[發明專利]光放大的光波通信系統中的失真補償

無效

• 申請號: 00118107.6
• 申請日: 2000-06-07
• 公開（公告）號: CN1276538A
• 公開（公告）日: 2000-12-13
• 發明（設計）人: 瑟納里·巴諾基;阿土爾·K·思里瓦斯塔瓦;詹姆斯·W·蘇爾霍夫;孫雁
• 申請（專利權）人: 朗迅科技公司
• 主分類號: G02F1/39
• 分類號: G02F1/39
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 蔣世迅

本發明一般涉及光放大器，具體涉及采用這種放大器的光波系統和網絡。

光放大器通常用在光波通信系統中，作為在線放大器，用于提升信號強度以補償傳輸路徑上的損耗；作為功率放大器，用于增大發射功率；以及作為前置放大器，用于在接收機之前提升信號強度。波分多路復用(WDM)系統把許多不同波長的光信道組合成一個在光纖中傳輸的復合信號，在波分多路復用系統中，由于能夠同時放大所有的信道，所以光放大器是特別有用的。

由于摻鉺光纖放大器的增益特性以及容易與光纖耦合，主要用于當前的WDM通信系統中。摻鉺光纖放大器對于強度調制的數字光通信系統是特別重要的，在這種通信系統中，信道中的光強被調制以代表數字數據的“1”和“0”。特別是，慢的增益動態特性可以使摻鉺光纖放大器給WDM系統中所有的信道提供恒定的增益，與強度調制位圖中的位轉變無關。然而，盡管它們在遠程傳輸的應用中是很有用的，但是，摻鉺光纖放大器的缺點也是眾所周知的。例如，摻鉺光纖放大器是昂貴的，因此，對于城域光通信網中的應用，它不是最經濟的有效解決辦法。此外，摻鉺光纖放大器有相對窄的可用增益帶寬，在新興的遠程系統中就成了問題，這種系統有較高的信道數目并采用有較寬帶寬的新型光纖。

與此對比，半導體光放大器相對便宜，有大的增益帶寬，且容易與其他器件集成。然而，半導體光放大器有局限性，它們在當今光通信系統的使用中受到一些限制。特別是，半導體光放大器的快速增益動態特性和非線性增益特性可能是個問題。例如，當輸入功率變化時，增益變化很快，且在當前通信系統的調制速度中不是恒定的，從而導致這樣一些問題，例如，模間失真和飽和誘發串音，即，交叉飽和。

簡要地說，當一個信道中的強度調制造成其他一些信道中增益調制時，產生交叉飽和。例如，特定信道的增益不但因其自身功率而飽和，而且還由于系統中其他信道的功率而飽和。交叉飽和在強度調制的系統中特別成問題，因為信道功率隨時間而變化，與位圖有關。于是，一個信道的信號增益隨不同的位而變化，且其變化取決于其他一些信道的位圖。這種增益起伏可以導致檢測差錯，使整體誤碼率性能下降。

已提出過一些方案用于減小模間失真和交叉飽和，例如，增益控制方案，諸如前饋或反饋增益控制回路，增益鉗位，和泵浦光注入方案。請參閱，例如，美國專利No.5,017,885，A.Saleh：“Optical?Amplifierwith?Reduced?Nonlinearity”，May?21，1991；美國專利No.5,576,881，Doerr等人：“Multi-Frequency?Optical?Signal?Source?HavingReduced?Distortion?and?Crosstalk”，November?19，1996；Simon等人：“Travelling?Wave?Semiconductor?Optical?Amplifier?with?ReducedNonlinear?Distortions”，Electronics?Letters，Vol.30，no.1，Jan.1994；Tiemeijer等人：“Reduced?Intermodulation?Distortion?in?1300?nmGain-Clamped?MQW?Laser?Amplifiers”，IEEE?Photonics?TechnologyLetters，Vol.7，no.3，March?1995；和Yoshino等人：“Improvementof?Saturation?Output?Power?in?a?Semiconductor?Laser?AmplifierThrough?Pumping?Light?Injection”，IEEE?Photonics?TechnologyLetters，Vol.8，January?1995，這些資料都合并在此供參考。在其他的一些缺點中，這些增益控制方案給系統增加了成本和復雜性，例如，由于附加的反饋或前饋回路等原因。

或者，讓光放大器工作在小信號區域，即，非飽和區，可以減小模間失真和交叉飽和。然而，在實際的應用中，要求光放大器工作在飽和區以獲得高的輸出功率和其他的效率。例如，WDM系統通常工作在飽和區，因為需要高的輸出功率以達到寬的動態范圍和高的信噪比。所以，對于工作在飽和區的光放大器系統來說，模間失真和交叉飽和仍然是個未解決的問題。