专利名称：根据信道数稳定光纤放大器输出功率的设备和方法
技术领域：
本发明一般涉及适用于WDM(波分复用技术)中光中继的光纤放大器输出功率的稳定，尤其涉及用于根据输入光信号信道数稳定光纤放大器输出功率的设备和方法。
光传输系统中的光纤放大器结构简单且经济，因为在没有光电转换的情况下其直接放大光信号。
光纤放大是通过有源光纤的受激发射发生的，该有源光纤掺有诸如铒(Er[68])、镨(Pr[59])或者镱(Yb[70])的稀土元素。
现行光传输系统中广泛采用的WDM方案使用1550nm波段(大约1530-1560nm)作为信号波段。因此，由于其适合放大在1550nm波段的光信号的性质，通常使用EDFA(掺铒光纤放大器)。EDFA通常在光中继中放大光传输信号。
图1是涉及在作为一种WDM光传输系统的传统光延迟中用于根据信道数来稳定EDFA输出功率的若干器件和EDFA框图。参考图1，在输入侧的波长选择耦合器(SC)13将通过输入端子11接收的光信号分离成数据信道和监视信道(SVC)。通常，数据信道传输用户数据，而SVC则传输关于系统工作的信息。
EDFA9放大由WSC13接收的数据信道的光信号并将该放大的数据信道信号馈给在输出侧的WSC14。光接收器(RX)15将从WSC13接收的SVC的光信号转换到电信号并将该电信号馈给光中继的系统控制器10。系统控制器10基于SVC信息提供控制信号给功能块(未示出)和EDFA9并且控制光中继的全部工作。另外，系统控制器10将SVC信息输出到光发射机(TX)16。光发射机16将SVC信息转换成光信号，WSC14将该光信号与在EDFA9中放大的数据信道光信号耦合。该耦合信号被传输到输出端子12。
同时，图1的EDFA9使用了双向泵浦方案，因此具有第一和第二LD(激光二极管)22a和22b，其用于分别产生前向和反向泵浦光。第一和第二WSC 21a和21b将光信号与从第一和第二LD 22a和22b接收的泵浦光耦合并且将该耦合光馈给EDF29。
EDF29接收由WSC13分离的穿过在输入侧的光分配器23、在输入侧的光隔离器27和第一WSC21a的数据信道的光信号并且放大该数据信道信号。然后，放大的光信号通过第二WSC21b、输出侧的光隔离器28和输出侧的光分配器24输出。光分配器23和24分配EDFA9的预定量(例如1/100)的输入和输出光信号并且将该分配的光信号输出到输入和输出侧的光二极管(PD)25和26，目的是检测EDFA9的输入和输出光信号强度。
PD25和26将接收的输入和输出光信号转换成电信号并将该电信号提供给电子控制器20。然后，电子控制器20测量输入和输出光信号的强度并且控制第一和第二LD22a和22b的输出，用以将输出光信号强度稳定在预定的目标水平。
目标强度水平随信道数变化。即，EDFA9输出信号中每个信道的光强度被稳定在预定的水平，因此EDFA9的目标输出功率随信道数增加。例如，16个信道传输的目标输出功率要比8个信道传输的高二倍，使得在16和8信道传输中每个信道的光强度保持在相同水平。
由于网络的重新构造或组合，或者信道的增加/减少，WDM传输方案经常在信道数目上发生变化。有关信道数目的信息是由系统控制器10经SVC检测的并被馈送给EDFA9的电子控制器20。然后，电子控制器20根据当前传输信道的数目来设定目标输出功率水平。
根据信道数稳定EDFA输出功率的上述方案在名称为“具有恒定输出功率的WDM光纤放大器和其在光中继系统中的方法”的韩国申请98-9032中公开。
然而，在某些情况下，EDFA9的电子控制器20自身不能立刻适合于数据信道数目的变化。这是因为关于数据信道数目的信息装载在SVC上，而SVC是由系统控制器10通过WSC13和光接收器15分析的，然后被馈给EDFA9的电子控制器20。例如，如果16信道传输WDM系统被用来传输8信道，则8信道光信号的强度瞬时降低，而此时EDFA9正将其输出功率控制在对应于16信道传输的目标水平，然后EDFA9增加输入光信号的放大率以保持其输出功率恒定。结果，每个信道的光信号强度突然增加。
因此，本发明目的是提供用于在信道数目变化的瞬间自适应地稳定WDM光纤放大器输出的设备和方法。
本发明的另一目的是提供用于在信道数目变化后更短的时间内自适应地稳定光纤放大器输出的设备和方法。
本发明的再一目的是提供用于在信道数目变化时自适应地稳定具有改善传输质量之WDM光纤放大器输出的设备和方法。
上述目的是通过提供用于根据信道数目自适应地稳定WDM光纤放大器输出的设备和方法实现的。在根据本发明一个方案的输出稳定方法中，部分光信号被提取和将该光WDM解复用到数据信道之波段的光。然后，通过分析每个波段的光而检测出用于当前传输的信道数目，并且根据所检测的信道数目来控制输出光信号。
在根据本发明另一方案的输出功率稳定设备中，光分配器配置在光纤放大器光信号路径中的预定位置，用于从输入光中提取预定量的光，解复用器将所提取的光WDM解复用到数据信道波段的光，光电转换器将每个波段的光转换成电信号，比较器将该电信号与在预定基准电平的信号相比较并输出比较结果，存储器存储该比较器的比较结果，控制器基于存储在存储器中的信息来检测信道数目和根据检测的信道数目来控制输出光信号的强度。
从下面结合附图的详细说明中本发明的上述目的、特征和优点将变得更为清楚，其中图1是传统WDM光传输系统的光中继中与基于信道数目稳定光纤输出相关的部分和光纤放大器的方框图；图2是在根据本发明的WDM光传输系统的光中继中基于信道数目的光纤输出稳定设备和光纤放大器的方框图；和图3是图2所示信道数目检测器的方框图。
下面参考
本发明的优选实例。在下面的说明中，公知功能或结构将不做详细说明，因为不必要的详细可能导致模糊本发明。
图2是在根据本发明的WIDM光传输系统的光纤中继中基于信道数目的光纤输出稳定设备和光纤放大器的方框图。参考图2，本发明的EDFA9不需要从系统控制器10中接收有关信道数目的信息以用于基于信道数目稳定输出功率。
根据本发明，信道数目检测器30安装在EDFA9中用于检测有关信道数目的信息和将该信息提供给电子控制器20。由于与现有技术比较起来，本发明并不分析用于检测信道数目信息的SVC，因而图2没有示出SVC分立结构。但是，信道数目检测器30在本发明中能够被加到图1所示的传统SVC信息分析系统。信道数目检测器30的目的是检测EDFA9中信道的数目，由此减少用于检测信道数目所要求的时间和即时处理输出稳定操作中信道数目的变化。
现有技术中，基于由系统控制器10提供的信息向EDFA9的电子控制器20通知信道数目。在系统控制器10上为重负载的情况下，其用较长时间检测信道数目。相反，与系统控制器10上负载情况无关，系统控制器20立即发现信道数目，这是因为在本发明中EDFA9本身检测信道数目。现在给出根据本发明的EDFA9的详细说明。
根据本发明实例，EDFA9采用双向泵浦方案，这与现有技术相同。EDFA9包括EDF29，第一和第二LD22a和22b，第一和第二WSC21a和21b，在输入侧的光分配器23，PD25和光隔离器27，以及在输出侧的光隔离器28，光分配器24和PD26。这些功能块以与现有技术中对应的功能块相同的方式工作。
EDF29接收通过光分配器23、光隔离器27和第一WSC21a的数据信道的光信号，并且放大该数据信道信号。然后，该放大的光信号通过第二WSC21b、光隔离器28和光分配器24输出。光分配器23和24分配EDFA9的输入和输出光信号的预定量，并且将分配的光信号输出到PD25和26。PD25和26将接收的输入和输出光信号转换成电信号并将该电信号提供给电子控制器26。然后，电子控制器20测量输入和输出光信号的强度并控制第一和第二LD22a和22b的输出以便将输出光信号的强度稳定在预定的目标水平。
根据本发明的特征，光分配器31提取通过光分配器24的从EDFA9接收的例如为1/100预定量的放大光信号。
信道数目检测器30通过WDM解复用从光分配器31接收的光和分析每个数据信道的光来检测当前传输信道的数目。电子控制器20根据基于从信道数目检测器30接收的信道数目信息的信道数目来控制输出光信号的强度。
图3是图2所示的信道数目检测器30的方框图。参考图3，信道数目检测器30包括解复用器，用于接收由光分配器31提取的预定量的输出光和将该光WDM解复用到相应数据信道的波段。解复用器32可以是AWG(阵列式波导光栅)或由多个光纤光栅滤光器构成。如果要分配的信道数目少，就使用多个光纤光栅滤光器而不使用AWG，如果信道数目较多，就反过来。为了通过分析光信号检测当前传输信号的信道数目，应当检查用在WDM系统中整个信道的波段。因此，解复用器32在本发明中优选为AWG。
光电转换器34将在每个波段中从解复用器32接收的光转换成电信号。为此，光电转换器34能具有与波段一样多的阵列。
比较器36将从光电转换器34接收的每个电信号的电平与预定基准电平相比较。比较器36能够由用于处理各电信号的运算放大器构成。这里，每个运算放大器通过一个输入端子接收对应的电信号和通过另一输入端子接收在预定基准电平的信号并将该电信号与基准信号比较。基准电平近似设置为足以允许从每个波长段中的光电转换信号中确定出现或没有出现信号，并且比较结果为0或1。
比较器36的输出值存储在寄存器38。寄存器38是移位寄存器，用于计数值为1的比较结果。电子控制器20从寄存器38的存储信息中检测信道数目。
工作时，信道数目检测器30的解复用器32将从光分配器31接收的光信号解复用成各数据信道波段的光信号。光电转换器34将从解复用器32接收的每个光信号转换成电信号，比较器36将从光电转换器34接收的电信号与在预定基准电平的信号相比较以确定出现或没有出现信号。
也就是说，如果电信号处于或大于基准电平，比较器38确定信号的存在。如果电信号的电平小于基准电平，比较器38确定没有信号存储。因此，其能够确定对应的波段是否在使用或没有使用。
比较器38的结果值1或0表示出现或没有出现信号，被计数和存储在寄存器中。然后，电子控制器20读存储在寄存器38中的信息，确定基于该读出信息的信道数目，以及根据信道数目控制EDFA9的放大。
根据上述的本发明，部分光信号被分配和WDM解复用到每个数据信道的光信号。用于当前传输的信道数目是通过分析解复用光信号检测的，WDM光纤放大器输出信号的强度是根据所检测的信道数目控制的。在信道数目变化的光纤放大器输出功率所产生的瞬时稳定性减小了稳定输出所要求的时间并增加了传输质量。
尤其是，利用额外的信道数目检测功能块，光纤放大器本身在较短的时间内检测信道的数目。结果，与传统技术相比，用于检测信道数目的时间减少了，光纤放大器的输出功率在信道数目变化时瞬时稳定了。
尽管参考某些优选实例已经表示和说明了本发明，但本领域技术人员应当理解，在不脱离所附权利要求界定的本发明精神和范围的情况下，可对其形式和细节进行各种变化。例如，光纤分配器31和信道数目检测器30配置在EDFA的输出端子，以通过分析本发明实例中的输出光信号来检测信道数目，这是因为放大的光信号比未放大的弱信号更利于信号分配、测量和减少误差。但是，能够考虑另一实例，其中光分配器31和信道数目检测器30配置在EDFA9的输入端子。
权利要求
1．一种根据信道数目稳定WDM(波分复用技术)光纤放大器输出功率的方法，包括步骤提取部分光信号；将提取的光WDM解复用到数据信道波段的光；通过分析每个波段的光来检测用于当前传输的信道数目；和根据所检测的信道数目控制输出光信号的强度。
2．权利要求1的方法，其中在光纤放大器中放大的部分光信号是在提取步骤中提取的。
3．权利要求1的方法，其中信道数目检测步骤包括步骤将每个波段的光转换为电信号；将该电信号与预定基准电平的信号相比较；基于比较结果检测用于当前传输的信道数目。
4．权利要求1，2和3中任何一项的方法，其中在输出信号强度控制步骤中控制输出光信号的强度到目标值，该目标值对应于在用于信道数目之目标值中所检测信道数目的目标值。
5．一种根据信道数目稳定WDM光纤放大器输出功率的设备，包括光分配器，用于从光纤放大器的输出光中提取预定量的光；信道数目检测器，用于将提取的光WDM解复用到数据信道波段的光和通过分析每个波段的光来检测用于当前传输的信道数目；和控制器，用于根据所检测的信道数目来控制输出光信号的强度。
6．权利要求5的设备，其中所述信道数目检测器包括解复用器，用于将所提取的光WDM解复用到数据信道波段的光；光电转换器，用于将每个波段的光转换为电信号；和比较器，用于将所述电信号与预定基准电平的信号比较并输出该比较结果，该比较结果表示出现或没有信道信号出现在对应波段中。
7．一种根据信道数目稳定WDM光纤放大器输出功率的设备，包括配置在光纤放大器的光信号通路中预定位置的光分配器，用于从输入光中提取预定量的光；解复用器，用于将所提取的光WDM解复用到数据信道波段的光；光电转换器，用于将每个波段的光变换成电信号；比较器，用于将上述电信号与预定基准电平的信号比较，并且输出比较结果；存储器，用于存储比较器的比较结果；和控制器，用于检测基于存储在存储器中信息的信道数目和根据所检测的信道数目控制输出光信号的强度。
8．权利要求7的设备，其中解复用器包括AWG(阵列式波导光栅)。
9．权利要求7的设备，其中光电转换器包括与波段一样多的光二极管的阵列。
10．权利要求7的设备，其中比较器包括与电信号一样多的运算放大器，每个运算放大器接收通过一个输入端予的对应电信号和通过另一输入端子的预定基准电平的信号，以及将该电信号与基准信号相比较。
11．权利要求7到10中任何一项的设备，其中光纤放大器的光信号通路是在光纤放大器的输出端。
12．权利要求10的设备，其中存储器是移位寄存器，用于计数比较器中运算放大器的结果。
全文摘要
一种根据信道数目自适应稳定WDM光纤放大器输出的设备和方法。在根据本发明一个方案的输出稳定方法中,提取部分光信号和将光WDM解复用到数据信道波段的光。然后,通过分析每个波段的光来检测用于当前传输的信道数目,以及根据所检测的信道数目来控制输出光信号的强度。
文档编号H04B10/06GK1284802SQ00118698
公开日2001年2月21日 申请日期2000年6月20日 优先权日1999年6月24日
发明者丁来声, 尹秀永, 黄星泽, 金贞美, 金性准 申请人:三星电子株式会社