专利名称：光放大器、光传输设备、光传输系统及其有关方法
本申请是于1997年8月6日提交的申请号为09/129,844的申请的部分继续申请。此处也把于1995年5月1日提交的、于1998年11月3日授予专利权的、申请号为08/432,074的、标题为“光放大器”的美国5,831,754号专利和上述于1997年8月6日提交的、申请号为09/129,844的、标题为“光传输设备和采用这种设备的光传输系统”的申请都包括进来，以供参考。
本发明涉及一种光放大器、一种光传输设备、一种光传输系统及其有关方法，具体地说，涉及对于光信号来说既能得出低的噪声系数(N/F)又能补偿其色散的一种光放大器、一种光传输设备、一种光传输系统及其有关方法。
通常，众所周知，光信号在掺杂光纤前面的光路级的输入损耗，尤其是采用这种掺杂光纤的光放大器的输入损耗，会使其信噪比恶化。然而，如《光放大器及其应用》一书(欧姆有限公司，1992年5月出版)5-3[1]中所述，在普通光传输设备中的掺杂光纤前面的光路级加入一个光隔离器是不可或缺的，其目的是为了抑制受激发射光或感应发射光(即ASE经放大的自发发射)的反射。然而，在这种结构的光传输设备中，需要加在掺杂光纤前面的光路级的光学元件并非仅有光隔离器，即通常还有包括监视着光波长的波长分割器、监测着传输信号强度的耦合器、用于多路传输激光或受激发射光的多路器等在内的若干光学元件，而这些元件各有自身的损耗。例如，要使增益从25分贝提高到35分贝，就要将用于激励的约100毫瓦的半导体激光器与长度为20米至30米的掺杂光纤结合使用。在这种情况下，掺杂光纤的噪声系数(以下简称NF)是不能忽视的。
在这种结构的光传输设备中，只要已损坏或在传输路线或传输线上受到损耗的光信号用高NF掺杂光纤加以放大，会进一步损坏或损耗，因而要NF保持低于6分贝有困难，这里NF的定义可以是输入端信噪比与输出端信噪比的比值。
此外，在高速光信号加到顺序传输光纤(NDSF无色散偏移光纤)的光路径的情况下，需要插入色散补偿装置。因此，还需要补偿该装置因补偿色散而产生的损耗。
在标题为《2×2双向中继光纤放大器(BDLA)的实验》的出版物(1997电子信息通信协会的协会会议，B-10-184)中，公开了现有技术的这种光放大器结构的实例，介绍能将其NF抑制在7.5分贝。此外，例如在美国专利5,831,754号(日本公开专利平成7-301831(1995)号)中还公开了用于补偿色散补偿装置引起的损耗的结构实例。
在继电器或中继器用K级光放大器传送光信号的情况下，信噪比恶化的幅度与级数K成正比地增加。因此，在信噪比恶化的总幅度具有上限的实际光传输系统中，随着光放大器的信噪比恶化的幅度的增加，必须减少继电器或中继器的数目，从而必须缩短光传输的距离。
例如，在信噪比恶化的总幅度须等于或小于12分贝的规定下，若在80公里的距离处分别安置信噪比恶化幅度为4分贝的光放大器和信噪比恶化幅度为6分贝的光放大器，则在传输路径用4分贝的三(3)级光放大器中继或放大时信噪比恶化的总幅度达12分贝，而用两(2)级6分贝的光放器中继得出的信噪比恶化的总幅度同样是12分贝。即，由于可以在三(3)级的情况下用信噪比恶化幅度为4分贝的光放大器中继因而可用这些放大器传送光信号的距离为240公里，而由于只能在两(2)级的情况下用6分贝的光放大器中继因而传送光信号的距离只能是160公里。
虽然信噪比恶化的幅度不是与NF一一对应的，但使用NF差的光放大器时信噪比恶化的幅度会增加，因而有这样的问题，即再生中继或转播的距离会缩短，在这种情况下光信号会一度恢复到待中继或转播的电信号。
此外，在掺杂光纤分成多级的光放大器的情况下，需要多个激励光源或激光源，从而提高了光放大器的成本，同时使体积庞大，并增加耗电量。
因此，本发明的第一个目的是，为了解决上述问题，提供一种光放大器，它具有以低NF补偿这种色散的功能，并且耗电量小因而经济实惠。
本发明的第二目的是提供一种光传输设备，它具有以低NF补偿这种色散的功能，并且耗电量小因而经济实惠。
本发明的第三目的是提供一种光传输系统，它具有以低NF补偿这种色散的功能，并且耗电量小因而经济实惠。
本发明的第四目的是提供一种光信号放大方法，它具有以低NF补偿这种色散的功能，并且耗电量小因而经济实惠。
按照本发明，为解决上述问题和达到上述目的，提供了这样一种用于光传输设备中的光放大器，该光放大器包括第一掺杂光纤；第二掺杂光纤；第三掺杂光纤；一个给光信号带来损耗的光学元件，它设在所述第一掺杂光纤与所述第二掺杂光纤之间；一个色散补偿器，它设在所述第二掺杂光纤与所述第三掺杂光纤之间；和一个用于激励的激光源，它光学地连接得使所述第一、第二和第三掺杂光纤中至少有两个掺杂光纤共同处于受激状态。
在上述结构的情况下，传输路径上因传播而削弱了的微弱光信号在尚未随着光学元件(例如光隔离器等)的损耗而损坏之前经过一次放大而不致使其NF恶化，同时用于放大这些光信号的第一、第二和第三掺杂光纤受到共同泵激或激励，从而得出一种既经济实惠、体积小、耗电量又低的光放大器。
此外，按照本发明，为达到上述目的，提供了这样一种光传输设备，将光信号从上游设备传送到下游设备，所述光传输设备包括一个光放大器部分，用于放大所传送的光信号，再传送出去；和一个监视/控制部分，用于接收来自上游设备的信息和给下游设备发送包括光传输设备本身的信息在内的信息，其中所述光放大器部分包括第一掺杂光纤；第二掺杂光纤；第三掺杂光纤；一个给光信号带来损耗的光学元件，它设在所述第一掺杂光纤与所述第二掺杂光纤之间；一个色散补偿器，它设在所述第二掺杂光纤与所述第三掺杂光纤之间；和一个激光源，用于共同泵激所述第一、第二和第三掺杂光纤中的至少两个掺杂光纤；在上述结构的情况下，传输路径上因传播而削弱了的微弱光信号在随着光学元件(例如光隔离器等)的损耗而损坏之前经过一次放大而不致使其NF恶化，同时用于放大这些信号的第一、第二和第三掺杂光纤受到共同泵激或激励，从而得出既经济实惠、体积小、耗电量又低的光传输设备。
此外，按照本发明，为达到上述目的还提供了一种供传送光信号的光传输系统，该系统包括一个光发送机，用于往传输路径发送由电信号转换而成的光信号；一个光传输设备，用于接收所述传输路径上的衰减了的光信号，并通过放大，补偿光信号的色散；和一个光接收机，供接收来自所述光传输设备的光信号，将其转换成电信号，其中所述光传输设备的一个光放大器部分包括第一掺杂光纤；第二掺杂光纤；第三掺杂光纤；一个给光信号带来损耗的光学元件，设在所述第一掺杂光纤与所述第二掺杂光纤之间；一个色散补偿器，它处于所述第二掺杂光纤与所述第三掺杂光纤之间；和一个激光源，用于共同泵激所述第一、第二和第三掺杂光纤的至少两个掺杂光纤。
在上述结构的情况下，传输路径上因传播削弱了的微弱光信号也在随光学元件(例如光隔离器等)的损耗而损坏之前经过一次放大而不致使其NF恶化，同时用于放大这些光信号的第一、第二和第三掺杂光纤受到共同泵激或激励，从而得出一种经济实惠、体积小且耗电量低的光传输系统。
此外，按照本发明，为达到上述目的，还提供了这样一种光传输系统，所述系统包括多个光发送机，各自用于往传输路径发送从多个电信号转换过来的一种波长的光信号；第一转发器，用于输入所述一种波长的光信号，将其转换成多个波长互不相同的光信号；一个波长多路器，用于供多路传输所述多个波长彼此互不相同的光信号；一个光放大器，用于放大所述经多路传输的光信号；一个波长划分器，用于将所述放大的经多路传输的光信号划分成波长互不相同的光信号；
第二转发器，用于接收所述多个波长互不相同的光信号，将其转换成一种波长的光信号；多个光接收机，各自用于将所述一种波长的光信号转换成电信号，且还配备有位于发送机旁的监视/控制部分；和位于接收机旁的监视/控制部分；其中所述光放大器的噪声系数(NF)等于或小于4.5分贝。
在上述结构的情况下，传输路径上因传播而削弱了的微弱信号也在随光学元件(例如光隔离器等)的损耗而损坏之前经过一次放大，而不致使其NF恶化，同时用于放大这些光信号的第一、第二和第三掺杂光纤受到共同泵激或激励，从而得出经济实惠、体积小且耗电量低的光传输系统。
此外，按照本发明，还提供了一种在两传输路径之间放大光信号的方法，所述方法包括下列步骤接收来自所述两传输路径其中之一的光信号；用第一掺杂光纤以第一放大系数放大光信号；以光学的方法抑制因ASE(放大的自发射)引起的光的反射；用第二掺杂光纤以大于第一放大系数的第二放大系统光放大光信号；和用第三掺杂光纤以第三放大系数放大光信号，从而将其传送到所述两传输路径中的另一个传输路径，其中所述第一、第二和第三掺杂光纤中的至少两个共同受到泵激。
在上述这种方法的情况下，传输路径上因传播而削弱了微弱光信号也在随光学元件(例如光隔离器)的损耗而损伤之前经过一次放大而不致使其NF恶化，同时用于放大的第一、第二和第三掺杂光纤受到共同泵激或激励，从而使光的传输既经济实惠、结构体积小而且耗电量也低。
图1是本发明第一和第二实施例用作中继器的光传输设备的功能放框图。
图2示出本发明的一个实施例用作中继器的光传输设备中NF测定结果的曲线。
图3示出用于说明在本发明一个实施例用作中继器的光传输设备中插入一个色散补偿器以补偿损耗的曲线。
图4是作为本发明第三实施例的光传输系统的功能方框图。
图5是本发明光传输设备中用作中继器的光放大器另一个实施例的功能方框图。
图6是本发明光传输设备中用作中继器的光放大器另外一个实施例的功能方框图。
图7是本发明光传输设备中用作中继器的光放大器的又另外一个实施例的功能方框图。
以下参照附图全面说明本发明的实施例。
现在参照图1至图3说明作为本发明第一实施例的一个光放大器，和作为本发明第二实施例的光传输设备。
参照图1，图中示出用作继电器或中继器的光传输设备100的方框图。主光信号和光监视信号，按其波长经过多路分路后，通过波多路传输在上游侧(图中左侧)的传输路径20上传送，输入至波长划分器4，在波长划分器4中监视信号从主信号中划分出来。划分出来的监视信号在O/E(光/电)转换部分40转换或改变成电信号。同时，主信号通过波长划分器4抵达具有以95∶5的比值耦合光信号的功能的95∶5光耦合器5。即，通过95∶5光耦合器5，主信号的大部分(即比值中的95)传送给光放大器10A(图中以虚线的矩形表示)，由该放大器加以放大，另一方面，主光信号的小部分(即比值中的5)通过窄带光滤波器31传送至光检波器32。因此，主信号的小部分通过窄带光滤波器31按特定波长选择，由光检波器32转换或改变成电信号，用于表示其入射光的强度。在本实施例中，假设主信号是按波长多路传输的，所以提供有窄带光滤波器31，如果主信号是单一波长的，就不需要窄带光滤波器31了。
此外，在光放大器10A(即图中的右侧)中经放大的主信号，其一部分(即比值中的5)通过另一95∶5光耦合器5’和另一窄带光滤波器31’传送至光检波器32’，从而被转换成电信号，用于表示其入射光的强度。另一方面，在95∶5光耦合器4’中，与上述相反，经放大的主认号再次与监视信号多路传输，由E/O(电/光)转换部分41转换成光信号，从而再传送至下游侧(图中右侧)的传输路径21。
光放大器10A包括掺杂光纤部分1、激光源2、光隔离器6、色散补偿器7和多个波长多路器3A、3B和3C，以及多个光耦合器8，8’。掺杂光纤部分1由三(3)级掺杂光纤1A、1B和1C组成，各掺杂光纤掺有稀土物质。激光源2带有光检波器32”。在此结构中，来自激光源2的激光由光耦合器8按8∶2的比值划分(即8∶2耦合器8)，激光中划分占比值2的小部分通过波长多路器3A引至掺杂光纤1A，用于进行泵激。另一方面，激光中占比值8的较大部分由光耦合器(即1∶1耦合器)8’按1∶1的比值进一步划分成两个部分，通过波长多路器3B和3C分别引至掺杂光纤1B和1C中，也用于进行泵激。
传送至放大器10A的光信号在低激励条件下由掺杂光纤1A进行一次放大，之后，又经过光隔离器6以用于防止ASE(放大的自发射)的反射，然后由掺杂光纤1B进一步加以放大，并通过色散补偿器7。这种结构用于防止第一掺杂光纤受到ASE反射的影响，这一点很重要。因此，隔离器6的隔离作用最好保持在20分贝以上，更理想的情况是保持在30分贝以上。通常，色散补偿器中的信号损耗很大，因此又配备了另一个掺杂光纤1C，将信号再次放大。
这里，激光源2的输出由来自监视/控制部分50的控制信号控制，此部分的作用是监视入射或输入光的强度和经放大的主信号的强度。此外，激光的强度在激光源2的光检波器32”中转换成电信号，然后提供给监视/控制部分50加以监控。虽然按附图没有加以说明，但激光源2等的温度也是受到监控的。
监视/控制部分50接收具有监视作用的电信号，该电信号是在上述O/E转换部分40被转换成电信号的。从而提取传送给光传输设备本身的信息。此信息包括诸如有关按波长多路传输的数目的信息、指示改变放大系数的信息。即，来自上游设备的信息和光传输设备本身的监控器信息都集中到监视/控制部分50上，以用于控制激光源2。此外，监视/控制部分50用具有监视作用的电信号多路传输光传输设备本身的监控信息。此具有监视作用的电信号在E/O转换部分41中转换成监视信号，转换后的信号按波长与主信号一起由波长多路器4’多路传输，输送至下游的传输设备。
按照上述结构，由于没有配备例如光隔离器等之类的能带来大的信号损耗的光学元件，因而有可能得出具有低NF的光放大器和光传输(发送)设备。
就是说，在惯常的光放大器的结构中，需要在掺杂光纤前面的光路级配备光隔离器，用于防止因高激励所引起的ASE的反射光的回输。然而，按照本实施例的结构，即使掺杂光纤1A处在低激励状态的情况下，由于入射信号的水平低因而也能得出足够的增益。因此，若在高激励的掺杂光纤1B与低激励的掺杂光纤1A之间配备光隔离器，入射或输入信号尤其是其NF也不会受到不良的影响，因为入射或输入至光隔离器的信号业已被放大过一次。
此外，按照上述结构，设置色散补偿器所带来的信号损耗可由掺杂光纤1C加以补偿或补充。
此外，按照本实施例的光传输设备，由于它包含有监视/控制部分50，因而它也可以接收有关自身的信息并给下游的设备发送其自身的信息。
在这种结构中，从传输路径20输入至掺杂光纤1A的信号，其水平在-30分贝到-5分贝的范围，掺杂光纤1A的信号放大的增益为10分贝。然而，由于如上述所述该隔离器不是设在光隔离器1A前面的光路级，因而必须注意光的振荡现象。因此，掺杂光纤1A的信号放大增益最好保持等于或小于30分贝，更为理想的情况在10分贝至16分贝的范围。在本例中，掺杂光纤的长度为3米到6米已足够。在上述长度范围内，掺杂光纤本身的NF可以忽略不计。
此外，掺杂光纤1B和1C的增益分别为10分贝至20分贝，长度分别为10米至20米。
这里，激光源可采用波长为980纳米的半导体激光器，或可采用波长为1480纳米的半导体激光器。但较好还是采用波长为980纳米的半导体激光器。这是因为在波长940纳米的激光产生的噪音低于波长1,480纳米的激光产生的噪音。而且，激光的输出水平举例而言，最好是从120毫瓦至150毫瓦。
此外，为保护掺杂光纤IC免受其中振荡的影响，还可配备另一个与色散补偿器7串联的光隔离器。色散补偿器7可采用例如色散补偿光纤、布拉格光栅等。
图2示出对本发明光放大器的结构进行实验或试验时得出的对光信号的输入/输出特性和NF的测定结果(即输入对增益和NF的试验)。具体地说，图2示出了在采用掺杂光纤1A至掺杂行1B的元件构成的系统上得出的测定值。
参照图1，说明图2中的各测定点。输入(输入功率)表示从传输路径20提取或输入的信号水平，左侧纵向刻度上的增益和右侧纵向刻度上的NF分别表示系统中于掺杂光纤1A和1B测出的从掺杂光纤1A至掺杂光纤1B的测定数值。
从图2中可以看出，从传输路径的输入信号的NF规定为等于或小于3.9分贝。即使考虑到实际系统上温度的波动和其生产上的尺度的非均匀性，按照本发明，显然NF也可以控制得等于或小于4.5分贝。此外，通过补偿温度波动并抑制生产上的尺度的非均匀性，也有可能使NF保持等于或小于4.0分贝。
与惯常的光传输设备的NF值(即7分贝)相比，NF改善到4.0分贝意味着，若从信噪比转换成信号，则信号的可传送距离可进一步扩大约100公里，即获得极大的改善。
接下去，参照图3，说明在上述试验过程中从由掺杂光纤1B至掺杂光纤1C构成的系统得出的数值。图3示出于上述系统测定的增益和NF(即噪声系数)的结果，但此处插入了光衰减器代替色散补偿器，其目的是为了得到使色散补偿器的损耗为变量的效果。此试验中测出的波长为1,552纳米，激光源的电功率为50毫瓦，泵激波长为980纳米。
从图3中可以看出，若输入的信号水平等于或小于-20分贝，则与不设衰减的情况相比，当衰减为5分贝时，系统中的增益下降2分贝。此外，当衰减为10分贝时，增益也下降了4分贝。这样，虽然NF大于图2中得出的测定值，但由于在此试验中没有采取降低NF的积极措施，因而NF几乎在5分贝左右保持不变。
从上述试验结果判断，显然本发明的上述上些实施例具有对于因光学元件引起的损耗进行补偿的功效，例如色散补偿器等。此外，还清楚表明，本发明的上述实施例没有使NF上升。
接下去，说明本发明的第三实施例。
参照图4，图中示出根据本发明的实施例的波长多路型光学传输系统的方框图。来自多个光发送机201的单一波长λ0的光信号在转发器210A转换成多个各不相同的波长λ1至λn的光信号，并在波长多路器/解多路器220中多路分解。多路分解后的光信号接着由位于发送机一侧的光放大器10’放大，再发送到传输路径20。传输路径内损坏了的光信号由多级中继光放大器10放大，再输送至传输路径21。即，光信号在经多级中继放大器放大之后再由属于接收机一侧的光放大器10”加以放大，多级中继放大器的数目受各光放大器的NF所限制，放大后的光信号在波长多路器/解多路器220中按其波长划分或解多路。接着，那些被划分成波长为λ1至λn的信号在转发器210B中进一步转换回单一波长λ0的光信号，由多个光接收机202接收。
在此例中，位于发送机一侧的转发器210A和波长多路器/解多路器220中与波长转换有关的信息(即波长转换信息)由监视/控制部分51控制，并于接收机一侧的光发送机放大器10’的输出端作为监视信号与主信号一起多路传输。光中继放大器10(如图1中所述的那一种)在其入端将输出的监视信号进行划分，且该信号在重现和放大之后在中继放大器10的输出端与主信号一起多路传输。同时，在光接收机放大器10”输入端划分的监视信号连同其波长转换信息终止于监视/控制部分52，然后通过控制发送机一侧的波长多路器/解多路器220B和转发器210的操作，进行在各光信号及其发送目标的光接收机之间联系。
各光放大器之间的传输距离L主要根据光信号在传输路径上的损耗确定。然而，最大再生中继距离L0，即光信号只通过光放大器光放在所能传输的最大距离，是随着光放大器NF而极为不同。即，具有低NF的光放大器的继电器或中继器的级数比具高NF的光放大器的继电器或中继器的级数多，因此最大距离L0可以各光发射机之间的距离L为单位扩大至某一数值。
接下去，参照图5，对包括有本发明的另一种光放大器10B的光传输设备100进行说明。
图5是本发明另一个实施例的用作继电器或中继器的传输设备100的方框图，鉴于所有的元件除了光放大器10B外在结构上都相同，在此省略对传输设备的结构和功能的说明。
从本实施例可以看出，光放大器10B中也包括有掺杂光纤部分1、激光源2连同其光检波器32”、光隔离器6和色散补偿器7。掺杂光纤部分1由三(3)级掺杂光纤1A、1B和1C组成，各掺杂光纤1A、1B和1C掺有稀土物质。在此结构中，来自激光源2的激光也由光耦合器8按8∶2的比例划分(即8∶2耦合器)，激光中占比值2的小部分通过波长多路器3A引至掺杂光纤1A，用于进行激励。但在此实施例中，激光中占比值8的较大部分则通过波长多路器3B引至掺杂光纤1B，用于进行激励。而且在此修改方案中，将掺杂光纤1B的长度和比值为8的激光设计得或选择得使激光在其中处于过量状态。因此，过量的激光通过掺杂光纤1B并经过跨接于色散补偿器7的使其旁路的一对波长多路器/解多路器9A和9B引至掺杂光纤1C，用于进行激励。
在此结构中，传送至光放大器10B的光信号在低激励情况下由掺杂光纤1A放大一次。之后，光信号通过光隔离器6以防止ASE的反射。光信号进一步由掺杂光纤1B加以放大，再通过色散补偿器7。同样，在此修改方案中，由于信号在色散补偿器7中的损耗通常很大，因而光信号要进一步由掺杂光纤1C进行放大。
而且，按照此实施例，通过注意所述事项，光传输设备中的光放大器也可获得如上述图1的实施例所获得的同样的效果。
接下去，参照图6，对包括本发明的另外一种光放大器10C的光传输设备100进行说明。
图6是本发明另外一个实施例的用作继电器或中继器的传输设备100的方框图，鉴于所有的元件除了光放大器10C外在结构上都相同，在此省略对传输设备的结构和功能的说明。
在此实施例中，光放大器10C中也包括有掺杂光纤部分1、激光源2连同其光检波器32”、光隔离器6和色散补偿器7。掺杂光纤部分1由三(3)级掺杂光纤1A，1B和1C组成，各掺杂光纤中掺有稀土物质。在此结构中，来自激光源2的激光也由光耦器8按8∶2的比例划分，(即8∶2耦合器8)，激光中占比值2的小部分通过波长多路器1A引至掺杂光纤1A，用于进行泵激。同时，激光中占比值8的较大部分通过波长多路器3B引至掺杂光纤1B，用于进行激励。而且，在此实施例中，掺杂光纤1B的长度和比值为8的激光也组合和设计得使激光在其中处于过量状态。因此，过量的激光通过掺杂光纤1B之后再通过波长多路器/解多路器9’引至掺杂光纤1C，用于进行激励。
传送给光放大器10C的光信号在低激励的情况下由掺杂光纤1A放大一次。之后，光信号通过光隔离器6，以防止ASE的反射。光信号由掺杂光纤1B进一步放大，并在波长多路器/解多路器9’按波长划分一次，然后通过色散补偿器7。而在此实施例中，由于信号在色散补偿器7中的损耗通常大，因而光信号在其中带来损耗。因损耗而损坏了的光信号送回波长多路器/解多路器9’，用激光按波长进行多路传输，从而在掺杂光纤1C中放大信号。
按照此实施例，通过注意所述事项，光传输设备中的光放大器也可获得如上述图1实施例所获得的同样的效果。
接下去，参照图7，对包括本发明的光放大器10D的传输设备100的又另外一个实施例进行说明。
图7是用作继电器或中继器的传输设备100的方框图，鉴于所有的元件除了光放大器10D外在结构上都相同，在此也省略对传输设备的结构和功能的说明。
在此实施例中，光放大器1D中也包括有掺杂光纤部分1、激光源2和另一激光源2’连同其光检波器32”、光隔离器6和色散补偿器7。掺杂光纤部分1白三(3)级掺杂光纤1A，1B和1C组成，各掺杂光纤掺有稀土物质。在此结构中，来自激光源2的激光通过波多路器3A激励掺杂光纤1A。同时，来自另一激光源2’的激光通过波长多路器3B激励掺杂光纤1B。同样，在此实施例中，掺杂光经行1B的长度和来自另一激光源2’的激光也组合和设计得使激光在其中处于过量状态。因此，过量的激光能通过波长多路器/解多路器9’从而也激励掺杂光纤1C。
传送给光放大器10D的光信号在低激励的情况下由掺杂光纤1A放大一次。之后，光信号通过光隔离器6，以防止ASE的反射。接着，光信号用掺杂光纤1B放大，再在波长多路器/解多路器9’按波长划分一次，再通过色散补偿器7。在此实施例中，由于信号在色散补偿器7中的损耗通常也大，因而光信号在其中带来信号损失。因损耗而损坏了的光信号送回波长多路器/解多路器9’，并用激光按波长进行多路传输，从而在掺杂光纤1D中放大信号。
这里，另一激光源2’的输出受控于来自监控着输入光的强度和放大后的主信号的强度的监视/控制部分50的控制信号。此外，激光的强度由另一激光源2’的光检波器32”转换成电信号，从而也受由监视/控制部分50监控。
在此实施例中，与上述各种实施例不同，装设了两套激光源。然而，由于功率30毫瓦至50毫瓦的激光源就足以泵激低激励型的掺杂光经行1A，因而价格便宜。
同样，根据此实施例，通过注意所述事项，光传输设备中的光放大器也能获得如上述图1实施例所获得的同样的效果。
在此实施例中，如上所述，三级掺杂光纤由两套激光源激励。但本发明并不局限于上述诸实施例。举例而言，还可以用一套激光源激励或泵激掺杂光纤1A和1B，并将掺杂光纤1C作为单一激光源使用。在此情况下，最好采用波长980纳米的激光来泵激掺杂光纤1A和1B。虽然不仅可以采用波长980纳米的激光而且也可以采用波长1,480纳米的激光，但选择波长1,480纳米的激光可以获得高的输出。
在上述所有的实施例中，掺杂光纤与激光源之间的关系并不局限于附图中所示的结构。即，可以用信号和激励光的方向相同的前激励法，也可以用信号和激励光的方向相反的后激励法，还可以用在两个方向激励的方法。
此外，按照本发明，还可以提供能够以低廉的价格达至放大高速光信号的目的，而且可获得低NF值的光放大器和光传输设备，而且还有可能提供传输距离长的光传输系统。
权利要求
1.一种光放大器，用于光传输设备，它包括第一掺杂光纤；第二掺杂光纤；第三掺杂光纤；一个为光信号带来损耗的光学元件，设在所述第一掺杂光纤与所述第二掺杂光纤之间；一个色散补偿器，设在所述第二掺杂光纤与所述第三掺杂光纤之间；和一个用于泵激的激光源，光学地连接得使所述第一、第二和第三掺杂光纤中的至少两个掺杂光纤共同受激励。
2.根据权利要求1的光放大器，其特征在于，所述激光源光学地连接得使所述第二和第三掺杂光纤共同受激励。
3.根据权利要求1的光放大器，其特征在于，由所述光学元件为光信号带来的损耗为噪声系数。
4.根据权利要求1的光放大器，其特征在于，所述光学元件包括一个光隔离器，设在所述第一掺杂光纤与所述第二掺杂光纤之间。
5.根据权利要求1的光放大器，其特征在于，所述第一掺杂光纤的长度比第二和第三掺杂光纤两者都短。
6.根据权利要求1的光放大器，其特征在于，所述光放大器的噪声系数置为等于或小于6分贝。
7.一种光传输设备，用于将光信号从上游设备传送到下游设备，包括一个光放大器部分，用于放大所传送的光信号以便传送；和一个监视/控制部分，用于接收来自上游设备的信息和向下游设备发送包括光传输设备本身的信息在内的信息，其中所述光放大器部分包括第一掺杂光纤；第二掺杂光纤；第三掺杂光纤；一个为光信号带来损耗的光学元件，设在所述第一掺杂光纤与所述第二掺杂光纤之间；一个色散补偿器，设在所述第二掺杂光纤与所述第三掺杂光纤之间；一个激光源，用于共同泵激所述第一、第二和第三掺杂光纤中的至少两个掺杂光纤。
8.根据权利要求7的光传输设备，其特征在于，所述光放大器部分的所述激光源光学地连接得使所述第二和所述第三掺杂光纤共同受激。
9.根据权利要求7的光传输设备，其特征在于，由所述光学元件为光信号带来的损耗为噪声系数。
10.根据权利要求7的光传输设备，其特征在于，所述光放大器的所述光学元件包括一个光隔离器，设在所述第一掺杂光纤与所述第二掺杂光纤之间。
11.根据权利要求7的光传输设备，其特征在于，所述第一掺杂光纤的长度比所述第二和第三掺杂光纤两者都短。
12.根据权利要求7的光传输设备，其特征在于，所述光放大器部分的噪声系数置为等于或小于6分贝。
13.一种光传输系统，用于传送光信号，包括一个光发送机，用于向传输路径发送从电信号转换来的光信号；一个光传输设备，用于接收在所述传输路径上衰减了的光信号，并通过将其放大而补偿其色散；和一个光接收机，用于接收来自所述光传输设备的光信号，以便将其转换成电信号，其中所述光传输设备的光放大器部分包括第一掺杂光纤；第二掺杂光纤；第三掺杂光纤；一个为光信号带来损耗的光学元件，设在所述第一掺杂光纤与所述第二掺杂光纤之间；一个色散补偿器，设在所述第二掺杂光纤与所述第三掺杂光纤之间；和一个激光源，用于共同泵激所述第一、第二和第三掺杂光纤中的至少两个掺杂光纤。
14.根据权利要求13的光传输系统，其特征在于，所述光放大器部分的所述激光源光学地连接得使所述第二和第三掺杂光纤共同受激。
15.根据权利要求13的光放大器，其特征在于，所述光放大器部分中的所述光学元件为光信号带来的损耗为噪声系数。
16.根据权利要求13的光传输系统，其特征在于，所述光放大器部分的所述光学元件包括一个光隔离器，设在所述第一掺杂光纤与所述第二掺杂光纤之间。
17.根据权利要求13的光传输系统，其特征在于，所述第一掺杂光纤的长度比所述第二和第三掺杂光纤两者都短。
18.如权利要求13所述的光传输系统，其特征在于，所述光放大器部分的噪声系数置为等于或小于6分贝。
19.一种光传输系统，包括多个光发送机，各自用于向传输路径发送从多个电信号转换来的单一波长的光信号；第一转发器，用于输入所述单一波长的光信号，将其转换成多个波长互不相同的光信号；一个波长多路器，用于多路传输所述多个波长互不相同的光信号；一个光放大器，用于放大所述经多路传输的光信号；一个波长划分器，用于将放大后的经多路传输的光信号划分成多个波长互不相同的光信号；第二转发器，用于接收所述多个波长互不相同的光信号，将其转化成单一波长的光信号；多个光接收机，各自用于将所述单一波长的光信号转换成电信号，此外还配备有一个位于发射机一侧的监视/控制部分；和一个位于接收机一侧的监视/控制部分，其中所述光放大器具有的噪声系数(NF)等于或小于4.5分贝。
20.一种在两个传输路径之间放大光信号的方法，包括下列步骤接收来自所述两个传输路径的其中之一的光信号；用第一掺杂光纤以第一放大系数光放大所述光信号；光学地抑制因ASE引起的光的反射；用第二掺杂光纤以高于第一放大系数的第二放大系数光放大光信号；和用第三掺杂光纤以第三放大系数光放大光信号，以便传送至所述两传输路径中的另一个传输路径，其中所述第一、第二和第三掺杂光纤中的至少两个掺杂光纤共同受激。
全文摘要
一种用于光传输系统的光传输设备,其中的光放大器(10A)包括:第一掺杂光纤(1A);第二掺杂光纤(1B);第三掺杂光纤(1C);一个给光信号带来损耗的光隔离器(6),设在第一掺杂光纤与第二掺杂光纤之间;一个色散补偿器(7),设在第二掺杂光纤与第三掺杂光纤之间;和一个激光源(2),光学地连接得使掺杂光纤(1A,1B,1C)共同受到激励。
文档编号H04B10/02GK1247328SQ9911841
公开日2000年3月15日 申请日期1999年8月28日 优先权日1998年8月28日
发明者小坂淳也, 中野博行, 铃木隆之 申请人:株式会社日立制作所