在存在拉曼放大情况下的光纤中断检测的制作方法

专利名称：在存在拉曼放大情况下的光纤中断检测的制作方法
在存在拉曼放大情况下的光纤中断检测介绍[1]这里所用的段落标题只是为了组织的目的而并不应该被解释成限定本申请所 描述的主题。[2]现有技术的高容量光通信系统利用光纤来传播光数据信号，因为光纤具有非常 低的光衰减和宽带宽。许多现有技术的包括光传输系统的远程光通信系统利用波分复用(WDM)技术在单个光纤上同时传输许多高容量光信号。每一个在WDM光通信系统 中传播的光信号在光放大器的增益光语内都占有其各自的波长。[3]光通信系统可能在多种场合下发生故障。例如，故障可能沿着光纤段的任何地 方发生，该光纤可能有数千英里长。故障也可能在许多放大和处理光信号的电信盒(telecommunication hut)中发生，或在传输和接收设备中发生。当故障发生在光通信系 统中时，危险的光发射可能伤害用户和维护工作者。通常利用自动功率降低(APR)系 统和自动激光关断(ALS)系统检测光通信系统中的故障，然后调整系统中存在的光功 率到安全限度内。


[4]通过参考下面结合附图的描述将更容易理解本发明的特征，其中相同的数字表 示各个附图中相同的结构元件和特征。附图不一定是按照比例的。本领域技术人员明白 附图和下述描述只是为了说明的目的。附图并不意味以任何方式限制本技术的范围。〖5]图1描述的是根据本发明的利用残余泵浦检测和自动激光关断保护，以防止反 向传播拉曼泵浦信号产生的危险发射的双向跳箱光通信系统(bi-directional hut-skipped)的 示意图。[6]图2描述的是根据本发明的具有光纤中断检测的、包括同向传播的拉曼光泵浦 的光通信系统的 一 个实施例。[7]图3描述的是根据本发明的具有光纤中断检测的、包括反向传播的拉曼光泵浦 的光通信系统的 一个实施例。[8]图4描述的是根据本发明的具有光纤中断检测的、包括同向传播的调制式拉曼 光泵浦信号的光通信系统的一个实施例。[9]图5描述的是根据本发明的具有光纤中断检测的、包括反向传播的调制式拉曼光泵浦信号的光通信系统的 一个实施例。[10]图6描述的是根据本发明的具有光纤中断检测的、同时包括同向和反向传播的调制式拉曼光泵浦信号的光通信系统的 一个实施例。详细描述[11]虽然结合了不同实施例和例子描述了本发明，但是并不意味将本发明限制到 这些实施例。相反，本发明包括本领域技术人员所能意识到的不同改变、改进和等价物。[12]应当理解的是，本发明方法的单个步骤可按任何顺序执行和/或同时执行，只 要本发明保持可才喿作。此外，需要理解的是，本发明的装置可包括所描述的实施例的许 多或全部，只要本发明保持可操作。[13]许多已知的被用来检测光通信系统中的故障的自动功率降低(APR)系统和 自动激光关断(ALS )系统检测数据信道上的信号损耗(LOS )。其它APR系统和ALS 系统检测光监视信道(OSC )上的帧损耗(LOF )，而一些APR系统和ALS系统同时检 测数据信道上的LOS和OSC上的LOF。术语"光监视信道"有时在某些文献上也称为 "光业务信道"。光监视信道将管理信息(例如警报和规定信息)传送到传输线元件以 及将其从传输线元件传送到网络管理系统。[14]在APR系统和ALS系统检测数据信道上的LOS和/或OSC上的LOF后，它 们降低功率或切断光通信系统中的有源元件，例如发射器和中继光放大器。许多远程光 通信系统利用中继光放大器来增强光信号并因此提高光信号的信噪比。用于WDM光通 信系统的中继光放大器具有宽增益光语并因此能够同时提供WDM系统中所用的整个 波长范围内的增益。许多现有技术的光通信系统包括设计成在20-25dB范围内段损耗上 操作的中继光放大器。[15]分布式拉曼放大(DRA)被用来放大在具有很高的段损耗的光通信系统中传 播的光信号。术语"很高的段损耗"在这里被定义成指大于或等于30dB的段损耗。分 布式拉曼放大是本领域公知的。分布式拉曼放大沿光纤段传播放大光数据信号的拉曼光 泵浦信号。在许多光通信系统中，拉曼光泵浦信号超过1M级界限并具有比光数据信号 明显高的功率级。[16]分布拉曼放大产生大量的放大自发发射(ASE)光功率。DRA产生的ASE沿着光纤段的两个方向传播。此外，其它光信号，例如osc信号和反向散射光信号，可同样具有非常大的光功率级。[17]由于DRA产生的ASE和其它光信号(例如OSC信号和反向散射信号)而导 致光功率被添加到光纤段，此光功率在长光纤段中可能足够高而妨碍了数据信号上的 LOS的可靠检测。随着段长度增加和随着光放大中继器之间的段损耗的增加，这些源产 生的光功率更可能妨碍数据信道上的LOS的可靠检测。[18]许多已知的残余泵浦检测和自动激光关断的方法利用数据信道上的信号损耗 来检测有害发射。利用拉曼放大并在光放大中继器间的高损耗光纤段上操作的光通信系 统可能不检测传播拉曼光泵浦信号的光纤段中潜在的有害情况。在这些已知的方法中， 用户和维护工作者，可能在光纤段的另一端的有害发射被检测并因此被切断之前，而被 有害发射伤害。因此，需要构造一种在存在拉曼放大的情况下具有光纤中断检测的光纤 通信系统。[19] 一些已知的残余泵浦检测和自动激光关断的方法利用诸如OSC的通信。利用 诸如OSC的通信将降低可靠性并可能需要冗余的触发器。同样，利用诸如OSC的通信 将导致不确定的潜在影响。此外，由于通常不将OSC设计成携带产生通信量的收入， 所以OSC可能未必是可操作的。因此，同样需要构造一种具有不利用OSC或任何其它 通信的光纤中断检测的光纤通信系统。[20]产生光纤中断的错误指示是非常不合需要的，此错误指示不一定会降低产生 通信量的收入。数据信道上的信号损耗和OSC上的LOF可能是通信系统中的光纤中断 或其它故障的不可靠指示器。因此，同样需要构造一种具有不产生光纤中断的错误指示 的光纤中断检测的光纤通信系统。[21]根据本发明的光纤中断检测方法和装置，即使在段损耗非常大的系统中也在 存在DRA和其它光信号的情况下启动稳健的APR或ALS机构。这些方法和装置保护 用户和维护工作者免受来自光辐射的伤害，同时最小化必须被切断的线路系统部分以便 在危害被消除时加快该线路系统的恢复。此外，根据本发明的光纤中断检测的方法和装 置不需要使用通信，例如OSC,这种通信将会降低可靠性，导致不确定的潜在影响，并 可能中断带有产生通信量的收入的信号信道。[22]图1描述的是根据本发明的利用残余泵浦检测和自动激光关断保护、以防止反向传播拉曼泵浦信号产生的危险发射的双向跳箱光通信系统100的示意图。系统100 包括第一中继光放大器102、第二中继光放大器104、第三中继光放大器106和第四中 继光放大器108。第一中继光放大器102、第二中继光放大器104、第三中继光放大器 106和第四中继光放大器108中的每一个都包括拉曼光泵浦源。[23]本实施例所示的拉曼光泵浦信号相对于数据信号反向传播，因此，拉曼泵浦 信号从光放大器102沿着光纤段向光放大器108传播。拉曼泵浦信号从光放大器106沿 着段向光放大器104传播。从光放大器108和104出去的拉曼泵浦信号沿着邻近的段传 播，如图1中所示。每个光放大器也都可以包括分离的光放大器。[24]第一中继光放大器102和第二中继光放大器104实际上设置在第一位置110 处的同一外壳中。第三中继光放大器106和第四中继光放大器108实际上设置在在第二 位置112处的同一外壳中。第一位置IIO和第二位置112在本例子中相隔160km,其是 远程中继光放大器的典型间隔的两倍。[25]为了说明根据本发明的泵浦检测和自动激光关断方法的目的，假定第一中继 光放大器102和第四中继光放大器108之间有光纤中断或连接器满载(connector foil )。 光纤中断或连接器满载中断了第一中继光放大器102中的拉曼光泵浦源产生的信号光的 路径。然后，在第四中继光放大器108处检测残余光泵浦信号的损耗。[26]第四中继光放大器108此时指示第三中继光放大器106切断或降低第三中继 光放大器106内的拉曼光泵浦源的输出功率。第三中继光放大器106内的拉曼光泵浦源 几乎立即响应来自第四中继光放大器108的指示，因为第三中继光放大器106和第四中 继光放大器108是位于第二位置112处的同一外壳内。[27]第二中继光放大器104检测残余拉曼光泵浦功率的损耗，因为第三中继光放 大器106已经切断或降低了第三中继光放大器106内的拉曼光泵浦源的输出光功率。当 第三中继器106降低其拉曼泵浦功率时，第四放大器104检测残余拉曼泵浦损耗。此时， 第四中继放大器104指示第一中继放大器102切断或降低第一中继放大器102内的拉曼 光泵浦源产生的光功率。此时，危险线程(hazardthread)终止。[28]图2描述的是才艮据本发明的具有光纤中断检测的、包括同向传播的拉曼光泵 浦的光通信系统200的一个实施例。光通信系统200包括在输出端204处产生光数据信 号的光源202。光源202通常是发射光数据信号的光发射器。 一些实施例中，光源202产生的光数据信号的光功率可能超过危险程度1M界限。[29]光源202的输出端204被耦合到光纤段206。光纤段206传播光数据信号。在 本发明的一个实施例中，光纤段206是具有大于大约32dB的光纤损耗的高损耗光纤段。 然而，可以理解的是用于光纤中断检测的方法和装置可以利用标准的和低损耗的光纤 段。[30]产生拉曼光泵浦信号的拉曼光泵浦源208通过光耦合器210被光耦合进入光 纤段206。可以利用本领域已知的许多类型的光耦合器。在一些实施例中，可以利用独 立的光耦合器(未示出)。本领域技术人员将意识到在实际的远程光通信系统中，图2 所示的光纤段206可以是多个段光通信系统中的单个段。在这种系统中，数据信号发射 器可以被耦合进入不同光纤段的输入端。[31]光耦合器210沿着与光源202产生的光数据信号同向传播的方向发射拉曼光 泵浦信号。拉曼光泵浦信号放大在光纤段206上传播的光数据信号。拉曼光泵浦信号可 以超过1M级界限，实际上，可以具有比光数据信号明显高的光功率。[32]在图2所示的实施例中，光数据信号和光泵浦信号沿着光纤段206同向传播， 如通过邻近于光纤段206的数据和泵浦箭头表示。在其它实施例中，光泵浦信号在光纤 段中与光数据信号反向传播。在另外的一些实施例中，第一光泵浦信号与光数据信号同 向传播，而第二光泵浦信号与光数据信号反向传播。[33]光滤波器212通过位于光源202的下游并接近光接收器216处的光耦合器214 被光耦合到光纤段206。光滤波器212在输出端218处可使一部分拉曼光泵浦信号通过。 光接收器216包括位于光源202下游位置处、被光耦合到光纤段206的输入端220。光 接收器216接收沿着光纤段206传播的、没有被光耦合器214耦合而离开光纤段206并 被引导到光滤波器212的光数据信号。[34]在本发明的一个实施例中，光滤波器212用来抑制在光纤段中由拉曼光泵浦 信号产生的放大自发发射。同样，在一些实施例中，光滤波器212用来抑制反向散射的 光信号。此外，在一些实施例中，光滤波器212用来抑制沿着光监视/f言道传播的光信号。[35]光检测器224被光耦合到光滤波器212的输出端218。光检测器224响应接收 来自光滤波器212的部分拉曼光泵浦信号在输出端226处产生电信号。光检测器224通 常具有等于或大于光滤波器212的带宽的光学带宽。可以使用许多类型的光检测器224。[36]利用控制器228来控制光源产生的光数据信号和拉曼光泵浦源208产生的拉 曼光泵浦信号中至少一个的功率。在一个实施例中，控制器228具有被电连接到光检测 器224的输出端226的电输入端230。在一个实施例中，控制器228的输出端232， 232' 与光源202和拉曼光泵浦源208中的至少一个的控制输入端进行电或光通信。在图2所 示的实施例中，控制器228的输出端232被电耦合到光源202的控制输入端234,控制 器228的输出端232'被光耦合到拉曼光泵浦源208的控制输入端236。在一个实施例 中，控制器228的输出端232，被光耦合到拉曼光泵浦源208的控制输入端236,如结 合图1所描述的那样。[37]控制器228响应光检测器224产生的电信号在输出端232, 232'处产生至少 一个控制光数据信号和拉曼光泵浦信号中至少一个的功率的光信号。当检测器224产生 电信号指示拉曼光泵浦信号已经达到预定光功率阈值时，控制器228产生的光信号降低 或切断光数据信号和拉曼光泵浦信号中至少 一个的功率。[38]在一个实施例中，当检测器224产生电信号指示拉曼光泵浦信号已经达到预 定光功率阈值时，控制器228产生的信号降低光数据信号和拉曼光泵浦信号中至少一个 的功率到安全标准(eye-safe)的光功率级。在另一个实施例中，当检测器224产生电 信号指示拉曼光泵浦信号已经达到预定光功率阈值时，控制器228产生的信号切断光源 202和拉曼光泵浦源208中的至少一个。[39]图3描述的是根据本发明的具有光纤中断检测的、包括反向传播的拉曼光泵 浦的光通信系统300的 一个实施例。图3的光通信系统300类似于图2的光通信系统200。 然而，光泵浦源202被构造成沿着与光数据信号反向传播的方向发射光泵浦信号。[40]光通信系统300包括在输出端304产生光数据信号的光源302。光源302的输 出端304被耦合到传播光数据信号的光纤段306。光拉曼光泵浦源310的输出端308通 过位于光源302的下游并接近光接收器314的位置处的光耦合器312被光耦合进入光纤 段306。光耦合器312沿着与光源302产生的光数据信号反向传播的方向发射拉曼光泵 浦信号。[41]光耦合器316设置在接近光数据源302的位置处。光耦合器316耦合沿着光 纤段306传播的部分拉曼光泵浦信号到光滤波器318。本领域技术人员将意识到在实际 的远程光通信系统中，图3所示的光纤段306可以是多个段光通信系统中的单个段。在 这种系统中，数据信号发射器可以被耦合进入不同光纤段的输入端。[42]光检测器320被光耦合到光滤波器318的输出端322。在一个实施例中，控制 器328的输出端330， 330，被电耦合到光源302和拉曼光泵浦源310中的至少一个的控 制输入端。在所示的实施例中，控制器328的输出端330被电耦合到光源302的控制输 入端332，控制器328的输出端232'光耦合到拉曼光泵浦源208的控制输入端236。在 一个实施例中，控制器228的输出端330'光耦合到拉曼光泵浦源310的控制输入端334。 在一个实施例中，通过结合图1所描述的实施控制器328的输出端330'的光耦合到拉 曼光泵浦源310的控制输入端334。[43]在通过结合图2和3所描述的光通信系统200， 300中启动自动功率降低的方 法包括利用光滤波器212, 318从光纤段中206, 306传播的光数据信号中滤波出部分拉 曼光泵浦信号。拉曼光泵浦信号在结合图2描述的光通信系统200中与光数据信号同向 传播而在结合图3描述的光通信系统300中与光数据信号反向传播。[44]在本发明的一个实施例中，对拉曼光泵浦信号进行滤波以抑制由拉曼光泵浦 信号产生的放大自发发射。在一些实施例中，对拉曼光泵浦信号进行滤波以抑制反向散 射的光信号。同样，在一些实施例中，对拉曼光泵浦信号进行滤波以抑制沿着光监视信 道传播的光信号。[45]然后，通过光检测器224， 320检测经滤波的部分拉曼光泵浦信号。控制器228， 328此时产生与经滤波的部分拉曼光泵浦信号大小相关的电和光信号。此时，响应控制 器228， 328产生的电信号降低沿着光纤段206, 306传播的光数据信号和拉曼光泵浦信 号中的至少一个的功率。[46]在一些实施例中，当控制器228， 328产生的电信号指示拉曼光泵浦信号的大 小已经达到预定光功率阈值时，降低光数据信号和拉曼光泵浦信号中的至少一个的功 率。在一些实施例中，光数据信号和拉曼光泵浦信号中的至少一个的功率被降低到安全 标准的光功率级。在其它的实施例中，光数据信号和拉曼光泵浦信号中的至少一个的功 率被降低到零。[47]图4描述的是根据本发明的具有光纤中断检测的、包括同向传播的经调制的 拉曼光泵浦信号的光通信系统400的 一个实施例。光通信系统400包括在输出端404处 产生光数据信号的光源402。光源402的输出端404被耦合到传播光数据信号的光纤段 406。[48]拉曼光泵浦源408在输出端410处产生拉曼光泵浦信号。图4的光通信系统 400利用电调制信号制造拉曼光泵浦信号。电调制源412在输出端414处产生电调制信 号。电调制源412的输出端414被电耦合到光调制器418的调制输入端416。拉曼光泵 浦源408的输出端410被光耦合到光调制器418的光输入端420。[49]光调制器418的输出端422被耦合到光耦合器424。本领域技术人员将意识到 在实际的远程光通信系统中，图4所示的光纤段406可以是多个段光通信系统中的单个 段。在这种系统中，数据信号发射器可以被耦合进入不同光纤段的输入端。[50]光耦合器424沿着与光源402产生的光数据信号同向传播的方向发射拉曼光 泵浦信号。在图4所示的实施例中，光数据信号和光泵浦信号沿着光纤段406同向传播， 如通过邻近于光纤段406定位的数据和泵浦箭头表示。在其它实施例中，光泵浦信号沿 着光纤段406与光数据信号反向传播。在其它的实施例中，第一光泵浦信号与光数据信 号同向传播，而第二光泵浦信号与光数据信号反向传播。[51]在可替换的实施例中，拉曼光泵浦源408由电调制源412直接调制。在该实 施例中，电调制源412的输出端414被电连接到拉曼光泵浦源408的调制输入端426。 拉曼光泵浦源408的输出端410被耦合到光耦合器424。该实施例中的电调制源412和 电及光连接以虚线示出以表示这是可替换实施例。[52]光检测器428通过位于光源402的下游并接近光接收器432处的光耦合器430 被光耦合到光纤段406。光检测器428检测部分拉曼光泵浦信号并在输出端434处产生 与该检测信号相关的电信号。光接收器432的输入端436被光耦合到光纤段406的末端。 光接收器432接收沿着光纤段406传播、不经光耦合器430耦合而离开光纤段406的光 数据信号。[53]电滤波器438被电连接到光检测器428的输出端434。电滤波器438在输出端 440处可使与电调制信号相关的信号通过。光检测器428的带宽通常大于光滤波器438 的带宽。电滤波器438可使电调制信号通过而抑制其它信号以增加光检测器428检测的 光信号的灵敏度。[54]电滤波器438的输出端440被电连接到控制器444的输入端442。在一个实施 例中，控制器444的输出端446， 446'与光源402和拉曼光泵浦源408中的至少一个的 控制输入端进行电或光通信。在图4所示的实施例中，控制器444的输出端446被电耦合到光源402的控制输入端448，控制器444的输出端446'被光耦合到拉曼光泵浦源 408的控制输入端450。在一个实施例中，控制器444的输出端446'被光耦合到拉曼光 泵浦源408的控制输入端450，如结合图1所描述的。[55]控制器444响应光4全测器428产生的电信号，在输出端446， 446'处产生控 制光数据信号和拉曼光泵浦信号中的至少 一个的功率的至少 一个电或光信号。当检测器 428产生的电信号指示拉曼光泵浦信号已经达到预定光功率阈值时，控制器444产生的 信号降低或切断光数据信号和拉曼光泵浦信号中的至少一个的功率。[56]在一个实施例中，当检测器428产生的电信号指示拉曼光泵浦信号已经达到 预定光功率阈值时，控制器444产生的信号降低光数据信号和拉曼光泵浦信号中的至少 一个的功率到安全标准的光功率级。在另一个实施例中，当检测器428产生的电信号指 示拉曼光泵浦信号已经达到预定光功率阈值时，控制器444产生的信号切断光源402和 拉曼光泵浦源408中的至少一个。[57]图5描述的是根据本发明的具有光纤中断检测的、包括反向传播的经调制的 拉曼光泵浦信号的光通信系统500的一个实施例。图5的光通信系统500类似于图4的 光通信系统400。然而，光泵浦信号沿着与光数据信号反向传播的方向传播。[58]光通信系统500包括在输出端504处产生光数据信号的光源502。光源502的 输出端504被耦合到传播光数据信号的光纤段506。拉曼光泵浦源508在输出端510处 产生拉曼光泵浦信号。[59]图5的光通信系统500同样利用电调制信号制造拉曼光泵浦信号。电调制源 512在输出端514处产生电调制信号。电调制源512的输出端514被电连接到光调制器 518的调制输入端516。拉曼光泵浦源508的输出端510被光耦合到光调制器518的输 入端520。光调制器518的输出端522被光耦合到位于光源502的下游并接近光接收器 526处的光耦合器524。光耦合器524沿着与光源502产生的光数据信号反向传播的方 向发射拉曼光泵浦信号。[60]在可替换的实施例中，拉曼光泵浦源508由电调制源512直接调制。在这种 实施例中，电调制源512的输出端514被电连接到拉曼光泵浦源508的调制输入端528。 拉曼光泵浦源508的输出端510被耦合到光耦合器524。该实施例中的电调制源512和 电及光连接以虚线示出以表示这是可替换实施例。[61]光检测器528通过定位在接近光源502处的光耦合器530被光耦合到光纤段 506。光检测器528检测部分拉曼光泵浦信号并在输出端532处产生与该检测信号相关 的电信号。[62]电滤波器534被电连接到光检测器528的输出端532。电滤波器534在输出端 536处可使与电调制信号相关的信号通过。光检测器528的带宽通常大于光滤波器534 的带宽。电滤波器534可使电调制信号通过而抑制其它信号，这增加了光检测器528检 测的光信号的灵敏度。[63〗电滤波器534的输出端536被电连接到控制器540的输入端538。在一个实施 例中，控制器540的输出端542， 542，与光源502和拉曼光泵浦源508中的至少一个的 控制输入端进行电或光通信。在图5所示的实施例中，控制器540的输出端542被电耦 合到光源502的控制输入端544，控制器540的输出端542'被光耦合到拉曼光泵浦源 508的控制输入端546。在一个实施例中，控制器540的输出端542'被光耦合到拉曼光 泵浦源508的控制输入端546，如结合图1所描述的。[64]控制器540响应光检测器528产生的电信号，在输出端542， 542，处产生控 制光数据信号和拉曼光泵浦信号中的至少一个的功率的至少一个电信号或光信号。当检 测器528产生的电信号指示拉曼光泵浦信号已经达到预定光功率阅值时，控制器540产 生的至少 一个信号降低或切断光数据信号和拉曼光泵浦信号中的至少一个的功率。[65]在一实施例中，当检测器528产生的电信号指示拉曼光泵浦信号已经达到预 定光功率阈值时，控制器540产生的信号降低光数据信号和拉曼光泵浦信号中的至少一 个的功率到安全标准的光功率级。在另一个实施例中，当检测器528产生的电信号指示 拉曼光泵浦信号已经达到预定光功率阈值时，控制器540产生的信号切断光源502和拉 曼光泵浦源508中的至少一个。[66]在通过结合图4和图5所描述的光通信系统400, 500中启动自动功率降低的 方法包括通过光调制器518,利用电调制源512产生的电调制信号，对拉曼光泵浦信 号进行调制。经调制的拉曼光泵浦信号在第一位置被添加到光纤段506。经调制的拉曼 光泵浦信号沿着光纤段506传播然后在第二位置被从光纤段506中提取出。[67]所提取的信号然后经电滤波器438, 534滤波或解调以提取电调制信号。然后， 通过控制器444, 540测量所解调的电调制信号的大小。然后，控制器444， 540响应测量的经滤波或经解调的电调制信号的大小来控制光数据信号和拉曼光泵浦信号中的至 少一个的功率。[68]在一些实施例中，当所测量的经滤波或经解调的电调制信号达到预定光功率 阈值时，控制器444, 540降低光数据信号和拉曼光泵浦信号中的至少一个的功率。在 一些实施例中，光数据信号和拉曼光泵浦信号中的至少一个的功率被降低到安全标准的 光功率级。在其它的实施例中，当所测量的经滤波或经解调的电调制信号达到预定光功 率阈值时，光数据信号和拉曼光泵浦信号中的至少一个的功率基本上被降低到零。[69]图6描述的是根据本发明的具有光纤中断检测的、同时包括同向和反向传播 的经调制的拉曼光泵浦信号的光通信系统600的一个实施例。图6的光通信系统600类 似于图4和图5的光通信系统400， 500。然而，同向传播和反向传播的光泵浦信号与光 数据信号一起传播。[70]光通信系统600包括在输出端604处产生光数据信号的光源602。光源602的 输出端604被耦合到传播光数据信号的光纤段606。第一拉曼光泵浦源608在输出端610 处产生与光源602产生的光数据信号同向传播的第一拉曼光泵浦信号。第二拉曼光泵浦 源612在输出端614处产生与光源602产生的光数据信号反向传播的第二拉曼光泵浦信 号。[71]图6的光通信系统600分别利用第一电调制信号和第二电调制信号标记第一 拉曼光泵浦信号和第二拉曼光泵浦信号。第一电调制源616在输出端618处产生第一电 调制信号。第一电调制源616的输出端618被电耦合到光调制器622的调制输入端620。 第一拉曼光泵浦源608的输出端610被光耦合到光调制器622的光输入端624。光调制 器622的输出端628被光耦合到设置在光源602附近的光耦合器630。光耦合器630沿 着与光源602产生的光数据信号同向传播的方向发射拉曼光泵浦信号。[72]第二电调制源632在输出端634处产生第二电调制信号。第二电调制源632 的输出端634电耦合到光调制器638的调制输入端636。第二拉曼光泵浦源612的输出 端614被光耦合到光调制器638的光输入端640。光调制器638的输出端644被光耦合 到定位在光源602的下游并接近光接收器650的位置处的光耦合器648。光耦合器648 沿着与光源602产生的光数据信号反向传播的方向发射拉曼光泵浦信号。[73]在可替换的实施例中，第一拉曼光泵浦源608和第二拉曼光泵浦源612中的至少一个被各自的电调制源616， 632直接调制。例如，在图6所示的实施例中，第一 电调制源616的输出端618被电连接到第一拉曼光泵浦源608的调制输入端652。第一 拉曼光泵浦源608的输出端610被耦合到光耦合器630。[74]此外，第二电调制源632的输出端634被电连接到第二拉曼光泵浦源62的 调制输入端654。第二拉曼光泵浦源612的输出端614被耦合到光耦合器648。可替换 的第一电调制源616和第二电调制源632及它们电和光连接在图6中以虚线示出以表示 这是可替换实施例。[75]第一光检测器656通过定位在接近光接收器650位置处的光耦合器660被光 耦合到光纤段606。光检测器656检测部分第一拉曼光泵浦信号并在输出端662处产生 与检测的信号相关的电信号。[76]电滤波器664被电连接到光检测器656的输出端662。电滤波器664可使电调 制信号通过而抑制其它信号，这增加了光检测器656检测的光信号的灵敏度。在一些实 施例中，光滤波器666被耦合在光耦合器660和光检测器656之间以进一步增加光检测 器656检测的光信号的灵敏度。[77]电滤波器664的输出端668被电连接到控制器672的输入端670。在一些实施 例中，控制器672的输出端674, 674'电或光连接到光源602和第一拉曼光泵浦源608 中的至少一个。在图6所示的实施例中，控制器672的输出端674被电耦合到光源602 的控制输入端676，控制器672的输出端674，被电耦合到第一拉曼光泵浦源608的控 制输入端678。[78]第二光检测器680通过定位在接近光源602的位置处的光耦合器682被光耦 合到光纤段606。光检测器680检测部分第二拉曼光泵浦信号并在输出端684处产生与 检测的信号相关的电信号。[79]电滤波器686被电连接到光检测器680的输出端684。电滤波器686可使电调 制信号通过而抑制其它信号，这增加了光检测器680检测的光信号的灵敏度。在一些实 施例中，光滤波器688被耦合在光耦合器682和光检测器680之间以进一步增加光检测 器680检测的光信号的灵敏度。[80]电滤波器686的输出端690被电连接到控制器672的输入端670，。在一个实 施例中，控制器672的输出端674， 674"电或光连接到光源602和第二拉曼光泵浦源612中的至少一个。在图6所示的实施例中，控制器672的输出端674被电连接到光源 602的控制输入端676,控制器672的输出端674"被光耦合到第二拉曼光泵浦源612 的控制输入端669,如结合图1所描述的。[81]控制器672响应光检测器656,680中的至少一个产生的电信号，在输出端674， 674，， 674"处产生至少一个电信号，该至少一个电信号控制光数据信号、第一拉曼光 泵浦信号和第二拉曼光泵浦信号中的至少一个信号的功率。当光检测器656， 680中的 至少一个产生的电信号指示第一拉曼光泵浦信号和第二拉曼光泵浦信号中的一个已经 达到预定光功率阈值时，控制器672产生的信号降低或切断光数据信号、第一拉曼光泵 浦信号和第二拉曼光泵浦信号中至少一个的功率。[82]在一个实施例中，当光检测器656， 680产生的电信号指示第一和/或第二拉曼 光泵浦信号已经达到预定光功率阈值时，控制器672产生的信号降低光数据信号、第一 拉曼光泵浦信号和第二拉曼光泵浦信号到安全标准的光功率级。在另一实施例中，当光 检测器656， 680产生的电信号指示拉曼光泵浦信号已经达到预定光功率阈值时，控制 器672产生的信号切断光源602、第一拉曼光泵浦源和第二拉曼光泵浦源中的至少一个。[83]在运行中，第一拉曼光泵浦源608产生具有第一波长的、与光数据信号同向 传播的第一拉曼光泵浦信号。第二拉曼光泵浦源612产生具有第二波长的、与光数据信 号反向传播的第二拉曼光泵浦信号。第一拉曼光泵浦信号和第二拉曼光泵浦信号放大在 光纤段606上传播的光数据信号。[84]在一个实施例中，第一光滤波器666和第二光滤波器688被光耦合到光纤段 606。第一光滤波器666和第二光滤波器688可使部分第一拉曼光泵浦信号和第二拉曼 光泵浦信号通过而抑制其它信号。第一光检测器656和第二光检测器680被光耦合到第 一光滤波器666和第二光滤波器688的相应输出端。第一光检测器656和第二光4企测器 680响应接收的相应部分的第一拉曼光泵浦信号和第二拉曼光泵浦信号，在它们各自输 出端产生电信号。第一光滤波器664和第二光滤波器686被电连接到光检测器656， 680 的输出端662, 684。第一电滤波器664和第二电滤波器686可使电调制信号通过而抑制 其它信号以增加第一光检测器656和第二光检测器680检测的光信号的灵敏度。[85]控制器672的第一输入端670和第二输入端670，被电连接到第一电滤波器 664和第二电滤波器686的相应输出端。控制器672的输出端674， 674', 674"被电和 光连接到光源、第一拉曼泵浦源608和第二拉曼泵浦源612。控制器672响应第一光检测器656和第二iU企测器680中的至少一个产生的电信号，在输出端674， 674，， 674" 中的一个或多个产生信号，该信号控制光数据信号、第一拉曼光泵浦信号和第二拉曼光 泵浦信号中的至少 一个的功率。等价物[86]虽然结合不同实施例和例子描述了本发明的教导，但是并不意味将本发明的 教导限定到这些实施例。相反，本发明的教导包括不同的替换、改进和等价物，本领域 技术人员将意识到在不脱离所附加的权利要求书限定的精神和范围下可以实现它们。
权利要求
1. 一种在具有拉曼放大的光通信系统中启动自动功率降低的方法，所述方法包括从在光纤段上传播的光信号中选择部分拉曼光泵浦信号；产生与所述选择的部分拉曼光泵浦信号的大小相关的信号；以及响应所述产生的信号降低沿所述光纤段传播的光数据信号和所述光泵浦信号中的至少一个的功率。
2、 一种光通信系统，包括光源，其在输出端产生光数据信号；光纤段，其被耦合到所述光源的所述输出端，所述光数据信号在所述光纤段上传播;拉曼光泵浦源，其被光耦合入所述光纤段，所述拉曼光泵浦源产生拉曼光泵浦信号， 所述拉曼光泵浦信号将所述光纤段上传播的所述光数据信号》文大；光滤波器，其被光耦合到所述光纤段，所述光滤波器将所述拉曼光泵浦信号的部分 传递到输出端；光;f企测器，其被光耦合到所述光滤波器的所述输出端，所述光;f全测器响应接收的所 述拉曼光泵浦信号的所述部分而在输出端产生电信号；以及控制器，所述控制器具有被电连接到所述光检测器的所述输出端的输入端和与所述 光源和所述拉曼光泵浦源中的至少一个进行通信的输出端，所述控制器响应所述光检测 器产生的所述电信号，在所述输出端产生控制所述光数据信号和所述拉曼光泵浦信号中 的至少一个的功率的信号。
3、 根据权利要求2所述的光通信系统，其中，当所述检测器产生的电信号指示所 述拉曼光泵浦信号已经达到预定的光功率阈值时，所述控制器产生降低所述光数据信号 和所述"^立曼光泵浦信号中的所述至少一个的所述功率的信号。
4、 根据权利要求3所述的光通信系统，其中，所述控制器产生的所述信号将所述 光数据信号和所述拉曼光泵浦信号中的至少 一个的所述功率降低到安全标准的光功率 级。
5、 根据权利要求2所述的光通信系统，其中，当所述光检测器产生的信号指示所 述拉曼光泵浦信号已经达到预定的光功率阈值时，所述控制器产生切断所述光源和所述拉曼光泵浦源中至少一个的信号。
6、 根据权利要求2所述的光通信系统，其中，所述光泵浦信号与所述光数据信号 同向传播。
7、 根据权利要求2所述的光通信系统，其中，所述光泵浦信号与所述光数据信号 反向传播。
8、 根据权利要求2所述的光通信系统，其中，所述光滤波器抑制所述拉曼光泵浦 信号产生的放大自发发射。
9、 根据权利要求2所述的光通信系统，其中，所述光滤波器抑制反向散射光信号。
10、 根据权利要求2所述的光通信系统，其中，所述光滤波器抑制沿光监视信道传 播的信号。
11、 根据权利要求2所述的光通信系统，其中，所述光纤段的段损耗大于32dB。
12、 一种光通信系统，包括 光源，其在输出端产生光凄丈据信号；光纤段，其被耦合到所述光源的所述输出端，所述光数据信号在所述光纤段上传播；拉曼光泵浦源，其被光耦合入所述光纤段，所述拉曼光泵浦源产生第一拉曼光泵浦 信号和第二拉曼光泵浦信号，所述第一拉曼光泵浦信号具有第一波长且与所述光数据信 号同向传播，所述第二拉曼光泵浦信号具有第二波长且与所述光数据信号反向传播，所 述第一拉曼光泵浦信号和所述第二拉曼光泵浦信号将所述光纤段上传播的所述光数据 信号放大；第一光滤波器和第二光滤波器，其被光耦合到所述光纤段，所述第一光滤波器和所 述第二光滤波器在输出端使所述第一拉曼光泵浦信号和所述第二拉曼光泵浦信号中的 一个信号的一部分信号通过；第一光检测器和第二光检测器，其分别被光耦合到所述第一光滤波器和所述第二光 滤波器的相应输出端，所述第一光检测器和所述第二光检测器响应接收的所述第一拉曼 光泵浦信号和所述第二拉曼光泵浦信号的所述相应部分而在输出端产生电信号；以及控制器，所述控制器具有分别被电连接到所述第一光4全测器和所述第二光检测器的相应输出端的第一输入端和第二输入端，以及与所述光源进行通信的输出端；所述控制器响应所述第一光检测器和所述第二光检测器中至少一个产生的电信号而在所述输出 端产生控制所述光数据信号的功率的信号。
13、 一种光通信系统，包括 光源，其在输出端产生光数据信号；光纤段，其被耦合到所述光源的所述输出端，所述光数据信号在所述光纤段上传播；拉曼光泵浦源，其被光耦合入所述光纤段，所述拉曼光泵浦源产生拉曼光泵浦信号， 所述拉曼光泵浦信号将所述光纤段上传播的所述光数据信号放大；光调制器，其采用电调制信号调制所述拉曼光泵浦信号；光检测器，其被光耦合到所述光纤段，所述光检测器响应所检测到的光信号而在输 出端产生电信号；电滤波器，其具有被电耦合到所述光检测器的所述输出端的输入端，所述电滤波器 在输出端使所述电调制信号通过；以及控制器，所述控制器具有被电连接到所述电滤波器的所述输出端的输入端和与所述 光源和拉曼光泵浦源中的至少一个进行通信的输出端；所述控制器响应所述电调制信 号，在输出端产生控制所述光数据信号和拉曼光泵浦信号中的至少一个的功率的信号。
14、 根据权利要求13所述的光通信系统，其中，当所述检测器产生的信号指示所 述拉曼光泵浦信号已经达到预定的光功率阈值时，所述控制器产生降低所述光数据信号 和所述拉曼光泵浦信号中的至少一个的所述功率的信号。
15、 根据权利要求14所述的光通信系统，其中，所述控制器产生的信号将所述光 数据信号和所述拉曼光泵浦信号中的至少一个的所述功率降低到安全标准的光功率级。
16、 根据权利要求13所述的光通信系统，其中，当所述检测器产生的信号指示所 述拉曼光泵浦信号已经达到预定的光功率阈值时，所述控制器产生切断所述光源和所述 拉曼光泵浦源中的至少 一个的信号。
17、 根据权利要求13所述的光通信系统，其中，所述光泵浦信号与所述光数据信 号同向传播。
18、 根据权利要求13所述的光通信系统，其中，所述光泵浦信号与所述光数据信 号反向传播。
19、 根据权利要求13所述的光通信系统，其中，所述光纤段的段损耗大于32dB。
20、 根据权利要求13所述的光通信系统，其中，拉曼光泵浦源包括所述光调制器。
21、 一种光通信系统，包括 光源，其在输出端产生光数据信号；光纤段，其被耦合到所述光源的所述输出端，所述光数据信号在所述光纤段上传播；拉曼光泵浦源，其被光耦合入所述光纤段，所述拉曼光泵浦源产生第一拉曼光泵浦 信号和第二拉曼光泵浦信号，所述第一拉曼光泵浦信号具有第一波长且与所述光数据信号同向传播，所述第二拉曼光泵浦信号具有第二波长且与所述光数据信号反向传播，所 述第一拉曼光泵浦信号和所述第二拉曼光泵浦信号将所述光纤段上传播的所述光数据 信号放大；至少一个光调制器，所述至少一个光调制器采用第一电调制信号调制所述第一拉曼 光泵浦信号和采用第二电调制信号调制所述第二拉曼光泵浦信号；光检测器，其被光耦合到所述光纤段，所述光检测器响应所4全测到的光信号而在输 出端产生电信号；第一电解调器和第二电解调器，其具有被电耦合到所述光检测器的所述输出端的输 入端，所述第一电解调器和所述第二电解调器可使所述第一电调制信号和所述第二电调 制信号在相应的输出端通过；以及控制器，所述控制器具有被电连接到所述第一电解调器和所述第二电解调器的相应 一个的所述输出端的第一输入端和第二输入端，以及与所述光源和所述拉曼光泵浦源中 的至少一个进行通信的输出端；所述控制器响应所述第一电调制信号和所述第二电调制 信号，在所述输出端产生控制所述光数据信号和所述第一拉曼光泵浦信号及所述第二拉 曼光泵浦信号中的至少 一个的功率的信号。
22、 根据权利要求21所述的光通信系统，其中，所述第一电调制信号和所述第二 电调制信号具有不同的频率。
23、 根据权利要求21所述的光通信系统，其中，所述拉曼光泵浦源包括所述至少一个光调制器。
24、 一种在具有拉曼放大的光通信系统中启动自动功率降低的方法，所述方法包括 从光纤段中传播的光数据信号中滤波出部分拉曼光泵浦信号；产生与所述经滤波的部分拉曼光泵浦信号的大小相关的电信号；以及响应所述电信号降低沿所述光纤段传播的所述光数据信号和所述拉曼光泵浦信号 中的至少一个的功率。
25、 根据权利要求24所述的方法，其中，所述拉曼光泵浦信号与所述光数据信号 同向传4番。
26、 根据权利要求24所述的方法，其中，所迷拉曼光泵浦信号与所述光数据信号 反向传播。
27、 根据权利要求24所述的方法，其中，所述降低所述光数据信号和所述拉曼光 泵浦信号中的至少一个的功率，包括当所述电信号指示所述^:曼光泵浦信号的大小达到 预定的光功率阈值时，降低所述光数据信号和所述拉曼光泵浦信号中至少一个的所述功 率。
28、 根据权利要求27所述的方法，其中，所述光数据信号和所述拉曼光泵浦信号 中至少 一个的所述功率被降低到安全标准的光功率级。
29、 根据权利要求24所述的方法，其中，所述降低所述光数据信号和所述拉曼光 泵浦信号中的至少一个的所述功率，包括当所述电信号指示所述4i曼光泵浦信号的大小 达到预定的光功率阈值时，将所述光数据信号和所述拉曼光泵浦信号中的至少一个的所 述功率降低到零。
30、 根据权利要求24所述的方法，其中，所述对部分拉曼光泵浦信号进行滤波包 括抑制所述拉曼光泵浦信号产生的放大自发发射。
31、 根据权利要求24所述的方法，其中，所述对部分拉曼光泵浦信号进行滤波包 括抑制反向散射光信号。
32、 根据权利要求24所述的方法，其中所述对部分拉曼光泵浦信号进行滤波包括 抑制沿光监视信道传播的信号。
33、 一种在具有拉曼放大的光通信系统中启动自动功率降低的方法，所述方法包括 采用电调制信号调制拉曼光泵浦信号； 在第一位置将所述经调制的拉曼光泵浦信号添加到光纤段； 在第二位置将从所述光纤段提取所述经调制的拉曼光泵浦信号； 对所述提取的电调制信号进行解调；测量所述经解调的电调制信号的大小；以及响应所述测量的、经解调的电调制信号的大小控制所述光数据信号和所述拉曼光泵 浦信号中至少一个的功率。
34、 根据权利要求33所述的方法，其中，所述控制所述光数据信号和所述拉曼光 泵浦信号中的至少一个的所述功率的步骤包括当所述测量的、经解调的电调制信号的 大小达到预定的光功率阈值时，降低所述功率。
35、 根据权利要求34所述的方法，其中，所述光数据信号和所述拉曼光泵浦信号 中的至少 一 个的所述功率被降低到安全标准的光功率级。
36、 根据权利要求33所述的方法，其中，当所述测量的、经解调的电调制信号的 大小达到预定的光功率阈值时，所述光数据信号和所述拉曼光泵浦信号中的至少一个的 所述功率基本上被降低到零。
全文摘要
本发明公开了一种光通信系统，该系统通过从光纤段上传播的光信号中选择部分拉曼光泵浦信号来启动自动功率降低。产生与所选择的部分拉曼光泵浦信号的大小相关的信号。响应所产生的信号降低在该光纤段上传播的该光数据信号和光泵浦信号中的至少一个的功率。
文档编号H01S3/00GK101238618SQ200680006507
公开日2008年8月6日 申请日期2006年2月14日 优先权日2005年3月4日
发明者叶尼思·阿克巴巴, 安德鲁·尼尔·鲁宾逊, 约翰·查开德, 约翰·雅各布, 艾瑞克·罗伯特·斯恩 申请人:Jds尤尼弗思公司