用于结合一系列有中继的光学片段使用的无中继光学片段的制作方法

专利名称：用于结合一系列有中继的光学片段使用的无中继光学片段的制作方法
用于结合一系列有中继的光学片段使用的无中继光学片段
背景技术：
光纤通信网络通过提供网络节点之间的高速数据来满足信息时代的关键需求。 光纤通信网络包括互连的光纤链路的集合体。简单地说，光纤链路涉及将光形式的信息 发射到光纤中的光学信号源。由于内反射的原理，光学信号通过光纤传播，直到其最终 被接收到光学信号接收器为止。如果光纤链路是双向的，则通常可使用分开的光纤来在 光学上逆向传送信息。光纤链路被用在各式各样的应用中，这些应用各自要求不同长度的光纤链路。 例如，相对较短的光纤链路可被用于在计算机与其附近的外围设备之间或者在本地视频 源(例如DVD或DVR)与电视机之间传送信息。然而，在另一个极端，当要在两个网络 节点之间传送信息时，光纤链路可延伸数百甚至数千千米。长距离以及超长距离光学是指经由数百或数千千米量级的长光纤链路来传输光 信号。经由这样的长距离传输光学信号呈现了巨大的技术挑战。在长距离以及超长距离 光学通信领域中的任何改进都要求相当大量的时间和资源。每一个改进都可能代表一个 极大的进步，因为这样的改进通常引起通信在全球的更为广泛的普及。因此，这样的进步 可以潜在地加速人类进行协作、学习、做生意等的能力，而无论个人驻留在全球的何处。长距离光学链路的开发者面临的许多挑战之一包含光纤损耗。当光学信号被发 送到光纤中时，光学信号具有一定的功率。在密集波分复用(DWDM)中，光学功率分摊 在若干信道中，每个信道对应于某一相应波长或该波长附近的光学信号。但是，当光学 信号行进通过光纤时，光学信号的功率以近似对数线性的方式减小。即使是最好的光纤 也是每一单位长度的光纤就具有某种衰减。这些挑战不能总是通过简单地增大输入光学 信号的光学功率来解决，因为饱和效应导致以特定光学功率进行发送所需的电功率随着 光学功率逼近饱和点而急剧增大。因此，在有中继(repeatered)系统中，通常在一段光纤中按特定间隔使用中继器 (repeater)从而对光学信号进行放大。通常以足够接近以使得光学信号功率仍然处在显著 高于光学噪声的水平处的距离来放置中继器。如果允许光学信号接近光学噪声或者下降 到光学噪声以下，则光学信号将变得难以或者无法重新得到。中继器需要电功率来执行 光学放大。因此，如果功率因其它原因而不能为中继器所用，则可在光缆自身中经由电 导体来提供功率。中继器之间的典型距离例如可以是50到100千米。在一些情况中，如果从发送器终端到接收器终端的距离不是太长，则光学链路 可以根本就不使用中继器。这样的无中继(unrepeatered)系统可以使用远程光学泵浦放大 器(ROPA)与前向和后向拉曼(Raman)泵浦的组合，来将用于这种无中继链路的距离在 长度上延伸至大约300至500千米或者更长。但是，这样的无中继光纤链路目前对于某 些更长的长度并不可行。

发明内容
这里描述的实施例涉及光学通信网络的各个方面。该光学通信网络包括互连两
7个远程终端的有中继光学片段(segment)的串联连接体。可选地，该串联连接体可以包 括分支单元，该分支单元光学地耦合在串联连接体内并且服务于无中继光学片段，该无 中继光学片段将分支单元光学地耦合到另一终端。通过使用拉曼放大器、稀土掺杂光纤 放大器(例如，掺铒光纤放大器(EDFA))和/或远程光学泵浦放大器从而延伸无中继光 学片段的可达长度(reach)，无中继光学片段可以相当长。因此，可将现有的有中继系统 扩展为允许去往和来自先前未被提供服务的或者服务水平较低的远程位置的光学通信， 而不必承受提供、供电于和维护额外中继器的费用。这里所描述的各个方面还涉及将这 种无中继光学片段安装到现有的有中继光学片段的串联连接体中。这里所描述的其它方面涉及使用这种网络、经由有中继光学片段的串联连接体 的一部分并且通过无中继光学片段来实际执行光学通信。可选地，分支单元和/或一个 或多个中继器可被配置为执行前向和/或后向拉曼放大。这种配置甚至可以利用适当的 控制信号来远程地进行，这些适当的控制信号或许是通过带内或带外光学通信来提供， 或者或许是经由通过在设置在光缆中或者与光缆一起提供的电功率线上的已调信号进行 的电通信来提供。因此，分支单元或者中继器可被重新配置，而无需取回或者以其它方 式访问分支单元或中继器。这里的概述并不意图表明要求保护的主题的关键特征或者必要特征，也不应当 被用来辅助确定要求保护的主题的范围。


为了描述可以获得上述和其它优点和特征的方式，将通过参考附图来提供对各 个实施例的更具体描述。应当理解，这些附图仅仅示出了示例实施例并因此不应被认 为对本发明的范围进行限制，将通过使用附图来额外具体和详细地描述和说明这些实施 例，在这些附图中图1示意性地图示了一个光学通信网络，该网络包括有中继的光学片段串联体 和经分支的无中继光学片段；图2图示了一个典型的功率-距离图谱，该图谱示出了在仅有一个远程光学泵浦 放大器(ROPA)操作来使用残留的后向拉曼泵浦功率对向东的光学信号进行放大的情况 中，当光学信号在向东方向上传播通过有中继的光学片段串联体的一部分并且通过无中 继光学片段时的示例光学功率；图3图示了一个典型的功率-距离图谱，该图谱示出了在不存在对向西的光学信 号进行放大的ROPA的情况中，当光学信号在向西方向上传递通过无中继光学片段并通 过有中继的光学片段串联体的一部分时的示例光学功率；图4图示了一种用于将无中继光学片段安装到光学通信网络中的方法的流程 图；图5示意性地图示了一种可配置拉曼设备，其可以是图1中公开的分支单元或者 中继器的一部分或者可用作图1中公开的分支单元或中继器；图6图示了一种用于配置光学通信网络的方法的流程图；以及图7图示了一种在光学通信网络中通过有中继的光学片段串联体的一部分并通 过无中继光学片段进行光学通信的方法的流程图。
具体实施例方式根据这里所描述的实施例，光学通信网络包括无中继光学片段，该无中继光学 片段在光学上可选地经由分支单元将远程终端耦合到无中继光学片段。该无中继光学片 段通过使用拉曼放大器、稀土掺杂光纤放大器(例如，掺铒光纤放大器(EDFA))和/或 远程光学泵浦放大器从而延伸无中继光学片段的可达距离而可以相当长。中继器之一或 者分支单元可以可选地被配置为(可能是远程地)执行拉曼放大。图1示意性地图示出了可以采用这里所描述的原理的示例光学通信网络100。光 学通信网络100包括经由中继器113互连的有中继光学片段112的串联连接体111。串联 连接体111可选地连接两个远程终端即终端101 (在位置A)和终端102 (在位置B)。 在一个实施例中，有中继光学片段112的串联连接体111可以是预先存在的并且可能已经 在终端101和102之间提供光学通信达一段时间了。串联连接体111被图示为包括通过八个中继器113A至113H互连的九个光学片 段112A至1121。但是，这个串联连接体111仅仅是为了说明目的而使用的示例。这里 所描述的原理可被应用于通过n个光学中继器(其中，“n”是任意正整数)互连的n+1 个光学片段的任意串联连接体。光学片段112A至112H在这里可以统称为“光学片段 112”或者“每一个光学片段112”。中继器113A至113H在这里可以统称为“中继器 113”或者“每一个中继器113”。每一个光学片段112包括一根或多根光纤。为了便于双向通信，每一个光学片 段可以包括至少一个光纤对，每一个方向的通信使用一根光纤。但是，光学片段内可以 有的光纤或光纤对的数目不受任何限制。为了便于中继器之间跨长距离的通信，这些光 纤通常是单模光纤。光纤通常被包含在光缆内，光缆为光纤提供环境保护。中继器用于对光学信号执行光学放大。这可通过使用现在已知或者尚未开发出 的任何机制来执行。作为一个示例，可以使用掺铒光纤放大器(EDFA)或者其它稀土掺 杂光纤放大器、拉曼放大器和/或半导体光学放大器(SOA)来执行光学放大。但是，这 里所述的改进并不限于这些类型的放大。不过，中继器放大确实需要向放大器提供电功 率。因此，光缆可能包含电导体用以允许从终端101和/或102向各个中继器113供电。串联连接体111被图示为具有特定的实体布局。具体而言，该串联连接体被图 示为从终端101(在位置A)直线前进到分支单元114，然后斜向上并向右转折从而直线前 进到终端102 (在位置B)。但是，这样的实体布局是任意的，并且不一定与光学片段的 实际实体布局相关。例如，对于水下应用，光学片段可以绕过海底上的实体障碍物并且 可以具有一定量的松弛，这种松弛引起其它转弯。精确的实体布局是无关紧要的。首要 关注的是光学片段的光路长度。但是，通常，中继器之间的光路长度近似相同。中继器之间的距离将取决于总 的终端到终端光路距离、数据率、光纤质量、光纤的损耗特性等等。但是，对于高质量 单模光纤而言中继器之间的典型光路长度可以约为50千米，并且实践中，可以在从小于 或等于30千米到大于或等于90千米的范围内变动。也就是说，这里所描述的原理既不 限于中继器之间任何的特定光路距离，也不限于每一个有中继片段的光路距离都相同的 中继器系统。
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每一个光学片段在一个末端以中继器为界，在另一个末端以终端或者另一个中 继器为界。终端101和102用作光学信号的源和目的地。例如，终端101可以将光学信 号发送到串联111中，在串联111中，光学信号重复地经过光学片段中的衰减后跟中继器 的放大，直到光学信号被终端102接收为止。为了本申请中使用的惯例的目的，从终端 101发送的光学信号将被称为处在“向东”方向，而由终端101接收的光学信号将被称为 处在“向西”方向。也就是说，对术语“向东”和“向西”的使用既不暗示图1中的 组件的任何实际地理关系，也不暗示光学信号的任何实际实体方向。它们仅仅是用于允 许容易地参考光学通信网络的书面表示的技术性术语。例如，在实地上，终端102和103 可以实际上位于终端101的西方。在向西方向上，终端102可以发送光学信号到串联111 中，其中，光学信号重复地经过衰减和放大，直到光学信号被终端101接收为止。光学通信网络100还可选地包括分支单元114和无中继光学片段115，该无中继 光学片段115在光学上将分支单元114耦合到位置C处的远程终端103。分支单元114 操作来将一些前向光学信号从终端101引导到终端103，并将一些向东的光学信号从终端 101引导到终端102。在向西方向上，来自终端102和103的光学信号通过分支单元114 而被提供给终端101。虽然图1中仅示出了一个分支单元，但是串联连接体111中可以存 在其它分支单元，这允许了未被图示出的其它分支点和片段。在一个实施例中，光学信号被进行了波分复用(WDM)并且可能被进行了密集 波分复用(DWDM)，其中，信息在多个不同光学信道中的每一个上传送，每一个光学信 道对应于特定频率的光。在这种情况中，分支单元114可以分别通过执行频带解复用和 复用来对光学信号执行分支和重组。可替代地或者除此之外，分支单元114可以将一些光纤引导通过一个分支，并 将另一些引导通过另一分支。例如，如果在终端101和分支单元114之间存在两个光纤 对，则可能存在分支单元114与终端102之间的一个光纤对(该光纤对专用于终端101与 102之间的通信)，以及分支单元114与终端103之间的一个光纤对(该光纤对专用于终 端101与103之间的通信)。取决于对通过这些分支的光学通信的当前和预期需求，可将 不同数目的光纤对分配通过每一个分支。分支单元114可以是任何传统的分支单元，并 且可以是已经安装在光学片段的有中继串联中的预先存在组件。此外，可以在安装无中 继光学片段时可选地安装分支单元114，因此，分支单元114可以是任何分支单元，无论 是现在存在的还是以后要开发的。在这个示例中，串联111中的中继器之间的光路距离被标为D1，但是这里所描 述的原理不限于中继器之间的光学距离在中继器的整个串联中都一致的实施例。不过， 无中继光学片段115的光路距离被标为D2。光路距离D2可以较大，或许比光路距离Dl 大很多。仅作为一个示例，假设所有有中继光学片段的平均光路距离为至少30千米，或 者或许至少40千米。在该示例中，或许平均光路距离Dl为50千米。无中继光路距离 D2或许可以是100千米或更大，或许是光路距离Dl的至少50%或者甚至是其两倍。通 过使用拉曼放大(后向和/或前向)和/或远程光学泵浦放大器，距离甚至可以延伸至更 远。例如，可以实现200千米、300千米、或者甚至更长的距离。在向东方向上，无中继光学片段115可以可选地包括一个或多个远程光学泵浦 放大器(ROPA) 116B和116D，这些放大器116B和116D潜在地用于可选地对从终端101到终端103的在向东方向上行进的光学信号(即，向东光学信号)进行放大。ROPA例如 可以是掺铒光纤(EDF)或其它稀土掺杂光纤(例如，在线轴(spool)中或者在光缆中)。例如，ROPA 116B(如果存在)使用来自分支单元114或中继器113E的前向泵 浦功率来放大向东光学信号。分支单元114或中继器113E可以可选地以前向拉曼泵浦的 形式来提供泵浦功率，在这种情况中，拉曼泵浦将在与向东光学信号相同的光纤中被提 供给ROPA116B。前向拉曼泵浦功率将随着在光纤中发生前向拉曼放大而消散，但是残 留的前向拉曼泵浦功率将被用于泵浦ROPA 116B。可替代地或者除此之外，可以在光学 上通过分开的光纤来将泵浦功率传递到ROPA 116B。ROPA 116D(如果存在)使用来自终端103的后向泵浦功率来放大向东光学信 号。终端103可以可选地以后向、反向传播的拉曼泵浦的形式来提供泵浦功率，在这种 情况中，拉曼泵浦将在与向东光学信号相同的光纤中被提供给ROPA 116D。后向拉曼泵 浦功率将随着在光纤中发生后向拉曼放大而消散，但是残留的后向拉曼泵浦功率将被用 于泵浦ROPA 116D。可替代地或者除此之外，可以在光学上通过分开的光纤来将泵浦功 率传递到ROPA 116D。在向西方向上，无中继光学片段115可以可选地包括一个或多个ROPA 116A和 116C，这些放大器116A和116C潜在地用于可选地对从终端103到终端101的在向西方 向上行进的光学信号(即，向西光学信号)进行放大。例如，ROPA 116C(如果存在)使用来自终端103的前向泵浦功率来放大向西光 学信号。终端103可以可选地以前向拉曼泵浦的形式来提供泵浦功率，在这种情况中， 拉曼泵浦将在与向西光学信号相同的光纤中被提供给ROPA 116C.前向拉曼泵浦功率 将随着在光纤中发生前向拉曼放大而消散，但是残留的前向拉曼泵浦功率将被用于泵浦 ROPA Iieco可替代地或者除此之外，可以在光学上通过分开的光纤来将泵浦功率传递 到 ROPAl 16C。ROPA 116A(如果存在)使用来自分支单元114或中继器113E的后向泵浦功率 来放大向西光学信号。分支单元114或中继器113E可以可选地以后向、反向传播的拉曼 泵浦的形式来提供泵浦功率，在这种情况中，拉曼泵浦将在与向西光学信号相同的光纤 中被提供给ROPA 116A。后向拉曼泵浦功率将随着在光纤中发生后向拉曼放大而消散， 但是残留的后向拉曼泵浦功率将被用于泵浦ROPA 116A。可替代地或者除此之外，可以 在光学上通过分开的光纤来将泵浦功率传递到ROPA 116A。在一个示例中，如果使用拉曼放大，则拉曼光学泵浦在波长上处在1480nm的 量级上，而光学信号自身主要在C波段(1535nm到1575nm)或者L波段(1568nm到 1608nm)中。当然，多波长的拉曼光学泵浦可以在大范围的光学信号上提供更均一的放 大。图2图示出了功率-距离图谱200，其示出当光学信号在向东方向(由箭头201 表示)上从终端101向终端103传播时的示例光学功率。如上所述，各个ROPA各自是 可选的。在一个实施例中，R0PA116A至116D均不存在。在其它实施例中，存在任意 的一个或多个ROPA 116A至116D的子集。在又一个实施例中，所有的ROPA 116A至 116D都存在。另外，是否在向东或向西光学信号中的任一者或者两者中执行后向或前向 拉曼放大也是可选的。例如，对于向东光学信号，或许没有执行拉曼放大。可替代地，或许执行了前向或后向拉曼放大中的一者。最后，或许前向和后向拉曼放大两者都被执 行。对于拉曼放大的相同替代物同样适用向西光学信号。图2图示出了如下的具体情况其中，对向东光学信号仅执行了后向拉曼放 大，而对向西光学信号仅执行了前向拉曼放大。另外，在此示例中，对向东光学信号仅 使用了一个ROPA 116D，并且在向西光学信号中没有使用ROPA。本领域普通技术人员 将理解，在使用不同拉曼放大和ROPA的情况下将存在不同的图谱。图2中的距离dO到d8对应于图1中的距离dO到d8。距离dO出现在终端101 处。在向东方向上前行，距离dl到d5分别对应于中继器113A到113E的位置，向东光 学信号将通过这些中继器113A到113E在其从终端101到终端103的路上传递。距离d6 对应于ROPA 116A和116B的距离，不过由于ROPA 116A和116B并不存在，所以在图2 的示例中距离d6没有意义。距离d7对应于ROPA 116C和116D的距离，不过d7在此示 例中仅在向东方向上有意义，因为在此具体示例中，ROPA 116D存在，但是ROPA116C 不存在。最后，距离d8对应于终端103的距离。在距离dO处，向东光学信号仍然处在终端101，并且被使得以某一功率发送到 第一光学片段112A中。假设中继器仅提供离散放大，则第一光学片段112A在功率上具 有某种对数衰落(其在图2的垂直对数图中被表示为线性衰落)。在图2中，横轴202表 示光路距离。因此，随着向东光学信号从dO移动通过光学片段112A到dl，光学信号线 性地衰落，在这种情况中不存在分布式放大。但是，这里的原理不限于仅执行离散放大 的中继器，而是还适用于执行分布式放大的中继器。每一个中继器都被供电并且例如执 行离散放大。如图2所示，在距离dl处，中继器113A执行离散放大，将平均光学功率 水平恢复到大约其原始水平。图2示出了线性衰减后跟离散放大的处理，这个处理在有中继串联111的长度内 继续，直到光学信号被使用分支单元114来分支到无中继光学片段115中为止。继续前 行，光学功率随着光学信号从距离dl前进到d2而在光学片段112B内衰减，然后被中继 器113B进行离散放大。光学功率随着光学信号从距离d2前进到d3而再次在光学片段 112C内衰减，然后被中继器113C进行离散放大。光学功率随着光学信号从距离d3前进 到d4而再次在光学片段112D内衰减，然后被中继器113D进行离散放大。光学功率随 着光学信号从距离d4前进到d5而再次在光学片段112E内衰减，然后被中继器113E进行 离散放大。一旦向东光学信号离开中继器113E，光学信号就被分支单元114路由到无中继 光学片段115。在此处理期间，光学信号将经历线性衰减，直到光学信号在距离d7处被 ROPA 116D进行离散放大为止，其中，ROPA116D由来自终端103的通过后向拉曼泵浦 的残留功率进行泵浦。在一个实施例中，主要构成无中继光学片段115的光纤是低损耗 光纤，可能甚至低于0.20dB每千米。这样的光纤目前可在市场上购得。随着向东光学信号从距离d7前进到d8，光学信号经历由传播通过光纤引起的正 常衰减以及由与反向传播的后向拉曼光学泵浦的交互引起的后向拉曼放大的组合。在光 学信号离开ROPA116D时，首先，正常衰减占主导地位，这导致了光学功率的大体上线 性下降。但是，当光学信号逼近距离d8时，拉曼光的功率增大。因此，后向拉曼放大 随着向东光学信号靠近距离d8而提供越来越大的增益，最终达到了拉曼放大超过正常光纤衰减而占主导地位并且实现了分布式增益的地步。在距离d8，向东光学信号到达终端 103，并且可被离散地放大，并且经受终端103能够执行的其它处理。在一个实施例中，终端103可以是NuWave XLS产品(版本1到5中的任一 个，并且也可以是未来版本中的任一个)，其是XTERA 通信公司的产品。但是， 对于终端IO3也可使用其它产品。例如，AlcateHLucentl62OLight Manager (LM)、 Alcatel-Lucent 162 ILink Extender、Alcatel-Lucent 1626Light Manager、NEC Submarine Systems T320Line 终端设备、用于无中继系统的 NEC Submarine Systems SLR320Line 终端 设备、FujitsuFlashwave S650SLTE、Huawei Submarine Networks Optix BWS 1600S LTE 以 及市场上可购得的其它终端也将满足。第三终端103也可通过使用同向传播的拉曼泵浦 在向西方向上执行前向拉曼泵浦，从而对从终端103向终端101行进的向西光学信号进行 放大。图3图示出的功率-距离图谱示出当光学信号在向西方向(由箭头301表示)上 从终端103向终端101传播时的示例光学功率。图3中的距离d0到d8分别对应于图1 和图2中的距离d0到d8。起初，当光学信号离开终端103并且在向西方向上行进通过无中继光学片段115 时，光学信号将由于前向拉曼放大而具有初始放大增强。但是，随着前向拉曼泵浦功率 衰减，光纤的正常衰减逐渐变成主导。在图3的实施例中，不存在用于放大向西光学信 号的ROPA。因此，向西光学信号功率随着光学信号逼近距离d5而可能衰减到相当低的 水平。在距离d5，中继器113E离散地放大光学信号。如果中继器113E有足够能力， 则中继器113E可以完全地放大光学信号以使得功率图谱达到虚线302的水平。然而，由 于中继器113E可能是现有中继器，其可能并未被设计用于这样高水平的放大，所以中继 器113E可能仅仅执行比正常情况下更高水平的放大，但是并不是十分足够用于将光学信 号恢复到由虚线302指定的水平。光学信号经历从距离d5到d4的进一步衰减，然后在距离d4处被使用中继器 113D来进行离散放大。再次地，由于光学功率在光学信号到达距离d5之前如此之低， 其在光学功率达到其最佳操作水平之前可能占用若干中继器片段。在图示示例中，在距 离d4处的离散放大之后的光学功率仍然尚未实现由虚线302表示的最佳水平。向西光学信号随后从距离d4行进到d3，然后在距离d3处被中继器113C进行离 散放大。信号随后从距离d3行进到d2，并且在距离d2处被中继器113B进行离散放大。 光学信号现在处在其最佳光学功率水平。在一个实施例中，中继器放大水平可以被进行 特别修整(tailor)以使得向西光学信号在被终端接收之前处在其最佳功率水平。向西光学 信号从距离d2行进到dl，然后在距离dl处被中继器113A进行离散放大。光学信号随 后完成其最后片段，从距离dl行进到d0，在此处信号可被终端接收并经受终端101的进 一步处理。已经略为详细地描述了图1的实施例，现在将描述各种替代物。在一个实施例 中，分支单元114或者或许是中继器113E可以在向东方向上执行到无中继光学片段115 中的前向拉曼泵浦。这将允许进一步延伸无中继光学片段的光路距离D2，可能达到超过 500千米的距离。特别地，在此情况中，使另一 ROPA 116B在向东方向上执行远程放大
13可能是有利的。可替代地或者除此之外，分支单元114或中继器113E可被配置为执行到无中继 光学片段115中的后向拉曼泵浦，从而对从终端103向终端101行进的向西光学信号执行 放大。特别地，在此情况中，使另一 ROPA116A在向西方向上执行远程放大可能是有利 的。图4图示出了用于将无中继光学片段安装到光学通信网络中的方法400的流程 图。将频繁地参考图1的光学通信网络100来描述方法400。方法400包括光学地将无 中继光学片段的一个末端耦合到分支单元(动作401)，将无中继光学片段定位在其在操 作期间将坐落在的大致位置(动作402)，以及在光学上将无中继光学片段的另一末端耦 合到远程终端(动作403)。这些动作在图4中被图示在近似相同的垂直水平，以强调这 些动作发生的严格顺序并不重要。这些动作中的一些或者全部甚至可以同时发生。参考动作401，无中继光学片段的一个末端被光学地耦合到分支单元。在一个实 施例中，无中继光学片段被设置在不具有电功率导体的线缆中。但是，设置在光学连接 的有中继串联中的线缆确实具有电功率导体，以向各个中继器提供电功率。可通过将无 供电线缆的全部光纤与有供电线缆的适当的相应光纤接合，来光学地将有中继串联的有 供电线缆耦合到无中继光学片段的无供电线缆。此外，有供电线缆的电功率导体可以被 端接(terminate)。如果分支单元是水下分支单元，则可将分支单元带到水面来执行光学 耦合。参考图1，可将无中继光学片段115光学地耦合到分支单元114。已经使用水下 分支单元描述了在此应用中的一些示例。将理解，这里所描述的原理可被应用于陆地分 支单元、对终端着陆地点的延伸、或者来自有中继系统的任何其它(一个或多个)分支或 (一个或多个)延伸。参考动作402，无中继光学片段的一个末端可被定位在在无中继光学片段操作期 间最后一个中继器将坐落在的大致位置，另一个末端可被定位在终端处。例如，如果无 中继光学片段将平放在海底或者海床上，则无中继光学片段可被从船上滚出到海底，以 使得无中继光学片段跨越适当长度。在陆地应用中，可类似地使用用于放置的其它机构 来使无中继光学片段处于适当位置。参考图1，可沿着长度D2来定位无中继光学片段 115。参考动作403，无中继光学片段随后被光学地耦合到终端。用于在光学上将无中 继光学片段耦合到终端的机构是本领域已知的，因而将不在此详细描述。参考图1，可将 无中继光学片段115光学地耦合到终端103。参考图4，随后将终端配置为执行前向拉曼泵浦(动作404)和/或后向拉曼泵浦 (动作405)。在图2和图3的情况中，终端103相对于朝终端103行进的向东光学信号 以反向传播的光学功率的形式执行后向拉曼泵浦。终端103以与离开终端103的向西光 学信号一起行进的同向传播光学功率的形式来执行前向拉曼泵浦。可被配置为提供前向 和后向拉曼泵浦的终端是本领域已知的，并且如上所述可在市场上购得。方法400还包括将分支单元或最后一个中继器可选地配置为执行与向东光学信 号同向传播的前向拉曼泵浦(动作406)和/或相对于向西光学信号反向传播的并对向西 光学信号进行放大的后向拉曼泵浦从而执行后向拉曼放大(动作407)。参考图1，分支 单元114或中继器113E可被配置为执行到无中继光学片段115中的这种拉曼泵浦。这可进一步延伸无中继光学片段115的可达距离，但是会增大分支单元114或中继器113E所 使用的电功率。这样的功率可通过有中继串联111的电功率线来提供，和/或也许通过 提供无中继光学片段115的线缆的电功率线来提供。一旦信道被配置成(通过动作404 到407)，信道就可被点亮(动作408)，从而为光学通信作好准备。在一个实施例中，分支单元114或中继器113E可以是可配置设备，其响应于外 部施加的控制信号从而控制是否执行前向和/或后向拉曼放大，以及为哪根(哪些)光纤 执行拉曼放大。图5示意性地图示出了可配置拉曼设备500，该设备500可以那样的方式 对这种外部施加的控制信号作出响应。如上所述，设备500可以是图1中的分支单元114 或中继器113E，不过设备500可被用在对拉曼放大的外部配置会是有利的任何应用中。设备500包括多个光学端口。在图示出的实施例中，图示了八个光学端口 511、 512、513、514、521、522、531和532。但是，省略号515、523和533表示可以有其它 数目的光学端口——更多或者甚至更少。每一个光学端口可以(但是不一定)服务于用 于双向通信的一对光纤。如果设备500是中继器，则光学端口 510(包括端口 511、512、513和514)可用 于在光学上经由一个光学片段与相邻的中继器或终端连通，并且光学端口 520(包括端口 521和522)和光学端口 530 (包括端口 531和532)可用于在光学上经由其它光学片段与其 它相邻中继器或终端连通。如果设备500是分支单元，则光学端口 510可以是主要光学端口，端口 520可以 是分支光学端口的第一子集(或许通向位置B)，并且端口 530可以是分支光学端口的第 二子集(或许通向位置C)。在该情况中，或许在光学端口 511和521之间、光学端口 512 和522之间、光学端口 513和531之间、以及光学端口 514和532之间延伸双向光纤。省 略号523表示在光学端口子集520中可以存在比两个光学端口更多或者更少的光学端口。 同样，省略号533表示在光学端口子集530中可能存在比两个光学端口更多或更少的光学 端□。解调器550接收外部施加的控制信号。该控制信号可被施加到被光学端口 510、 520和/或530之一接收的光学信道之一。但是，外部施加控制信号也可以是在所提供的 电功率导体上经过调制的控制信号。作为替代，解调器550可将声纳或其它声音信号解 释为控制信号，这在水下环境中、在外部控制信号不能以其它方式发送到设备500的情 况下会有帮助。经过解调的控制信号被提供给配置模块560，该配置设备560通过针对拉曼模块 541、542、543和544中的任一者来关断或开启适当的前向拉曼放大模块或后向拉曼放大 模块而对控制信号作出响应。每一个拉曼模块541到544可以服务于不同的光纤对，并 且还可以是可分开控制的。图6图示了用于将光学通信网络配置为使得设备500执行或者不执行拉曼放大的 方法600的流程图。方法600的一个实例可针对或许是每一个光纤对或者针对每一对中 的每一个方向(前向和/或后向)的拉曼放大而被独立地执行。方法600在没有正在执行拉曼泵浦(动作601)的状态中开始，或者在正在执行 拉曼泵浦(动作603)的状态中开始。出于论述的目的，假设处在对于特定的光学对和 方向没有执行拉曼泵浦(601)的状态中。在该状态中，只要没有被施加表明拉曼泵浦应当开始的控制信号(判定块602中的否)以及/或者如果存在表明仍然不应该执行拉曼 泵浦的控制信号(同样是判定块602中的否)，则设备继续不自行相应的拉曼泵浦(动作 601)。另一方面，如果被施加了表明拉曼泵浦应当开始的控制信号(判定块602中的是) 以及/或者如果不存在阻止开始拉曼泵浦所需的控制信号(同样是判定块602中的是)， 则开始拉曼泵浦(动作603)。只要不存在表明拉曼泵浦应当停止的控制信号(判定块604 中的否)以及/或者如果存在表明拉曼泵浦应当继续的控制信号(同样是判定块604中的 否)，则拉曼泵浦继续。在某一时刻，如果接收到表明拉曼泵浦应当停止的控制信号(判 定块604中的是)以及/或者如果不存在防止拉曼泵浦停止所需的控制信号(同样是判定 块604中的是)，则拉曼泵浦停止(动作601)。在一个实施例中，可使用其它标准来供设备判断是否要开始或者停止拉曼泵 浦。一个标准可以是在相应光纤长度上测得的接收信号功率。如果接收信号功率太低， 则设备可以自主地发起拉曼泵浦。图7图示了用于在图1的终端101和103之间进行光学通信的方法700的流程 图。方法700包括两个动作701和702。执行这些动作的顺序取决于光学信号是向东光 学信号还是向西光学信号。在向东光学信号的情况中，光学信号被使得传递通过第一终端101与分支单元 114之间的有中继光学片段(动作701)，然后光学信号被使得传递通过无中继光学片段直 到另一终端103 (动作702)。在向西光学信号的情况中，光学信号被使得从终端103开始 传递通过无中继光学片段直到分支单元114(动作702)，然后光学信号被使得传递通过分 支单元114与终端101之间的有中继光学片段(动作701)。因此，这里所描述的原理提供了一种通过将无中继光学片段分支到现有的光学 片段有中继串联中来延伸光学通信的改进机制。由于无中继光学片段可以比现有系统中 的中继器之间的平均距离更长，或许长很多，所以可以降低提供到远程位置的光学通信 的成本。虽然这种无中继光学片段的带宽可能与有中继系统不同(所有其它事项都相 同)，但是无中继光学片段可以以更低的成本来满足位置C的光学通信需要，从而为严格 使用中继器系统的分支提供了一种重要且有利的替代物。因此，这里所描述的原理可以允许更远程的区域能够访问光学地传送的信息， 从而为现有技术以及潜在地为远程区域的生活质量提供了极大的进步。本发明可以以其它具体形式来实现，而不会脱离其精神或本质特性。所描述的 实施例不管在任何方面都应当被认为是例示性的而非限制性的。因此，本发明的范围由 所附权利要求来指示，而非由以上描述来指示。在权利要求的等同物的含义和范围内的 所有改变都应当包含在这些权利要求的范围内。
权利要求
1.一种光学通信网络，包括无中继光学片段，该无中继光学片段将分支单元光学地耦合到远程终端，所述分支 单元被光学地耦合在多个有中继光学片段的串联连接体内，所述串联连接体光学地将第 一终端互连到第二终端，每一个有中继光学片段在第一末端具有中继器并且在第二末端 具有中继器或者第一终端和第二终端中的一者，所述远程终端是第三终端。
2.根据权利要求1所述的光学通信网络，还包括所述远程终端。
3.根据权利要求1所述的光学通信网络，还包括所述分支单元。
4.根据权利要求3所述的光学通信网络，还包括所述多个光学片段的串联连接体。
5.根据权利要求1所述的光学通信网络，其中，全部的所述多个有中继光学片段的平 均光路距离是至少30千米。
6.根据权利要求5所述的光学通信网络，其中，所述无中继光学片段的光路距离是至 少100千米，并且至少比全部的所述多个有中继光学片段的平均光路距离长50%。
7.根据权利要求1所述的光学通信网络，其中，全部的所述多个有中继光学片段的平 均光路距离是至少40千米。
8.根据权利要求1所述的光学通信网络，其中，所述第三终端执行后向拉曼泵浦，用 以对从所述第一终端向所述第三终端行进的向东光学信号进行放大。
9.根据权利要求8所述的光学通信网络，其中，所述无中继光学片段包括第一 ROPA,该第一 ROPA使用所述后向拉曼泵浦来放大所述向东光学信号。
10.根据权利要求8所述的光学通信网络，其中，所述分支单元或者所述分支单元与 所述第一终端之间的中继器执行前向拉曼泵浦，用以对从所述第一终端向所述第三终端 行进的向东光学信号进行放大。
11.根据权利要求10所述的光学通信网络，其中，所述无中继光学片段包括第一 ROPA,该第一 ROPA使用所述前向拉曼泵浦来放大所述向东光学信号。
12.根据权利要求11所述的光学通信网络，其中，所述无中继光学片段包括第二 ROPA,该第二 ROPA使用所述后向拉曼泵浦来放大所述向东光学信号。
13.根据权利要求10所述的光学通信网络，其中，所述无中继光学片段包括第一 ROPA,该第一 ROPA使用所述后向拉曼泵浦来放大所述向东光学信号。
14.根据权利要求1所述的光学通信网络，其中，所述分支单元或者所述分支单元与 所述第一终端之间的中继器执行前向拉曼泵浦，用以对从所述第一终端向所述第三终端 行进的向东光学信号进行放大。
15.根据权利要求14所述的光学通信网络，其中，所述无中继光学片段包括第一 ROPA,该第一 ROPA使用所述前向拉曼泵浦来放大所述向东光学信号。
16.根据权利要求1所述的光学通信网络，其中，所述第三终端执行前向拉曼泵浦， 用以对从所述第三终端向所述第一终端行进的向西光学信号进行放大。
17.根据权利要求16所述的光学通信网络，其中，所述无中继光学片段包括第一 ROPA,该第一 ROPA使用所述前向拉曼泵浦来放大所述向西光学信号。
18.根据权利要求16所述的光学通信网络，其中，所述分支单元或者所述分支单元与 所述第一终端之间的中继器执行后向拉曼泵浦，用以对从所述第三终端向所述第一终端 行进的向西光学信号进行放大。
19.根据权利要求18所述的光学通信网络，其中，所述无中继光学片段包括第一 ROPA,该第一 ROPA使用所述前向拉曼泵浦来放大所述向西光学信号。
20.根据权利要求19所述的光学通信网络，其中，所述无中继光学片段包括第二 ROPA,该第二 ROPA使用所述后向拉曼泵浦来放大所述向西光学信号。
21.根据权利要求18所述的光学通信网络，其中，所述无中继光学片段包括第一 ROPA,该第一 ROPA使用所述后向拉曼泵浦来放大所述向西光学信号。
22.根据权利要求1所述的光学通信网络，其中，所述分支单元或所述分支单元与所 述第一终端之间的中继器执行后向拉曼泵浦，用以对从所述第三终端向所述第一终端行 进的向西光学信号进行放大。
23.根据权利要求22所述的光学通信网络，其中，所述无中继光学片段包括第一 ROPA,该第一 ROPA使用所述后向拉曼泵浦来放大所述向西光学信号。
24.根据权利要求1所述的光学通信网络，其中，所述无中继光学片段包括第一远程 光学泵浦放大器，该第一远程光学泵浦放大器用于对在第一组的一根或多根光纤中并且 在从所述分支单元到所述第三终端的第一方向上行进的光学信号进行放大。
25.根据权利要求24所述的光学通信网络，其中，所述第三终端执行向所述第一组的 一根或多根光纤中的后向拉曼泵浦。
26.根据权利要求25所述的光学通信网络，其中，所述分支单元或者所述分支单元与 所述第一终端之间的中继器执行向所述无中继光学片段的所述第一组的一根或多根光纤 中的前向拉曼泵浦。
27.根据权利要求24所述的光学通信网络，其中，所述无中继光学片段包括第二远程 光学泵浦放大器，该第二远程光学泵浦放大器用于对在第二组的一根或多根光纤中且在 从所述第三终端到所述分支单元的第二方向上行进的光学信号进行放大。
28.根据权利要求27所述的光学通信网络，其中，所述第三终端执行向所述第二组的 一根或多根光纤中的前向拉曼泵浦。
29.根据权利要求28所述的光学通信网络，其中，所述分支单元或者所述分支单元与 所述第一终端之间的中继器执行向所述无中继光学片段的所述第二组的一根或多根光纤 中的后向拉曼泵浦。
30.根据权利要求1所述的光学通信网络，其中，所述分支单元或者所述分支单元与 所述第一终端之间的中继器可被配置为执行向所述无中继光学片段的第一组的一根或多 根光纤中的前向拉曼泵浦，其中，光学信号从所述分支单元向所述第三终端行进，并且 其中，使用从所述前向拉曼泵浦得到的泵浦光学器件来进行所述前向拉曼泵浦。
31.根据权利要求1所述的光学通信网络，还包括所述第三终端，其中，所述第三终端执行向所述无中继光学片段的第一组的一根或 多根光纤中的后向拉曼泵浦，其中，光学信号从所述分支单元向所述第三终端行进。
32.根据权利要求31所述的光学通信网络，其中，所述无中继光学片段包括远程光学 泵浦放大器，该远程光学泵浦放大器使用来自所述第三终端的后向拉曼泵浦来执行光学放大。
33.根据权利要求1所述的光学通信网络，其中，所述无中继光学片段主要由具有 0.20dB每千米或者更少的衰减的光纤构成。
34.根据权利要求1所述的光学通信网络，还包括所述分支单元。
35.—种用于在光学通信网络中的第一终端与第三终端之间进行光学通信的方法，所 述光学通信网络包括多个有中继光学片段的串联连接体、分支单元和无中继光学片段， 所述多个有中继光学片段耦合在所述第一终端和第二终端之间，所述分支单元光学地耦 合在所述有中继光学片段的串联连接体内，并且所述无中继光学片段光学地将所述分支 单元耦合到所述第三终端，所述方法包括致使光学信号经过所述分支单元与所述第三终端之间的无中继光学片段而传递的动 作；以及致使所述光学信号经过所述多个有中继光学片段中的、所述第一终端与所述分支单 元之间的一部分而传递的动作。
36.根据权利要求35所述的方法，还包括在致使所述光学片段经过所述无中继光学片 段而传递的动作之前的如下动作将所述分支单元选择性地配置为执行前向拉曼泵浦的动作。
37.根据权利要求36所述的方法，其中，所述选择性地配置的动作是使用光学控制信 号来执行的。
38.根据权利要求35所述的方法，还包括在致使所述光学信号经过所述无中继光学片 段而传递的动作之前的如下动作将所述第一终端与所述分支单元之间的中继器选择性地配置为向所述无中继光学片 段进行前向拉曼泵浦的动作。
39.根据权利要求35所述的方法，其中，所述光学信号被使得从所述第一终端传递到 所述第三终端，以使得致使所述光学信号经过所述多个有中继光学片段中的、在所述第 一终端与所述分支单元之间的一部分而传递的动作发生在致使所述光学信号经过所述分 支单元与所述第三终端之间的所述无中继光学片段而传递的动作之前。
40.根据权利要求35所述的方法，其中，所述光学信号被使得从所述第三终端传递到 所述第一终端，以使得致使所述光学信号经过所述多个有中继光学片段中的、在所述第 一终端与所述分支单元之间的一部分而传递的动作发生在致使所述光学信号经过所述分 支单元与所述第三终端之间的所述无中继光学片段而传递的动作之后。
41.根据权利要求40所述的方法，其中，所述光学信号至少主要在C波段或者L波段。
42.一种对光学通信网络进行配置的方法，所述光学通信网络包括多个有中继光学片 段的串联连接体、分支单元和无中继光学片段，所述多个有中继光学片段耦合在第一终 端和第二终端之间，所述分支单元光学地耦合在所述有中继光学片段的串联连接体内， 并且所述无中继光学片段光学地将所述分支单元耦合到第三终端，所述方法包括在将所述分支单元安装成光学地耦合在所述有中继光学片段的串联连接体内之后， 用信号通知所述分支单元执行向所述无中继光学片段中的前向拉曼放大的动作，其中，所述分支单元在所述用信号通知的动作之后执行前向拉曼放大，但是不在所述用信号通 知的动作之前执行。
43.根据权利要求42所述的配置方法，其中，所述用信号通知的动作是使用通过所述 多个有中继光学片段的至少一部分而发送的光学信号来进行的。
44.根据权利要求42所述的方法，还包括在用信号通知安装后的所述分支单元执行前 向拉曼放大的动作之后的如下动作用信号通知所述分支单元不要再执行前向拉曼放大的动作，其中，所述分支单元在 收到不要再执行前向拉曼放大的通知之后不再执行前向拉曼放大。
45.一种在分支单元与远程终端之间安装无中继光学片段的方法，所述分支单元光 学地耦合在多个有中继光学片段的串联连接体内，所述串联连接体将第一终端光学地互 连到第二终端，每一个有中继光学片段在第一末端具有中继器并且在第二末端具有中继 器或者所述第一终端和所述第二终端中的一者，所述远程终端是第三终端，所述方法包 括将所述无中继光学片段的一个末端光学地耦合到所述分支单元的动作；以及将所述无中继光学片段定位在大致下述位置处的动作在所述无中继光学片段的操 作期间，该无中继光学片段将坐落于所述位置。
46.根据权利要求45所述的方法，还包括将所述无中继光学片段的另一末端光学地耦合到所述第三终端的动作。
47.根据权利要求46所述的方法，还包括将所述第三终端配置为执行向所述无中继光学片段中的后向拉曼泵浦的动作。
48.根据权利要求46所述的方法，其中，所述无中继光学片段被设置在不具有电功率 连接的线缆中。
49.根据权利要求46所述的方法，还包括将所述第三终端配置为执行向所述无中继光学片段中的前向拉曼泵浦的动作。
50.根据权利要求45所述的方法，其中，所述无中继光学片段的光路距离至少比全部 所述多个有中继光学片段的光路距离的平均光路距离长50%。
51.—种分支单元，包括多个光学端口，各自被配置为接收一个光纤对，所述多个光学端口包括一个或多个 主要光学端口的子集、一个或多个分支光学端口的第一子集、一个或多个分支端口的第 二子集，其中，所述分支单元被配置为分别将来自所述分支光学端口的第一子集和第二 子集的光学信号分支到所述一个或多个主要光学端口的子集，以及将来自所述一个或多 个主要光学端口的子集的光学信号分支到所述分支光学端口的第一子集和第二子集；以 及可配置拉曼泵浦单元，被配置为选择性地通过所述分支光学端口的第一子集和第二 子集中的一个或多个来执行拉曼泵浦。
52.根据权利要求51所述的分支单元，其中，所述可配置拉曼泵浦单元通过外部施加 的控制信号而被选择为执行拉曼泵浦或者不执行拉曼泵浦。
53.根据权利要求52所述的分支单元，其中，所施加的控制信号是通过一个或多个光 学端口施加的光学控制信号。
54.根据权利要求51所述的分支单元，其中，所述可配置拉曼泵浦单元可被配置为 无需在所述一个或多个分支光学端口的第二子集上执行拉曼泵浦，就能在所述一个或多 个分支光学端口的第一子集上执行拉曼泵浦。
全文摘要
本申请涉及用于结合一系列有中继的光学片段使用的无中继光学片段。一种光学通信网络包括无中继光学片段，该无中继光学片段将远程终端光学地耦合到分支单元，该分支单元光学地耦合在有中继光学片段的串联体内。通过使用拉曼放大和/或远程光学泵浦放大器从而延伸无中继光学片段的可达长度，该无中继光学片段可以相当长。中继器之一或者分支单元可以可选地被配置为或许是远程地执行拉曼放大。
文档编号G02B6/44GK102027401SQ200980117534
公开日2011年4月20日 申请日期2009年5月15日 优先权日2008年5月15日
发明者菲利普·安德鲁·派瑞尔, 赫尔威·艾尔伯特·皮埃尔·菲瑞尔 申请人:埃克斯特拉通信公司