光传输系统和光通信装置的制作方法

专利名称：光传输系统和光通信装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光能通信系统，它包括终端单元、多个比如光学放大器的光通信装置，和光传输媒体，如与光通信系统和长距离光传输系统中所用光通信装置相连的光纤。
随着对低成本光通信系统的需求，正在研究光传输频率多路传输系统，用以在一条光纤上传输两路或多路不同波长的多路传输光信号。光学放大器非常适合用作多路光传输的放大器，因为它能够以低噪声放大信号，而且具有宽的可变放大带宽。
在掺杂稀土元素的光纤和包含光学放大器的半导体放大器中，增益与波长有关，以致在放大后，光输出信号或各波长间的增益出现偏差。尤其是波长间的偏差在多级光学放大器中被求和，以致传输后的光能量中发生较大的偏差。于是，传输之后，应将来自多路传输波长中最低能量的波长信号看成接受能量的下限值。换句话说，被中继传输的最大距离受到具有最低能量之波长信号的限制。
因此，当把多路传输信号输入各终端单元或光学中继放大器时，重要的在于将光传输系统设置成不具有由于波长所致的放大系数偏差，以便能扩大最大的中继传输距离。
与上述相关的技术被公认是如

图1中所示的方法“10Gbit/s,4ch.200km,16ch.150km,1.3um 0色散光纤中继传输试验”[“电子信息通信信号传输技术协会(Society of Electronic Information Communication SignalTransmission Technique)”OCS94-72,OPE94-95(1994-11)]。该图中的参考标号82表示作光源用的分配反馈激光二极管(DFB-LD)。由偏振控制器83使每个DFB-LD的光的偏振得以固定。
可通过设定这种DFB-LD的光功率使接收侧频率的增益偏差得以补偿。换句话说，为了简化预先的修正，利用4X1耦合元件84，使两侧的四个光源(ch.1到ch.4和ch.13到ch.16)合并，同时，利用具有较大衰减的8X1耦合元件85使中央的八个光源(ch.5到ch.12)合并。利用3X1耦合元件86使来自这16个二极管的信号被合并，然后借助LN((LiNbO3)调制器87使其被高度调制为10Gbit/sNRZ(223-1)。由采用四个1.48um激光二极管的高输出光学后置放大器88使光信号被放大到+21dBM(总光学输出)，并将结果输出给单模光纤89。
在由接收侧的0.98um公用光学前置放大器90放大之后，借助色散补偿光纤(DCF)91实现所述16个信号的间隙色散补偿。在由1X16分相器92分离这些信号之后，输出信号通过宽为3分贝的0.8un和0.3um干涉滤波器93，以减小ASE噪声，并随之进行频率选择。为了补偿光学放大器90中增益的倾斜以及使输入到O/E转换器94的功率保持在恒定的水平，把光学放大器95插到两类滤光器之间。
图2表示出由图1结构的系统所得的16个WDM信号的光谱。图2(a)是输入给后置放大器88之前的光谱，其中在最大值处有大约10dB的差，这是由于应用了预修正。图2(b)中表示信号通过DCF91之后的光谱。最大值处发生13dB的差是由于光学放大器90中的增益倾斜。不过，由于预修正的作用，每一通道的信号与ASE噪声之比接近相同的值。
如上所述，在传输过程中，由于在整个转播空间光纤损耗的不同，以及相邻波长间的光能不同等，每一波长的光损耗不同。事实上，在实际应用过程中，在整个转播空间和光纤内部空间的光纤损耗并不总是一个固定的量，以致难于估计传输后的总光学信号功率和各波长间的偏差、以及每一波长光学功率。总光学信号功率、各波长间的偏差和每一波长的光功率的波动是由于整个期间温度的变化和干扰的缘故。此外，当因光传输系统之传输条件的改变而使测量总的光信号功率、各波长间的偏差和每一波长光学功率、以及系统的传输功能可以很容易地受到损害时，包含不同光学系统的设备中的非均匀性将会在试验设备中造成读数的不同。
为得到实际可行的光传输系统，需要一种光输出或增益，或者两者都易于被控制，并与传输后总光信号功率、各波长间的偏差和每一波长光学功率无关的光传输系统。
基于上述问题，本发明的目的在于提供一种高可靠性的光学传输系统，该系统通过提供自动控制的光通讯装置能够作为频率多路复用光学传输系统而稳定工作，所述自动控制的光通讯装置的总预定光信号功率、各波长间的偏差和每一波长光功率在传输后可以按需要控制。
为了解决上述问题，本发明的一个基本特征是光学传输系统设计成通过光学传输介质连接光通讯装置，其中所述光学传输系统包括检测光学传输系统中的光信号状态的装置，分配与检测状态等效之光控制信息的装置，检测分配的光控制信息的检测装置，以及根据测得的光控制信息控制光信号的装置。
另外，为了解决上述问题，本发明的特征还在于利用光通讯装置例如与光学传输装置相连的光学放大器中继单元、或者终端单元，其中光学传输系统包括用于调整光功率的光功率调整装置，用于传输调整的光信号的传输介质，用于检测来自传输介质之光信号功率的光输入检测单元，用于生成包括检测的光功率测定值的大小信息的光控制信息生成单元，用于把生成的信息引入传输介质作为光控制信息的光控制信息输入引入单元，用于检测来自传输介质的光控制信息的光控制信息输入检测装置，以及用于利用测得的信息把光功率控制单元己调整的光功率控制在指定值范围内的控制单元。
图1是相关技术的波长多路复用传输系统的结构方块图；图2是表示相关技术的波长多路复用传输系统的光谱图；图3是本发明的双向传输系统的基本功能的方块图；图4是表示关于图3所示结构的终端单元和光学放大器中继单元的具体功能的方块图；图5是表示终端单元和光学放大器中继单元另一实施例的结构方块图；图6是表示终端单元和光学放大器中继单元又一实施例的结构方块图；图7是表示终端单元和光学放大器中继单元再一实施例的结构方块图；图8是表示包含传输介质之光学放大器中继单元中的信息传输一个实例的结构方块图；图9是表示包含图5所示结构之传输介质的光学放大器中继单元中的信息传输一个实例的结构方块图；图10是表示包含图7所示结构之传输介质的光学放大器中继单元中的信息传输一个实例的结构方块图；图11是表示终端单元或光学放大器中继单元中一体化为一个单元的光控制信息引入单元和光功率控制单元的结构方块图；图12是表示图3的其他具体实施例中的终端单元的结构方块图；图13是表示图3的其他具体实施例中的光学放大器中继单元的结构方块图；图14是表示图3的其他具体实施例中的终端单元的结构方块图15是表示图3的其他具体实施例中的光学放大器中继单元的结构方块图；图16是仿效图12、图13和图6终端单元的一个实施例的结构方块图；图17是仿效图12、图13和图7终端单元的一个实施例的结构方块图；图18是防效图12、图13和图7光学放大器中继单元的一个实施例的结构方块图；图19是仿效图12至图18的光学输入检测单元和光控制信息输入检测单元的一个实施例的结构方块图；图20是详细描述图12至图19所示结构的光控制信息分配功能的结构方块图；图21是表示由于某种原因光控制信息被中断时第一防范措施的结构方块图；图22是表示由于某种原因光控制信息被中断时第二防范措施的结构方块图；图23是光学耦合器和光功率控制单元具体实施例的结构方块图；图24是详细描述光学耦合步骤的结构方块图；图25是详细描述光学可变增益调节器的结构方块图；图26是表示本发明另一改进的结构方块图；图27是表示终端单元一个具体实施例的结构方块图；图28是表示光学放大器中继单元一个具体实施例的结构方块图；图29是表示光学放大器中继单元又一个具体实施例的结构方块图；图30是详细表示终端单元中光控制信息输入检测单元、光控制信息生成单元、光功率控制单元、以及光控制信息引入单元功能的结构方块图；图31是详细表示终端单元中光控制信息输入检测单元的结构方块图；图32是表示光信号和光控制信息流以及光信号组和光控制信息组流的方块图；图33是详细表示用于控制掺铒光纤的波长增益偏差特性的分组方法的图；图34是详细表示用于控制掺铒光纤的波长增益偏差特性的分组方法的图。
下面将结合附图详细描述本发明为解决上述问题的最佳实施例。
图3示出本发明的双向(两路)光学传输系统的功能方块图。图中的终端单元1、光学放大器单元2、光学放大器中继单元3和终端单元4通过传输介质5连接起来。光学信号在终端单元1和终端单元4之间双向传输(A方向和B方向)。
终端单元和光学放大器中继单元的更详细解释表明A传输方向包括下面将描述的三个功能。
第一个功能是信号输入(引入)到终端单元1和光学放大器中继单元3之间的专输介质5的功能，通过光功率调整单元14把光信号A输入给传输介质5，如同从位于一端的终端单元1所看到的那样。
第二个功能是光控制信息引入功能，其中通过光输入检测单元16检测(监测)光信号A的光功率，如同在位于一端的光学放大器中继单元3所看到的那样，然后通过光控制信息生成单元17生成与监测值大小有关的信息，并通过光学耦合器11从光控制信息引入单元13输入给传输介质5作为光控制信息A′。
第三个功能是，利用从匹配装置输入给传输介质5的光控制信息A′自动控制功率，如同在终端单元1所看到的那样；通过光学耦合器11检测光控制信息检测单元19处的检测光控制信息A′；以及由控制单元20完成自动控制，以便利用测得的信息把来自光功率调整单元14的功率调整在指定值范围以内。
上面关于三个功能的描述是针对传输方向A的结构的。然而，上述的结构对传输方向B也是相同的。(见图4)图4示出图3所示结构的具体工作实例，以便更详细地描述图3所示双向光学传输系统。
图4是关于图3所示结构的终端单元1和光学放大器中继单元3具体功能的方块图。
可以为传输介质5和位于终端单元1和光学放大器中继单元3之间的光学放大器单元2所提供的设备与对图3的说明一样。
光信号A从光学发射单元6传输到终端单元1中。光信号A在光学放大器12中被放大，提高传输的光信号以后，输出信号通过光控制信息引入单元13并通过光功率控制单元14调整光功率。经调整的光信号A通过光学耦合器11输入到第一光纤15。
然而并不需要光学放大器12，而且光控制信息引入单元13和光功率控制单元14的次序可以按照需要改变，或者制成一个整体。
第一光纤15大约为80千米，在这一距离上光信号功率衰减大约十分之一到百分之一。通过第一光纤15的光信号A输入到光学放大器单元3。经过光学放大器单元3中的耦合器11以后，通过光输入检测单元16检测光信号A的光功率。
测得的功率测定值传输到光控制信息生成单元17。与光控制信息生成单元17中的光功率测定值的大小相关的信息输入到光控制信息引入单元13。来自光控制信息引入单元13的光控制信息A′通过光学耦合器11沿与先前的光信号A相反的方向输入到第一光纤15。
这里，通过光输入检测单元16的光信号A通过光控制信息输入检测单元19，并在光学放大器12中被放大后，通过光功率控制单元14和光控制信息引入单元13，再通过耦合器11输入到第二光纤18。
然而，需要光控制信息引入单元13和光功率控制单元14发送光控制信息，并对在第二光纤18之后(下游)的终端单元3和光学放大器中继单元4的光信号进行控制。
另外，可以重新排列光控制信息引入单元13和光功率控制单元14或者光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19的次序，或者制成一个整体单元。
通过光纤15发送的光信息A′到达终端单元1。光信息A′通过终端单元1中的耦合器11之后，通过光控制信息输入检测单元19检测该信息，把测得的信息发送给控制单元20。控制单元20根据这一信息把来自光功率调整单元14的功率保持在指定值范围以内。
换句话说，为了使输入到光学放大器中继单元3的光信号A的光功率达到指定值，从光学放大器中继单元3分配出光信息A′而且通过在终端单元1处检测这一信息，利用光功率调整单元14调整并控制终端单元1处测得之光信号A的光功率。
然而来自第二光纤18的光信号B通过光学放大器中继单元3中的光学耦合器11、光控制信息输入检测单元19，然后被光纤放大器12放大。
然而，需要光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19发送光控制信息，和对第二光纤18下游之终端单元4或光学中继放大器3的光信号进行控制。
光信号B的光功率在光学放大器12中放大，然后经过光功率控制单元14调整。调整后的光信号B通过光控制信息引入单元13，并通过光学耦合器11输入到第一光纤15。
而且，可以重新排列光控制信息引入单元13和光功率控制单元14，或者光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19的次序，或者制成一个整体单元。
通过第一光纤15的光信号B输入到终端单元1。继而光信号B通过终端单元1中的耦合器11之后，再通过光控制信息输入检测单元19，并由光输入检测单元16检测该光功率。
测得的功率测定值传送到光控制信息生成单元17。与光控制信息生成单元17中的光功率测定值的大小相关的信息输入到光控制信息引入单元13。来自光控制信息引入单元13的光控制信息B＇通过光学耦合器11沿与先前的光信号B相反的方向输入到第一光纤15。
这里，通过光输入检测单元16的光信号B在光学放大器12中放大以后，被输入光接收单元7。然而可以不要光学放大器12，而且可将光输入检测单元16、光控制信息输入检测单元19和光接收单元7制成一个整体单元。
通过光纤15发送的光信息B＇到达光学放大器中继单元3。光信息B＇通过光学放大器中继单元3中的耦合器11之后，借助光控制信息输入检测单元19检测该信息，并把检测到的信息发送给控制单元20。控制单元20根据这一信息把来自光功率控制单元14的功率保持在指定值范围以内。
换句话说，为了使输入到终端单元1的光信号B的光功率达到指定值，从光学放大器中继单元3发送光控制信息B＇并通过在终端单元1检测这一信息，在光学放大器中继单元3处检测从终端单元1送来的光信号B的光功率，并通过光功率调整单元14调整并控制之。
从上面的描述可以清楚地看到，可以在稳定操作中控制双向传输的光信号A、光信号B，和同时控制二者，但也可以仅用一个方向上的信号完成控制。
本领域的技术人员可以清楚地看到，可以用与上述方式不同的方式稳定控制光功率，利用传输比如来自各个光学放大器12和光传输单元6的光信号的装置，以便可以进一步提高操作的稳定性。
如图4所清楚地表示的那样，光信号A和光控制信息B＇，以及光信号B和光控制信息A＇在第一光纤15中沿同一方向传输，然而光信号A也可以包括在光控制信息B′中。类似地，光信号B也可以包括在光控制信息A′中。
此外，图4的例子中表示光纤15和18作为传输介质5，然而光学放大器或者光学开关也可以用作传输介质5。而且，多个作为传输介质15的装置可以连接在一起。而且，并不总是需要把光控制信息输入检测单元19和光输入检测单元16设置在终端单元1或光学放大器中继单元3中，如果需要稳定的光信号，则可以设置在比如传输光纤15和18中。
另外，虽然设计成光控制信息通过光纤15和18传输，但是如果能够把光控制信息分配到传输介质5的其他终端，则也不总需要使用这些光纤。例如，当传输介质中包括光学放大器或光学开关时，可以提供用于分配从传输介质5中分离出来的光控制信息的光纤，以确保能够快速可靠地传输光控制信息，而不对光学放大器单元或者光学开关产生任何影响。
另一方面，最好不把光控制信息引入单元13和光功率调整单元14设置于光学放大器12的前置级。例如当与光学放大器12串联时，最好将光控制信息引入单元13和光功率调整单元14设置在光学放大器12的第一(前置)级的后面。这样作的原因是光学放大器12第一级中的光信号光功率十分微弱，而且这种微弱光信号的调整是很困难的。另一个原因是在这一点处的光信息对于来自微弱光信号的不利影响也是十分敏感的。来自光学发射单元6的信号的光功率足够强，以使上述的结构中的光控制信息引入单元13和光功率调整单元14安置在光学放大器12的前置级。然而从上面所列的原因来看，可以根据需要变化光学放大器12、光控制信息引入单元13和光输入检测单元16的位置关系。
如上所述，在通过传输介质5之后，在光功率微弱的地方，提高光学传输系统的安全性和可靠性的重要一点是使所传输的所有光信号保持所需的功率和信噪比(S/N)，并使其工作稳定。
如上所示，在经传输介质5传输之后，通过反馈该信号并控制该信号达到指定值，能够在发射关于光信号功率信息的信号发射点实现简单并稳定地传输光信号。
图5示出终端单元1和光学放大器中继单元3的另一个具体实例。该例与图4所示结构的区别点在于，光信号A和光信号B都通过光学放大器12放大。
光信号A从安置在终端单元1中的光学发射单元6传输过来。在光信号A通过光学耦合器21后，在光学放大器12中进行放大。然后光信号A通过光学耦合器22，而且通过光功率调整单元14调整光信号A的光功率。调整后的光信号A通过光控制信息引入单元13，并通过光学耦合器11输入到第一光纤15。
另外，可以重新排列光控制信息引入单元13和光功率控制单元14，或者光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19的次序，或者如图4所示制成一个整体单元。
通过第一光纤15的光信号A输入到光学放大器中继单元3。然后光信号A通过光学放大器中继单元3中的耦合器11，并通过光输入检测单元16检测该光功率。
测得的功率测定值被传送到光控制信息生成单元17。与光控制信息生成单元17中的光功率测定值的大小相关的信息被输到光控制信息引入单元13。来自光控制信息引入单元13的光控制信息A′通过光学耦合器11沿与先前的光信号A相反的方向输入到第一光纤15。
另外，可以重新排列光控制信息引入单元13和光功率控制单元14，或者光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19的次序，或者如图4所示制成一个整体单元。
这里，光信号A通过光输入检测单元16，并在通过光学耦合器21后，由光学放大器12放大，然后通过光学耦合器22、光功率控制单元14和光控制信息引入单元13，再经耦合器11输入到第二光纤18。
然而，在第二光纤18之后(下游)需要光控制信息引入单元13和光功率控制单元14发送光控制信息和对在终端单元4和光学放大器中继单元3的光信号进行控制。
通过光纤15发送的光信息A′到达终端单元1。光信息A′通过终端单元1中的耦合器11和光输入检测单元16之后，由光控制信息输入检测单元19检测该信息，把检测到的信息发送给控制单元20。控制单元20根据这一信息把来自光功率调整单元14的功率保持在指定值范围以内。
换句话说，为了使输入到终端单元1的光信号A的光功率达到指定值，从光学放大器中继单元3发出光控制信息A′，并通过在终端单元1检测这一信息，通过光功率控制单元14调整并控制从终端单元1处送出的光信号A的光功率。
另一方面，为了使从第二光纤18输入到终端单元1的光信号B达到如上所述的光功率指定值，从终端单元1发送光控制信息B＇。然后通过光功率调整单元14根据在光学放大器中继单元3处接收到的光控制信息B＇调整从光学放大器中继单元3送出的光信号B的光功率。
这类结构使得光学放大器12的数目减少，而且双向传输系统能够容易而稳定地传输光信号。
此外，如果无需放大光学发射单元6的光信号A，则如图6所示可以省去光学耦合器21和22，而且来自光学发射单元6的光信号A被接到光功率调整单元14和光控制信息引入单元13。另外，如果无需放大第一光纤15的光信号B，则可将光信号B从光输入检测单元16或光控制信息接到检测单元19输入到光接收单元7。
采用这种设置，利用终端单元1的结构，可以实现双向传输系统能够容易而稳定地传输光信号。
也可以考虑如图7所示的例子。图7所示的例子与前述结构的区别在于光学放大器12是直接连接，而且光学放大器12与光输入检测单元16、光控制信息输入检测单元19、光功率调整单元14和光控制信息引入单元13的位置关系有所改变。
光信号A从终端单元1中的光学发射单元6传输过来。在光信号A通过光学耦合器21后输入到第一光学放大器12，并在第一光学放大器12处进行放大；然后光信号A通过光学耦合器22，并在光功率调整单元14处调整光功率。调整后的光信号A通过光控制信息引入单元13，并在第二光学放大器12处进行放大，然后通过光学耦合器11输入到第一光纤15。
通过第一光纤15的光信号A被输入到光学放大器中继单元3。然后通过光学耦合器11的光信号B通过光学耦合器11，而且通过光输入检测单元16检测该光功率。
测得的功率测定值被传送差到光控制信息生成单元17。与光控制信息生成单元17中光功率测定值的大小相关的信息被送到光控制信息引入单元13。光控制信息A′在第二光学放大器12处进行放大，然后通过光学耦合器11沿与先前的光信号A相反的方向输入到第一光纤15。
另外，可以重新排列光控制信息引入单元13和光功率控制单元14，或者光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19的次序，或者成一个整体单元。
通过光输入检测单元16的光信号A通过光控制信息输入检测单元19，在第一光学放大器12中放大之后，通过光控制信息引入单元13和光功率控制单元14，在第二光学放大器12中放大，再通过光学耦合器22和光学耦合器11输入到第二光纤18。
通过光纤15发送的光信息A′到达终端单元1。光信息A′通过终端单元1中的耦合器11和光输入检测单元16之后，由光控制信息输入检测单元19检测该信息，并把测得的信息发送给控制单元20。控制单元20根据这一信息把来自光功率调整单元14的功率保持在指定值范围以内。
在图7所示结构中，光信息A′经光功率调整单元14调整后，被第二光学放大器12放大，并由终端单元1传输光信息A′。换句话说，为了使从光学放大器中继单元3输入的光信号A的光功率达到指定值，光学放大器中继单元3分配光控制信息A′，而且通过在终端单元1处接收这一光控制信息A′，由光功率调整单元14调整从终端单元1处发出的光信号A的光功率。
另一方面，来自第二光纤18的光信号B通过光学放大器中继单元3中的光学耦合器11和光学耦合器21、光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19，然后在第一光学放大器12中放大。在第一光学放大器12中放大后的光信号B的光功率经过光功率控制单元14调整。调整后的光信号B通过光控制信息引入单元13，被第二光学放大器12放大，再通过光学耦合器22和耦合器11输入到第一光纤15。
然而，可以重新排光控制信息引入单元13和光功率控制单元14或者光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19的次序列，或者制成一个整体单元。
通过第一光纤15的光信号B被输入终端单元1。然后光信号B通过终端单元1中的耦合器11，由光输入检测单元16检测光功率。测得的功率测定值被送到光控制信息生成单元17。与光控制信息生成单元17中光功率测定值的大小相关的信息被送入光控制信息引入单元13。来自光控制信息引入单元13的光控制信息B＇被第二光学放大器12放大，通过光学耦合器11沿与先前的光信号B相反的方向输入到第一光纤15。
这里，通过光输入检测单元16的光信号B再通过光控制信息输入检测单元19和光学耦合器21，被第一光学放大器12放大后，通过光学耦合器22输入到光接收单元7。
通过光纤15发送的光信息B＇到达光学放大器中继单元3。光信息B＇通过光学耦合器11和光输入检测单元16之后，由光控制信息输入检测单元19检测该信息，把测得的信息发送给控制单元20。控制单元20根据这一信息把来自光功率控制单元14的功率保持在指定值范围以内。
换句话说，为了使输入到终端单元1的光信号B的光功率达到指定值，从终端单元1发送光控制信息B＇，并通过在终端单元1处检测这一信息，并通过光功率调整单元14调整在终端单元1处检测到的光信号B的光功率。
如图7所示，通过这样的结构可以设计出更简单的双向光学传输系统。比外，在图7所示的结构中，光控制信息引入单元13和光功率控制单元14安置在第一光学放大器12和第二光学放大器12之间，而且因为调整的光功率一旦能够再利用第二光学放大器12进行放大，就能够更有效地进行调整，因为无需进行微弱信号的调整。
另外，通常需要终端单元1的发射功率大于终端单元1中的光接收单元7的接收功率。如果放大器串联，而且前置级形成光学前置放大器，后置级形成光学后置放大器，那么光学前置放大器的功率对于输入到光接收单元7的光信号是足够的。
相反，终端单元1发出的功率需要充分地大于后置级的光学后置放大器的光功率。在图7的结构中，来自串接的光学放大器12的后置级信号被分离并输入到光接收单元7，以便可以获得光功率大于接收功率的发射功率。
可以改变安置在光学发射单元6后置级的光学放大器12、光控制信息引入单元13和光功率控制单元14的位置关系。
图8示出了包括传输介质5之光学放大器中继单元3中的信息传输实例。
来自第一光纤15的光信号A通过光控制信息输入检测单元19和光输入检测单元16以及光学放大器中继单元3-1中的光学耦合器11以后，光信号A被光学放大器12放大。一旦该光信号A被光学放大器12放大以后，就利用光功率控制单元14调整光功率。经调整的光信号A通过光控制信息引入单元13，然后通过光学耦合器11输入到第二光纤18。
另外，可以重新排列光控制信息引入单元13和光功率控制单元14，或者光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19的次序，或者如图4所示制成一个整体单元。
第二光纤18大约为80千米，传输这一距离光信号功率衰减大约十分之一到万分之一。通过第二光纤18的光信号A输入到第二光学放大器中继单元3-2。
在第二光学放大器中继单元3-2中，光输入检测单元16检测通过光学耦合器11的光信号A的光功率。测得的光功率测定值传输到光控制信息生成单元17。与光控制信息生成单元17中光功率测定值的大小相关的信息被送到光控制信息引入单元13。来自光控制信息引入单元13的光控制信息A＇沿与先前的光信号A相反的方向通过光学耦合器11输入到第二光纤18。
另外，可以重新排列光控制信息引入单元13和光功率控制单元14的次序，或者制成一个整体单元。
这里，光信号A通过光输入检测单元16，通过光控制信息输入检测单元19后，被光学放大器单元3中的光学放大器12放大，再通过光控制信息引入单元13和光功率控制单元14，并由通过光学耦合器11输入到第三光纤23。然而，需要光控制信息引入单元13和光功率控制单元14，用以发送光控制信息和对在第三光纤23之后(下游)的终端单元4和光学放大器中继单元3的光信号进行控制。
通过第二光纤18发送的光信息A′到达第一光学放大器中继单元3-1。光信息A′通过第一光学放大器中继单元3-1中的光学耦合器11和光输入检测单元16之后，通过光控制信息输入检测单元19检测该信息，把测得的信息发送给控制单元20。控制单元20根据这一信息把来自光功率控制单元14的功率保持在指定值范围以内。
换句话说，为了使输入到第二光学放大器中继单元3-2的光信号A的光功率达到指定值，从第二光学放大器中继单元3-2发送光控制信息A′，并在第一光学放大器中继单元3-1中检测这一信息，这样通过光功率调整单元14调整并控制从光学放大器中继单元3发送的光信号A的光功率。
另一方面，对于来自第三光纤23的光信号B，为了使输入到第一光学放大器中继单元3-1的光信号B的光功率达到指定值，传输第一光学放大器中继单元3-1的光控制信息B，并通过在第二光学放大器中继单元3-2处接收这一信息，由光功率调整单元14控制从第二光学放大器中继单元3-2送来的光信号B的光功率。
上面描述了关于双向传输的光信号A的控制，对于与光信号B的同时控制也是可行的。自不必说，也可以实现仅沿一个方向的信号的控制。
本领域的技术人员也可以清楚地看到，可以用与上述方式不同的方式稳定控制光功率，例如利用传输来自各个光学放大器12的光信号的装置，由于可以稳定地控制光功率，可以进一步提高操作的稳定性。
如图8所清楚地示出的那样，光信号A和光控制信息B＇以及光信号B和光控制信息A＇在第一光纤15中沿同一方向传输，然而也可以将光信号A包括在光控制信息B＇中。类似地，也可以使光信号B包括在光控制信息A′中。
而且，该例子中把光纤作为传输介质，然而光学放大器或者光学开关也可以被用作传输介质。而且，可将多个作为传输介质的装置连接在一起。另外，并不总是需要把光控制信息输入检测单元设置在终光学放大器中继单元中，如果需要更稳定的光信号，则可将光控制信息输入检测单元设置在例如光纤中。
而且，虽然设计成光控制信息通过光纤15传输，但是如果能够把光控制信息分配到传输介质的其他终端，则也不总是必须使用这些光纤。例如，在传输介质中包括光学放大器或者光学开关时，可以提供用以分配从传输介质中分离出来之光控制信息的光纤，以确保能够快速可靠地传输光控制信息，而不对光学放大器单元或者光学开关产生任何影响。
另一方面，最好不把光控制信息引入单元13和光功率调整单元14设置在光学放大器12的前置级。例如当与光学放大器12串接时，最好将光控制信息引入单元13和光功率调整单元14设置在光学放大器12的第一(前置)级的后面(下游)。这样作的一个原因是光学放大器12第一级中的光信号的光功率是十分微弱的，而且微弱光信号的调整是很困难的。另一个原因是在这一点处的光信息对于来自微弱光信号的不利影响也是十分敏感的。
如上所述，通过传输介质之后，在光功率微弱的地方提高光学传输系统的安全性及可靠性的重要一点是使所传输的所有光信号保持所需的功率和信噪比(S/N)，并使其工作稳定。如上所述，在本发明中通过在传输之后利用传输介质向信号发射点反馈关于光信号功率的信息，然后控制该信号达到指定值，能够在光学放大器中继单元中简单而且稳定地传输光信号。
图9示出在包含传输介质的光学放大器中继单元3中进行信息传输的另一个例子。图9是在图5结构的光学放大器中继单元3之间信息传输的例子。信息传输方法与图5和图8所示的相同。
图10示出在包含传输介质的光学放大器中继单元3中进行信息传输的又一个具体例子。图9是在图7结构的光学放大器中继单元3之间信息传输的例子。信息传输方法与图7和图8所示的相同。
通过详细描述图3的双向传输系统说明了图5至图10的实施例。然而，也可以考虑包括这些实施例组合的系统。
例如，可以考虑涵盖不同的图和不仅包括终端单元1、4和光学放大器中继单元3、终端单元1、4或者成对光学放大器中继单元3的双向传输系统，也可以使用终端单元1、4或者光学放大器中继单元3中的至少一个。
下面通过图11详细描述一个实际的实施例，该例子包括图5至图10中的光输入检测单元16、光控制信息输入检测单元19、光控制信息生成单元17、控制单元20、光控制信息引入单元13和光功率控制单元14。
在图11所示的实施例中，光控制信息引入单元13和光功率控制单元14在光学放大器中继单元3或终端单元1内制成一个整体。不仅把放大的光信号A调整到指定功率，同时还使光信号B和光控制信息B＇重叠。在这种结构中，光信号B和光控制信息A＇的光信号波长或者光信号A和光控制信息B＇的光信号波长能够彼此匹配，而且在本发明中用较为简单的系统实现。
例如，光信号B和光控制信息A＇可以用1550nm波长发送；光信号A和光控制信息B＇可以用1540nm波长发送。
光信号B和光控制信息A＇输入到光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19中。入射的光被分光器24分光，而且光探测器25检测它的光功率。
将测得的光信号分为两个信号。其中一个被输入到平均值检测电路26，并在检测完所述检测信号的平均值以后，作为光功率测定值输入到光控制信息生成单元17。另外，将从检测后的光信号分离出的两个信号中的另一个信号输入到频率检测电路27，检测完所测得的信号的频率以后输入到控制单元20。
输入到光控制信息生成单元17的光功率测定值与事先在比较器29中设置的参考值28进行比较，然后将比较结果输入到可变振荡电路30。由所比较的值改变可变振荡电路30的振荡信号频率，并使该频率与参考值28相当，并发送给光控制信息引入单元13和光功率控制单元14中的光学可变增益调节器31。
光学可变增益调节器31能够通过外部信号改变光的增益。利用来自光控制信息生成单元17的振荡信号调制对应于来自光学可变增益调节器31的光信号A(波长1540nm)的光的增益(数值)，并与光信号A重叠作为光控制信息B＇进行传输。
传输到控制单元20的检测值通过比较器33与预先设置的参考值32进行比较。使根据比较值作为单位强度调制频率大小发送的光控制信息与参考值32相当，而且该控制信号发送给光控制信息引入单元13和光功率控制单元14中的光学可变增益调节器31。这样，利用来自控制单元20的控制信号调整对应于来自光学可变增益调节器31的光信号A(波长1540nm)的光的增益数值，再进行传输。
下面详细描述通过光纤的信息传输流。
在图11的结构中，调制光功率控制单元14中的光学可变增益调节器31的光的增益。该调制信号作为光控制信息B＇与光信号重叠或与光信号多路复用传输，并进行传输(发送)。例如当光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19中的光信号B的光功率调整到-20dBm时，如果通过平均值检测电路26测得的值为-20dBm，则比较器20的输出设置为0，并使可变振荡电路30以20kHz的振荡频率进行振荡，和使来自光学可变增益调节器31的光的增益以20kHz频率进行调制。通过这样的处理，20kHz的调制信号与光信号A重叠，结果以20kHz频率进行调制的光控制信息B＇与光信号A一起发送。
此外，例如若输入的调制值低于-20dBm达到-20.5dBm，则比较器29输出负的信号，并使可变振荡电路30据此以19.5kHz的振荡频率进行振荡，还使来自光学可变增益调节器31的光的增益以19.5kHz频率进行调制。相反，若输入的调制值高于-20dBm达到19.5dBm，则随着调制值的升高，以20.5kHz的调制频率调制信号。
光信号A和光控制信息B＇在光纤另一端被输入到光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19中。光信号A的输入功率时，频率检测电路27同时也检测到光控制信息B＇的频率。如果检测(传感)到的频率为20.0kHz，那么比较器33的输出为0，而且光功率控制单元14中的光学可变增益调节器31的光的增益值保持不变。
然而，如果测得的频率低于20.0kHz，则比较器33输出负信号，并根据这一输出调制来自光学可变增益调节器31的光的增益，以便提高光功率。如果测得的频率高于20.0kHz，则比较器33输出正信号，并根据这一输出调制来自光学可变增益调节器31的光的相对光信号B的增益，以便减小光功率。
因此，可以反馈控制光信号B的光功率，使光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19的光功率为指定值。对于相反方向上的光信号A这一过程是一样的。
这里使用的光信号A和光信号B的比特率是每秒1兆字节的高速度，但即使20.0kHz的调制信号重叠在光信号上，也不会影响光信号A和光信号B。没有影响是因为大约20.0kHz的低速调制信号易于在光接收单元7中分离和消除。
另外，所述调制频率并不限于20kHz，可以使用不同的频率。然而，当安装具有抑制光功率或系统线路中分配光控制信息用的调制频率的波动功能的装置时，例如即使安装至少一个光学放大器12，以便把输出保持在固定的水平，那么所述频率最好应该在1kHz-1Mhz范围内。这样做的原因通常是能够把光学放大器12输出的光功率抑制在固定水平的频率是1kHz或低于1kHz，而抑制低于1kHz的功率波动也将消除光控制信息。
因此，在1kHz-1Mhz范围内的频率能够最佳保证信息可靠传输，而不对光信号产生影响。相反，当把把光学放大器12的输出控制在固定水平时，抑制功率波动的频率范围必须低于调制光控制信息的频率。
图11中的结构示出功率调整和调制都是通过单个光功率控制单元14进行的，然而这些功能可以分开单独进行。
此外，根据图11的结构，光控制信息A′在光功率控制单元14和光控制信息引入单元13中与光信号B一起分配(发送)，然而因为下一个光功率控制单元14和光控制信息引入单元13重新把光控制信息(例如C＇)重叠，所以光控制信息A′自动被删除。因此，可以发送光控制信息而不与前一级的光控制信息A′相混淆。
而且，通过把光控制信息与同时沿相反方向传输的光信号重叠，可以容易地传输光信息，而无需为光控制信息设置新的信号通道。
用于传输光控制信息的媒体为光信号，以致可以在长距离上以非常高的速度进行控制。
而且在图11所示的结构中，连续发送与光功率相关的信息，然而当光输入检测单元16中的光功率在长时间内连续固定时，那么一旦发送光控制信息就可以固定光功率，然后通过光功率控制单元14把光功率控制为指定值。
在漫长的时间段内光输入检测单元16中出现光功率波动的情况下，可以在固定的时间段内对光功率控制单元14进行周期性调整。
本发明对传输介质也不限于使用光纤作为光信号传输路径或者信息传输路径。例如，本发明对于在光信号传输之后容易出现光功率波动的传输介质也是有效的。
用于发送光控制信息的媒介并不限于沿相反方向传输的光信号，可以重新设置一个媒介用于发送光控制信息。例如，可以传输波长不同于重新设置的光传输单元的光控制信号，并以此发送光控制信息。这样，可以得到对必须传输的光信号绝对不产生影响的控制结构。
图12A和图13中示出图13的其他实施例的具体例子。图12示出终端单元1，图12B示出光学放大器中继单元3。
图12A终端单元1中的光学发射单元6发送不同波长的光信号，而且包括至少一个光学发射器34-1至34-n。光学发射器34-1至34-n分别发送光信号A1、A2、A3……An。光信号A1、A2、A3……An分别通过各个光控制信息引入单元13-1至13-n，并由光功率调整单元14-1至14-n调整光功率。调整后的光信号A1、A2、A3……An在光学耦合器35求和，并经光学放大器12放大以后通过光纤耦合器11输入到第一传输光纤15。
然而光学放大器12并不是必须的，而且可以重新排列光控制信息引入单元13-1至13-n和光功率控制单元14-1至14-n的次序，也可以制成一个整体。
第一光纤15大约为80千米，在这一距离上光信号功率衰减大约十分之一到万分之一。通过第一光纤15的光信号A1、A2、A3……An输入到光学放大器单元3。通过图13所示光学放大器单元3中的耦合器11以后，再通过光控制信息输入检测单元19，然后由光输入检测单元16检测各光信号A1、A2、A3……An的光功率。
这些测得的功率测定值传送给光控制信息生成单元17。与光控制信息生成单元17中光功率测定值的大小相关的信息被送到光控制信息引入单元13-1至13-n。来自光控制信息引入单元13-1至13-n的光控制信息A1′、A2′、A3＇……An＇在光学耦合器36中求和，并通过光学耦合器11沿与先前的光信号A1、A2、A3……An相反的方向输入到第一光纤15。
然而，可以重新排列光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19的次序，或者制成一个整体单元。
这里，通过光输入检测单元16的光信号A1、A2、A3……An由光学放大器12放大，再由第三光学耦合器37分离到特殊的频段，然后输出信号通过光控制信息引入单元13-1至13-n和光功率控制单元14-1至14-n，在光学耦合器38再一次对频率求和以后由耦合器11输入到第二光纤18。然而，需要光控制信息引入单元13-1至13-n和光功率控制单元14-1至14-n发送光控制信息，并由第二光纤18之后(下游)的终端单元4或光学放大器中继单元3控制光信号。
通过光纤15发送的光控制信息A1′、A2′、A3＇…………An′到达终端单元1。光控制信息A1′、A2′、A3′……An′通过终端单元1中的光学耦合器11之后，由光控制信息输入检测单元19检测该信息，把测得的信息发送给控制单元20。控制单元20根据这一信息把来自光功率调整单元14-1至14-n的功率保持在指定值范围以内。
换句话说，为使输入到光学放大器中继单元3的光信号A1、A2、A3……An的光功率达到指定值，从光学放大器中继单元3发送出光信息A1＇、A2′、A3′……An′，并且通过在终端单元1检测这一信息，由光功率调整单元14-1至14-n调整并控制从终端单元1发送的光信号A1、A2、A3……An的光功率。
另一方面，来自第二光纤18的光信号B1、B2、B3……Bn被输入到图13所示的终端单元1中，再通过光学中继放大器3中的光学耦合器11、光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19，然后被光学放大器12放大。然而，需要光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19发送光控制信息，并由第二光纤18的后方(下游)的终端单元4或者光学中继放大器3控制光信号。
这里，由第三光学耦合器39将光学放大器中继单元3所放大的光信号B1、B2、B3……Bn分离到特殊的频段，各输出信号再沿不同通道通过光控制信息引入单元13-1至13-n和光功率控制单元14-1至14-n，在光学耦合器36再次对频率求和以后，通过耦合器11输入到第一光纤15。
然而，可以重新排列光控制信息引入单元13-1至13-n和光功率控制单元14-1至14-n的次序，或者制成一个整体单元。
通过第一光纤15的光信号B1、B2、B3……Bn输入到图12所示的终端单元1。
通过终端单元1中的光学耦合器的光信号B1、B2、B3……Bn随后再通过光控制信息输入检测单元19，并在光输入检测单元16中检测各输出功率。
这些测得的功率测定值被传送到光控制信息生成单元17。与光控制信息生成单元17中光功率测定值的大小相关的信息输入到光控制信息引入单元13。来自光控制信息引入单元13的光控制信息B1′、B2′、B3′……Bn＇通过光功率控制单元14-1至14-n，并由光学耦合器35求和，通过光学放大器12和光学耦合器11沿与先前的光信号B1、B2、B3……Bn相反的方向输入到第一光纤15。
这里，通过光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19的光信号B1、B2、B3……Bn在光学放大器20中得到放大，然后由光学耦合器40输入到光接收单元7。光接收单元7包括至少一个光接收器41-1至41-n，用于接收多个不同波长的光信号。然而，光学放大器12并不是必须的。可将光输入检测单元16、光控制信息输入检测单元19和光接收单元7制成一个整体。
通过光纤15发送的光控制信息B1′、B2′、B3′……Bn1＇到达图13所示的光学放大器中继单元3。光控制信息B1′、B2′、B3′……Bn′通过光学放大器中继单元3中的光学耦合器11之后，由光控制信息输入检测单元19检测这些信息，把测得的信息发送给控制单元20。控制单元20根据这一信息把来自光功率调整单元14-1至14-n的功率保持在指定值范围以内。
换句话说，为使输入到终端单元1的光信号B1、B2、B3……Bn的光功率达到指定值，从终端单元1发送出光控制信息B1′、B2′、B3′……Bn′，并且通过在光学放大器中继单元3检测这一信息，再由光功率调整单元14-1至14-n调整并控制从终端单元1发送的光信号B1、B2、B3……Bn的光功率。
这样，通过上述控制方法能够同时控制双向传输的光信号A1、A2、A3……An和B1、B2、B3……Bn，当然也可以只控制单一方向的光信号。
这一方法也适用于这样的情况，即光信号A1、A2、A3……An和B1、B2、B3……Bn并不都是自主控制的。在这样的情况下，光信号可以发送一组，而控制另外的组，并且还可以相应每个组设置光控制信息引入单元和光功率控制单元。
如上所述，在图12和图13所示的结构中，可将光传输系统设计成在光信号中出现多种变化时自动把光功率调整到适当值的形式。因此，可以提供总是稳定而且可靠性高的光传输系统，即使频率变化，也抑制单一波长的光功率的波动。
本领域的技术人员也可以清楚地看到，可以用与上述不同的方式稳定控制光功率，利用传输比如来自各个光学放大器12和光传输单元6之光信号的装置，以便可以稳定地控制光功率，而且进一步提高工作的稳定性。
光信号A1、A2、A3……An和光控制信息B1′、B2′、B3＇……Bn′，以及光信号B1、B2、B3……Bn和光控制信息A1＇、A2′、A3′……An′在第一光纤15中沿同一方向传输，然而也可以使光信号A1、A2、A3……An包括在光控制信息B1′、B2′、B3′……Bn′中。同样地，光控制信息A1′、A2′、A3′……An′也可以包括在光信号B1、B2、B3……Bn中。
此外，所示实例中光纤作为传输介质，然而光学放大器或者光学开关也可以用作传输介质。而且，并不总是需要使光控制信息输入检测单元位于光学放大器中继单元中，如果需要更稳定的光信号，那么比如可使光控制信息输入检测单元位于传输光纤中。
而且，虽然描述的是光控制信息通过光纤传输，但如果能把光控制信息分配到传输介质的其他终端，则也不总是必须使用这些光纤。例如，在传输介质中包括光学放大器或者光学开关时，可以提供用来分配从传输介质中分离出来之光控制信息的光纤，以确保能够快速可靠地传输光控制信息，而不对光学放大器单元或者光学开关产生任何影响。
另一方面，最好不将光控制信息引入单元13和光功率调整单元14设置在光学放大器12的前置级。例如当与光学放大器12串接时，最好将光控制信息引入单元13和光功率调整单元14最好设置在光学放大器12的第一(前置)级的后面(下游)。这样作的一个原因是光学放大器12的第一级中光信号的光功率是十分微弱的，而微弱光信号的调整是很困难的。另一个原因是这一点处的光信息对于来自微弱光信号的不利影响也是十分敏感的。
如上所述，在通过传输介质之后光功率微弱的地方提高光学传输系统的安全性和可靠性的重要一点是，使所传输的所有光信号保持需要的功率和信噪比(S/N)，并使工作稳定。如本发明中上面所示，通过传输介质把传输后光信号功率的信息反馈到信号发射点，能够在光学放大器中继单元简单而且稳定地传输光信号，并控制信号，达到指定值。
图14和图15示出终端单元1和光学放大器中继单元3的另一个具体的例子。
该结构与图12和图13的区别点在于，光信号A和光信号B都通过同一光学放大器12放大。对于图12和图13，也可以进行如前所述的对于图5中光输入检测单元16、光控制信息输入检测单元19、光控制信息引入单元13和光功率控制单元14的基本改进。
另外，如图16所示的终端单元1、4的变形可以认为是以同样方式由图12、图13和图6得来的。
再有，终端单元(如图17所示)和光学放大器中继单元(如图18所示)的变形例子可以认为是由图12、图13和图7得来的。这时必须使光学放大器中继单元3中的光输入检测单元16、光控制信息输入检测单元19、光控制信息引入单元13和光功率控制单元14对应于光信号A1、A2、A3……An、光信号B1、B2、B3……Bn、光控制信息A1′、A2′、A3′……An′和光控制信息B1′、B2′、B3′……Bn′。因此，必须对所有波长都使用光学耦合器42和43。而且，可将图17和图18中来自图12和图13的光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19部分设计成图19所示的形式。图19中来自第一光纤15并通过光学耦合器11的光信号A1、A2、A3……An和光控制信息B1′、B2′、B3′……Bn′有一部分被发光器44分离。分离出来的光输入到光学耦合器38的后级，并分离到特定波长的光路，然后再输入到光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19。以同样的方式，来自第二光纤18并通过光学耦合器11的光信号B1、B2、B3……Bn和光控制信息A1′、A2′、A3′……An＇有一部分被发光器46分离。发光器46把分离出来的光输入到光学耦合器36的后级，并分离到特定波长的光路，然后输入到光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19。
对于光控制信息引入单元13和光功率控制单元14把光信号分离到特定波长的光路，光学耦合器36、37、38和39是必要的，但是同时把光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19中的光信号分离到特定波长的光路也需要光学耦合器。在图16所示结构中，光学耦合器通常是共享的，而且利用简单的结构可以达到本发明的效果。
另外，输入信号来自不同于通过光控制信息引入单元13和光功率控制单元14的光信号及光控制信息的方向，以使这种设置能够高精度检测输入，而不对光信号和光控制信息产生任何不良影响。
利用图12至图19详细描述了图3的双向传输系统。可以容易地想到使用这些结构的其他改进和组合。
图20是图12至图19中每个结构的光控制信息传输具体形式的实施例。
在图20的实施例中，终端单元1或光学放大器中继单元3中的光控制信息引入单元13和光功率控制单元14制成一个整体单元。光控制信息的光波长能够与光信号的波长匹配，以便可以获得本发明的简单结构。
为简化说明，假设光控制信息B1＇(波长1550nm)、B2＇(波长1551nm)、B3＇(波长1552nm)重叠在光信号A1(波长1550nm)、A2(波长1551nm)、A3(波长1552nm)上，输入到光控制信息引入单元13和光功率控制单元14。
另外，假设光控制信息A1＇(波长1530nm)、A2＇(波长1531nm)、A3＇(波长1532nm)重叠在光信号B1(波长1530nm)、B2(波长1531nm)、B3(波长1532nm)上，输入到光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19。
有如所清楚地看到的那样，上面的解释对于光信号A1、A2、A3……An、光信号B1、B2、B3……Bn、光控制信息B1′、B2′、B3′…Bn′和光控制信息A1＇、A2′、A3′……An′也是成立的。
如果预先形成了光信号和相应的光控制信息，也可以使用任何组合形式。例如，光信号A1(波长1550nm)对应光控制信息A1＇(波长1530nm)、光信号A2(波长1551nm)对应A2＇(波长1531nm)、光信号A3(波长1552nm)对应A3＇(波长1532nm)，光信号B1(波长1530nm)对应光控制信息B1＇(波长1550nm)、光信号B2(波长1531nm)对应光控制信息B32′(波长1551nm)、光信号B3(波长1532nm)对应光控制信息B3＇(波长1552nm)，所以可以预先发送对应具体光信号Am的光控制信息Am′，以便确定正在重叠哪个光信号(在这种情况下是Bm)。
光信号B1、B2、B3……Bn和光控制信息A1＇、A2′、A3′……An′输入到光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19中。入射光的一部分被分光器24分出，而且通过光学耦合器48分离到相应的波长。光探测器25-1、25-2、25-3分另检测每个波长的光功率。测得的信号再分别被分离，而且其中一个被检测并被分离的信号输入到平均值检测电路26-1、26-2、26-3。在检测完所述检测信号的平均值以后，将结果输入到光控制信息生成单元17，作为光功率测定值。
另一方面，从检测后的光信号分离出的另一个信号输入到频率检测电路27-1、27-2、27-3，检测完所述检测信号的频率以后，输入到控制单元20。
输入到光控制信息生成单元17的光功率测定值被输入到参考值设置电路49和比较器29-1、29-2、29-3。输入到参考值设置电路49中的光功率测定值中，只有最大光功率测定值作为参考值并分配到比较器29-1、29-2、29-3中。
利用比较器29-1、29-2、29-3比较光功率测定值以及被参考值设置电路49用作参考值的数值，然后将比较结果输入到可变振荡电路30-1、30-2、30-3。改变可变振荡电路30-1、30-2、30-3的振荡信号的频率，并使所述频率与对应于参考值的频率大小相当，再发送给光控制信息引入单元13和光功率控制单元14中的相应的光学可变增益调节器31-1、31-2、31-3。
光学可变增益调节器31-1、31-2、31-3能够通过外部信号改变光的增益。利用光控制信息生成单元17调制对应于来自光学可变增益调节器31-1、31-2、31-3的光信号A1(波长1550nm)、A2(波长1551nm)和A3(波长1552nm)的光的增益值，并把结果作为光信号B1＇(波长1550nm)、B2＇(波长1551nm)和B′3(波长1552nm)重叠到光信号光信号A1(波长1550nm)、A2(波长1551nm)和A3(波长1552nm)上。
将传到控制单元20的检测值通过比较器33-1、33-2、33-3与预先设置的参考值32进行比较。使根据比较值作为频率大小发送的光控制信息与对应的参考值32大小相当，而且该控制信号发送给光控制信息引入单元13和光功率控制单元14中的光学可变增益调节器31-1、31-2、31-3。利用来自控制单元20的控制信号控制对应于来自光学可变增益调节器31-1、31-2、31-3的光信号A1(波长1550nm)、A2(波长1551nm)和A3(波长1552nm)的光的增益值，进行传输。
例如，当把检测单元16和光控制信息输入检测单元19中的光信号B1(波长1530nm)、B2(波长1531nm)、B3(波长1532nm)的光波长功率偏差控制为零(0)时，光功率最好大于光信号B1(波长1530nm)、B2(波长1531nm)、B3(波长1532nm)的光波长中的任何一个。
这样，在这种结构中，通过把平均值检测电路26-1、26-2、26-3测得的值中具有最大测定值波长的光功率设置为参考值设置电路49的参考值，可以控制其他两种波长的光功率与具有最大测定值的波长的光功率匹配。可将参考值设置电路49设计成能够选择总功率的平均值或最大光功率的最小值作为参考值。而且，当把通常指定的波长设定为零(0)偏差时，可将该电路结构设计成允许选择该波长的光功率监测值作为参考值。
而且，当需要控制另一个具有固定偏差的波长时，上述的一个光功率监测值设定为比较器29的匹配参考值，并可发送具有预设偏差的参考值和与其他比较器29对应的参考值。
下面详细描述图20所示结构的功能。如果所有光功率测定值的偏差为零(0)，换句话说，如果参考值设置电路49在通常状态下具有参考值，所述参考值为一个波长的功率测定值，则比较器29的输出为零(0)。因此，可变振荡电路30-1、30-2、30-3以比如20kHz的振荡频率振荡，于是，光功率控制单元14中的光学可变增益调节器31-1、31-2、31-3的增益值都按20kHz受到调制。
另外，例如若输入的光信号B2监测值与光信号B1相比衰减-3dB，输入的光信号B3监测值与光信号B1相比衰减-5dB，则参考值设置电路49的参考值变为输入的B1的测定值。这时，比较器29-1的输出为零(0)，比较器29-2和29-3的输出为负(一)信号。可变振荡电路30-1根据上述比较器的输出按20.0kHz的频率振荡，可变振荡电路30-2按比如17.0kHz的频率振荡，可变振荡电路30-3按15.0kHz的频率振荡。结果，光学可变增益调节器31-1的光学增益数值按20.0kHz频率受到调制(光控制信息B1＇)，光学可变增益调节器31-2的光学增益数值按17.0kHz频率受到调制(光控制信息B2＇)，光学可变增益调节器31-3的光学增益数值按15.0kHz频率受到调制(光控制信息B3′)。
相反，例如若输入的光信号B3监测值与光信号B1相比衰减-3dB，输入的光信号B2监测值与光信号B1相比衰减-5dB，则参考值设置电路49的参考值变为输入的光信号B3监测值。这时，比较器29-3的输出为零(0)，比较器29-1和29-2输出负(一)信号。可变振荡电路30-3根据上述比较器的输出按20.0kHz的频率振荡，可变振荡电路30-1按比如17.0kHz的频率振荡，可变振荡电路30-2按15.0kHz的频率振荡。结果，光学可变增益调节器31-3的光学增益数值按20.0kHz频率受到调制(光控制信息B3＇)，光学可变增益调节器31-1的光学增益数值按17.0kHz频率受到调制(光控制信息B1＇)，光学可变增益调节器31-2的光学增益数值按15.0kHz频率受到调制(光控制信息B2′)。
光信号A1、A2、A3和光控制信息B1′、B2′、B3＇被输入给光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19中。当检测到光信号A1、A2、A3的输入功率时，频率检测电路27-1、27-2、27-3也同时检测到光控制信息B1＇、B2＇、B3＇的频率。如果测得的光控制信息B1＇的频率为20.0kHz，光控制信息B2＇的频率为17.0kHz，光控制信息B3＇的频率为15.0kHz，则由于参考值32与20.0kHz相当，比较器33-1的输出为零(0)，结果光学可变增益调节器31的光的增益值保持不变。
然而，比较器33-2和33-3输出负信号时，根据这一负信号改变对应于光信号B2和B3的光学可变增益调节器31-2和31-3的光的增益数值，以使提高增益。结果，可以反馈控制光信号B1、B2、B3的光功率，以便光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19中的偏差变为零(0)。在相反方向上可使光信号A实现同样的动作。
这里所用光信号A1、A2、A3和光信号B1、B2、B3的比特率是至少每秒1兆字节的高速度，即使同时与20.0kHz的调制信号重叠，对光信号A1、A2、A3和光信号B1、B2、B3也没有影响。没有影响是由于约为20.0kHz的慢信号容易在光接收单元7中分离和消除。
另外，所述调制频率并不限于20kHz，可以使用不同的频率。然而，当安装具有抑制光功率或者系统线路中用以分配光控制信息的调制频率波动功能的装置时，比如即使安装至少一个光学放大器12以使输出保持在固定的水平，则所述频率最好应该在1kHz-1Mhz范围内。
这样做的原因在于，通常能够把光学放大器12输出光的功率抑制在固定水平的频率是1kHz或低于1kHz，而抑制功率波动低于1kHz也将具有消除光控制信息的不良影响。
因此，在1kHz-1Mhz范围内的频率对于保证可靠的信息传输是最佳的，不会对光信号产生影响。相反，当把光学放大器12的输出控制在固定水平时，抑制功率波动的频率范围必须低于调制光控制信息的频率。
示出功率调整和调制这种结构是通过光控制信息引入单元13和光功率控制单元14实现的，然而这些功能可以分开单独进行。
而且，根据这一结构，光控制信息A1＇、A2′、A3′与光信号B1、B2、B3一起被分配(发送)，然而因为下一个光功率控制单元14和光控制信息引入单元13重新把光控制信息(例如C′)重叠，所以光控制信息A1′、A2′、A3＇自动删除。
因此，可以发送光控制信息，而不与前一级的光控制信息A1′、A2′、A3＇相混淆。
此外，通过把光控制信息与同时沿相反方向传输的光信号重叠可以容易地传输光信息，而无需为光控制信息设置新的信号通道。
用于传输光控制信息的媒介为光信号，以便可以在长距离上以非常高的速度进行控制。
而且在这一结构中，连续发送与光功率相关的信息，然而当光输入检测单元16中的光功率在长时间内连续固定时，那么一旦发送光控制信息就可以固定光功率，然后通过光功率控制单元14把光功率控制为指定值。在漫长的时间段内光输入检测单元16中出现光功率波动的情况下，光功率控制单元14可以在固定的时间段内周期性进行调整。
本发明关于传输介质也不限于使用光纤作为光信号传输通道或信息传输通道。例如，本发明对于在光信号传输之后容易出现光功率波动的传输介质也是有效的。
用于发送光控制信息的媒介并不限于沿相反方向传输的光信号，可以重新设置一种媒介，用以发送光控制信息。例如，可以传输波长不同于重新设置的光传输单元的光控制信号，这样来发送光控制信息。这样，可以得到对必须传输的光信号绝对不产生影响的控制结构。
另一方面，本发明也适用于这样的情况，例如在设置光学可变增益调节器31-1、31-2、31-3的三个波长的通道上，将2、3、4种光波长信号中的每一个分组为(A1,A2)、(A3,A4,A5)、(A6,A7,A8,A9)并予传输。
这时，光控制信息引入单元13中因为每组的光控制信息重叠，所以同一光控制信息重叠在同一组的所有光波长信号上。因此，通常可以通过光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19检测这些组。在这样的结构中，即使在内部丢失一个光波长的信号这种不易出现的情况下，同一组中的其他光信号将传输这一光控制信息，以致仍然能实现控制，而不切断信息传输。
在上面的结构中，光学放大器12设置在光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19的后置级，然而作为替代，可将光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19设置在光学放大器12的后置级。然而，公认的是与光学放大器12增益有关的波长根据放大倍率而变化。因此，当把光输入检测单元16设在光学放大器12的后置级时，应使光学放大器12的放大倍率保持在固定值。其原因在于固定的放大倍率能够抑制由于依赖波长的增益变化，而且因为从光学放大器12后置级的光功率中去除依赖波长的成分能够保持与光学放大器12的前置级的光功率匹配的值。
按照这种方式，把光输入检测单元16或光控制信息输入检测单元19设在光学放大器12的后置级时，光学放大器12后方的波长增益偏差受光学放大器的影响，然而在光学放大器之前和之后保持了信号的峰值噪声比值(光学放大器的光学元件的自然发射)。因此，利用具体的峰值信号功率与附近光学元件自然发射的比直，可以获得光学放大器12前置级的波长增益偏差的替代数据。
当由于上述任可一种情况的原因使光控制信息被切断时，必须提供防范措施，以便确保控制稳定和传输系统可靠。图21示出了第一种防范措施的例子。
光学可变增益调节器31-1、31-2、31-3的调整值存储在光控制信息引入单元13和光功率控制单元14内，作为保持电路50-1、50-2、50-3固定时间的平均值。当安装在控制单元20内的光控制信息切断检测电路51-1、51-2、51-3检测到光控制信息被切断或被打断时，把检测结果传输给保持电路50-1、50-2、50-3。直到由来自比较器33-1、33-2、33-3的信号控制的光学可变增益调节器31-1、31-2、31-3，以允许控制和转换的方式，作为调整值存储在保持电路50-1、50-2、50-3中。
在这类结构中，即使光控制信息被切断，光学可变增益调节器31-1、31-2、31-3也能够保持过去的信息的正确值，并能够保持可简单且稳定地控制的可靠系统。
第二种防范措施的例子虽然没有以图示方式表示出来，但比如当光控制信息A2′被切断时，将发送光控制信息A3′和光控制信息A1＇的平均频率值设定为被切断的光控制信息A2′。通常，光学传输系统的波长增益偏差随着波长缓慢变化。因此，可以处理与光信号A2相邻的光信号A1和A3的平均值，以便产生非常接近于光控制信息A2′的信息。
图22示出由终端单元1变形得到的一个实例。光发射单元6包括光学发射器34-1至34-n。利用光传输检测电路52把发送的每个信号分离出一部分，检测所分出的光，并把检测结果传输给光控制信息生成单元17。在光控制信息生成单元17中计算目前使用的波长，并作为光信息传输给光学光控制信息引入单元13中的可变增益调节器31，再发送到光学放大器中继单元3或终端单元1(图中未示出)的末级。为在光学放大器中继单元或终端单元(图中未示出)的末级保持特定的光输出，通过这一信息，切换光学放大器12的光功率和增益。在这种结构中的切换媒介并不限于光学放大器，比如可以是光学开关或光接收单元。
记录波长常数变化的位置并不限于终端单元，最好在波长常数出现变化的位置，例如光学开关上。
此外，如果要切换的波长常数是在通过检测实际的光功率检测波长常数之前预先确定的，那么可以把这一波长常数作为光控制信息发送，使所述结构能够切换成所需要的正确的增益或光功率，在切换过程中可以稳定地传输光信号，而不延迟。
图23示出了光功率调整单元14和光学耦合器的具体结构。图23所示的结构在日本未审专利特开平8-278523和相应的美国申请08/626951中有介绍，这里作为参考编入本说明书。这种结构包括把光信号耦合到λ1、λ2、λ3信号波段的光学耦合器36、37、43，调整分离到相应通道上之光信号λ1、λ2、λ3的光功率的光功率调整单元14-1、14-2、14-3，和混合已调整的λ1、λ2、λ3波段的光学耦合器38、39、42。
光功率调整单元14-1、14-2、14-3中的光学可变增益调节器31-1、31-2、31-3由下列元件构成，即掺杂稀土元素的光纤53-1、53-2、53-3，例如加铒的光纤，泵浦光源54-1、54-2、54-3，例如1480半导体激光器，和光学耦合器55-1、55-2、55-3。通过调整泵浦光源54-1、54-2、54-3的激励光，能够相应地放大或衰减输入到光功率调整单元14-1、14-2、14-3之光信号的波段。
图23所示结构具有安装在每个波段上的光功率调整单元，然而可以设定波长偏差，使一个波段的功率输出或增益与参考值相当。因此，可以省去一个光功率调整单元例如14-1。而且，在图20所示的结构中，为了描述方便，是针对三个通道进行说明的，然而当分成n个通道时，可以并列安装光功率调整单元，并提高光学耦合器的常数，以便处理输出信号。另外，通过波长间隔确定光信号波段λn，波段λn可以包含任何数量的波段。
日本未审专利特开平8-278523描述了上述信息，然而在本发明中，图23所示的结构也包括光功率调整单元14-1、14-2、14-3中的泵浦光源54-1、54-2、54-3，由光控制信息生成单元17或控制单元20予以控制。这种结构使得由光功率调整单元14-1、14-2、14-3同时生成光控制信息和调整光功率。
另外，图23所示的光学耦合器可以用为一个实例，图24示出日本未审专利特开平8-278523中的结构和在这种情况下的整体结构。
为了简化说明，图24中略去了光功率调整单元14-1、14-2、14-3。在该图中，1X3星形光学耦合器56把光分成三个相等的部分。继而，这些相等部分的光中只有波长为λ1的光通过通带为λ1的光学滤波器57-1，只有波长为λ2的光通过通带为λ2的光学滤波器57-2，和只有波长为λ3的光通过通带为λ3的光学滤波器57-3。这些波长也可以通过1X3星形光学耦合器耦合。
这里，如果λ1＞λ2＞λ3，也可以用低通滤波器作为光学滤波器57-1，用作阻断波长λ2、λ3的滤波器。另外，也可以用高通滤波器作为光学滤波器57-3，用于例如阻断波长不低于λ3的光。
这些光学耦合器36、37、43、38、39、42允许对每种波长的光功率进行高度精确的调整。当重叠波段的数目增加时，例如使用波段λ1、λ2、λ3、λ4、…λn，可以相应地增加星形光学耦合器56、58的数目，并使光学滤波器57的数目增加，以与所述光学耦合器的数目匹配。
自不必说，光学耦合器能够耦合每个波段，而且并不限于1X3星形光学耦合器56、58。利用图25详细描述了光学可变增益调节器31的例子，如同日本未审专利特开平8-278523中所描述的那样。为了简化描述，图中使用了光学可变增益调节器31-n。然而，实际使用时，最好将光学可变增益调节器设计成在各个通道中与波长关系匹配，根据衰减、放大的量，在每个通道中衰减、放大，如果光学可变增益调节器完全相同地并列排列，就不需要这样的光学可变增益调节器。
在图25中，比如若泵激光源54-n的激励光来自820nm的发光二极管，那么激励光通过光学耦合器55-n输入到掺杂稀土元素(铒)之光纤53-n的后端，而且实现脉动发光。波长为λn的光从掺杂稀土元素(铒)的光纤53-n的前端输入，经过放大或衰减之后输出。
通过光控制信息生成单元17(图中未示出)或控制单元20(图中未示出)从外部控制泵激光源54-n。这里，激励光也可以从掺杂稀土元素(铒)的光纤53-n的前置级输入。另外，也可以使用半导体放大器作为光学可变增益调节器31-n，而且在这种情况下，可以通过光控制信息生成单元17(图中未示出)或控制单元20(图中未示出)控制激励电流。
下面给出图25的结构中使用光学可变增益调节器31-n的原因。通常，在光放大媒介中使用光学放大器，在被加给激励功率时，起放大光信号的作用，但在所加给的激励功率小于或等于零(0)时，那么该光用作衰减媒介。在图22的例子中，光学可变增益调节器31-n包括掺杂稀土元素的光纤53-n、泵激光源54-n和光学耦合器55-n，以便在泵激(激励)功率较小时，光学可变增益调节器31-n能起负增益作用，而在泵激(激励)功率较大时，光学可变增益调节器31-n能起正增益作用。
通过增大或减小泵激(激励)功率可以调整光功率，以便可以使光学可变增益调节器31-n关于在每个分开的波长能够简单并且容易地设定光输出功率、增益或波长偏差。另外，放大波段的宽度足以覆盖多路复用(重叠)信号的波段的宽度，以便可以在各个波长上使用的光学可变增益调节器31-n。
这种结构所用的掺杂稀土元素铒的光纤53-n无需过度的放大特性，因而十二米长的光纤或十二厘米左右长的光波导是足够的。通常，泵激(或激励)掺杂稀土元素的光纤导致自然发光，该自然发光是光噪声成分。在掺杂稀土元素的光纤中，这种自然发光或辐射的总附加量很少，泵激光源的功率也较小时，能够抑制掉这种自然发光或辐射。因此，铒的总添加量最好在每米50000ppm以内，而且泵激光源的功率最好是在30毫瓦以内。而且，所需要的铒也不必总是加在光纤中，而是可以加在透镜中等等。
在上面的描述中，发光二极管54-n输出的830nm的光在50毫瓦以内，如同用作泵激光源54-n那样。通常，当使用掺杂稀土元素的光纤作为放大媒介时，波长为980nm或1480nm的高输出半导体激光器能够有效提供高的增益。然而，在图22中，如上所述，用于光学可变增益调节器31-n中的泵激光源54-n尤其适用于低输出的光源或具有低增益带宽的光源。因此，可以用于这种结构的泵激光源54-n的合用范围较宽，而且可以采用比与例如在520nm、660nm、820nm、980nm和1480nm附近的低输出光源。这种结构中在830nm附近所用的发光二极管54-n就成本而言最好是较低的，以便可以用于低成本组成光学可变增益调节器31-n。
图26示出本发明的另一种改进。该图中，在双向光学传输系统中，终端单元1、第一光学放大器中继单元3-1、第二光学放大器中继单元3-2和终端单元4全部通过大约90千米的传输介质5连接。多路复用光波信号u1至u16及v1至v16在终端单元1和4之间双向传输。
图27示出终端单元1和4的详细结构图。图中示出了终端单元1的布局。光发射单元6包括光学发射器34-1(u1=1548.51[nm])、光学发射器34-2(u2=1549.32[nm])、光学发射器34-3(u3=1550.12[nm])、光学发射器344(u4=1550.92[nm])、光学发射器34-5(u5=1551.72[nm])、光学发射器34-6(u6=1552.52[nm])、光学发射器34-7(u7=1553.33[nm])、光学发射器34-8(u8=1554.13[nm])、光学发射器34-9(u9=1554.94[nm])、光学发射器34-10(u10=1555.75[nm])、光学发射器34-11(u11=1556.55[nm])、光学发射器34-12(u12=1557.36[nm])、光学发射器34-13(u13=1558.17[nm])、光学发射器34-14(u14=1558.98[nm])、光学发射器34-15(u15=1559.79[nm])、光学发射器34-16(u16=1560.61[nm])，而且发射16通道的光信号。这里，设定λ3为1554.13±7.2[nm]。λ3是至少包括光信号u1至u16的波段。
发射的光信号被光学传输检测电路52分离出一部分。分离出的光受到检测并且把检测结果传输给光控制信息引入单元13和光功率调整单元14中相应波长的光学可变增益调节器31。如果检测到传输信号中断，那么这一结构起停止光学可变增益调节器31的作用。
而且，光学传输信号通过光学传输检测电路52，然后再由光控制信息引入单元13和光功率调整单元14输入光控制信息，在调整光功率以后，通过光学耦合器耦合到一条光纤中。这时耦合的多路复用(重叠)光信号通过色散补偿器以补偿色散，这种色散是光纤的特性，同时也通过耦合器。通过光学放大器12放大以后，光信号通过光学耦合器输入到光纤中。这里，色散补偿器60可以安装在光学放大器单元的前置级也可以安装在后置级。
另一方面，在另一端的终端单元4中，光发射单元6包括光学发射器34-1(v1=1530.33[nm])、光学发射器34-2(v2=1531.12[nm])、光学发射器34-3(v3=1531.90[nm])、光学发射器34-4(v4=1532.68[nm])、光学发射器34-5(v5=1533.47[nm])、光学发射器34-6(v6=1534.25[nm])、光学发射器34-7(v7=1535.04[nm])、光学发射器34-8(v8=153.82[nm])、光学发射器34-9(v9=-1538.19[nm])、光学发射器34-10(v10=1538.98[nm])、光学发射器34-11(v11=1539.77[nm])、光学发射器34-12(v12=1540.56[nm])、光学发射器34-13(v13=1541.35[nm])、光学发射器34-14(v14=1542.14[nm])、光学发射器34-15(v15=1542.94[nm])、光学发射器34-16(v16=1543.73[nn])，而且发射16通道的光信号。这里，设λ1为1533.08±3.2[nm]，设定λ2为1540±3.2[nm]。而且，λ2是至少包括光信号v1至v16的波段。
发射的光信号被光学传输检测电路52分离出一部分。分离出的光受检测并且把检测结果传输给光控制信息引入单元13和光功率调整单元14中相应波长的光学可变增益调节器31。如果检测到传输信号中断，那么这一结构起停止光学可变增益调节器31的作用。
而且，光学传输信号通过光学传输检测电路52，然后再由光控制信息引入单元13和光功率调整单元14输入光控制信息，在调整光功率以后，通过光学耦合器59耦合到一条光纤中。这时耦合的多路复用(重叠)光信号通过色散补偿器60，以补偿色散这种色散是光纤的特性，同时也通过耦合器11。通过光学放大器12放大以后，光信号通过光学耦合器输入到光纤中。这里，色散补偿器60可以安装在光学放大器单元12的前置级也可以安装在后置级。
在终端单元1中，由光纤15将光信号v1至v16输入到光学耦合器11中，然后再输入到光控制信息输入检测单元19中。光控制信息输入检测单元19与光学放大器中继单元3有关，这在后面将进行描述。通过光控制信息输入检测单元19的光信号再通过光学放大器12和增益等值滤波器61，并被输入到光学耦合器11。另外，在色散补偿器60中补偿了色散量以后，借助与光接收单元7、光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19对应的光学耦合器59，使光信号被接收于光学接收器41-1至41-16中。
在终端单元4中，来自光纤的光信号u1至u16被输入到光学耦合器中，然后再输入到光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19中。光控制信息输入检测单元19与光学放大器中继单元3有关，这在后面将进行描述。通过光控制信息输入检测单元19的光信号通过光学放大器12和增益等值滤波器61，并被输入到光学耦合器59。而且，在色散补偿器60中补偿了色散量以后，借助与光接收单元7、光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19对应的光学耦合器59，使光信号被接收于光学接收器41-1至41-16中。增益等值滤波器61消除光学放大器12的增益偏差。
在终端单元1和4中，在光接收单元7、光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19中检测到的输入功率值被发送到光控制信息生成单元17，并且把与光功率监测值的目标值大小有关的信息从光控制信息生成单元17发送到光控制信息引入单元13。通过这一处理，光控制信息v1＇至v16＇分别将多路复用于光信号u1至u16上，而光控制信息u1′至u16＇分别被多路复用于光信号v1至v16上。与这一处理并行的是，通过终端单元1和4中的光控制信息输入检测单元19检测光控制信息u1′至u16′或v1′至v16′，把检测到的信息发送给控制单元20。控制单元20根据这种信息使光功率调整单元14-1至14-16把功率保持在指定值范围以内。在这一点上，这一处理过程与上述的结构没有什么不同。
然后，图28和图29示出了光学放大器中继单元3-1和光学放大器中继单元3-2详细的结构布局。图28是由图13所详细解释之结构的一种改进。另一方面，图29是由图18所详细解释之结构的一种改进。
在图28和图29中，光信号λ1和λ2从右边输入到光学放大器中继单元3-1，而光信号λ3从左边输入。根据日本未审专利公开特开平8-278523中使用的把信号波段分离(分配)为λ1、λ2和λ3并分开调整每一个的方法解释图28和图29。
利用光学耦合器11和光学耦合器38预先将图28中的光信号耦合为(λ1)、(λ2，)和(λ3)，光学耦合器38把(λ1)、(λ2，)分为两路，以便通过不同的通道并进行放大。
在图29中，因为光信号(λ1、λ2、λ3)通独的单个通道并放大，所以采用通过光学耦合器42、43把光信号分离为(λ1)、(λ2，)和(λ3)的结构。在任何情况下，利用日本未审专利公开特开平8-278523中描述的方法都可以提高本发明的效果。
首先说明图28的结构。光信号λ3(以及光控制信息v1′至v16′)通过光输入检测单元63-2并在光学放大器单元12中放大，然后在光功率调整单元14-3中调整以后被输入到色散补偿器62-2中。来自色散补偿器62-2的光信号λ3(以及光控制信息v1′至v16′)被光学放大器单元12放大，通过光输入检测单元64-2以后，再通过光学耦合器11沿传输通道被发送出去。
光输入检测单元63-2检测λ3部分(以及光控制信息v1′至v16′)，再由光输入检测单元64-2从λ3部分得出检测信号(以及光控制信息v1′至v16′)。然后控制单元65调整光学放大器单元12的放大量，并控制本结构中的光功率调整单元14-3。
这种结构利用通过光输入检测单元64-2检测的检测信号只控制光学放大器单元12的放大量，并控制λ3(以及光控制信息v1′至v16′)的输出功率，达到+17dBM。
另一方面，由光功率调整单元14-3把光输入检测单元63-2测得信号调整到一定的量值。在光学放大器单元12中，增益的平衡根据输入功率随波长而变化。如日本未审专利公开特开平8-278523中所描述的那样，光功率调整单元14-3根据输入功率对光学放大器单元12进行控制，以便能够抑制随波长而变化的增益平衡。
光信号λ1和λ2(以及光控制信息u1＇至u16′)通过光输入检测单元63-2，并在光学放大器单元12中放大，然后光学耦合器37把光信号λ1和λ2分为两路。分离以后光信号λ1原样发送到光学耦合器38，光信号λ2在光功率调整单元14-2中受到调整，这两个信号在光学耦合器38中混合，并通过色散补偿器62-1。然后光信号λ1和λ2在光学放大器单元12中被放大，通过光输入检测单元64-1以后，再经光学耦合器11沿传输通道发送出去。
根据光输入检测单元63-1从一部分光信号λ1和λ2(以及光控制信息u1′至u16′)检测到的信号和光输入检测单元64-1从放大的一部分光信号λ1和λ2(以及光控制信息u1′至u16′)检测到的信号，将控制单元65设计成既控制光学放大器单元12的放大量又控制光功率调整单元14-2。
在这种举例的结构中，利用由光输入检测单元63-1测得的检测信号仅仅控制光学放大器单元12的放大量，而且控制λ1和λ2(以及光控制信息v1′至v16′)的输出功率达到+17dBM。另一方面，利用由光输入检测单元64-1测得的信号仅仅控制光功率调整单元14-3的调整量，使光信号λ1和λ2的功率彼此相等，或者使控制达到消除随波长变化的增益平衡。
下面说明图29的结构。光信号λ1、λ2和λ3(以及光控制信息u1＇至u16＇和v1＇至v16′)通过光学耦合器21，并在光学放大器单元12中放大，然后通过光学耦合器42并分为三路。利用安装在三路中的两个通道上的光功率调整单元14-2、14-3和所拿的单独通道调整光信号λ1、λ2和λ3。
上述的三路信号通过光学耦合器43混合为一路信号，通过色散补偿器62，再经被光学放大器单元12放大。根据光输入检测单元63检测到的一部分光信号λ1、λ2和λ3(以及光控制信息u1′至u16′和v1＇至v16′)和光输入检测单元64检测到的一部分光信号λ1、λ2和λ3(以及光控制信息u1′至u16′和v1＇至v16′)，这一结构中的控制单元65通过光学放大器单元12的放大率及和光功率调整单元14-2、14-3的调整量实现控制。
在这种举例结构中，利用由光输入检测单元63测得的信号控制光学放大器单元12的放大率，并实现控制，使来自光学放大器单元12的混合光信号λ1、λ2和λ3(以及光控制信息u1′至u16′和v1＇至v16′)的总功率达到+17dBM。
另一方面，利用由光输入检测单元64测得的检测信号和光信号λ1、λ2和λ3(以及光控制信息v1＇至v16′)以及光信号λ1、λ2和λ3(以及光控制信息u1′至u16＇)控制光功率调整单元14的调整量，使这些光信号各自的功率都相等。受到控制的光信号λ1、λ2和λ3(以及光控制信息v1＇至v16′)和光信号λ1、λ2和λ3(以及光控制信息u1′至u16＇)再一次通过光学耦合器11沿光纤15和18被双向发送。
在实际系统中，连接光学放大器中继单元3-1两端的光纤长度并非正好一样，光量损失也就不同。因此，输入到光学放大器中继单元3-1中的各个光信号λ1、λ2和λ3(以及光控制信息v1＇至v16′)和光信号λ1、λ2和λ3(以及光控制信息u1′至u16＇)的总输入功率将会不同。在适用于容易实现光学放大器单元12总功率或增益的固定控制的常规技术方法中，这些不同的输入将导致不同的增益或输出，从而带来如下问题，即来自光学放大器中继单元3-1的光信号的功率随方向而变化。然而，采用这种结构中的控制，可使光信号的总功率沿两个方向相等地发送。
下面，将用图30描述终端单元1中的光控制信息输入检测单元19、光控制信息生成单元17、光功率控制单元14和光控制信息引入单元13的功能。
如前所述，光输入检测单元16和光控制信息输入检测单元19控制每一波长的光学可变增益调节器31。光输入检测单元16中的发光耦合器71分离光输入信号组A、B和C的一部分，并通过耦合器72分入第一通道、第二通道和第三通道，分别由光探测器73-A、73-B和73-C检测。测得的输入测定值被输入到平均值检测电路74-A、74-B和74-C，并在比较器75-A、75-B中把与光信号组C匹配的平均测定值和与光信号组A及光信号组B匹配的平均测定值进行比较。可变振荡电路76-A、76-B根据它们与光信号组C的平均测定值的差值产生一个频率，并设定在光信号A的光控制信息组A′和光信号B的光控制信息组B＇上。
如图所示，光学可变增益调节器31-1至31-16预先把光控制信息A＇和光控制信息B＇分为两组。以便例如将与光学可变增益调节器31-1至31-8对应的光信号u1至u8取作光控制信息A＇；而将与光学可变增益调节器31-9至31-16对应的光信号u9至u16取作光控制信息B＇。这种结构使光学可变增益调节器对与可变振荡电路76-A、76-B的频率对应的组起作用，并找出来自终端单元1的光控制信息组A＇和光控制信息组B＇。
来自终端单元1的光控制信息组A＇和光控制信息组B＇通过光学放大器中继单元3-1和3-2并被输入到终端单元4。终端单元4的结构与终端单元1基本相同，不过，用于检测光信号组的光控制信息A＇、B＇和C＇差值的光输入检测单元16由检测光控制信息组A＇、B＇的光控制信息输入检测单元19所代替。
当把光学放大器安装在光学耦合器36和38之间时，可以更容易而且有效地补偿光损失。
图31示出终端单元4中的光控制信息输入检测单元19结构的具体实例。通过光学耦合器77分离部分光信号u1至u16以后，光控制信息组A＇和光控制信息组B＇被分成加权光信号u1至u8和u9至u16。由光探测器79-A、79-B检测这些被分离的光控制信息组A＇和光控制信息组B＇的信号，并在由频率检测电路80-A、80-B检测频率以后，再次把光控制信息组A＇发送到与光信号组A对应的光学可变增益调节器31-1至31-5，以及再次把光控制信息组B＇发送到与光信号组B对应的光学可变增益调节器31-7至31-16，并从终端单元4传输出去。换句话说，光控制信息生成单元17用于接收光信号组A，以及终端单元4的光控制信息组B＇，检测并再现光控制信息组A＇，并再次输出光控制信息组A＇和光控制信息组B＇。
这些光信号(每组A＇和B＇)通过光学放大器中继单元3-2，并输入到光学放大器中继单元3-2。在光学放大器中继单元3-2中，按照使光功率调整单元14利用控制单元20把功率调整到特定值的方式，把光控制信息组A＇(光信号组A)和光控制信息组B＇(光信号组B)输入到光控制信息输入检测单元19。
在上面的例子中，加权光控制信息组A＇和光控制信息组B＇的光信号组是光信号u1至u8以及u9至u16，或者光信号A或者光信号B，然而也可以采用只加权这些组中某一编号信号的结构。例如，光控制信息可以只对光信号u1至u5和u12和u16加权。使用这样的结构能够扩展组与组之间的波长间隔，而且使得容易利用光学耦合器78进行波长分光。
图32A、32B和32C示出上述光信号、光信号组、光控制信息和光控制信息组的流程方块图。
在图32A中，由终端单元1中的光输入检测单元16测得的光信号v1至v16具有波长增益偏差，在检测之后大约100μs，这一波长增益偏差作为光控制信息组v1′至v16′从光控制信息引入单元13输出，并在大约1200μs时到达终端单元4中的光控制信息输入检测单元19。在光信号达到之后大约100μs光功率调整单元14根据光控制信息组v1＇至v16′调整为指定值，并输出光信号v1至v16。大约1200μs以后，光信号v1至v16到达终端单元1。
相反，由终端单元4中的光输入检测单元16测得的光信号u1至u16的波长增益偏差，在大约1200μs之后作为光控制信息组u1＇至u16＇从光控制信息引入单元13输出，并在大约100μs时到达终端单元1中的光控制信息输入检测单元19。光功率调整单元14在光信号达到之后大约100μs根据光控制信息组u1＇至u16′调整为指定值，并输出光信号u1至u16。在大约1200us以后，光信号u1至u16到达终端单元4。
其次，在图32B的结构中，由终端单元1的光输入检测单元16检测得的光信号组A、B和C的波长增益偏差，在大约100μs之后作为光控制信息组v1′至v16′光控制信息组A＇和光控制信息组B＇从光控制信息引入单元13输出，并在大约1200μs之内到达终端单元4中的光控制信息输入检测单元19。然后，在到达之后大约100μs，根据光控制信息组A＇和光控制信息组B＇再次从光控制信息引入单元13输出作为光控制信息组A＇和光控制信息组B＇的信号，并在大约800μs时到达光学放大器中继单元3-2中的光控制信息输入检测单元19。到达之后大约100μs，光功率调整单元14根据光控制信息组A＇和光控制信息组B＇调整为指定值，并输出调整的光信号组A、B和C。这些发送的光信号组A、B和C在400μs大约时到达终端单元1。
最后，在图32C的结构中，由光学放大器中继单元3-1中的光输入检测单元63、64测得的光信号组D和光信号组(A+B+C)的波长增益偏差，大约在100μs之后发送给光学放大器12或者光功率调整单元14，然后输出由光学放大器12或者光功率调整单元14，调整为指定值的光信号组(A+B+C)或者光信号组D。在大约1μs以内，光信号组(A+B+C)或者光信号组D到达光输入检测单元63、64。
即使从两个方向上输入到光学放大器中继单元3-1中的光信号的功率分布不相等，图32C中的反馈组也起消除输出光信号的功率不均匀分布的作用。
图32B中的结构能够把光信号A、B和C的波长增益偏差抑制在±1.5dB以内。铒掺杂光纤的波长增益偏差特性通常是图33和图34所示的两个特性，所以最好如图所示分为两组。
最后，能够很好地调整图32A中的所有相应光信号。可将总的波长增益偏差抑制在±0.2dB以内。然而，重要的是调整终端单元1和4中的光学可变增益调节器31，以便获得正增益，而且调整范围最好应限制在大约5dB以内。这是因为使用具有负增益的传输信号调整为逐渐衰减意味着光信号的信噪比(S/N)下降，而且减弱了传输特征边缘。而且，使用过大的调整范围提高了各个光信号的功率，增强了色散补偿器60和光纤中的光的非线性效应，所述光纤产生不期望的低传输特征边缘的效果。
因此在这种结构中，图32B中的反馈组大大地抑制了波长偏差，而且很好地调整波长偏差是以图32A的反馈组为基础的最佳措施。由于这一原因，使用光学放大器或者光学放大器和增益等值滤波器减少波长增益偏差的出现，将容易实现很好地调整整个波段的增益偏差。
通常，光学放大器的输入动态范围窄，换句话说，输入功率的允许范围窄在抑制波长增益偏差方面是最佳的。在这种结构的情况下，光学放大器中继单元3-2只包括光学滤波器和增益等值滤波器，以使光学放大器中继单元3-2的输入动态范围窄保持最窄。如果光纤之间存在长度偏差，那么光学放大器中继单元3-2最好由与最短长度光纤连接的光学放大器中继单元构成。可以通过使连接光纤的长度短一些改善输入的光功率，从而使得动态输入范围窄。而且，提供多种类型的反馈，即使这些反馈线路的一个或两个被切断，也可以使用常规反馈继续进行控制，从而提高整个光传输系统的可靠性。
在频率检测电路和比较器中最好使用数字信号处理器(DSP)或者微型计算机。这样的装置能够对信号进行数字处理，而且频率检测性能好。
因此这种类型的结构能够以简单的结构把32通道的多路复用信号抑制±0.2dB以内，而且通过多路复用还能够抑制对信噪比(S/N)的损害，以便可以获得稳定、高可靠性的双向光学传输系统。
因此，如上所述本发明提供了能够自动控制分离波长的光信号的输出功率或者增益，而与光学传输系统的结构无关。
权利要求
1．一种光传输系统，具有多个由光学传输介质连接的光通信装置，该光学传输系统包括检测所述光学传输系统中光信号状态的装置，根据测得的状态发射光控制信息的装置，检测发射的所述光控制信息的装置，以及根据所检测的光控制信息控制所述光信号的状态的装置。
2．一种光传输系统，具有多个由光学传输介质连接的光通信装置，该光学传输系统包括检测所述光学传输系统中光信号功率的装置，发射与测得功率相当的光控制信息的装置，检测发射的所述光控制信息的装置，以及根据所检测的光控制信息控制所述光信号的状态的装置。
3．一种光传输系统，具有多个由光学传输介质连接的光通信装置，该光学传输系统包括检测所述光学传输系统中的多路复用光信号的波长增益偏差的装置，发射与测得之波长增益偏差相对应之光控制信息的装置，检测发射的所述光控制信息的装置，以及根据所测得光控制信息控制所述多路复用光信号的波长增益偏差的装置。
4．一种光传输系统，具有多个由光学传输介质连接的光通信装置，该光学传输系统包括检测所述光学传输系统中光信号状态的装置，根据测得状态发射光控制信息的装置，传输所述光控制信息的光学传输介质，检测发射的所述光控制信息的检测装置，以及根据测得的光控制信息控制所述光信号的状态的装置。
5．一种光传输系统，具有多个由光学传输介质连接的光通信装置，该光学传输系统包括检测所述光学传输系统中光信号功率的装置，发射与测得功率相当的光控制信息的装置，传输所述光控制信息的光学传输介质，检测发射的所述光控制信息的装置，以及根据测得的光控制信息控制所述光信号的功率的装置。
6．一种光传输系统，具有多个由光学传输介质连接的光通信装置，该光学传输系统包括检测所述光学传输系统中光信号状态的装置，把与测得的状态相当的光控制信息多路复用到光信号上并发射所述光信号的装置，传输所述光控制信息的光学传输介质，检测发射的所述光控制信息的检测装置，以及根据测得的光控制信息控制所述光信号的状态的装置。
7．一种光传输系统，具有多个由光学传输介质连接的光通信装置，该光学传输系统包括检测所述光学传输系统中光信号功率的装置，把与测得功率相当的光控制信息多路复用到光信号上并发射所述光信号的装置，发射与测得功率相当的光控制信息的装置，传输所述光控制信息的光学传输介质，检测发射的所述光控制信息的装置，以及根据所测得的光控制信息控制所述光信号的功率的装置。
8．一种光传输系统，具有多个由光学传输介质连接的光通信装置，该光学传输系统包括检测所述光学传输系统中光信号状态的装置，调制与测得的状态相当的光控制信息的光强度以便发射调制的光控制信息的装置，检测发射的所述光控制信息的检测装置，以及根据测得的光控制信息控制所述光信号的状态的装置。
9．一种光传输系统，具有多个由光学传输介质连接的光通信装置，该光学传输系统包括检测所述光学传输系统中光信号功率的装置，调制与测得的功率相当的光控制信息的光强度的装置，检测发射的所述光控制信息的检测装置，以及根据测得的光控制信息控制所述光信号的功率的装置。
10．一种光传输系统，具有多个由光学传输介质连接的光通信装置，该光学传输系统包括检测所述光学传输系统中光信号状态的装置，用与光信号不同的光波长发射与测得的状态相当的光控制信息的装置，检测发射的所述光控制信息的检测装置，以及根据测得的光控制信息控制所述光信号的状态的装置。
11．一种光传输系统，具有多个由光学传输介质连接的光通信装置，该光学传输系统包括检测所述光学传输系统中光信号功率的装置，用与光信号不同的光波长发射与测得功率相当的光控制信息的装置，检测发射的所述光控制信息的检测装置。
12．一种光传输系统，具有多个由光学传输介质连接的光通信装置，该光学传输系统包括检测所述光学传输系统中光信号状态的装置，发射与测得的状态相当的光控制信息的装置，检测发射的所述光控制信息的检测装置，以及通过所述测得的光控制信息控制所述光信号的状态的装置，其中所述光信号和光控制信息进行双向传输。
13．一种光传输系统，具有多个由光学传输介质连接的光通信装置，该光学传输系统包括检测所述光学传输系统中光信号功率的装置，用与光信号不同的光波长发射与测得功率相当的光控制信息的装置，检测发射的所述光控制信息的检测装置，以及通过所述测得的光控制信息控制所述光信号的功率的装置，其中所述光信号和光控制信息进行双向传输。
14．一种光传输系统，具有多个由光学传输介质连接的光通信装置，在终端单元之间进行光信号的发射和接收，而光信号的光学放大在终端单元和光学放大器之间或者在光学放大器之间进行，该的光学传输系统包括检测所述光学传输系统的光信号状态的装置，根据测得的状态发射光控制信息的装置，检测发射的所述光控制信息的装置，以及根据所测得的光控制信息控制所述光信号状态的装置。
15．一种用于光通讯装置的光传输系统，具有多个由光学传输介质连接的光通信装置，所述光学传输系统包括调整光功率的功率调整装置，把调整的光信号输入到光学传输介质的光信号输入装置，检测来自所述光学传输介质的光信号功率的光输入检测装置，用于生成与测得的光功率测定值的大小相关的光控制信息生成装置，用于把生成的信息作为光控制信息输入到所述传输介质的光控制信息输入装置，用于检测来自所述传输介质的光学控制信息的光控制信息输入检测装置，以及用于根据测得的信息把来自光功率控制单元的被调整的光功率控制在指定值范围内的控制装置。
16．光传输系统中的多个光通讯装置，具有终端单元用于发射和接收光信号，或者具有光学放大器中继单元用于光信号的放大，所述光学传输系统包括调整光功率的功率调整装置，把调整的光信号输入到光学传输介质的光信号输入装置，检测来自所述光学传输介质的光信号功率的光输入检测装置，用于生成与测得的光功率测定值的大小相关的光控制信息生成装置，用于把生成的信息作为光控制信息输入到所述传输介质的光学控制信息输入装置，用于检测来自所述传输介质的光控制信息的光控制信息输入检测装置，以及用于根据测得的信息把来自光功率控制单元的被调整的光功率控制在指定值范围内的控制装置。
全文摘要
一种光传输,包括:调整光功率的功率调整装置,检测来自传输介质的光信号功率的光检测装置,用于生成与测得的光功率测定值大小相关信息的光控制信息生成装置,用于把生成的信息作为光控制信息输入所述传输介质的光学控制信息输入装置,用于检测来自所述传输介质的光控制信息的光学控制信息输入检测装置,以及用于调整测得的信息使来自光功率调整装置的光功率控制在指定值范围内的控制装置。
文档编号H04J14/02GK1220531SQ9812339
公开日1999年6月23日 申请日期1998年11月14日 优先权日1997年11月14日
发明者小坂淳也, 铃木隆之 申请人:株式会社日立制作所