[發明專利]用于識別、獲取和維持任意拉曼放大性能的拉曼放大器系統、設備和方法

有效

• 申請號: 02103442.7
• 申請日: 2002-02-05
• 公開（公告）號: CN1385747A
• 公開（公告）日: 2002-12-18
• 發明（設計）人: 並木周;江森芳博;小粥幹夫
• 申請（專利權）人: 古河電氣工業株式會社
• 主分類號: G02F1/39
• 分類號: G02F1/39;H04B10/12
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 蹇煒

本發明的技術領域

本發明涉及一種用于放大在各種光學介質中的光信號的拉曼放大器系統、裝置和方法，更具體地說，是涉及一種拉曼放大器系統、裝置和方法，用一個控制單元來實現在一個拉曼放大器中及在一個通信網絡中的多個級聯拉曼放大器中的任意拉曼放大輪廓。

本發明的背景技術

光纖通信系統在相當長的距離上傳輸光信號。但由于吸收和散射的影響傳輸信號受到衰減，最終導致信號質量下降。要保持信號電平強度按預定值高于背景噪聲，必須呈周期地對光信號進行放大。典型的方法是使用電子中繼器來放大光信號，該方法先將光信號轉變為電信號并放大處理后再還原成光信號在光纖中進一步傳輸。

自1996年以來，網絡通信量迅速增加，隨著因特網通信量100天翻一番之勢，整個網絡通信量的上升已達到年度增長100％。為趕上帶寬需求接近年度翻番的步伐，波分復用(WDM)系統的設計師正著手尋求更為經濟有效的解決方法，如光學放大器。

通常有兩種光學放大器用于放大光纖通信系統內的信號。第一種屬于摻稀土光纖放大器，如摻鉺光纖放大器(EDFA)，它使用摻鉺光纖作為放大介質。第二種光學放大器是拉曼放大器。

目前，EDFA在WDM系統中應用最廣，而且在WDM信號放大應用中是可靠有效的。但是EDFA的放大帶寬有限，大約在1530-1610nm。而且如圖1所示，EDFA有一波長相關增益，在1525-1540nm內其峰值增益為30-36dB，且在1540-1560nm內，約30dB時有一較為平穩的增益平頂。

由于WDM信號按頻譜分布在放大帶寬上，因此，使用EDFA放大WDM信號，在各WDM信道上會因信道波長而出現增益分布不均。要抵銷該效果，需增加增益平穩濾波，使整個通信頻帶上增益均勻或呈平穩增益狀態(增益差值小于1dB)。更具體地說，要設計一種增益平穩濾波損耗狀態反向地反應該增益的類似值。但是，濾波受限于某種增益狀態值，且在EDFA增益一定幅度內濾波不能動態調整補償變化。因此，當EDFA增益發生變化不能保持平穩增益。而且，采用增益平穩濾波技術會降低射入光纖功率的總量。而且，使用EDFA的WDM系統還存在噪聲干擾問題。更具體地說，與光纖傳輸相關噪聲有兩類：跨距噪聲和放大器噪聲。在使用EDFA放大的系統中，信號在系統動態范圍的高端離開第一級放大。但是在間隔75km之后信號呈線性衰減，當到達下一EDFA時，與原始生成信號比較已大為接近背景噪聲(即，信噪比更低)。因此，當EDFA放大信號時，不僅放大了信號同時也放大了背景噪聲，這樣，在光纖中傳輸時還會因背景噪聲而進一步降低信噪比。但是，放大器自身也給信號帶來放大器噪聲，所以，經過各級放大之后，信噪比(背景噪聲加上放大器噪聲)都會下降。

經過400-600km光纖傳輸之后，須得重新生成信號(即“清除”)。要實現此目的，在整個網絡中都配置有信號再生器。好比接收機的原理一樣，信號再生器將光信號還原成電信號，這樣可以對數據進行檢測。但要求每隔400-600Km要配置信號再生設備，落實起來成本較高，基本占網絡總成本的一半。

拉曼放大器利用了在光纖中某一特定波長頻段可獲得增益的現象，即所謂光的模擬拉曼散射(SRS)。在某個頻率上SRS產生一峰值增益，該頻率小于激射進光纖的約13THz光頻率(或反言之，在某一波長產生一個峰值增益，該波長較激射進入光纖的光波長長約100nm)。例如，圖2給出使用激射裝置而產生的增益結果，其中包括一單獨的半導體激光器，該激光器的中心波長為1450nm，就本例而言，其增益的峰值大約是1550nm(即距1450nm半導體激光器的中心波長存在100nm偏差值)，圖中1dB增益偏差時帶寬大約為20nm。

但是，拉曼放大器一直主要用于EDFA不能工作的波長頻帶，這是由于拉曼放大器要求激射功率更大，才能獲得EDFA相同的增益。因此，傳統上拉曼放器都不曾用來放大WDM信號，但是這種局面近期就要改變。

在一般的光通信系統中，用于WDM信號的光放大器系基本的系統部件，它與別的系統部件結合，界定系統的通信性能。在建立新的通信系統或對現有系統升級時，系統操作人員要進行容量分配分析，從中確定信號從一地傳輸到另一地時要保持信號高于背景跨距噪聲所需的放大器數量。