专利名称：用于求出WDM传输系统中的Raman放大器的增益光谱的方法
技术领域：
本发明涉及按照权利要求1和7求出Raman放大器的增益光谱的方法和装置。
在传输光纤中分布式Raman放大器的使用允许明显地改善光学传输系统的性能。例如当在路径末端上的光信噪比相同时通过使用这种技术可以将单个路径段的长度放大或可以搭接更多的路径段。
当在WDM系统中使用这种技术时，Raman增益应具有平坦的增益光谱，因此所有通道平均地获益。在另外的情况下，由于具有最小增益的通道，可达到的系统改善受到限制。其他通道的比较高的增益相当于未有效地利用所使用的泵功率，并且在其信号质量偏差非常大时可能由于双程瑞利反向散射而变坏。
在宽的波长范围上的平坦的增益光谱可以通过使用多个具有不同波长的泵信号获得。然而所希望的增益光谱只针对在单个泵波长情况下的功率的完全确定的分配而产生。这些泵波长必须与所要求的增益、泵波长相对于信号波长的位置，泵源和传输光纤之间的插入衰减和传输光纤的性能相匹配。
对于Raman放大来说重要的传输光纤性能即使在光纤为一种类型(SSMF，LEAF，TrueWave，...)时也可能在样本之间产生如此大的参数差异，以致得出可感觉到的所产生的增益光谱的差别。此外，在系统安装时常常不知道在泵源和传输光纤真正的输入端之间的插入衰减。因此在系统开始运转时，只有当每个路径段中当前存在的增益光谱能够被测量并且在出现偏差时泵功率被相应地匹配时，才可以调整所希望的增益光谱。
到目前为止，基本上已公开了四种用于在系统开始运转时调整Raman源的泵功率的方法。在系统以最大通道数开始运转时可以使用第一种方法。在这种情况下，在发射器后面开始的路径段一段接一段地启动。因为在开始运转时已经存在所有的通道，所以这些通道可以用作增益测量的测量信号光谱。首先在Raman泵源关闭时在路径段的输出端上测量信号光谱，随后在源接通时测量该光谱。这两个光谱之比或者单位为dB的电平差可直接表明Raman放大器的接通/关闭(An/Aus)增益光谱。
可惜在实践中很少使用这种方法，因为大多数系统只以很小数目的通道投入运行而且以后才扩建。只利用开始时已有的信号通道来测量和调整增益光谱虽然原则上是可能的，因为在还缺少的通道中增益不起作用。于是，最晚在其他通道开始运转时必须重新测量和调整增益光谱。为此所要求的Raman泵源的关闭有可能干扰已有通道的传输。因此应该已经在系统开始运转时就针对在最终扩建时存在的所有通道来测量和调整增益光谱。
在第二种已公开的用于调整泵功率的方法中，在才开始运转时还不存在的通道由在波长方面可调谐的激光源代替。因此，利用关闭或者接通的Raman泵源来求出在路径段输出端上的信号光谱需要大量的单次测量，在单次测量之间必须将连续调谐的激光源转接在下一个通道。这种方法除了需要明显较长的测量时间之外还需要到该激光源的通信可能性，由此可以通知该激光源，什么时候它应该调整哪个波长。此外，激光源的提供以及将输出信号耦合输入到传输系统中可能会造成一些问题。
为了能够放弃连续调谐的激光源，建议了第三种用于测量增益光谱的方法，这种方法没有在路径段输出端上的测量信号也完全应付得了。这种方法利用以下效应，即负责增益的刺激发射必然随着自发发射的产生而出现。因此，测量由Raman放大器产生的光谱ASE，并尝试从中计算出增益光谱。因为分布式Raman放大器在增益光谱和ASE光谱之间具有非常复杂的关系，所以该计算的工作量非常大并且容易出错。
用于调整Raman泵源的泵功率的第四种建议方法完全放弃测量增益光谱，并且只根据给出的传输光纤的光纤类型来调整泵功率。因为这种方法借此既不知道确切的光纤性能又不知道泵源和传输光纤之间的插入衰减，所以所得出的增益光谱可能明显地偏离原本所希望的增益光谱。
本发明的任务是给出一种用于求出增益光谱的方法以及装置，该方法和装置能够容易地调整Raman放大器的泵源功率，并且其中避免了之前提到的缺点。
该任务的解决方案在其方法方面通过具有权利要求1的特征的方法以及在其装置方面通过具有权利要求7的特征的装置来实现。
本发明的有利的改进方案在从属权利要求中给出。
所建议的本发明方法使用由系统中现有的光学放大器、例如掺杂铒的光纤放大器EDFA产生的放大的自发发射ASE作为测量信号。因为光纤放大器EDFA在整个信号波长范围内必须具有平坦的增益光谱，所以它们也在整个波长范围内产生ASE，在整个波长范围内必须用宽带泵源测量分布式Raman放大器的增益光谱。ASE光谱具有不同于光纤放大器EDFA的增益光谱的曲线。然而，光纤放大器EDFA的ASE光谱的准确形状对于Raman放大器的增益测量来说不起任何作用。待测量的Raman增益光谱由随着Raman泵源的关闭或者接通而在路径段输出端上产生的光谱之比得出，而且与单个光谱的形状无关。
原则上，可以利用光纤放大器EDFA的ASE在完全不存在信号通道的情况下测量分布式Raman放大器的增益光谱。为了保护光纤放大器EDFA，被进一步开发直到产品成熟的WDM传输系统一般具有防护措施，该防护措施防止在不存在通道的情况下接通光纤放大器EDFA。有利地，信号通道的存在不会干扰所建议的方法，因为光纤输出端上的光谱之比也可以利用任意数目的通道来确定。
在测量增益光谱时的问题引起由分布式Raman放大器本身产生的ASE。这只在接通泵源时出现，并因此可能使测量结果掺假。由Raman放大器本身产生的ASE可以通过第三次测量测定并计算出来。为此附加地在接通Raman泵源但是关闭在路径段之前的光纤放大器EDFA时测量在光纤段输出端上的光谱。在此所观察的光谱成分必须从利用接通的泵源和接通的光纤放大器EDFA的测量中减去。
路径段越接近整个系统的输入端，由Raman放大器本身产生的ASE的影响干扰就越大。在第一个路径段中，由光纤放大器EDFA产生的ASE的功率还比较小。在很后面的路径段中，被使用作为测量信号的、在前面的放大器中生成的ASE才超过所观察的路径段中的Raman放大器所贡献的成分。
通过一种手段可以提高前面的路径段中增益光谱的测量精度。在第一个路径段前面的光纤放大器EDFA(Booster辅助放大器)在正常运行时产生比较少的ASE，因为它用高输入电平工作。现代化的传输系统大多具有可调节的衰减器VOA(可变光学衰减器)，可以利用这些衰减器使电平与单个发送器相适应。这个衰减器VOA还可以用于降低辅助放大器中的输入电平。被调节为恒定输出功率的辅助放大器利用比较低的输入电平产生比较多的ASE。利用这种方法，由辅助放大器引起的ASE可以比由Raman放大器引起的ASE选择得多。
如果WDM传输系统以多个信号频带工作，这些信号频带在单独的光纤放大器EDFA或其他的离散放大器中进行处理，这些放大器的ASE光谱就可以被用于测量分布式Raman放大器的增益光谱。因为然后分布式Raman放大器必须处理所有的信号频带，所以增益测量应该涉及这些信号频带。虽然离散放大器只分别在一个频带中产生ASE。但是所有离散放大器的ASE的总信号覆盖整个信号波长范围。有利地，可以在传输路径的一段上安排多个光纤放大器或Raman放大器，以便在不同光谱范围内将WDM信号放大，其中按照本发明的方法求出Raman放大器的增益光谱。
下面借助于附图详细叙述本发明的实施例。
其中
图1示出了用于在第一个传输段中执行按照本发明的方法的装置。
作为实施例，考虑在图1中示出的用于执行按照本发明的方法的装置，这个装置说明了作为WDM传输系统的截面的第一个传输段。在这个传输段上连接了一个Raman放大器，该Raman放大器有具有多个泵信号的泵源PQ。在路径段末端上的该泵源PQ使用四个激光二极管，以便产生Raman泵辐射。该泵源PQ的泵信号借助于波长选择的多路复用器MUX进行汇集。激光二极管产生波长为1423nm、1436nm、1453nm和1467nm的信号。波段滤波器KO1在传输信号的传播方向的相反方向上将泵信号耦合输入到信号路径中或者耦合输入到传输光纤LWL中。
在该信号路径中，在泵源PQ的波段滤波器KO1的后面连接了一个耦合器KO2。借助于与该耦合器KO2连接的光学光谱分析仪OSA可以测量在路径段输出端上的光谱。在传输光纤LWL的前面连接了作为辅助放大器BO的放大器。使用了掺杂铒的光纤放大器EDFA1作为放大器。同样可以使用其他的光学放大器、诸如半导体放大器、掺杂铥的光纤放大器或离散的Raman放大器作为辅助放大器BO。在辅助放大器BO的前面连接了一个多路复用器MUX2，用于汇集WDM信号的待传输的通道。其他的光学放大器EDFA2或一般被称为EDFA＝EDFA1，EDFA2，...，沿着传输路径连接在耦合器KO2的后面。
在该装置中包含用于接通和关闭光纤放大器和Raman放大器的泵源的控制装置SE。
在所选择的例子中，在开始运转时应只存在一个来自发送单元TX与后置的可调整的衰减器VOA的单个通道S1。该单个通道S1足够将光纤放大器EDFA的安全切断去活。在接通了发送器TX之后，首先这样调整衰减器VOA，使得辅助放大器BO输入端上的通道S1达到其额定电平。之后接通该辅助放大器BO。接着将衰减器VOA的插入衰减提高到这种程度，直到辅助放大器BO生产出被充分放大的自发发射ASE。
在借助于光学光谱分析仪OSA第一次测量路径段输出端上的光谱SP1时，Raman泵源PQ保持关闭。随后将辅助放大器BO关闭并利用接通的Raman泵源PQ测量第二个光谱SP2。在第三次测量第三个光谱SP3时将辅助放大器BO重新接通。为了计算Raman放大器的增益光谱，首先将第二个光谱SP2从第三个光谱SP3中减去(两个光谱的单位为W或者W/Hz)，然后将该差值除以第一个光谱SP1(单位同样为W或者W/Hz)。比值(SP3-SP2)/SP1相当于Raman放大器的接通/关闭增益光谱。为了重新调节增益光谱GS，将在光学光谱分析仪OSA上所记录的光谱的分析单元EE和用于控制泵源PQ的光谱功率成分的调节器RE连接在光学光谱分析仪OSA上。该分析单元EE同样连接在用于使各个放大器的接通和关闭与所希望的光谱的记录同步的控制单元SE上。
根据传输路径的配置，可以忽略来自Raman放大器的放大的自发发射，也就是说可以省去第二个光谱SP2的测量。在这种情况下，在光学放大器接通时利用接通和关闭的Raman放大器的泵源只进行两次测量。此时，增益光谱GS作为第一个和第三个光谱之比SP3/SP1求出。
在第一个传输路径段中的Raman放大器的电平调整之后，第二个路径段中紧接着的光纤放大器EDFA2开始运行。随后可以在第二个路径段中进行Raman放大器的增益测量。第一个光谱SP1重新利用关闭的泵源进行测量，第二个光谱SP2利用接通的泵源和在路径段前面的关闭的EDFA2进行测量，以及第三个光谱SP3利用接通的Raman泵源和接通的EDFA2进行测量。如上所述进行增益光谱的计算。用同样的方法还可以求出后面的路径段的增益光谱。
权利要求
1.用于求出WDM传输系统中连接在光学放大器之后的Raman放大器的增益光谱(GS)的方法，其特征在于，在所述光学放大器和Raman放大器被激活时，在所述Raman放大器关闭时，测量主要由所述光学放大器引起的放大的自发发射(ASE)所产生的光谱(SPi)(i＞1)，并且从这些光谱(SPi)中求出所述增益光谱(GS)。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，在所述Raman放大器的泵源(PQ)关闭而所述光学放大器的泵源接通时测量第一个光谱(SP1)，利用接通的所述Raman放大器的泵源PQ和接通的所述光学放大器的泵源测量第三个光谱(SP3)，所述Raman放大器的增益光谱(GS)按照以下规则计算GS＝SP3/SP1。
3.按照权利要求1的方法，其特征在于，在所述Raman放大器的泵源(PQ)关闭而所述光学放大器的泵源接通时测量第一个光谱(SP1)，在所述Raman放大器的泵源(PQ)接通而所述光学放大器的泵源关闭时测量第二个光谱(SP2)，利用接通的所述Raman放大器的泵源PQ和接通的所述光学放大器的泵源测量第三个光谱(SP3)，所述Raman放大器的增益光谱(GS)按照以下规则计算GS＝(SP3-SP2)/SP1。
4.按照权利要求1至3之一的方法，其特征在于，在具有其他光学放大器和其他Raman放大器的传输路径中，通过其泵源的接通和关闭来测量其他光谱并从中求出所述Raman放大器的增益光谱。
5.按照上述权利要求之一的方法，其特征在于，在具有多个段的传输路径开始运行时，所述段包括至少一个光学放大器和一个Raman放大器，逐段地求出所述增益光谱(GS)。
6.按照上述权利要求之一的方法，其特征在于，为了求出所述增益光谱(GS)，将通道信号进行衰减，以致在所述光学放大器的输出端上出现高的放大的自发发射(ASE)。
7.用于求出/测量WDM传输系统中连接在光学放大器之后的Raman放大器的增益光谱(GS)的装置，其特征在于，所述装置包括光学光谱分析仪(OSA)和用于接通和关闭所述光学放大器和所述Raman放大器的泵源的控制装置(SE)，在所述光学放大器的前面连接衰减装置(VOA)，所述衰减装置在测量时抑制通道信号(S1)，以致具有高的放大的自发发射(ASE)的信号被输入给所述Raman放大器。
8.按照权利要求7的装置，其特征在于，在所述光学光谱分析仪(OSA)上所记录的光谱的分析单元(EE)和用于控制所述泵源(PQ)的光谱功率成分的调节器(RE)连接在所述光学光谱分析仪(OSA)上。
9.按照权利要求7或8的装置，其特征在于，光纤放大器(EDFA1，EDFA2，...)、半导体放大器或离散的Raman放大器被装设作为光学放大器。
全文摘要
本发明涉及用于求出WDM传输系统的一段中具有前置光学放大器的Raman放大器的增益光谱的方法和装置。在该Raman放大器的输出端上记录多个光谱，其中光学放大器或Raman放大器被接通和关闭，以及其中在Raman放大器的输入端上产生高的放大的自发发射。紧接着借助于所记录的光谱求出增益光谱。
文档编号H04B10/073GK1679258SQ03820295
公开日2005年10月5日 申请日期2003年7月7日 优先权日2002年8月27日
发明者P·克伦里希 申请人:西门子公司