光传输系统、光中继器及光传输方法

专利名称：光传输系统、光中继器及光传输方法
技术领域：
本发明涉及适用于例如使用较短波段的波分复用(WDM)系统的光传输系统、光中继器及光传输方法。
背景技术：
WDM系统(光传输系统)，使用由具有多个不同波长的信号光构成的波长复用的信号光，被用于传输电信号例如话音、数据等。
在该WDM系统中，一个端局装置(或一个传输端局装置)对从一个交换机输出的电信号进行光调制及复用，并将该波长复用的信号光传输到初始级的一个光中继器。来自该光中继器的信号光被传输到多个光中继器并被其它端局装置解调。解调的电信号被传输到其它交换机。
作为补偿光信噪比(以下称为光SN比)的一种常规方法，有一种方法是通过预加重预先加重一个短波段分量的光中继器输出，或者一种方法是激励并放大该短波段分量。预加重方法是通过在传输端预先减小具有较小SN比退化的信号波长的光SN比，从而均衡信号波长的接收光SN比。
图17A至17C是用于说明预加重的图表，横轴表示光波长，纵轴表示光SN比。图17A所示的曲线表示一个接收站的接收特性，并且显示该接收特性在短波段处退化。图17B所示的曲线表示使用预加重的传输特性，并且显示在一个传输端对传输退化进行补偿之后，信号光被传输。结果，在接收端得到一个平直的特性，如图17C的接收特性所示。
如果从一个端局装置或光中继器输出的传输光的光功率(以下称为功率)通过预加重变得太大，则具有多个波长的信号光将增加一种非线性光效应的影响，并且产生交叉相位调制和自相位调制的非线性变形，导致传输质量退化。因此，预加重通常在光辅助中继器中使用。
一个一般光中继器由集中放大器和分布放大的组合构成。有两种类型的集中放大器。一种类型是掺杂稀土元素的光纤，例如铒掺杂光纤(EDF)，该光纤中的光被激励，以使该光纤中的传输信号充分地被光放大。另一种类型是具有高非线性的色散补偿光纤，其中传输信号通过激励被充分地放大。集中放大器，它使用了掺杂稀土元素的光纤，通过稀土元素具有的一个特定放大波段与激励光的组合，被用于放大传输光。
分布放大的方法是使用特定波长的激励光源，以及作为传输路径的光纤的物理性质，并且通过使用端局装置之间的以及光中继器与端局装置之间的整个传输线之间的光中继器，分布地放大信号光。分布放大通常使用喇曼放大。
喇曼放大是通过使用光纤本身的喇曼散射效应进行光放大的技术。通常，喇曼放大器用于将比信号光波长短大约100nm的光传输到一条传输线，以放大通过该传输线传播的信号光。
此外，涉及光中继器的各种技术已经被提出(例如，日本公开专利公布号2000-330145(以下称为已知参考文件1)、日本未决专利公布号HEI3-239028(以下称为已知参考文件2)等)。
在使用多个波段进行WDM传输的情况下，短波长端的光能量通过受激喇曼散射(SRS)激励长波长端的光。结果，短波长端的接收光强度减小，而长波长端的接收光强度增大。
此外，在通过普通单模光纤具有的衰减特性扩展一个波段用于WDM传输的情况下，C波段及L波段的光损耗减小。另一方面，在短波长端及以C和L波段为中心的长波长端的波段中，光损耗增大。对于短波长端例如以下将描述的图3所示的S+波段的光，光损耗进一步增大。
在短波长端由受激喇曼散射引起的损耗与由光纤引起的损耗叠加在一起，因此需要提高短波长端的光强度。
因此，在端局装置进行预加重的情况下，短波段的输出设置为高，或者确定光中继器内的一个集中放大器的特性，使得短波段的输出变高，或者关于一个短波段用于分布放大的激励光的强度增大。
但是，如果信号光的输出变大，则传输线中非线性光效应的影响将增大，并且因为受激布里渊散射(SBS)的影响，端局装置等仅能够输入一个定量的功率到光纤。这意味着具有一个预定功率的信号光无法在光纤中传输。
即使在发送器处信号光功率小于受激布里渊散射的阈值，输入到光纤的功率也很大的情况下，在多个信号光之间，有可能由于四光波混合或相位间调制等而产生噪声，并且将使传输质量退化。
在通过从光中继器发出的激励光进行分布放大的情况下，波长比信号光的短波长短的光(例如，波长比将被放大的信号光的波长短大约100nm的光)必须作为激励光使用。这是因为短波长端的光被光纤充分衰减。因此，比作为信号光使用的短波段短的波长端的光被光纤充分衰减，并且补偿短波段信号光的衰减所需的激励光的强度变得极大。
另一方面，如果激励光的强度增大，则也将发生受激布里渊散射的问题，如端局装置进行预加重的情况以及集中放大器的情况。因此，有可能所需的功率无法输入到光纤。
在通过集中放大器以及由端局装置进行的预加重使得光强度与其它波段的光强度相等的情况下，一旦在光纤中，功率同样充分衰减。因此，光SN比退化。此后，即使信号光被放大，噪声分量仍将变大，并且将难以再现该信号光。

发明内容
考虑到上述情况作出本发明。因此本发明的主要目的是提供一个光传输系统、一个光中继器以及一种光传输方法，在使用由于光纤传输而具有较大衰减的多个短波段的一个WDM系统中，即使在任何波段都能获得相同且满意的光SN比。
为了达到本发明的前述目的，根据本发明，提供了一个第一光传输系统，包括用于放大通过第一传输线传播的波长复用的光中包含的至少一个特定波段的装置；该装置位于端局装置与光中继器之间、光中继器之间或者位于端局装置之间的第一传输线与第二传输线之间。
这样，在实践上可以使得用于放大波长复用光中包含的短波段的中继器距离之间的间隔比用于放大长波段中光的中继器距离之间的间隔短。因此，短波段的传输线损耗以及由受激喇曼散射引起的损耗都可以减小。
根据本发明，提供了一个第二光传输系统，包括一个第一光中继器，包括用于激励波长复用光中包含的至少一个短波段的光，使得该短波段的光在第一传输线处被分布放大的装置，以及一个放大器，用于通过第一传输线的输出放大至少该短波段及与该短波段相比的一个长波段；一个第二传输线，用于传输该第一光中继器的一个输出；以及一个第二光中继器，用于在通过该第二传输线传播的波长复用光的一个短波段上进行反向激励，以及在该第二传输线内进行分布放大。
这样，在光中继器的输入或端局装置处，与其它波长的信号光的输出差异变小，并且光SN比提高。即使在类似一个特定波段的短波长处，也能够保持适合使用的传输质量。
根据本发明，提供了一个第一光中继器，包括用于波长复用激励光以及通过第一传输线传播的光的装置，该激励光分布地放大通过第一传输线传播的光中包含的至少一个特定波段；该装置位于端局装置与光中继器之间、光中继器之间或者位于端局装置之间的第一传输线与第二传输线之间。
这样，可以提供在短波段具有提高的光SN比的光中继器系统。
根据本发明，提供了一个第二光中继器，包括用于激励波长复用光中包含的至少一个短波段的光，使得该短波段的光在第一传输线处被分布放大的装置；以及一个放大器，用于通过第一传输线的输出放大至少该短波段及与该短波段相比的一个长波段，以及在第二传输线上传输其输出。
这样，即使当短波段的光由于用于放大传输信号的区间距离之间的差异受到较大损耗，也可以在短区间进行放大。
根据本发明，提供了一个第三光中继器，包括第一装置，用于波长复用第一激励光以及通过第一传输线传播的光，该激励光分布地放大通过第一传输线传播的光中包含的至少一个特定波段；以及第二装置，用于波长复用第二激励光以及通过第二传输线传播的光，该激励光分布地放大通过第二传输线传播的光中包含的至少一个特定波段；该第一装置与第二装置位于端局装置与光中继器之间、光中继器之间或者位于端局装置之间的第一传输线与第二传输线之间。
这样，用于放大位于工作波段的短波长端的光的一个光辅助中继器可以位于一个端局装置与用于放大所有波长的一个光中继器之间，或者光中继器之间。通过受激喇曼散射防止短波长端的光的光SN比退化。此外，能够提高整个传输系统的光SN比。
在上述的第三光中继器中，第一传输线与第二传输线的构造使得采用单根光纤进行双向通信。
根据本发明，提供了一种光通信方法，其中在实践上使得波长复用光中包含的一个短波段的光放大之间的间隔比与该短波段相比的一个长波段的光放大之间的间隔短。


将参考附图进一步详细描述本发明，其中图1是一个方框图，显示本发明的一个光中继器系统；图2A和2B是图表，用于说明喇曼放大；图3是一个图表，用于说明通过根据本发明的第一实施例构造的光中继器系统传输的一个信号光的波长区域；图4是一个方框图，显示一个集中放大器；图5是一个图表，显示由波长引起的光纤损耗；图6A是一个图表，显示当具有退化的光SN比的短波长端的波段被放大时一个模拟的结果；图6B是一个图表，显示当光辅助中继器的短波段激励光源工作时一个模拟的结果；
图7是一个图表，显示在未使用光辅助中继器的情况下，基于用于测量图6A所示的特性的构造以及用于测量图6B所示的特性的构造得到的光SN比；图8是根据本发明的第二实施例的一个光中继器系统的方框图；图9是一个方框图，显示图1所示的光中继器的一个变型；图10是一个方框图，显示光辅助中继器的一个变型，其中图1的光辅助中继器与图9的光辅助中继器组合在一起；图11是一个方框图，显示一个变型，其中图9的光辅助中继器与图8的光辅助中继器组合在一起；图12是一个方框图，显示用于在端局装置之间进行双向通信的光中继器系统的一个例子；图13是一个方框图，显示用于在端局装置之间进行双向通信的光中继器系统的另一个例子；图14是一个方框图，显示用于在端局装置之间进行双向通信的一个光中继器系统，图12的光辅助中继器采用一个集中放大器构造；图15是一个方框图，显示一个变型，其中图12和13的光辅助中继器与图14的光辅助中继器组合在一起；图16是一个方框图，显示图15的光辅助中继器的一个变型；以及图17A至17C是图表，用于说明预加重。
具体实施例方式
以下将参考附图详细描述本发明的实施例。
图1所示的光中继器系统(光传输系统)1是用于传输波长复用的信号光的一个系统，并且配备端局装置30a和30b，光中继器10-1和10-2，以及光辅助中继器20-1、20-2和20-3。光辅助中继器20-1、20-2和20-3位于光中继器10-1与10-2之间，或者光中继器10-1、10-2与端局装置30a、30b之间。在端局装置30a、30b与光中继器10-1、10-2之间，光中继器10-1与10-2之间，或者光辅助中继器20-1与20-3之间(端局装置30a与端局装置30b之间)，有光纤(传输线)9a至9f。
光中继器系统1一端的端局装置30b用于波长复用多个信号光，并且通过该光中继器系统1将该复用的信号传输到位于系统1另一端的端局装置30a。端局装置30a具有与端局装置30b几乎相同的功能。
首先，给出光中继器系统1所用波段的描述。
图3显示根据本发明的第一实施例构造的一个光中继器系统1传输的信号光的波长区域。将该波长区域从短波长端分为S+波段，S波段，C波段，以及L波段，检验光中继器系统1的成果。
通常，S+波段范围为1451.40nm至1482.65nm，S波段范围为1489.70nm至1522.56nm，C波段范围为1529.55nm至1563.86nm，L波段范围为1567.95nm至1604.02nm。
现在，可购买到的光中继器系统使用两种波段，C波段及L波段。近来，S波段的使用正在检验。考虑传输容量的进一步增加，有可能使用比S波段的波长短的一端的S+波段以增大传输容量。这样，S+或S波段的信号光因为受激喇曼散射引起的损耗以及光纤9a至9f引起的短波长端的损耗而受到双倍传输损耗。
因此，在未采取措施对付损耗的情况下，S+或S波段的信号光的光SN比变得低于C或L波段的信号光。
其次，将给出图1所示的光中继器系统1的元件的描述。
端局装置30a、30b位于光中继器系统1的两端。WDM传输信号光，在端局装置30b处波长复用，通过构成光中继器系统1的每个单元传输，并在端局装置30a处波长解复用。
光纤9a至9f是传输从端局装置30b输出的WDM传输光的介质。第一实施例的光纤9a至9f使用最常用的单模式光纤。对于单模光纤的一个零色散波长为1.3μm，并且如图5所示，损耗在1.5μm处最小。
由于激励光的波长比通过光纤9a至9f传播的信号光的波长短大约100nm，因此有可能通过受激喇曼散射放大信号光。
受激喇曼散射是指通过入射到介质上的光与由入射光产生的声子(晶格的光振动)之间的相互作用而发生的散射。该散射光(斯托克斯光)的强度在正向激励和反向激励时几乎相同。
为了利用受激喇曼散射，光中继器系统1具有放大装置，用于放大通过光纤9a至9f传播的波长复用信号光中包含的S+波段和S波段。该放大装置位于端局装置30a、30b与光中继器10-1、10-2之间，光中继器10-1与10-2之间，或者光纤9a至9f(位于端局装置30a与30b之间)与不同于位于端局装置30a与30b之间的光纤9a至9f的光纤9a至9f之间。该放大装置通过光中继器10-2、10-1及光纤9a至9f，或者通过光中继器10-2、10-1，光纤9a至9f及光辅助中继器20-1至20-3实现。
作为一个例子，放大装置包括光中继器10-1及光纤9b、9c。这样，光纤9b、9c分别起第一传输线和第二传输线的作用。
首先，将给出光中继器10-2的描述。由于光中继器10-1在构造上与光中继器10-2相同，因此省略了光中继器10-1的描述以避免重复。
光中继器10-2由集中放大器11、喇曼激励光源13、耦合器(第二耦合器)12构成。
图4显示集中放大器11。图中所示的集中放大器11由解复用器11a至11c、放大器14a至14d及复用器11d至11f构成。
解复用器11a至11c用于将短波段的信号光重新分离成单独的信号。S+波段、S波段、C波段及L波段的输入信号光被解复用器11a分离成C和L波段(长波长)上的信号光以及S+和S波段(短波长)上的信号光。然后，C和L波段的信号光被解复用器11b分离成C波段的信号光及L波段的信号光。类似地，S+和S波段的信号光被解复用器11c分离成S+波段的信号光及S波段的信号光。
光纤内的波长解复用的信号光分别被放大器14a至14d充分放大。每个放大器14a至14d使用了通过掺杂稀土元素的光纤和激励光进行受激发射从而放大光的一个放大器。
作为稀土元素掺杂的光纤的一个例子，使用铒掺杂光纤(EDF)用于S波段、C波段及L波段。该铒掺杂光纤能够增大S波段、C波段及L波段处的增益。此外，使用铥掺杂光纤用于S+波段及S波段，能够增大S+波段及S波段处的增益。
此外，每个放大器14a至14d可以使用高非线性光纤例如色散补偿光纤(DCF)等，并且在该光纤内进行加强的喇曼放大。这样做的原因是使用高非线性光纤以补偿传输线色散。确定这种情况下的放大波段使得激励光的波长比被放大的信号光的波长短大约100nm。
放大器14a、14b的输出被复用器11d并入C和L波段的一个波长复用的信号光。类似地，放大器14c、14d的输出被复用器11e并入S+和S波段的一个波长复用的信号光。此外，这两个波长复用的信号光被复用器11f并入S+、S、C和L波段的一个波长复用的信号光。来自复用器11f的波长复用的信号光在一条传输线(光纤9a至9f)上传输。
其次，将给出光中继器10-2具有的喇曼激励光源13的描述。
喇曼激励光源13是一个激励光源，用于分布放大从端局装置30b传输的光纤9e内的波长复用的信号光。该信号光通过光纤9f、光辅助中继器20-3及光纤9e传输。注意，取决于光辅助中继器20-3的结构，该信号光也可以在光纤9f内分布放大。来自喇曼激励光源13的激励信号光用于对耦合器12输出到光纤9e的波长复用的信号光进行反向激励。
因此，光中继器10-1(包括稍后将描述的光中继器10-1的一个变型)具有耦合装置(喇曼激励光源13和WDM耦合器12)，用于波长复用激励光以及通过光纤9c传播的光，该激励光分布地放大通过光纤9c传播的光中包含的S+和S波段。
耦合装置位于端局装置30a、30b与光中继器10-1、10-2之间，光中继器10-1与10-2之间，或者位于端局装置30a与30b之间的光纤9b与光纤9c之间。
此外，激励光从激励光源发出，其中具有多个波长的激光被波长复用，使得从端局装置30b传输的信号光的所有波段被放大。
图2显示如何通过喇曼放大进行反向激励。图2b所示的耦合器12和喇曼激励光源13都位于一条传输线上。从喇曼激励光源13发出的激励光叠加到通过耦合器12通过光纤9a至9f传播的信号光上。因此，上行方向(即例如从端局装置30a到端局装置30b的方向，或者与此相反的方向)传输的信号光通过受激喇曼散射被散射及放大。除非另外指出，这种通过散射的放大以下称为分布放大。
其次，将用光辅助中继器20-1描述光辅助中继器20-1、20-2及20-3(见图1)。
光辅助中继器20-1由短波段激励光源14和耦合器(第二分布放大器部件)12构成。该短波段激励光源14的波长位于从端局装置30b传输的光波长的短波长端。即，该波长是一个激励光波长，用于放大具有由受激喇曼散射和传输线引起的较大损耗的波段。
耦合器12用于通过将来自激励光源14的激励光叠加到被传输的信号光上进行反向激励。耦合器12将该激励光输入到光纤9b，并将来自光纤9b的波长复用的信号光输出到光纤9a。
虽然光辅助中继器20-1作为进行分布放大的装置被描述，但是基于光中继器系统1的构造，它具有在用于传输的波段上放大光的功能，该光波长的损耗大于其它波长光。此外，光辅助中继器20-1之间的间隔需要比用于放大波长不同于特定波长(例如S+和S波段)的光的中继器距离之间的间隔短。
光辅助中继器20-2和20-3与光辅助中继器20-1几乎相同。
其次，将给出光中继器系统1的流程的描述。
来自端局装置30b的波长复用的光被输入到作为一条传输线的光纤9f。特定波长的光，包括在输入到光纤9f的光中，通过从光辅助中继器20-3输出的激励光放大并被输出到作为一条传输线的光纤9e。在该光纤9e内，所有波长通过从光中继器10-2的喇曼激励光源13输出的激励光被分布放大。对于光纤9e的输出，所有信号波段通过光中继器10-2的集中放大器11被放大。放大的光输出到光纤9d。特定波长的光，包括在输入到光纤9d的光中，通过从光辅助中继器20-2输出的激励光放大并被输出到作为一条传输线的光纤9c。
在该光纤9c内，所有波长通过从光中继器10-1的喇曼激励光源13输出的激励光被分布放大。对于光纤9c的输出，所有信号波段通过光中继器10-1的集中放大器11被放大。放大的光输出到光纤9b。
特定波长的光，包含在输入到光纤9b的光中，通过从光辅助中继器20-1输出的激励光放大并被输出到作为一条传输线的光纤9a。在该光纤9a内，所有波长通过从端局装置30a的激励光源(没有显示)输出的激励光被分布放大。对于光纤9a的输出，所有信号波段通过端局装置30a的集中放大器被放大，由此进行波长解复用。
这样，在光中继器系统1中，短波段光的传输区间，其中由受激喇曼散射引起的短波长端的损耗以及由光纤的波长特性引起的损耗叠加在一起，能够比与短波段相关的一个长波段光的传输区间要短。此外，由于放大传输信号的区间之间的距离差异，即使受到较大损耗，在短区间内短波段光也被放大。
因此，在例如，光中继器10-1的输入或端局装置30a、30b处，与其它波长的信号光的输出差异被减小，并且因此提高了光SN比。即使在例如S+波段的短波长处，也能保持适合使用的传输质量。
虽然已经描述了对于被放大的波长，来自端局装置30b的波长复用的光的所有波长通过从光中继器10-2和10-1的喇曼激励光源13发出的激励光被放大，但是仅光SN比退化的短波长端的一个波段可以被放大。
图6A显示当具有退化的光SN比的短波长端的波段被放大时模拟的结果。得到图6A所示结果的条件是从光中继器10-2和10-1中省略光辅助中继器20-1，并且显示当光中继器10-1的喇曼激励光源13用作放大短波长端的S+波段的激励光源时的光强度特性。此外，光中继器10-2与光中继器10-1之间的中继器区间为100km。实线表示S+波段，虚线表示L波段。与L波段相比，S+波段由于受激喇曼散射的影响以及光纤损耗特性的影响而充分衰减。但是，通过光中继器10-1进行反向激励，S+波段的光强度从大约70km的位置增加，并且在100km位置处变得等于L波段的光强度。
因此，使得光中继器10-1中用于分布放大的激励光源的波长等于放大受激喇曼散射损耗与光纤损耗叠加的短波段光的波长。这样，在传输线上与长波段光的光强度差异减小。此外，使得传输线终端处的光强度相等，由此改进了波长之间的光SN比差异。
图6B显示在图1的光中继器10-2、10-1与光辅助中继器20-1之间的传输线上，在光中继器10-1的喇曼激励光源13用于激励如上所述短波长端的S+波段的波长的情况下，当光辅助中继器20-1的短波段激励光源14工作时模拟的结果。
假设光中继器10-2与光中继器10-1之间的距离为例如100km，并且光辅助中继器20-1与光中继器10-2相距50km的情况。在图6B中，实线表示S+波段，虚线表示L波段。
S+波段的光比L波段的光受到更大的衰减。但是，在距光中继器10-250km的位置，S+波段的光强度通过来自光辅助中继器20-2的激励光被分布放大，并且变得与L波段的光强度相等。
从光辅助中继器20-1输出的S+波段的光再次比L波段的光受到更大的衰减。但是，在接近大约80km的位置，S+波段的光通过从光中继器10-1发出的激励光被分布放大，并且在超过90km的位置S+波段的光强度超过了L波段的强度。
因此，光中继器系统1具有(1)光中继器10-2(第一光中继器)，包括喇曼激励光源13，用于激励波长复用光中包含的短波段的光，使其在光纤9e处被分布放大，以及集中放大器11，用于利用光纤9e的输出放大短波段以及与该短波段相比的长波段，以及用于将放大的光输出到光纤9d；(2)光纤9b，用于传输光中继器10-2的输出；以及(3)光中继器(第二光中继器)10-1，用于对通过光纤9b传输的波长复用的光的短波段进行反向激励，以在光纤9b内进行分布放大。
这样，在短波长端的光强度充分退化之前，被传输的光通过从光辅助中继器输出的激励光在该光纤内被放大。因此，S+波段的信号衰减量减小，并且因此对于光中继器10-1提高了光SN比。
图7显示在未使用光辅助中继器20-1等的情况下，基于用于测量图6A所示的特性的构造以及用于测量图6B所示的特性的构造得到的光SN比。
在未使用光辅助中继器20-1等的情况下，S+波段由于受激喇曼散射以及光纤的衰减特性而明显衰减，并且因此光SN比充分退化。另一方面，在使用光辅助中继器20-1等的情况下，由S+波段传输线引起的衰减可以减小，并且因此减轻了光SN比的退化。
S、C及L波段的光SN比被提高的原因是短波段的功率通过受激喇曼散射在长波长端被吸收，并且因此光强度增大。
计算图7所示光SN比的条件如下。对于光纤的输入功率，S+和S波段为-2dBm/ch，C波段为-3.5dBm/ch，L波段为-4.5dBm/ch。光纤为单模式光纤，长度为100km。此外，用于S+波段的分布放大的激励光的波长范围为1.356nm至1.381nm。注意dBm/ch表示每个信道的功率。
当光中继器10-1与10-2之间没有光辅助中继器20-1等时，S+波段的激励光的输出功率需要+27dBm的激励。在光中继器10-1与10-2之间有光辅助中继器20-1等的情况下，关于光中继器10-1与光辅助中继器20-1，用于分布放大的激励光源的主功率分别为24dBm。
这样，即使来自每个激励光源的短波段的信号光在通过光纤9a至9f传输时通过受激喇曼散射以及由光纤9a至9f引起的损耗被减弱，光纤9a至9f内S+波段的光强度也不会关于其它波段充分衰减，因为光中继器10-1与10-2之间的分布放大器补偿了光强度。这提高了光SN比。
因此，在使用S+、S、C和L波段的WDM传输系统中，由信号光波长之间的差异引起的光SN比的差异可以被减轻。
在光中继器系统1中，虽然已经描述光辅助中继器是通过信号光的反向激励进行分布放大，但是也可以通过构造使其进行正向激励。
图2A显示如何进行正向激励。信号光，以及来自喇曼短波段激励光源14的光，通过耦合器12波长复用，使其在相同方向传播，由此可以在传输线内通过正向激励进行分布放大。关于光中继器之间的光辅助中继器，作为一种分布放大方法，使用反向激励的分布放大和正向激励的分布放大。
图8显示根据本发明的第二实施例构造的一个光中继器系统。图中所示的光中继器系统1a由光中继器10a-1和10a-2以及光辅助中继器20a-1、20a-2和20a-3构成。注意图8中与图1中相同参考数字的部件具有相同或类似的功能。
光辅助中继器20a-1、20a-2配备用于放大短波段分量的短波段激励光源14-1和14-2，以及耦合器12-1、12-2。信号光和激励光在耦合器12-1和12-2处被波长复用，由此对信号光进行正向激励和反向激励。
这能够进一步减小由受激喇曼散射引起的损耗及具有由光纤引起的较大损耗的短波段光中的损耗，并且因此能够减小从短波段激励光源14发出的激励光的输出。
此外，如图8所示的光中继器10a-1和10a-2中，两个喇曼激励光源13可以位于集中放大器11两侧进行分布放大，并且信号光和激励光可以在耦合器12处波长复用。此外，也可以使用图1所示的光中继器10-1和10-2，具有集中放大器11，用于通过反向激励进行分布放大。光中继器10-1、10-2的激励光源的构造可以使得来自端局装置30b的信号光的所有波长被放大，或者仅短波段分量被放大。
因此，在端局装置30a、30b与光中继器10-1、10-2之间，光中继器10-1与10-2之间，或者位于端局装置30a与30b之间的光纤9b与9c之间，光中继器10a-1具有(1)第一耦合装置(WDM耦合器12和喇曼激励光源13)，用于波长复用激励光以及通过光纤9c传播的信号光，该激励光从第一喇曼激励光源13输出，用于分布放大通过光纤9c传播的信号光中包含的S+和S波段，以及(2)第二耦合装置(WDM耦合器12和喇曼激励光源13)，用于波长复用激励光以及通过光纤9b传播的信号光，该激励光从第二喇曼激励光源13输出，用于分布放大通过光纤9b传播的信号光中包含的S+和S波段。
此外，在端局装置30a、30b与光中继器10-1、10-2之间，光中继器10-1与10-2之间，或者位于端局装置30a与30b之间的光纤9e与9d之间，光中继器10a-2具有(1)第一耦合装置(WDM耦合器12和喇曼激励光源13)，用于波长复用激励光以及通过光纤9e传播的信号光，该激励光从第一喇曼激励光源13输出，用于分布放大通过光纤9e传播的信号光中包含的S+和S波段，以及(2)第二耦合装置(WDM耦合器12和喇曼激励光源13)，用于波长复用激励光以及通过光纤9d传播的信号光，该激励光从第二喇曼激励光源13输出，用于分布放大通过光纤9d传播的信号光中包含的S+和S波段。
作为一个变型，也可以使用图1所示的光中继器10-1和10-2。
图9显示图1所示的光中继器10-1的一个变型，在图1所示的传输线处进行分布放大。另一方面，图9所示的变型使用一个集中放大器。注意图9中与图1中相同的部件应用相同的参考数字以避免重复。
来自光纤9d(传输线)的波长复用的信号光通过光辅助中继器20b-2内的WDM耦合器17a分离成S+波段的信号光(短波段的光)和其它波段的信号光。在WDM耦合器17a处分离的S+波段的信号光，被输入到用于短波段的集中放大器17b并被放大。集中放大器17b使用中央喇曼放大器，由稀土元素掺杂的光纤例如铒掺杂光纤(EDF)等，或高非线性光纤例如色散补偿光纤(DCF)等构成。
WDM耦合器17a的不同于S+波段的输出，以及集中放大器17b的输出，在WDM耦合器17c处被复用，并输出到光纤9c(传输线)。
这样，与光纤损耗特性较大且易被受激喇曼散射影响的S+波段类似的一个短波段的信号光，在光中继器之间被放大。因此，减小了传输损耗，并且改进了与其它波长的光SN比差异。
图10所示的光中继器系统1d包括图1所示的光辅助中继器的部分以及图9所示的光辅助中继器的部分。在图10所示的光辅助中继器20d-1中，进行反向激励的图1的光辅助中继器20-1的构造与图9所示的光辅助中继器20b-2的光纤9d端组合。在图10中，与图1和9所示相同参考数字的部件具有相同或类似的功能，并且因此未给出其进一步的描述。
图10所示的光中继器10a-2和10a-1使用了图8所示的光中继器并且，取决于光中继器系统1d的条件，也可以使用图1的光中继器10-2和10-1。
图11所示的光中继器系统1e是将图9的光辅助中继器20b-2和图8的光辅助中继器20a-2组合在一起的一个变型。图11所示的光辅助中继器20d-2配备WDM耦合器12-2(见图8)，用于对信号光进行正向激励，WDM耦合器12-1(见图8)，用于对信号光进行反向激励，以及位于WDM耦合器12-1与12-2之间的集中放大器(见图9)，用于充分放大短波段的光。图11所示的光中继器10a-1和10a-2具有喇曼激励光源13、13，用于对信号光进行正向激励和反向激励。
注意图11中与图8和9中相同的部件应用相同的参考数字以避免重复。
在图11中，将描述光中继器10a-2。
光中继器10a-2在集中放大器11的输出端具有一个WDM耦合器12，并将来自喇曼激励光源13的激励光输出到光纤9d，使得通过正向激励对通过光纤9d传播的信号光进行分布放大。
光中继器10a-2的构造使其进行正向激励和反向激励。但是，光中继器10a-2也可以基于反向激励利用分布放大和集中放大器(例如图1的光中继器10-1)的组合，或者基于正向激励利用分布放大和集中放大器的组合。
其次，将参考图12至16描述一种双向通信系统。
图12所示的光中继器系统1b在端局装置30a与端局装置30b之间进行双向通信。图12所示的光中继器系统1b包括光中继器10b-1、10b-2，每个光中继器具有两种光环行器(分离部件)31-a、31-b。来自光纤9e、9d的信号光被光环行器31-a、31-b通过集中放大器11-a和11-b循环并放大，由此进行双向通信。
由于光中继器10b-1、10b-2具有几乎相同的功能，因此将给出光中继器10b-1的描述。
来自光纤9c的信号光进入WDM耦合器12并输出到光环行器31-a。光环行器31-a将来自WDM耦合器12的光输出到集中放大器11-a。集中放大器11-a的输出被输入到光环行器31-b。光环行器31-b将来自集中放大器11-a的光输出到WDM耦合器12。WDM耦合器12将从光环行器31-b输出的光输出到光纤9b。
另一方面，来自光纤9b的信号光进入光中继器10b-1内的WDM耦合器12并输出到光环行器31-b。光环行器31-b将来自WDM耦合器12的光输出到集中放大器11-b。集中放大器11-b的输出被输入到光环行器31-a。光环行器31-a将来自集中放大器11-b的光输出到WDM耦合器12。WDM耦合器12将来自光环行器31-a的光输出到光纤9c。集中放大器11-a、11-b在此情况下具有例如一种如图4所示的构造，并且将S+波段到L波段的光分离成各个波段并进行放大。
这样，光中继器10b-1、10b-2可以通过使用例如由光纤9c、9d构成的单根光纤进行双向通信。
此外，在图12中，用于分布放大的喇曼激励光源13将激励光通过WDM耦合器12输出到光纤9b、9c。光纤9b、9c内的信号光被分布放大。更确切地，由喇曼激励光源13发出的激励光的波长可以放大所有波长的光，或者放大一个波段的光，例如易被受激喇曼散射影响且具有较大光纤衰减的S+波段。
在光中继器10b-1(或10b-2)中，来自端局装置30a(或30b)的信号光在光中继器10b-1(或10b-2)内被光环行器31-b(或31-a)隔离的原因是集中放大器具有光隔离器(没有显示)。即，由于光隔离器调节光的传输方向，因此当进行双向通信时，需要对光中继器内的信号光进行隔离。
其次，将以光辅助中继器20a-2为例描述光中继器系统1b的光辅助中继器的构造。光辅助中继器20a-2的构造与图8的光辅助中继器20a-2相同。该光辅助中继器20a-2激励关于光纤9c、9d的S+波段(短波长)的信号光，以对信号光进行分布放大。在光纤9c、9d内，来自端局装置30a、30b的信号光分别被分布放大。
其次，将给出图12所示的端局装置30a、30b的描述。
端局装置30a、30b复用S+波段到L波段的信号光，使得各个信道波长(频率)不重合，并且将复用的信号光输出到光纤9a、9f。
这样，根据本发明的光通信方法，在实践上可以使得波长复用的光中包含的短波段的光放大之间的间隔比与短波段相关的长波段的光放大之间的间隔短。
这样，通过改变光中继器系统1b的光中继器的结构，短波段的光在比长波段的光传输距离在实践上短的距离处被放大。这可以减小通过光纤进行传输时产生的各种损耗，并且有可能基于上述实施例在短波段实现具有提高的光SN比的双向光通信，图13显示构成一个双向系统时的光中继器的结构。图13所示的光中继器系统1c与图12所示的光中继器系统1b的不同之处在于光中继器的构造不同。其余的构造与图12所示相同。
以下将参考光中继器10c-1描述图13所示的光中继器系统1c的光中继器10c-1和10c-2。光中继器10c-1将来自光纤(传输线)9c的光输入到光环行器31-a。光环行器31-a将来自光纤9c的光输出到集中放大器11-a。集中放大器11-a放大从光环行器31-a输出的光，并将放大的光输出到WDM耦合器12。集中放大器11-a可以使用上述实施例中所述的集中放大器。
WDM耦合器12接收来自集中放大器11-a的光以及来自喇曼激励光源13的光，并将复用的光输出到光环行器31-b。喇曼激励光源13的激励波长可以激励短波段的光，或者激励所有波段的光。光环行器31-b将来自WDM耦合器12的光输出到作为一条传输线的光纤9b。
另一方面，来自光纤9b的光被输入到光环行器31-b。光环行器31-b将来自光纤9b的光输出到集中放大器11-b。集中放大器11-b放大从光环行器31-b输出的光，并将放大的光输出到WDM耦合器12。集中放大器11-b可以使用上述实施例中所述的集中放大器11。
WDM耦合器12接收来自集中放大器11-b的光以及来自喇曼激励光源13的光，并将复用的光输出到光环行器31-a。喇曼激励光源13的激励波长可以激励短波段的光，或者激励所有波段的光。光环行器31-a将来自WDM耦合器12的光输出到作为一条传输线的光纤9c。
来自端局装置30a、30b的信号光在光中继器内被光环行器31-a隔离的原因是集中放大器具有光隔离器(没有显示)。即，由于光隔离器调节光的传输方向，因此当进行双向通信时，需要对光中继器内的信号光进行隔离。
这样，通过改变光中继器的结构，有可能基于上述实施例在短波段实现具有提高的光SN比的双向光通信。
其次，图14所示的光中继器系统1h的构造使得在端局装置30a与30b之间进行双向通信的图12和13的构造中，图12的光辅助中继器20a-2具有一个集中放大器。以下将参考光辅助中继器20e-2进行描述。
光辅助中继器20e-2将来自光纤9d的信号光通过光环行器31a输入到具有与图9的光辅助中继器20b-2相同构造的第一光辅助中继器17-1，并将第一光辅助中继器17-1的输出通过光环行器31b输出到光纤9c。光辅助中继器20e-2还将来自光纤9c的信号光通过光环行器31b输入到具有与图9的光辅助中继器20b-2相同构造的第二-光辅助中继器17-2，并将第二光辅助中继器17-2的输出通过光环行器31a输出到光纤9d。
由于第一光辅助中继器17-1和第二光辅助中继器17-2与光辅助中继器20b-2相同，因此未给出其描述以避免重复。
此外，光中继器10b-2、10b-1与图12的光中继器10b-2、10b-1相同，因此未给出其描述。可以使用图13的光中继器10c-2、10c-1代替光中继器10b-2、10b-1。
在图15所示的光中继器系统1f中，光辅助中继器10b-1、10b-2(见图12)和光辅助中继器10c-1、10c-2(见图13)分别与图14所示的光辅助中继器20e-2组合。在图15所示的光辅助中继器20e-2的两根光纤9d和9c的终端，有WDM耦合器12。光纤9d端的WDM耦合器12接收来自短波段激励光源14的激励光，并将激励光输入到光纤9d。类似地，光纤9c端的WDM耦合器12接收来自短波段激励光源14的激励光，并将激励光输入到光纤9c。
因此，光纤9d、9c内的信号光通过激励光源14被激励并被喇曼放大。
注意图14的光辅助中继器20e-2可以位于图15所示的WDM耦合器12之间。尽管图15的光中继器系统1f使用与图12相同的光中继器，但是也可以使用与图13相同的光中继器。
图16所示的光中继器系统1g是图15的光辅助中继器20e-2的一个变型。在图15所示的光辅助中继器20e-2中，用于短波段的喇曼放大的激励光源14发出激励光通过位于光环行器31a、31b与光纤9d、9c之间的WDM耦合器12到达光纤9d、9c。
另一方面，在图16所示的光辅助中继器20f-2中，WDM耦合器12位于第一光辅助中继器17-1与光环行器31b之间，并且第一光辅助中继器17-1的放大的输出以及来自短波段激励光源14的激励光通过光环行器31b输出到光纤9c。
类似地，WDM耦合器12位于第二光辅助中继器17-2与光环行器31a之间，并且第二光辅助中继器17-2的放大的输出以及来自短波段激励光源14的激励光通过光环行器31a输出到光纤9d。
第一光辅助中继器17-1和第二光辅助中继器17-2与图9、14和15所示相同，因此未给出其描述以避免重复。
此外，光中继器10c-1、10c-2与图13所示相同，因此未给出其描述以避免重复。此外，可以使用图12所示的光中继器10c-1、10c-2。
虽然已经参考其理想实施例描述本发明，但是本发明并不限于这里所给的细节，而是可以在以下权利要求的本发明的范围内进行修改。
例如，图1、8、9、10、11、12、13、14、15或16所示的光辅助中继器可以位于端局装置与光中继器之间，光中继器之间，或者位于端局装置之间的光纤(传输线)之间。
光中继器和光辅助中继器可以使用图1和8至16中所述的光中继器和光辅助中继器的组合。
此外，在图8和11至16的光中继器和光辅助中继器以及图14的光中继器中，具有在多个光中继器内用于喇曼放大的激励光的光中继器系统的构造可以使得来自单个激励光源的激励光被分为两个部分提供给两个不同的WDM耦合器。
权利要求
1.一种光传输系统，包括放大装置(10-2、10-1、9a至9f及20-1至20-3)，用于放大通过第一传输线(9a至9f)传播的波长复用的光中包含的至少一个特定波段；所述放大装置(10-2、10-1、9a至9f及20-1至20-3)位于端局装置(30a和30b)与光中继器(10-1和10-2)之间，所述光中继器(10-1和10-2)之间，或者所述端局装置(30a和30b)之间的所述第一传输线(9a至9f)与第二传输线(9a至9f)之间。
2.一种光传输系统，包括第一光中继器(10-2)，包括激励装置(13)，用于激励波长复用光中包含的至少一个短波段的光，使得该短波段的所述光在第一传输线(9e)处被分布放大，以及放大器(11)，用于通过所述第一传输线(9e)的输出放大至少所述短波段以及与所述短波段相比的一个长波段；第二传输线(9d)，用于传输所述第一光中继器(10-2)的输出；以及第二光中继器(10-1)，用于对通过所述第二传输线(9d)传播的波长复用光的短波段进行反向激励，以及在所述第二传输线(9d)内进行分布放大。
3.一种光中继器，包括耦合装置(12和13)，用于波长复用激励光以及通过所述第一传输线(9c)传播的所述光，该激励光分布式地放大通过第一传输线(9c)传播的光中包含的至少一个特定波段；所述耦合装置(12和13)位于端局装置(30a和30b)与光中继器(10-1和10-2)之间，所述光中继器(10-1和10-2)之间，或者所述端局装置(30a和30b)之间的所述第一传输线(9c)与第二传输线(9b)之间。
4.一种光中继器，包括激励装置(13)，用于激励波长复用光中包含的至少一个短波段的光，使得该短波段的所述光在第一传输线(9e)处被分布放大；以及放大器(11)，用于通过所述第一传输线(9e)的输出放大至少所述短波段及与所述短波段相比的一个长波段，以及在第二传输线(9d)上传输其输出。
5.一种光中继器，包括第一耦合装置(12和13)，用于波长复用第一激励光以及通过所述第一传输线(9c)传播的所述光，该激励光分布式地放大通过第一传输线(9c)传播的光中包含的至少一个特定波段；以及第二耦合装置(12和13)，用于波长复用第二激励光以及通过所述第二传输线(9b)传播的所述光，该激励光分布式地放大通过第二传输线(9b)传播的光中包含的至少一个特定波段；所述第一耦合装置(12和13)和所述第二耦合装置(12和13)位于端局装置(30a和30b)与光中继器(10-1和10-2)之间，所述光中继器(10-1和10-2)之间，或者所述端局装置(30a和30b)之间的所述第一传输线(9c)与所述第二传输线(9b)之间。
6.权利要求5所述的光中继器，其中所述第一传输线(9c)与所述第二传输线(9b)被构造使得采用单根光纤进行双向通信。
7.一种光传输方法，其中在实践上使得波长复用光中包含的短波段的光放大之间的间隔比与所述短波段相比的长波段的光放大之间的间隔要短。
全文摘要
在使用具有由光纤传输引起的较大衰减的多个短波段的WDM传输系统中，光中继器(10a－1)由第一复用部件(12和13)以及第二复用部件(12和13)构成。第一复用部件用于波长复用来自第一喇曼激励光源(13)的激励光以及通过光纤(9c)传播的光，该激励光分布地放大通过光纤(9c)传播的光中包含的S+波段。第二复用部件用于波长复用来自第二喇曼激励光源(13)的激励光以及通过光纤(9b)传播的光，该激励光分布地放大通过光纤(9b)传播的光中包含的S+波段。第一和第二复用部件位于端局装置(30a和30b)之间的光纤(9b和9c)之间。这样即使在任何波段都能获得相同且满意的光SN比。
文档编号H01S3/10GK1427558SQ0211839
公开日2003年7月2日 申请日期2002年4月26日 优先权日2001年12月20日
发明者中村健太郎, 寺原隆文, 莱恩·翰博格, 熊迫淳一 申请人:富士通株式会社