射器116的輸出信號通過第一光循環(huán)器201泄漏在下行光信號發(fā)射器111中。然而，由于第一光循環(huán)器201設(shè)置有40dB的隔離，泄漏信號的功率小于-54dB，因而只有很小的影響。
同樣地，對于這種情況也沒有問題，即來自下行光信號發(fā)射器111的輸出信號通過第二光循環(huán)器202泄漏在上行光信號發(fā)射器116中。
而且，傳輸光功率被設(shè)置低于受激布里淵散射門限，從而導(dǎo)致不影響受激布里淵散射。因此，按照本發(fā)明第二實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)200中，能實現(xiàn)10Gbps的雙向光傳輸。第三實施例圖6是一個圖，示意地顯示了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置。在圖6中，與圖1相同的部分由相同的數(shù)字表示，并不需要進行進一步的解釋。參考圖6，雙向光傳輸系統(tǒng)300包括下行光信號111，第一上行/下行信號分離光數(shù)字復(fù)用器(此后稱作第一光數(shù)字復(fù)用器)301，光纖傳輸線113，第二上行/下行信號光數(shù)字復(fù)用器(此后稱作第二光數(shù)字復(fù)用器)302，下行光信號接收器115，上行光信號發(fā)射器116，和上行光信號接收器117。下行光信號接收器115和上行光信號接收器117通過第一光數(shù)字復(fù)用器301、光纖傳輸線113和第二光數(shù)字復(fù)用器302分別接收從下行光信號發(fā)射器111和上行光信號發(fā)射器116發(fā)送的下行和上行光信號。
在第三實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)300中，上行光信號和下行光信號以10Gbps的速率被發(fā)射。下行光信號的波長λ1是1552.52nm(頻率f1193.10THz)，同時上行光信號的波長λ2是1555.75nm(頻率f2192.70THz)。此外，光發(fā)射器111和116的輸出功率是0dBm，并且它們的可允許的反射的返回光是25dB。上行光信號接收器117和下行光信號接收器115每個被分配8GHz的頻帶。
圖7是一個圖，示例了用于第三實施例中的數(shù)字復(fù)用器的普通結(jié)構(gòu)。第一和第二光數(shù)字復(fù)用器301和302被用于進行偶數(shù)和奇數(shù)信道之間的分離。更特別的是，第一和第二光數(shù)字復(fù)用器301和302例如數(shù)字復(fù)用具有400GHz波長距離間隔的波分多路復(fù)用(WDM)的信號，以便信號的波長被隔開800GHz，或者波分多路復(fù)用第一波長組312和第二波長組313，其中各個波長被隔開800GHz，組312和313之間具有400GHz的間隙，以便波長被隔開400GHz。第一和第二光數(shù)字復(fù)用器301和302的特征在于具有1dB的插入損耗，30dB的隔離和50dB的方向性。另外，使用的頻帶被定位在1525nm-1565nm。光纖傳輸線113中的傳輸損耗是13dB。
來自下行光信號發(fā)射器111的輸出信號通過第一光數(shù)字復(fù)用器301泄漏在上行光信號接收器117中。由于該實施例中假設(shè)第一光數(shù)字復(fù)用器301的方向性是50dB，大約-50dBm的光信號潛入到上行光信號接收器117中。這樣，輸入到上行光信號接收器117的波長λ2的上行光信號的功率變?yōu)?15dB。此外，波長λ1(頻率f1)和波長λ2(頻率f2)之間的差大約是3.2nm(頻率差400GHz)，并且兩個波長λ1和λ2中干擾產(chǎn)生的差拍/噪聲分量出現(xiàn)在上行光信號接收器117的8GHz頻帶之外。因此，上行光信號接收器117避免了相干交調(diào)的影響。此外，在輸入和輸出信號的信號電平之間具有多于40dB的一個間隙，并因此功率交調(diào)的問題也不明顯。
同樣，對于這種情況也沒有問題，即來自上行光信號發(fā)射器116的輸出信號通過第二光數(shù)字復(fù)用器302泄漏在下行光信號接收器115中。
另一方面，來自上行光信號發(fā)射器116的輸出信號通過第一光數(shù)字復(fù)用器301泄漏在下行光信號發(fā)射器111中。然而，由于第一光循環(huán)器201設(shè)置了30dB的隔離，泄漏信號的功率小于-44dB，因而只有很小的影響。
同樣地，對于這種情況也沒有問題，即來自下行光信號發(fā)射器111的輸出信號通過第二光數(shù)字復(fù)用器302泄漏在上行光信號發(fā)射器116中。
而且，傳輸光功率被設(shè)置為低于受激布里淵散射門限，從而導(dǎo)致不影響受激布里淵散射。因此，按照本發(fā)明第三實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)300中，能實現(xiàn)10Gbps的雙向光傳輸。第四實施例圖8是一個圖，示意地顯示了根據(jù)本發(fā)明第四實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置。在圖8中，與圖1相同的部分由相同的數(shù)字表示，并不需要進行進一步的解釋。參考圖8，雙向光傳輸系統(tǒng)400包括第一-第四下行光信號1111-1114，第一上行/下行信號分離多路復(fù)用器-去多路復(fù)用器(此后稱作第一MUX/DEMUX)412，光纖傳輸線113，第二上行/下行信號分離多路復(fù)用器-去多路復(fù)用器(此后稱作第二MUX/DEMUX)414，第一--第四下行光信號接收器1151-1154，第五-第八上行光信號發(fā)射器1165-1168，和第五-第八上行光信號接收器1175-1178。第一-第四下行光信號接收器1151-1154通過第一MUX/DEMUX412、光纖傳輸線113、和第二MUX/DEMUX414分別接收從第一-第四下行光信號發(fā)射器1111-1114發(fā)送的波長λ1-λ4的下行光信號。另一方面，第五-第八上行光信號接收器1175-1178經(jīng)第二MUX/DEMUX414、光纖傳輸線113、和第一MUX/DEMUX412分別接收從第五-第八上行光信號發(fā)射器1165-1168發(fā)送的波長λ1-λ4的上行光信號。
在第四實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)400中，上行光信號和下行光信號使用四個波長以10Gbps的速率被發(fā)射。換句話說，雙向光傳輸系統(tǒng)400設(shè)置有40Gbps的傳輸容量，來分別用于上行或上行鏈路傳輸和下行或下行鏈路傳輸。用于下行傳輸?shù)牟ㄩL包括波長λ1-λ4λ1是1536.61nm(頻率f1195.10THz)；λ2是1539.77nm(頻率f2194.70THz)；λ3是1542.94nm(頻率f3194.30THz)；和λ4是1546.12nm(頻率f4193.90THz)。用于上行傳輸?shù)牟ㄩL包括波長λ5-λ8λ5是1549.32nm(頻率f5193.50THz)；λ6是1552.52nm(頻率f6193.10THz)；λ7是1555.75nm(頻率f7192.70THz)；和λ8是1558.98nm(頻率f8192.30THz)。
此外，第一-第八光發(fā)射器1111-1114和1165-1168的輸出功率是0dBm，并且它們可允許的反射的返回光是25dB。第五-第八上行光信號接收器1175-1178和第一-第四下行光信號接收器1151-1154每個被分配8GHz的頻帶。第一和第二MUX/DEMUX412和414的特征在于具有4dB的插入損耗，35dB的信道間的隔離，55dB的方向性，和對每個信道的0.5nm的通帶。光纖傳輸線113中的傳輸損耗是6dB。
圖9是一個圖，示例了第一和第二MUX/DEMUX412和414的透明特性與光信號的各個波長之間的關(guān)系。第一和第二MUX/DEMUX412和414具有相同的透明特性。在圖9中，通過虛線421表示有關(guān)波長λ1的透明特性和通過虛線422表示有關(guān)波長λ2的透明特性。以類似的方式，分別通過虛線423-428表示有關(guān)波長λ3-λ8的透明特性。
來自第一-第四下行光信號發(fā)射器1111-1114的輸出信號通過第一MUX/DEMUX412分別泄漏在第五-第八上行光信號接收器1175-1178中。由于該實施例中第一MUX/DEMUX412的方向性被假設(shè)為55dB，所有四個波長中大約-49dBm的光信號潛入第五-第八上行光信號接收器1175-1178中。這樣，輸入到第五-第八上行光信號接收器1175-1178的上行光信號的功率(波長λ5-λ8)變?yōu)?14dBm。
把第五上行光信號接收器1175作為一個例子，第五上行光信號接收器1175從第五上行光信號發(fā)射器1165接收具有-14dBm的功率的波長λ5的光信號。從第一-第四下行光信號發(fā)射器1111-1114的輸出全部的大約-49dBm的光信號泄漏在第五上行光信號接收器1175中。此外，在輸入到第五上行光信號接收器1175的上行光信號的波長λ5(頻率f5)和從第一下行光信號發(fā)射器1111輸出的下行光信號的波長λ1(頻率f1)之間的差大約是12.7nm(頻率差1.6THz)，并且波長λ1和λ5中由干擾產(chǎn)生的差拍/噪聲分量出現(xiàn)在第五上行光信號接收器1175的8GHz頻帶之外。因此，第五上行光信號接收器1175避免了相干交調(diào)的影響。此外，輸入和輸出信號的信號電平間具有多于40dB的一個間隙，并因此功率交調(diào)的問題也不明顯。對于波長λ2和λ5，波長λ3和λ5，以及波長λ4和λ5是完全相同的。波長λ2和λ5之間的差是9.6nm(頻率差1.2THz)，以及波長λ2和λ5中由干擾產(chǎn)生的差拍/噪聲分量出現(xiàn)在第五上行光信號接收器1175的8GHz頻帶之外。波長λ3和λ5之間的差是6.4nm(頻率差800GHz)，并且波長λ3和λ5中由干擾產(chǎn)生的差拍/噪聲分量出現(xiàn)在第五上行光信號接收器1175的8GHz頻帶之外。波長λ4和λ5之間的差是3.2nm(頻率差400GHz)，并且波長λ4和λ5中由干擾產(chǎn)生的差拍/噪聲分量出現(xiàn)在第五上行光信號接收器1175的8GHz頻帶之外。因此第五上行光信號接收器1175避免了相干交調(diào)的影響。此外，輸入和輸出信號的信號電平間具有多于40dB的一個間隙，并因此功率交調(diào)的問題也不明顯。上行光信號接收器而不是第五上行光信號接收器1175也沒有受到從第一-第四下行光信號發(fā)射器1111-1114的輸出的泄漏信號的干擾。
同樣，對于這種情況也沒有問題，即來自第五-第八上行光信號發(fā)射器1165-1168的輸出信號通過第二MUX/DEMUX414泄漏在第一-第四下行光信號接收器1151-1154中。
另一方面，來自第五-第八上行光信號發(fā)射器1165-1168的輸出信號通過第一MUX/DEMUX 412泄漏在第一-第四下行光信號發(fā)射器1111-1114中。然而，由于第一MUX/DEMUX 412設(shè)置了35dB的隔離，四個波長λ5-λ8全部的泄漏信號的功率小于-39dBm，因而只有很小的影響。
同樣地，對于這種情況也沒有問題，即來自第一-第四下行光信號發(fā)射器1111-1114的輸出信號通過第二MUX/DEMUX 414泄漏在第五-第八上行光信號發(fā)射器1165-1168中。
而且，傳輸光功率被設(shè)置為低于受激布里淵散射門限，從而導(dǎo)致不影響受激布里淵散射。因此，按照本發(fā)明第四實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)400中，經(jīng)四個波長的10Gbps的雙向光傳輸，也就是說，能實現(xiàn)40Gbps的雙向光傳輸。第五實施例圖10是一個圖，示意地顯示了根據(jù)本發(fā)明第五實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置。在圖10中，與圖1，4和8相同的部分由相同的數(shù)字表示，并不需要進行進一步的解釋。參考圖10，雙向光傳輸系統(tǒng)500包括第一-第四下行光信號發(fā)射器1111-1114，下行信號多路復(fù)用器501，第一光循環(huán)器201，光纖傳輸線113，第二光循環(huán)器202，下行信號去多路復(fù)用器502，第一-第四下行光信號接收器1151-1154，第五-第八上行光信號發(fā)射器1165-1168，上行信號多路復(fù)用器503，上行信號去多路復(fù)用器504，和第五-第八上行光信號接收器1175-1178。
下行信號多路復(fù)用器501多路復(fù)用從第一-第四下行光信號發(fā)射器1111-1114發(fā)送的波長λ1-λ4的下行光信號。下行信號去多路復(fù)用器502經(jīng)第一光循環(huán)器201，光纖傳輸線113和第二光循環(huán)器202接收由下行信號多路復(fù)用器501多路復(fù)用的波長λ1-λ4的下行光信號以便去多路復(fù)用信號。由下行信號去多路復(fù)用器502去多路復(fù)用的波長λ1-λ4的下行光信號被發(fā)送到第一-第四下行光信號接收器1151-1154。
上行信號多路復(fù)用器503多路復(fù)用從第五-第八上行光信號發(fā)射器1165-1168發(fā)送的波長λ5-λ8的上行光信號。上行信號去多路復(fù)用器504經(jīng)第二光循環(huán)器202，光纖傳輸線113和第一光循環(huán)器201接收由上行信號多路復(fù)用器503多路復(fù)用的波長λ5-λ8的上行光信號以便去多路復(fù)用信號。由上行信號去多路復(fù)用器504去多路復(fù)用的波長λ5-λ8的上行光信號被發(fā)送到第五-第八上行光信號接收器1175-1178。
在第五實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)500中，上行光信號和下行光信號使用四個波長以10Gbps的速率被發(fā)射。換句話說，雙向光傳輸系統(tǒng)500被提供了40Gbps的傳輸容量來分別用于上行傳輸和下行傳輸。用于下行傳輸?shù)牟ㄩL包括波長λ1-λ4，同時用于上行傳輸?shù)牟ㄩL包括λ5-λ8。這些波長λ1-λ8與第四實施例中前述的那些相同。
此外，第一-第八光發(fā)射器1111-1114和1165-1168的輸出功率是0dBm，并且它們可允許的反射的返回光是25dB。第五-第八上行光信號接收器1175-1178和第一-第四下行光信號接收器1151-1154每個被分配8GHz的頻帶。第一和第二光循環(huán)器201和202的特性與第二實施例中的那些相同。
光信號的各個波長與下行信號多路復(fù)用器501、下行信號去多路復(fù)用器502、上行信號多路復(fù)用器503、以及上行信號去多路復(fù)用器504的透明特性之間的關(guān)系是與結(jié)合圖9的第四實施例所述的那些相同。多路復(fù)用器和去多路復(fù)用器501，502，503和504的特征在于具有4dB的插入損耗、35dB的信道間的隔離、55dB的方向性，以及對每個信道的0.5nm的通帶。光纖傳輸線113中的傳輸損耗是6dB。
來自第一-第四下行光信號發(fā)射器1111-1114的輸出信號通過第一光循環(huán)器201和上行信號去多路復(fù)用器504分別泄漏在第五-第八上行光信號接收器1175-1178中。由于該實施例中第一光循環(huán)器201的方向性被假設(shè)為60dB，并且該實施例中上行信號去多路復(fù)用器504的信道間的隔離被假設(shè)為35dB，所有四個波長中大約-89dBm的光信號潛入第五-第八上行光信號接收器1175-1178中。這樣，輸入到第五-第八上行光信號接收器1175-1178的上行光信號的功率(波長λ5-λ8)變?yōu)?16dBm。
把第五上行光信號接收器1175作為一個例子，第五上行光信號接收器1175從第五上行光信號發(fā)射器1165接收具有-16dBm的功率的波長λ5的光信號。從第一-第四下行光信號發(fā)射器1111-1114的輸出的全部的大約-49dBm的光信號泄漏在第五上行光信號接收器1175中。此外，輸入到第五上行光信號接收器1175的上行光信號的波長λ5(頻率f5)和從第一下行光信號發(fā)射器1111輸出的下行光信號的波長λ1(頻率f1)之間的差大約是12.7nm(頻率差1.6THz)，并且波長λ1和λ5中由干擾產(chǎn)生的差拍/噪聲分量出現(xiàn)在第五上行光信號接收器1175的8GHz頻帶之外。因此，第五上行光信號接收器1175避免了相干交調(diào)的影響。此外，輸入和輸出信號的信號電平間具有多于80dB的一個間隙，并因此功率交調(diào)的問題也不明顯。這些對于波長λ2和λ5，波長λ3和λ5，以及波長λ4和λ5是完全相同的。波長λ2和λ5之間的差是9.6nm(頻率差1.2THz)，并且波長λ2和λ5中由干擾產(chǎn)生的差拍/噪聲分量出現(xiàn)在第五上行光信號接收器1175的8GHz頻帶之外。波長λ3和λ5之間的差是6.4nm(頻率差800GHz)，并且波長λ3和λ5中由干擾產(chǎn)生的差拍/噪聲分量出現(xiàn)在第五上行光信號接收器1175的8GHz頻帶之外。波長λ4和λ5之間的差是3.2nm(頻率差400GHz)，并且波長λ4和λ5中由干擾產(chǎn)生的差拍/噪聲分量出現(xiàn)在第五上行光信號接收器1175的8GHz頻帶之外。因此第五上行光信號接收器1175避免了相干交調(diào)的影響。此外，輸入和輸出信號的信號電平間具有多于40dB的一個間隙，并因此功率交調(diào)的問題也不明顯。上行光信號接收器而不是第五上行光信號接收器1175也沒有受到從第一-第四下行光信號發(fā)射器1111-1114的輸出的泄漏信號的干擾。
同樣，對于這種情況也沒有問題，即來自第五-第八上行光信號發(fā)射器1165-1168的輸出信號通過第二光循環(huán)器202和下行信號去多路復(fù)用器502泄漏在第一-第四下行光信號接收器1151-1154中。
另一方面，來自第五-第八上行光信號發(fā)射器1165-1168的輸出信號通過第一光循環(huán)器201和下行信號多路復(fù)用器501泄漏在第一-第四下行光信號發(fā)射器1111-1114中。然而，由于第一光循環(huán)器201和下行信號多路復(fù)用器501分別設(shè)置有40dB和35dB的隔離，四個波長λ5-λ8全部的泄漏信號的功率小于-80dB，因而只有很小的影響。
同樣地，對于這種情況也沒有問題，即來自第一-第四下行光信號發(fā)射器1111-1114的輸出信號通過第二光循環(huán)器202和上行信號多路復(fù)用器503泄漏在第五-第八上行光信號發(fā)射器1165-1168中。
而且，傳輸光功率被設(shè)置為低于受激布里淵散射門限，從而導(dǎo)致不影響受激布里淵散射。因此，按照本發(fā)明第五實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)500中，能實現(xiàn)經(jīng)四個波長的10Gbps的雙向光傳輸，也就是40Gbps的雙向光傳輸。第六實施例圖11是一個圖，示意地顯示了根據(jù)本發(fā)明第六實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置。在圖11中，與圖6和10相同的部分由相同的數(shù)字表示，并不需要進行進一步的解釋。參考圖11，雙向光傳輸系統(tǒng)600包括第一，第三，第五，和第七下行光信號發(fā)射器1111，1113，1115和1117，下行信號多路復(fù)用器601，第一光數(shù)字復(fù)用器301，光纖傳輸線113，第二光數(shù)字復(fù)用器302，下行信號去多路復(fù)用器602，第一、第三、第五、和第七下行光信號接收器1151、1153、1155和1157，第二、第四、第六和第八上行光信號發(fā)射器1162、1164、1166和1168，上行信號多路復(fù)用器603，上行信號去多路復(fù)用器604，和第二、第四、第六和第八上行光信號接收器1172、1174、1176和1178。
下行信號多路復(fù)用器601多路復(fù)用從第一、第三、第五和第七下行光信號發(fā)射器1111、1113、1115和1117發(fā)送的奇數(shù)波長號λ1、λ3、λ5和λ7的下行光信號。用于進行偶數(shù)和奇數(shù)信道之間分離的第一光數(shù)字復(fù)用器301在它的奇數(shù)端口中(用于奇數(shù)波長信號的I/O端口)輸入由下行信號多路復(fù)用器601多路復(fù)用的奇數(shù)波長的下行信號，并從它的公共端口(用于奇數(shù)和偶數(shù)波長信號的I/O端口)輸出該信號。第二光數(shù)字復(fù)用器302在它的公共端口中經(jīng)光纖傳輸線113輸入從第一光數(shù)字復(fù)用器301發(fā)送的下行光信號，和從它的奇數(shù)端口輸出該信號。下行信號去多路復(fù)用器602接收從第二光數(shù)字復(fù)用器302輸出的下行信號以便去多路復(fù)用該信號。由下行信號去多路復(fù)用器602去多路復(fù)用的奇數(shù)波長號λ1、λ3、λ5和λ7的下行光信號被發(fā)送到第一、第三、第五、和第七下行光信號接收器1151、1153、1155和1157。
上行信號多路復(fù)用器603多路復(fù)用從第二、第四、第六和第八上行光信號發(fā)射器1162、1164、1166和1168發(fā)送的偶數(shù)號波長λ2，λ4，λ6和λ8的上行光信號。第二光數(shù)字復(fù)用器302在它的偶數(shù)端口中輸入由上行信號多路復(fù)用器603多路復(fù)用的偶數(shù)號波長的上行信號(用于偶數(shù)波長信號的I/O端口)，并從它的公共端口輸出該信號。第一光數(shù)字復(fù)用器301在它的公共端口中經(jīng)光纖傳輸線113輸入從第二光數(shù)字復(fù)用器302發(fā)送的上行光信號，和從它的偶數(shù)端口輸出該信號。上行信號去多路復(fù)用器604接收從第一光數(shù)字復(fù)用器301輸出的上行信號以便去多路復(fù)用該信號。由上行信號去多路復(fù)用器604去多路復(fù)用的偶數(shù)波長號λ2、λ4、λ6和λ8的上行光信號被發(fā)送到第二、第四、第六、和第八上行光信號接收器1172、1174、1176和1178。
在第六實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)600中，上行光信號和下行光信號使用四個波長以10Gbps的速率被發(fā)射。換句話說，雙向光傳輸系統(tǒng)600被提供了40Gbps的傳輸容量來分別用于上行傳輸和下行傳輸。用于下行傳輸?shù)牟ㄩL包括波長λ1，λ3，λ5和λ7λ1是1536.61nm(頻率f1195.10THz)；λ3是1542.94nm(頻率f3194.30THz)；λ5是1549.32nm(頻率f5193.50THz)；和λ7是1555.75nm(頻率f7192.70THz)。用于上行傳輸?shù)牟ㄩL包括波長λ2，λ4，λ6和λ8λ2是1539.77nm(頻率f2194.70THz)；λ4是1546.12nm(頻率f4193.90THz)；λ6是1552.52nm(頻率f6193.10THz)；和λ8是1558.98nm(頻率f8192.30THz)。
此外，第一-第八光發(fā)射器1111，1113，1115，1117，1162，1164，1166和1168的輸出功率是0dBm，并且它們可允許的反射的返回光是25dB。第二，第四，第六和第八上行光信號接收器1172，1174，1176和1178以及第一，第三，第五，和第七下行光信號接收器1151，1153，1155和1157每個被分配8GHz的頻帶。第一和第二光數(shù)字復(fù)用器301和302的特性與第三實施例中的那些相同。
圖12是一個圖，示例了光信號的各個波長與下行信號多路復(fù)用器601、下行信號去多路復(fù)用器602、上行信號多路復(fù)用器603、以及上行信號去多路復(fù)用器604的透明特性之間的關(guān)系。下行信號多路復(fù)用器601和下行信號去多路復(fù)用器602具有相同的透明特性。在圖9中，通過虛線611表示有關(guān)波長λ1的透明特性和通過虛線613表示有關(guān)波長λ3的透明特性。以類似的方式，分別通過虛線615和617表示有關(guān)波長λ5和λ7的透明特性。另一方面，上行信號多路復(fù)用器603和上行信號去多路復(fù)用器604具有相同的透明特性，并在圖9中，分別通過虛線612，614，616和618表示有關(guān)波長λ2，λ4，λ6和λ8的透明特性。
對于多路復(fù)用器和去多路復(fù)用器601，602，603和604，插入損耗是4dB，它們之間的帶有80GHz距離的信道的信道間隔離是35dB，用于分離透明信道400GHz距離波長的隔離是25dB，55dB的方向性，和對每個信道的通帶是0.5nm。光纖傳輸線113中的傳輸損耗是6dB。
來自第一、第三、第五、和第七下行光信號發(fā)射器1111、1113、1115和1117的輸出信號通過第一光數(shù)字復(fù)用器301和上行信號去多路復(fù)用器604分別泄漏在第二、第四、第六和第八上行光信號接收器1172、1174、1176和1178中。由于第一光數(shù)字復(fù)用器301的方向性被假設(shè)為50dB，并且該實施例中上行信號去多路復(fù)用器604的信道間隔離被假設(shè)為35dB，所有四個波長中大約-79dBm的光信號潛入第二、第四、第六和第八上行光信號接收器1172、1174、1176和1178中。這樣，輸入到第二、第四、第六和第八上行光信號接收器1172、1174、1176和1178的上行光信號的功率變?yōu)?16dBm。
把第二上行光信號接收器1172作為一個例子，第二上行光信號接收器1172從第二上行光信號發(fā)射器1162接收具有-16dBm的功率的波長λ2的光信號。從第一、第三、第五、和第七下行光信號發(fā)射器1111、1113、1115和1117的輸出的全部的大約-79dBm的光信號泄漏在第二上行光信號接收器1172中。此外，輸入到第二上行光信號接收器1172的上行光信號的波長λ2(頻率f2)和從第一下行光信號發(fā)射器1111輸出的下行光信號的波長λ1(頻率f1)之間的差大約是3.2nm(頻率差400GHz)，并且波長λ1和λ2中由干擾產(chǎn)生的差拍/噪聲分量出現(xiàn)在第二上行光信號接收器1172的8GHz頻帶之外。因此，第二上行光信號接收器1172避免了相干交調(diào)的影響。此外，輸入和輸出信號的信號電平間具有多于80dB的一個間隙，并因此功率交調(diào)的問題也不明顯。對于波長λ3和λ2，波長λ5和λ2，以及波長λ7和λ2是完全相同的。波長λ3和λ2之間的差是3.2nm(頻率差400GHz)，并且波長λ3和λ2中由干擾產(chǎn)生的差拍/噪聲分量出現(xiàn)在第二上行光信號接收器1172的8GHz頻帶之外。波長λ5和λ2之間的差是9.6nm(頻率差1.2THz)，并且波長λ5和λ2中由干擾產(chǎn)生的差拍/噪聲分量出現(xiàn)在第二上行光信號接收器1172的8GHz頻帶之外。波長λ7和λ2之間的差是16nm(頻率差2THz)，并且波長λ7和λ2中由干擾產(chǎn)生的差拍/噪聲分量出現(xiàn)在第二上行光信號接收器1172的8GHz頻帶之外。因此第二上行光信號接收器1172避免了相干交調(diào)的影響。此外，輸入和輸出信號的信號電平間具有大約80dB的一個間隙，并因此功率交調(diào)的問題也不明顯。上行光信號接收器而不是第二上行光信號接收器1172的也沒有受到從第一、第三、第五、和第七下行光信號發(fā)射器1111、1113、1115和1117的輸出的泄漏信號的干擾。
同樣，對于這種情況也沒有問題，即來自第二、第四、第六和第八上行光信號發(fā)射器1162、1164、1166和1168的輸出信號通過第二光數(shù)字復(fù)用器302和下行信號去多路復(fù)用器602泄漏在第一、第三、第五、和第七下行光信號接收器1151、1153、1155和1157中。
另一方面，來自第二、第四、第六和第八上行光信號發(fā)射器1162、1164、1166和1168的輸出信號通過第一光數(shù)字復(fù)用器301和下行信號多路復(fù)用器601泄漏在第一、第三、第五、和第七下行光信號發(fā)射器1111、1113、1115和1117中。然而，由于第一光數(shù)字復(fù)用器301和下行信號多路復(fù)用器601分別被提供了40dB和25dB的隔離，四個波長λ2，λ4，λ6和λ8全部的泄漏信號的功率小于-70dB，因而只有很小的影響。
同樣地，對于這種情況也沒有問題，即來自第一、第三、第五、和第七下行光信號發(fā)射器1111、1113、1115和1117的輸出信號通過第二光數(shù)字復(fù)用器302和上行信號多路復(fù)用器603泄漏在第二、第四、第六和第八上行光信號發(fā)射器1162、1164、1166和1168中。
而且，傳輸光功率被設(shè)置為低于受激布里淵散射門限，從而導(dǎo)致不影響受激布里淵散射。因此，按照本發(fā)明第六實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)600中，能實現(xiàn)經(jīng)四個波長的10Gbps的雙向光傳輸，也就是40Gbps的雙向光傳輸。第七實施例圖13是一個圖，示意地顯示了根據(jù)本發(fā)明第七實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置。在圖13中，與圖8和10相同的部分由相同的數(shù)字表示，并不需要進行進一步的解釋。參考圖13，雙向光傳輸系統(tǒng)700包括第一-第四下行光信號1111-1114，下行信號多路復(fù)用器501，下行信號放大鉺摻雜光纖放大器(此后稱作下行信號EDFA)701，第一MUX/DEMUX412，光纖傳輸線113，第二MUX/DEMUX414，下行信號EDFA702，下行信號去多路復(fù)用器502，第一-第四下行光信號接收器1151-1154，第五-第八上行光信號發(fā)射器1165-1168，上行信號多路復(fù)用器503，上行信號放大鉺摻雜光纖放大器(此后稱作上行信號EDFA)703，上行信號EDFA704，上行信號去多路復(fù)用器504，和第五-第八上行光信號接收器1175-1178。
下行信號多路復(fù)用器501多路復(fù)用從第一-第四下行光信號發(fā)射器1111-1114發(fā)送的波長λ1-λ4的下行光信號。下行信號EDFA701放大由下行信號多路復(fù)用器501多路復(fù)用的下行光信號。下行信號EDFA702經(jīng)第一MUX/DEMUX 412、光纖傳輸線113和第二MUX/DEMUX 414接收從下行信號EDFA701輸出的放大的光信號以放大下行光信號。下行信號去多路復(fù)用器502去多路復(fù)用由下行信號EDFA702放大的下行光信號。由下行信號去多路復(fù)用器502去多路復(fù)用的波長λ1-λ4的下行光信號被發(fā)送到第一-第四下行光信號接收器1151-1154。
上行信號多路復(fù)用器503多路復(fù)用從第五-第八上行光信號發(fā)射器1165-1168發(fā)送的波長λ5-λ8的上行光信號。上行信號EDFA703放大由上行信號多路復(fù)用器503多路復(fù)用的上行光信號。上行信號EDFA704經(jīng)第二MUX/DEMUX414、光纖傳輸線113和第一MUX/DEMUX412接收從上行信號EDFA703輸出的放大的光信號以放大上行光信號。上行信號去多路復(fù)用器504去多路復(fù)用由上行信號EDFA704放大的上行光信號。由上行信號去多路復(fù)用器504去多路復(fù)用的波長λ5-λ8的上行光信號被發(fā)送到第五-第八上行光信號接收器1175-1178。
在第七實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)700中，上行光信號和下行光信號使用四個波長以10Gbps的速率被發(fā)射。換句話說，雙向光傳輸系統(tǒng)700被提供了40Gbps的傳輸容量來分別用于上行傳輸和下行傳輸。用于下行傳輸?shù)牟ㄩL包括λ1-λ4，同時用于上行傳輸?shù)牟ㄩL包括λ5-λ8。這些波長λ1-λ8與第四實施例中前述的那些相同。
此外，第一-第八光發(fā)射器1111-1114和1165-1168的輸出功率是0dBm，并且它們可允許的反射的返回光是25dB。第五-第八上行光信號接收器1175-1178和第一-第四下行光信號接收器1151-1154每個被分配8GHz的頻帶。
第一和第二MUX/DEMUX 412和414特征在于具有2dB的插入損耗、35dB的信道間隔離，和55dB的方向性，并且對于每個信道具有10nm的帶通。
圖14是一個圖，示例了光信號的各個波長與第一和第二MUX/DEMUX 412和414的透明特性之間的分布關(guān)系。在圖14中，通過虛線711表示的MUX/DEMUX 412的透明特性和通過虛線122表示第二MUX/DEMUX的透明特性。
光信號的各個波長與下行信號多路復(fù)用器501、下行信號去多路復(fù)用器502、上行信號多路復(fù)用器503，以及上行信號去多路復(fù)用器504的透明特性之間的關(guān)系是與結(jié)合圖9的第四實施例所述的那些相同的。多路復(fù)用器和去多路復(fù)用器501、502、503和504的特征在于具有4dB的插入損耗、35dB的信道間的隔離、55dB的方向性，和對每個信道的0.5nm的通帶。光纖傳輸線113中的傳輸損耗是27dB。
下行信號EFDA701和上行信號EFDA703產(chǎn)生10dB的增益，其中每個波長的飽和功率是+8dBm，在另一方面，下行信號EFDA702和上行信號EFDA704產(chǎn)生15dB的增益，其中NF(噪聲系數(shù))是7dB。
來自第一-第四下行光信號發(fā)射器1111-1114的輸出信號通過第一MUX/DEMUX 412和上行信號去多路復(fù)用器504泄漏在第五-第八上行光信號接收器1175-1178中。由于該實施例中第一MUX/DEMUX 412的方向性、上行信號去多路復(fù)用器504的信道間隔離、下行信號EDFA701的輸出功率和上行信號EDFA 704的增益分別被假設(shè)為55dB、35dB、+6dB和15dB，所有四個波長中大約-63dBm的光信號潛入第五-第八上行光信號接收器1175-1178中。這樣，輸入到第五-第八上行光信號接收器1175-1178的上行光信號的功率(波長λ5-λ8)變?yōu)?14dBm。
把第五上行光信號接收器1175作為一個例子，第五上行光信號接收器1175從第五上行光信號發(fā)射器1165接收具有-14dBm的功率的波長λ5的光信號。從第一-第四下行光信號發(fā)射器1111-1114的輸出的全部的大約-63dBm的光信號泄漏在第五上行光信號接收器1175中。此外，輸入到第五上行光信號接收器1175的上行光信號的波長λ5(頻率f5)和從第一下行光信號發(fā)射器1111輸出的下行光信號的波長λ1(頻率f1)之間的差大約是12.7nm(頻率差1.6THz)，并且波長λ1和λ5中由干擾產(chǎn)生的差拍/噪聲分量出現(xiàn)在第五上行光信號接收器1175的8GHz頻帶之外。因此，第五上行光信號接收器1175避免了相干交調(diào)的影響。此外，輸入和輸出信號的信號電平間具有大約50dB的一個間隙，并因此功率交調(diào)的問題也不明顯。對于波長λ2和λ5，波長λ3和λ5，以及波長λ4和λ5是完全相同的，并且相干交調(diào)以及功率交調(diào)的影響能被忽略。上行光信號接收器而不是第五上行光信號接收器1175也沒有受到從第一-第四下行光信號發(fā)射器1111-1114的輸出的泄漏信號的干擾。
同樣，對于這種情況也沒有問題，即來自第五-第八上行光信號發(fā)射器1165-1168的輸出信號通過第二MUX/DEMUX414和下行信號去多路復(fù)用器502泄漏在第一-第四下行光信號接收器1151-1154中。
附帶地說，盡管來自第五-第八上行光信號發(fā)射器1165-1168的輸出信號通過第一MUX/DEMUX 412泄漏在下行信號EDFA701中，但由于下行信號EDFA701設(shè)置了內(nèi)置隔離器，所以下行信號EFFA 701不會受到泄漏信號的影響。
同樣地，盡管來自第一-第四下行光信號發(fā)射器1111-1114的輸出信號通過第二MUX/DEMUX 414泄漏在上行信號EDFA 703中，但上行信號EFFA 703不會受到泄漏信號的影響，因為上行信號EDFA 703被提供了內(nèi)置隔離器。
而且，傳輸光功率被設(shè)置為低于受激布里淵散射門限，從而導(dǎo)致不受受激布里淵散射的影響。因此，按照本發(fā)明第七實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)700中，能實現(xiàn)經(jīng)四個波長的10Gbps的雙向光傳輸，也就是能實現(xiàn)允許損耗范圍多于25dB的40Gbps的長距離雙向光傳輸。第八實施例圖15示意地顯示了根據(jù)本發(fā)明第八實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置圖。在圖15中，與圖10和13相同的部分由相同的數(shù)字表示，并不需要進行進一步的解釋。參考圖15，雙向光傳輸系統(tǒng)800包括第一-第四下行光信號1111-1114，下行信號多路復(fù)用器501，下行信號EDFA 701，第一光循環(huán)器201，光纖傳輸線113，第二光循環(huán)器202，下行信號EDFA 702，下行信號去多路復(fù)用器502，第一-第四下行光信號接收器1151-1154，第五-第八上行光信號發(fā)射器1165-1168，上行信號多路復(fù)用器503，上行信號EDFA 703，上行信號EDFA 704，上行信號去多路復(fù)用器504，和第五-第八上行光信號接收器1175-1178。
下行信號多路復(fù)用器501多路復(fù)用從第一-第四下行光信號發(fā)射器1111-1114發(fā)送的波長λ1-λ4的下行光信號。下行信號EDFA 701放大由下行信號多路復(fù)用器501多路復(fù)用的下行光信號。下行信號EDFA 702經(jīng)第一光循環(huán)器201、光纖傳輸線113和第二光循環(huán)器202接收從下行信號EDFA 701輸出的放大的光信號以放大下行光信號。下行信號去多路復(fù)用器502去多路復(fù)用由下行信號EDFA 702放大的下行光信號。由下行信號去多路復(fù)用器502去多路復(fù)用的波長λ1-λ4的下行光信號被發(fā)送到第一-第四下行光信號接收器1151-1154。
上行信號多路復(fù)用器503多路復(fù)用從第五-第八上行光信號發(fā)射器1165-1168發(fā)送的波長λ5-λ8的上行光信號。上行信號EDFA 703放大由上行信號多路復(fù)用器503多路復(fù)用的上行光信號。上行信號EDFA 704經(jīng)第二光循環(huán)器202、光纖傳輸線113和第一光循環(huán)器201接收從上行信號EDFA 703輸出的放大的光信號以放大上行光信號。上行信號去多路復(fù)用器504去多路復(fù)用由上行信號EDFA 704放大的上行光信號。由上行信號去多路復(fù)用器504去多路復(fù)用的波長λ5-λ8的上行光信號被發(fā)送到第五-第八上行光信號接收器1175-1178。
在第八實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)800中，上行光信號和下行光信號使用四個波長以10Gbps的速率被發(fā)射。換句話說，雙向光傳輸系統(tǒng)800被提供了40Gbps的傳輸容量來分別用于上行傳輸和下行傳輸。用于下行傳輸?shù)牟ㄩL包括λ1-λ4，同時用于上行傳輸?shù)牟ㄩL包括λ5-λ8。這些波長λ1-λ8與第四實施例中前述的那些相同。
此外，第一-第八光發(fā)射器1111-1114和1165-1168的輸出功率是0dBm，并且它們可允許的反射的返回光是25dB。第五-第八上行光信號接收器1175-1178和第一-第四下行光信號接收器1151-1154每個被分配8GHz的頻帶。第一和第二光循環(huán)器201和202的特性與第二實施例中的那些相同。
光信號的各個波長與下行信號多路復(fù)用器501、下行信號去多路復(fù)用器502、上行信號多路復(fù)用器503、以及上行信號去多路復(fù)用器504的透明特性之間的關(guān)系是與結(jié)合圖9的第四實施例所述的那些相同的。此外，多路復(fù)用器和去多路復(fù)用器501、502、503和504具有第五實施例中的那些相同的特性。光纖傳輸線113中的傳輸損耗是6dB。
光信號的各個波長與下行信號多路復(fù)用器501、下行信號去多路復(fù)用器502、上行信號多路復(fù)用器503、以及上行信號去多路復(fù)用器504的透明特性之間的關(guān)系是與結(jié)合圖9的第四實施例所述的那些相同的。多路復(fù)用器和去多路復(fù)用器501、502、503和504的特征在于具有4dB的插入損耗、35dB的信道間的隔離、55dB的方向性、和對每個信道的0.5nm的通帶。光纖傳輸線113中的傳輸損耗是27dB。
下行信號EDFA701和702以及上行信號EDFA703和704具有與第七實施例前述的相同的特性。
來自第一-第四下行光信號發(fā)射器1111-1114的輸出信號通過第一光循環(huán)器201和上行信號去多路復(fù)用器504泄漏在第五-第八上行光信號接收器1175-1178中。然而，如同第五和第七實施例一樣，這不會成為一個問題。
同樣地，對于這種情況也沒有問題，即來自第五-第八上行光信號發(fā)射器1165-1168的輸出信號通過第二光循環(huán)器202和下行信號去多路復(fù)用器502泄漏在第一-第四下行光信號接收器1151-1154中。
而且，盡管來自第五-第八上行光信號發(fā)射器1165-1168的輸出信號通過第一光循環(huán)器201泄漏在下行信號EDFA 701中，但如同第七實施例的情況一樣，下行信號EDFA 701不會受到泄漏信號的干擾。
同樣的，盡管來自第一-第四下行光信號發(fā)射器1111-1114的輸出信號通過第二光循環(huán)器202泄漏在上行信號EDFA 703中，但如同第七實施例的情況一樣，這不會成為一個問題。
而且，傳輸光功率被設(shè)置為低于受激布里淵散射門限，從而導(dǎo)致不受受激布里淵散射的影響。因此，按照本發(fā)明第八實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)800中，能實現(xiàn)經(jīng)四個波長的10Gbps的雙向光傳輸，也就是允許范圍損耗多于25dB的40Gbps的長距離雙向光傳輸。第九實施例圖16示意地顯示了根據(jù)本發(fā)明第九實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置圖。在圖16中，與圖11和15相同的部分由相同的數(shù)字表示，并不需要進行進一步的解釋。參考圖16，雙向光傳輸系統(tǒng)900包括第一、第三、第五、和第七下行光信號1111、1113、1115和1117，下行信號多路復(fù)用器601，下行信號EDFA 701，第一光數(shù)字復(fù)用器301，光纖傳輸線113，第二光數(shù)字復(fù)用器302，下行信號EDFA 702，下行信號去多路復(fù)用器602，第一、第三、第五、和第七下行光信號接收器1151、1153、1155和1157，第二、第四、第六和第八上行光信號發(fā)射器1162、1164、1166和1168，上行信號多路復(fù)用器603，上行信號EDFA 703，上行信號EDFA 704，上行信號去多路復(fù)用器604，和第二、第四、第六和第八上行光信號接收器1172、1174、1176和1178。
下行信號多路復(fù)用器601多路復(fù)用從第一、第三、第五和第七下行光信號發(fā)射器1111、1113、1115和1117發(fā)送的奇數(shù)波長號λ1、λ3、λ5和λ7的下行光信號。下行信號EDFA 701放大由下行信號多路復(fù)用器601多路復(fù)用的下行光信號。用于進行偶數(shù)和奇數(shù)信道之間分離的第一光數(shù)字復(fù)用器301接收從下行信號EDFA 701輸出的奇數(shù)號波長的下行光信號，并從它的奇數(shù)端口輸出該信號。下行信號EDFA 702經(jīng)第一光數(shù)字復(fù)用器301、光纖傳輸線113和第二光數(shù)字復(fù)用器302接收放大的光信號以放大下行光信號。下行信號去多路復(fù)用器602接收由下行信號EDFA 702放大的下行光信號以去多路復(fù)用該信號。由下行信號去多路復(fù)用器602去多路復(fù)用的奇數(shù)波長號λ1、λ3、λ5和λ7的下行光信號被發(fā)送到第一、第三、第五、和第七下行光信號接收器1151、1153、1155和1157。
上行信號多路復(fù)用器603多路復(fù)用從第二、第四、第六和第八上行光信號發(fā)射器1162、1164、1166和1168發(fā)送的偶數(shù)號波長λ2、λ4、λ6和λ8的上行光信號。上行信號EDFA 703放大由上行信號多路復(fù)用器603多路復(fù)用的上行光信號。用于進行偶數(shù)和奇數(shù)信道之間分離的第二光數(shù)字復(fù)用器302接收從上行信號EDFA 703輸出的偶數(shù)號波長的上行光信號，并從它的偶數(shù)端口輸出該信號。上行信號EDFA 704經(jīng)第二光數(shù)字復(fù)用器302、光纖傳輸線113和第一光數(shù)字復(fù)用器301接收放大的光信號以便放大該上行光信號。上行信號去多路復(fù)用器604接收由上行信號EDFA 704放大的上行光信號以便去多路復(fù)用該信號。由上行信號去多路復(fù)用器604去多路復(fù)用的偶數(shù)波長號λ2、λ4、λ4和λ8的上行光信號被發(fā)送到第二、第四、第六、和第八上行光信號接收器1172、1174、1176和1178。
在第九實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)900中，上行光信號和下行光信號使用四個波長以10Gbps的速率被發(fā)射。換句話說，雙向光傳輸系統(tǒng)900被提供了40Gbps的傳輸容量來分別用于上行傳輸和下行傳輸。用于下行傳輸?shù)牟ㄩL包括波長λ1、λ3、λ5和λ7，同時用于上行傳輸?shù)牟ㄩL包括λ2、λ4、λ6和λ8。這些波長λ1-λ8與第六實施例中前述的那些相同。
此外，第一-第八光發(fā)射器1111、1113、1115、1117、1162、1164、1166和1168的輸出功率是0dBm，并且它們可允許的反射的返回光是25dB。第二、第四、第六和第八上行光信號接收器1172、1174、1176和1178以及第一、第三、第五、和第七下行光信號接收器1151、1153、1155和1157每個被分配8GHz的頻帶。第一和第二光數(shù)字復(fù)用器301和302的特性與第三實施例中的那些相同。
光信號的各個波長與下行信號多路復(fù)用器601、下行信號去多路復(fù)用器602、上行信號多路復(fù)用器603、以及上行信號去多路復(fù)用器604的透明特性之間的關(guān)系與結(jié)合圖12的第六實施例中所述的那些相同。此外，多路復(fù)用器和去多路復(fù)用器601、602、603、和604具有與第六實施例的那些相同的特性。光纖傳輸線113中的傳輸損耗是27dB。
下行信號EDFA701和702以及上行信號EDFA703和704具有第七實施例中前述的相同的特性。
來自第一、第三、第五和第七下行光信號發(fā)射器1111、1113、1115和1117的輸出信號通過第一光數(shù)字復(fù)用器301和上行信號去多路復(fù)用器604分別泄漏在第二、第四、第六和第八上行光信號接收器1172、1174、1176和1178中。然而，如同第五和第七實施例的情況一樣，既不會有相干交調(diào)也不會有功率交調(diào)的問題出現(xiàn)。
同樣，對于這種情況也沒有問題，即來自第二、第四、第六和第八上行光信號發(fā)射器1162、1164、1166和1168的輸出信號通過第二光數(shù)字復(fù)用器302和下行信號去多路復(fù)用器602泄漏在第一、第三、第五和第七下行光信號接收器1151、1153、1155和1157中。
而且，盡管來自第二、第四、第六和第八上行光信號發(fā)射器1162、1164、1166和1168的輸出信號通過第一光數(shù)字復(fù)用器301泄漏在下行信號EDFA701中，但如同第七實施例的情況一樣，下行信號EDFA701不會受到泄漏信號的影響。
同樣地，盡管來自第一、第三、第五和第七下行光信號發(fā)射器1111、1113、1115和1117的輸出信號通過第二光數(shù)字復(fù)用器302泄漏在上行信號EDFA703中，但如同第七實施例的情況一樣，這不會成為問題。
而且，傳輸光功率被設(shè)置低于受激布里淵散射門限，從而導(dǎo)致不受受激布里淵散射的影響。因此，按照本發(fā)明第九實施例的雙向光傳輸系統(tǒng)900中，能實現(xiàn)經(jīng)四個波長的10Gbps的雙向光傳輸，也就是允許范圍損耗多于25dB的40Gbps的長距離雙向光傳輸。
盡管使用具體條件已經(jīng)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但這樣的描述僅僅是出于示例的目的，并且應(yīng)該明白的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以作出改變和各種變化。例如，傳輸速率不限于上述實施例所述的10Gbps，而可以是12Gbps或40Gbps。盡管在第四-第九實施例中是四個波長分別用于上行和下行傳輸，但能夠使用八或十六個波長。此外，波長可以被隔開100GHz或50GHz。傳輸速率可以按照波長變化。此外，也可使用C段和L段。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠避免上行和下行泄漏光信號的影響，因而實現(xiàn)了通過使用WDM技術(shù)具有大傳輸容量的單一光纖的雙向光傳輸。而且，能夠?qū)崿F(xiàn)單一光纖雙向光傳輸，其中光纖中容許的損耗，也就是傳輸距離可被增加。
盡管已經(jīng)結(jié)合參考特殊的示例實施例描述了本發(fā)明，但實施例不會約束本發(fā)明而只能通過所附權(quán)利要求來限定。應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以改變或修改
權(quán)利要求
1.一種光傳輸系統(tǒng)，包括光纖；下行光信號發(fā)射器，用于以低于受激布里淵散射門限的傳輸功率發(fā)送下行光信號；下行光信號接收器，用于經(jīng)光纖接收從下行光信號發(fā)射器發(fā)送的下行光信號；上行光信號發(fā)射器，用于以低于受激布里淵散射門限的傳輸功率發(fā)送上行信號；和上行光信號接收器，用于經(jīng)光纖接收從上行光信號發(fā)射器發(fā)送的上行光信號；其中從上行光信號發(fā)射器發(fā)送的上行光信號的頻率和從下行光信號發(fā)射器發(fā)送的下行光信號的頻率的差大于分配給下行光信號接收器和上行光信號接收器的帶寬。
2.一種光傳輸系統(tǒng)，包括光纖；多個下行光信號發(fā)射器，每個以低于受激布里淵散射門限的傳輸功率發(fā)送不同頻率的下行光信號；多個下行光信號接收器，每個按照每個頻率經(jīng)光纖接收從各個下行光信號發(fā)射器發(fā)送的下行光信號；多個上行光信號發(fā)射器，每個以低于受激布里淵散射門限的傳輸功率發(fā)送上行光信號；和多個上行信號接收器，每個按照每個頻率經(jīng)光纖接收從各個上行光信號發(fā)射器發(fā)送的上行光信號；其中從每個上行光信號發(fā)射器發(fā)送的上行光信號的頻率和從每個下行光信號發(fā)射器發(fā)送的下行光信號的頻率的差大于分配給所有下行光信號接收器和上行光信號接收器的帶寬。
3.如權(quán)利要求1所述的光傳輸系統(tǒng)，進一步包括多個光多路復(fù)用器-去多路復(fù)用器，用于進行上行光信號和下行光信號之間的分離。
4.如權(quán)利要求2所述的光傳輸系統(tǒng)，進一步包括多個光多路復(fù)用器-去多路復(fù)用器，用于進行上行光信號和下行光信號之間的分離。
5.如權(quán)利要求1所述的光傳輸系統(tǒng)，進一步包括多個光循環(huán)器，用于進行上行光信號和下行光信號之間的分離。
6.如權(quán)利要求2所述的光傳輸系統(tǒng)，進一步包括多個光循環(huán)器，用于進行上行光信號和下行光信號之間的分離。
7.如權(quán)利要求1所述的光傳輸系統(tǒng)，進一步包括多個光數(shù)字復(fù)用器，用于進行上行光信號和下行光信號之間的分離。
8.如權(quán)利要求2所述的光傳輸系統(tǒng)，進一步包括多個光數(shù)字復(fù)用器，用于進行上行光信號和下行光信號之間的分離。
9.如權(quán)利要求2所述的光傳輸系統(tǒng)，進一步包括多個上行放大器，用于在多路復(fù)用操作后放大不同頻率的上行光信號；和多個下行放大器，用于在多路復(fù)用操作后放大不同頻率的下行光信號。
10.如權(quán)利要求2所述的光傳輸系統(tǒng)，進一步包括多個上行放大器，用于在多路復(fù)用操作后放大不同頻率的上行光信號；和多個下行放大器，用于在多路復(fù)用操作后放大不同頻率的下行光信號；其中上行放大器和下行放大器是鉺摻雜光纖放大器。
11.一種光傳輸方法，用于在一個和相同的光纖中在上行和下行方向中發(fā)射光信號，其中上行光信號和下行光信號的頻率之間的差大于分配給用于接收光信號的所有接收器的帶寬；和光信號的傳輸功率低于受激布里淵散射門限。
12.一種光傳輸方法，用于在一個和相同的光纖中在上行和下行方向中發(fā)射不同頻率的光信號，其中上行光信號的各個頻率和下行光信號的各個頻率之間的差大于分配給用于接收光信號的所有接收器的帶寬；和光信號的傳輸功率低于受激布里淵散射門限。
全文摘要
一種用于在一個具有大傳輸容量能夠增大傳輸距離的光纖中的雙向光傳輸系統(tǒng)和方法。從一個或多個下行光信號發(fā)射器發(fā)送的下行光信號經(jīng)光纖傳輸線和上行/下行信號分離多路復(fù)用器－去多路復(fù)用器由一個或多個下行光信號接收器接收。另一方面，從一個或多個上行光信號發(fā)射器發(fā)送的上行光信號通過隨后的相反的路由由一個或多個上行光信號接收器所接收。來自下行光信號發(fā)射器的輸出信號經(jīng)上行/下行信號分離多路復(fù)用器－去多路復(fù)用器泄漏在上行光信號接收器中。然而，在上行光信號和下行光信號的頻率之間具有很大的差，并且在兩個波長中由干擾產(chǎn)生的差拍/噪聲分量出現(xiàn)在上行光信號接收器的頻帶之外，因而避免了相干交調(diào)的影響。此外，因為大的隔離，功率交調(diào)也不會成為問題。
文檔編號H04J14/00GK1447553SQ03107369
公開日2003年10月8日 申請日期2003年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月22日
發(fā)明者田島章雄 申請人:日本電氣株式會社