專利名稱：抑制雙重瑞利背散射噪聲的光學(xué)裝置及包括該裝置的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)信號(hào)處理裝置，尤其用于抑制雙重瑞利(Rayleigh)背散射噪聲。它還涉及包括該裝置的光學(xué)信號(hào)傳輸設(shè)備。
更確切地說，本發(fā)明涉及的這種光學(xué)裝置指定用于裝配到至少一種信息載波信號(hào)的光學(xué)傳輸設(shè)備上，并且它包括光學(xué)傳輸設(shè)備中背散射信號(hào)的抑制裝置。
大家都知道，這類光學(xué)裝置的目的是抑制傳輸光學(xué)纖維中各種背散射噪聲。一般地，它們包括一個(gè)安裝在傳輸光學(xué)纖維上的隔離器。該隔離器只允許光學(xué)信號(hào)僅僅沿一個(gè)方向通過，也就是僅僅沿著信息載波信號(hào)傳輸方向通過，而在另一個(gè)方向則鎖閉信號(hào)的任何傳輸，也就是說特別要鎖閉在光學(xué)纖維中的背散射信號(hào)傳輸。
然而，對(duì)于一些長距離、高信息流速率的光學(xué)傳輸應(yīng)用來說，特別令人感興趣的是，借助可分布配置的喇曼(Raman)放大系統(tǒng)沿著傳輸光學(xué)纖維對(duì)信號(hào)進(jìn)行有規(guī)律的放大。這種放大系統(tǒng)具備的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)寬帶有效，同時(shí)對(duì)于局部定位的普通光學(xué)放大器來說還改善了信噪比。
這種可分布配置的喇曼放大系統(tǒng)采用的是在傳輸光學(xué)纖維中輸入一種反向傳播的激光光信號(hào)，即所說的泵信號(hào)。該泵信號(hào)的波長一般約為100nm低于所傳輸?shù)男畔⑤d波信號(hào)的波長，也就是說，比如，對(duì)于其載波波長為1550nm的信息載波信號(hào)放大來說，泵信號(hào)波長為1450nm。
但是，分布配置的喇曼放大提出了一個(gè)新問題它產(chǎn)生了雙重瑞利背散射噪聲，這與信息載波信號(hào)相互干擾并且在傳輸末端的接收機(jī)上產(chǎn)生差拍噪聲。此噪聲損害傳播質(zhì)量。
在這種情況下使用隔離器不是很理想。實(shí)際上，隔離器部分地消除了雙重瑞利背散射噪聲，但是同樣還消除了反向傳播泵信號(hào)，這就需要在傳輸光學(xué)纖維上安裝第二個(gè)可分布配置的喇曼放大系統(tǒng)，以便放大隔離器上游方信號(hào)。這種解決方案費(fèi)用昂貴并且不能使泵信號(hào)與瑞利背散射信號(hào)在傳輸光纖中區(qū)分開。
本發(fā)明的目的是克服這種缺點(diǎn)，同時(shí)還提供了一種光學(xué)信號(hào)處理裝置，它能夠只是消除預(yù)先確定的一部分背散射信號(hào)，尤其是可用于抑制光學(xué)傳輸裝置中所說的反向傳播的瑞利背散射噪聲，在該光學(xué)傳輸裝置上安裝了可分布配置的喇曼放大系統(tǒng)。
因而本發(fā)明的內(nèi)容是關(guān)于一種光學(xué)信號(hào)處理裝置，它指定裝配于至少一種信息載波信號(hào)的光學(xué)傳輸裝置上，它包括在光學(xué)傳輸裝置中的背散射信號(hào)的抑制裝置，其特征在于，它包括一種光學(xué)傳播介質(zhì)指定用于并聯(lián)連接到光學(xué)傳輸裝置上；使光學(xué)傳輸裝置中的背散射信號(hào)分接到該光學(xué)傳播介質(zhì)的裝置以及可連接到光學(xué)傳播介質(zhì)的信號(hào)分離鑒別裝置。
實(shí)際上，例如，不能利用濾波方式分離光學(xué)傳輸裝置中信息載波信號(hào)，因?yàn)槿鹄成⑸湫盘?hào)波長與信息載波信號(hào)波長相同，然而當(dāng)背散射及反向傳播信號(hào)被分接到特定的光學(xué)傳播介質(zhì)以后，就能夠?qū)崿F(xiàn)這種分離，有一種分離鑒別裝置就連接在該特定光學(xué)傳播介質(zhì)上。因此，就有可能消除瑞利背散射噪聲，與此同時(shí)還可以讓其它一些反向傳播信號(hào)通過，尤其是泵信號(hào)，當(dāng)這些信號(hào)具有不同的波長時(shí)才可實(shí)現(xiàn)。
這種解決方案的設(shè)備不需要分布配置在光學(xué)信號(hào)處理裝置上游方的第二個(gè)喇曼放大裝置。
本發(fā)明光學(xué)信號(hào)處理裝置另外還具有以下的一種或幾種特征·分接裝置包括兩個(gè)循環(huán)器，每一個(gè)都安裝在光學(xué)傳播介質(zhì)在光學(xué)傳輸設(shè)備上的一個(gè)連接點(diǎn)上，使得可引起信息載波信號(hào)在光學(xué)傳輸裝置中的循環(huán)以及光學(xué)傳播介質(zhì)中背散射信號(hào)在兩個(gè)循環(huán)器之間的循環(huán)；·此外本發(fā)明光學(xué)信號(hào)處理裝置還包括一個(gè)光學(xué)功能塊安裝在光學(xué)傳輸設(shè)備上兩個(gè)循環(huán)器之間；·光學(xué)功能塊包括至少一個(gè)選自于以下組成系列中的部件波長引入/引出的光學(xué)多路復(fù)用器、光學(xué)轉(zhuǎn)換開關(guān)、偏振模態(tài)色散補(bǔ)償器，以及光學(xué)再生器；·信號(hào)分離鑒別裝置包括一個(gè)帶通濾光器，集中在喇曼泵信號(hào)的波長上，是指定用于光學(xué)傳輸裝置中反向傳播的。
·信號(hào)分離鑒別裝置包括一種布拉格(Bragg)衍射光柵纖維，其反射波長對(duì)應(yīng)于來自信息載波信號(hào)的背散射信號(hào)波長。
·裝置指定裝配于多個(gè)信息載波信號(hào)的光學(xué)傳輸裝置上，信號(hào)分離裝置包括多個(gè)串接布拉格衍射光柵，其反射波長分別對(duì)應(yīng)于來自多個(gè)信息載波信號(hào)的背散射信號(hào)載波波長；·信號(hào)分離裝置包括一個(gè)與光學(xué)信號(hào)多路復(fù)用器相組合的光學(xué)信號(hào)解復(fù)用器，解復(fù)用器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是為了只傳輸某些預(yù)定波長的信號(hào)；·光學(xué)傳輸裝置包括線狀光學(xué)纖維，并且光學(xué)傳播介質(zhì)也包括一個(gè)光學(xué)纖維部分。
本發(fā)明還有一個(gè)內(nèi)容是關(guān)于一種抑制瑞利背散射噪聲的光學(xué)裝置，它包括一個(gè)如前面所述的光學(xué)信號(hào)處理裝置。
最后，本發(fā)明還有一個(gè)目的是一種信號(hào)傳輸?shù)墓鈱W(xué)設(shè)備，它包括傳輸至少一個(gè)信息載波信號(hào)的光學(xué)纖維以及一個(gè)可分布配置的喇曼放大系統(tǒng)，其特征在于，它另外還包括一個(gè)如前面所述的光學(xué)信號(hào)處理裝置。
借助于后面的說明可更好地理解本發(fā)明，此說明只是作為實(shí)施例而給出的并同時(shí)參照了幾個(gè)附圖，其中有

圖1概括地表示出了在配備有喇曼放大系統(tǒng)的光學(xué)纖維中所傳輸?shù)男盘?hào)功率變化曲線；圖2概括地示出了安裝在圖1光學(xué)纖維上的本發(fā)明第一種實(shí)施方式的信號(hào)處理裝置結(jié)構(gòu)；圖3概括地示出了本發(fā)明第二種實(shí)施方式的信號(hào)處理裝置結(jié)構(gòu)；圖4概括地示出了本發(fā)明第三種實(shí)施方式的信號(hào)傳輸裝置結(jié)構(gòu)。
在圖1上，表示出一個(gè)光學(xué)傳輸纖維10，它構(gòu)成了曲線圖的水平軸。該曲線圖表示信息載波信號(hào)沿光學(xué)纖維10的功率變化。
在其些通常是有規(guī)律的部位，使一些泵信號(hào)再生器連接到光學(xué)傳輸纖維10以便使泵信號(hào)P在光學(xué)纖維中反向傳播。例如，這些信號(hào)再生器12每100km安裝一個(gè)。
信號(hào)“反向傳播”應(yīng)理解為該信號(hào)按照與光學(xué)纖維10所傳輸信息載波信號(hào)傳播相反的方向傳播。
反向傳播的泵信號(hào)按照二十公里左右的光學(xué)傳輸纖維10有效長度Leff對(duì)信息載波信號(hào)S進(jìn)行放大。
因此，趨向于沿著光學(xué)傳輸纖維10發(fā)生衰減的信息載波信號(hào)S被泵信號(hào)P放大增強(qiáng)了，此泵信號(hào)是由處于光學(xué)傳輸纖維10的光學(xué)部分內(nèi)的一個(gè)信號(hào)再生器12引入的，此光學(xué)傳輸纖維10的光學(xué)部位是在該再生器12上游方小于Leff的距離上。
在該同一個(gè)光學(xué)傳輸纖維10的部位中放入一個(gè)本發(fā)明光學(xué)信號(hào)處理裝置14用于消除由于存在該再生器12所引起的瑞利背散射噪聲，同時(shí)還使得泵信號(hào)通過。
正如圖2上所表示的那樣，根據(jù)本發(fā)明第一種實(shí)施方式，光學(xué)裝置14包括一個(gè)并聯(lián)接到光學(xué)傳輸纖維10上的光學(xué)纖維部分16，借助于各處在光學(xué)纖維部分16一端的兩個(gè)循環(huán)器18和20。每個(gè)循環(huán)器18、20都有三個(gè)端子，其中兩個(gè)端子利用插入到光學(xué)傳輸纖維中的循環(huán)器連接到光學(xué)傳輸纖維10而其另一個(gè)端則連接到光學(xué)纖維部分16的一端。
兩個(gè)循環(huán)器中的第一個(gè)18可與信息載波信號(hào)S相遇，它被安排在光學(xué)傳輸纖維10上，使得·來自光學(xué)纖維部分16的信號(hào)按照反向傳播方向被導(dǎo)入光學(xué)傳輸纖維10中；·在信息載波信號(hào)S傳播方向中來自光學(xué)傳輸纖維10的信號(hào)被引向光學(xué)傳輸纖維10，始終沿著信息波載信號(hào)S的傳播方向；·在反向傳播方向內(nèi)，來自光學(xué)傳輸纖維10的信號(hào)被阻止并被消除。
第二個(gè)循環(huán)器20安排在光學(xué)傳輸纖維10上，光學(xué)纖維部分16的另一端，使得·在信息載波信號(hào)S傳播方向中來自光學(xué)傳輸纖維10的信號(hào)被引向傳輸纖維10，始終按照信息載波信號(hào)S的傳播方向；·在反向傳播方向內(nèi)，來自傳輸纖維10的信號(hào)被引入到光學(xué)纖維部分16中；·來自光學(xué)纖維部分16的信號(hào)被阻止并消除。
因此，可在傳輸纖維10中按照傳播方向傳播的信息載波信號(hào)S首先通過第一個(gè)循環(huán)器18。在該循環(huán)器18的輸出端它繼續(xù)沿著傳播方向在傳輸纖維10中傳播，然后到達(dá)第二個(gè)循環(huán)器20的輸入端。在該第二個(gè)循環(huán)器的輸出端，它繼續(xù)沿著傳播方向在傳輸纖維10中傳播。
反之，由傳輸纖維10上存在的再生器12所產(chǎn)生的泵信號(hào)P以及瑞利背散射噪聲RS都沿著與信息載波信號(hào)S相反的方向傳播。這兩種背散射信號(hào)首先達(dá)到第二個(gè)循環(huán)器20的輸入端并且利用該循環(huán)器分接到光學(xué)纖維部分16中。這些信號(hào)隨后傳輸?shù)降谝粋€(gè)循環(huán)器18的輸入端，此循環(huán)器處于光學(xué)纖維部分16的另一端，并且這些信號(hào)按照反向傳播方向被重新引入到傳輸纖維10中。
因而人們觀察到，可以使光學(xué)纖維部分16連接到傳輸纖維10的兩個(gè)循環(huán)器18和20形成了可使傳輸纖維10中背散射信號(hào)P及RS分接到該光學(xué)纖維部分16的裝置。
信號(hào)處理裝置14另外包括信號(hào)分離鑒別裝置可連接到光學(xué)纖維部分16，泵信號(hào)P和瑞利背散射噪聲RS就在該光學(xué)纖維部分中傳播。
這些信號(hào)鑒別裝置例如包括一個(gè)帶通濾波器，其中心頻率集中在泵信號(hào)P的波長上并且特別排除了那些等于瑞利背散射噪聲RS波長的信號(hào)，它約為100nm，大于泵信號(hào)波長。
因此，在光學(xué)纖維部分16中傳播的背散射信號(hào)通過帶通濾波器22，以致于在該濾波器輸出端，只是傳播泵信號(hào)。這樣，該濾波器22構(gòu)成了在光學(xué)纖維部分16中傳播的背散射信號(hào)鑒別裝置，另外它還可以利用濾波作用消除瑞利背散射信號(hào)以便只讓泵信號(hào)P通過。
能夠用布拉格衍射光柵纖維22代替帶通濾波器22，其反射波長對(duì)應(yīng)于背散射噪聲RS的波長。
該布拉格衍射光柵纖維22是公知的并且以如下方式運(yùn)行·其波長接近于布拉格光柵反射波長的信號(hào)被該布拉格光柵反射；·其波長遠(yuǎn)離布拉格光柵反射波長的信號(hào)特別是泵信號(hào)P經(jīng)過布拉格光柵傳輸；因此，泵信號(hào)P通過布拉格光柵22在光學(xué)纖維部分16中傳播并且利用循環(huán)器18被引入按反向傳播方向傳輸?shù)墓鈱W(xué)纖維中。
反之，在同一光學(xué)纖維部分16中傳播的瑞利背散射信號(hào)RS被布拉格光柵22反射到第二個(gè)循環(huán)器20，然后又利用那時(shí)已代替了濾波器的該循環(huán)器使其被阻止并消除。
可任意選擇地，光學(xué)信號(hào)處理裝置14，在兩個(gè)循環(huán)器18與20之間，在傳輸纖維10上，帶有一個(gè)光學(xué)功能塊24。此光學(xué)功能塊24例如包括一種波長引入/引出的光學(xué)多路復(fù)用器、一個(gè)光學(xué)轉(zhuǎn)換開關(guān)、一個(gè)偏振模態(tài)色散補(bǔ)償器、一個(gè)光學(xué)再生器或者幾個(gè)這種部件的組合。
圖3上表示出了第二種實(shí)施方式。在此圖上，使用了傳輸多個(gè)信息載波信號(hào)的光學(xué)傳輸纖維10。例如，傳輸三種以不同波長入1、入2及入3傳播的信號(hào)S1、S2及S3。
利用光學(xué)再生器12具體實(shí)現(xiàn)的可分布配置的喇曼放大系統(tǒng)在那種情況下適合于再生三種喇曼泵信號(hào)P1、P2和P3。
這種三個(gè)信號(hào)的傳播另外還引起了伴隨著泵信號(hào)P1、P2和P3的三個(gè)瑞利背散射噪聲信號(hào)RS1、RS2和RS3的反向傳播。
在此情況下，光學(xué)纖維部分16包括三個(gè)布拉格衍射光柵纖維22a、22b及22c，其中每個(gè)布拉格光柵纖維集中于瑞利背散射噪聲RS1、RS2及RS3的一個(gè)波長。
這三個(gè)布拉格光柵纖維都簡單地串聯(lián)安裝并且每個(gè)都引起反射一部分在光學(xué)纖維部分16中傳播的背散射信號(hào)，也就是說分別反射由信號(hào)S1產(chǎn)生的背散射噪聲RS1、由信號(hào)S2產(chǎn)生的背散射信號(hào)RS2以及由信號(hào)S3產(chǎn)生的背散射信號(hào)RS3。
反之，三個(gè)喇曼泵信號(hào)P1、P2和P3都全部通過布拉格光柵纖維22a、22b及22c傳輸。
在圖4上表示出了第三種實(shí)施方式。在該圖上，也使用了光學(xué)傳輸纖維10如同第二個(gè)實(shí)施方式情況中那樣用于傳輸多個(gè)信息載波信號(hào)S1、S2及S3。
但是在這種情況下，按變換形式來說，光學(xué)纖維部分16包括一個(gè)與多路復(fù)用器26b相配合的26a。該解復(fù)用器26a的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是為了只允許喇曼泵信號(hào)P1、P2及P3在光學(xué)纖維三個(gè)部分上通過，此三個(gè)部分并聯(lián)分接在解復(fù)用器26a與多路復(fù)用器26b之間。
因此，在光學(xué)纖維部分16中反向傳播的信號(hào)都傳輸?shù)浇鈴?fù)用器26a的輸入端。從這些全部信號(hào)中，只有三個(gè)泵信號(hào)P1、P2和P3是在多路復(fù)用器26b輸出端提供的，以便被重新引入到線狀光學(xué)纖維10中。瑞利背散射噪聲信號(hào)RS1、RS2和RS3利用解復(fù)用器26a濾波。
很明顯，本發(fā)明光學(xué)信號(hào)處理裝置可以抑制各種瑞利背散射噪聲，與此同時(shí)還可以使泵信號(hào)在傳輸纖維10中按照光學(xué)信號(hào)處理裝置在下游方和在上游方的反向傳播方向進(jìn)行傳播。
該裝置可以在低費(fèi)用的情況下，在信號(hào)光學(xué)傳輸裝置中使用可分布配置的喇曼放大系統(tǒng)，同時(shí)還解決了存在瑞利背散射噪聲的問題。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)信號(hào)處理裝置(14)，指定裝配于至少傳輸一個(gè)信息載波信號(hào)(S；S1、S2、S3)的光學(xué)傳輸裝置(10)上，它包括可抑制光學(xué)傳輸裝置(10)中背散射信號(hào)(RS；RS1、RS2、RS3)的抑制裝置(20、22)，其特征在于，它包括一種光學(xué)傳播介質(zhì)(16)被指定并聯(lián)接到光學(xué)傳輸裝置(10)上；可把光學(xué)傳輸裝置(10)中背散射信號(hào)(P，RS；P，RS1、RS2、RS3)分接到該光學(xué)傳播介質(zhì)(16)的裝置(18、20)以及在泵信號(hào)(P)與瑞利背散射信號(hào)之間的分離鑒別裝置(22)，該泵信號(hào)是指定在光學(xué)傳輸裝置(10)中反向傳播的，該分離鑒別裝置(22)連接光學(xué)傳播介質(zhì)(16)，使得能利用濾波方式消除瑞利背散射信號(hào)以便只允許泵信號(hào)(P)通過。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)信號(hào)處理裝置(14)，其特征在于分離鑒別裝置包括兩個(gè)循環(huán)器(18、20)，各安置在光學(xué)傳播介質(zhì)(16)在光學(xué)傳輸裝置(10)上的一個(gè)接點(diǎn)上，使得能引起信息載波信號(hào)在光學(xué)傳輸裝置(10)中的循環(huán)以及光學(xué)傳播介質(zhì)(16)中背散射信號(hào)在兩個(gè)循環(huán)器之間的循環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)信號(hào)處理裝置(14)，其特征在于它另外包括一個(gè)光學(xué)功能塊(24)安裝在光學(xué)傳輸裝置(10)上，兩個(gè)循環(huán)器(18、20)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)信號(hào)處理裝置(14)，其特征在于光學(xué)功能塊(24)包括至少一個(gè)選自于下面一組中的部件波長引入/引出的光學(xué)多路復(fù)用器；光學(xué)轉(zhuǎn)換開關(guān)；偏振模態(tài)色散補(bǔ)償器及光學(xué)再生器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的光學(xué)信號(hào)處理裝置(14)，其特征在于信號(hào)分離鑒別裝置(22)包括一個(gè)帶通濾波器，它集中于喇曼泵信號(hào)(P)的波長，該泵信號(hào)指定在光學(xué)傳輸裝置(10)中傳播。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的光學(xué)信號(hào)處理裝置(14)，其特征在于信號(hào)分離鑒別裝置(22)包括一個(gè)布拉格衍射光柵纖維，其反射波長對(duì)應(yīng)于來自信息載波信號(hào)的瑞利背散射信號(hào)的波長。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的光學(xué)信號(hào)處理裝置(14)，它指定裝配在多信息載波信號(hào)(S1、S2、S3)的光學(xué)傳輸裝置(10)上，其特征在于信號(hào)分離鑒別裝置包括多個(gè)布拉格衍射光柵(22a、22b、22c)串聯(lián)安裝，其反射波長分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)信息載波信號(hào)的背散射信號(hào)(RS1、RS2、RS3)的載波波長。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的光學(xué)信號(hào)處理裝置(14)，它指定裝配在多個(gè)信息載波信號(hào)(S1、S2、S3)的光學(xué)傳輸裝置(10)上，其特征在于信號(hào)分離鑒別裝置包括一個(gè)光學(xué)信號(hào)解復(fù)用器(26a)，它與光學(xué)信號(hào)多路復(fù)用器(26b)相配合，解復(fù)用器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是為了只傳輸某些預(yù)定波長的信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的光學(xué)信號(hào)處理裝置(14)，其特征在于光學(xué)傳輸裝置(10)包括一個(gè)線狀光學(xué)纖維，并且光學(xué)傳播介質(zhì)(16)也包括一個(gè)光學(xué)纖維部分。
10.一種光學(xué)信號(hào)傳輸設(shè)備，它包括一個(gè)可分布配置的喇曼放大系統(tǒng)，其特征在于，該設(shè)備另外包括一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的光學(xué)信號(hào)處理裝置(14)。
全文摘要
一種光學(xué)信號(hào)處理裝置(14)指定裝配在至少一種信息載波信號(hào)(S)的光學(xué)傳輸裝置(10)上。它包括在光學(xué)傳輸裝置(10)中背散射信號(hào)(RS)的抑制裝置(20、22)。它包括一個(gè)光學(xué)傳播介質(zhì)(16)指定并聯(lián)連接到光學(xué)傳輸裝置(10)上；可使光學(xué)傳輸裝置(10)中背散射信號(hào)(P、RS)分接到該光學(xué)傳播介質(zhì)(16)的分接裝置(18、20)，以及信號(hào)分離鑒別裝置(22)其連接到光學(xué)傳播介質(zhì)(16)。
文檔編號(hào)H04B10/291GK1795628SQ200480014811
公開日2006年6月28日 申請日期2004年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月31日
發(fā)明者S·卡普伊利特, E·平斯明 申請人:法國電訊公司