专利名称：具有布里渊效应放大的光纤通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光纤通信系统，其使用所谓的布里渊散射来获取通过光纤的窄带信号的放大。
从理论上可知，布里渊效应由光纤的非线性引起的，并且其生成按与光纤中的信号相反的方向传播的波，该波的频率与该信号的频率相比被向下偏移GHz的十分之几，并且该波在损害该信号的情况下被放大。因此该效应在每次入射能量超过阈值时引起信号中能量的损失，这样便构成了一个附加的衰减机制。在这个意义上，在光信号的传输中布里渊效应是有害的效应，并且由此应当被小心避免。
在光纤通信系统的现有技术中，已经提出了有益地利用布里渊效应的光学器件。特别的，已经提出了本地光信号鉴别器和放大器。这些设备是基于非线性的布里渊效应，其使得被称为“泵”的信号的部分能量以适当的波长lp被传输到具有波长lo的有用信号。该有用信号和泵信号应当相反地传播，且应当在波长上具有很小的差别。
根据现有技术的教导，能获取可有用地作为频分多路复用系统中的频率选择组件以实现有源光纤的放大器。例如，EP 0261876描述了能够从特定数量的光信号中选择单个预置信号的接收机，所述光信号是从能够发射多个信息信号的光通信系统到达该接收机的。ep 0261876提出了在传送信息的光信号的频率Fsign和泵信号的频率Fpump之间的固定关系。特别的，推荐该关系为Fsign＝Fpump[1-2n(v/c)]，其中n＝光纤的折射率，v＝光纤中的声速，和c＝真空中的光速。
US 5,515,192描述一种光信号生成器，它尤其具有一个利用布里渊效应的窄带放大器。另外，在此专利中，给出了泵信号的预置的固定频率和待放大信号间的关系。
根据现有技术，产生待放大信号的激光器和产生泵信号的激光器必须一定互相具有非常精确的频率关系。这极大地限制了这种系统的实际应用，因为非常难得到具有所要求的稳定性的激光器。
本发明的一个总的目的是纠正上述的不足，这是通过使利用布里渊效应、允许操纵具有相对窄带宽的信号的光纤通信系统可用来达到的，所述窄带宽的信号例如具有类似于波分复用(WDM)或者密集波分复用(DWDM)系统的光监控信道(OSC)信号的特性。因此，这种新通信系统能代替那些在低比特率应用、同步数字系列(SDH)或者非SDH中具有非常昂贵的、麻烦的和高消费的掺铒光纤放大器(FDFA)的通信系统，或者有利地被用在所谓的花彩(festoon)(即，非常长的单段光链路)中来放大DWDM应用的OSC带外信号。在现有技术中，OSC信号不能用在花彩上，因为这些信号会由于在能被EDFA操纵的波长之外而不能通过BDFA增强器(booster)被充分地放大。缺乏OSC信号意味着在花彩的两个端点间以及可能在与其耦合的子网之间缺乏网络管理。
考虑到这个目的，而寻求根据本发明提供一个光纤传输系统，它包括在光纤两端的发射机和接收机，该发射机包括用于生成传输信号的信号激光器，和该接收机包括泵激光器，用于产生按与传输信号方向相反的方向被合并到光纤中、以利用传输信号的布里渊效应获得放大的泵信号，其中信号激光器的传输信号的中心频率Fsign和泵激光器的泵信号的中心频率Fpump是这样的(Fpump±20MHz)-(Fsign±20MHz)＝10GHz±0.1GHz，并且这两个激光器是在本地被控制，以使得传输信号的中心频率的最大变化Δfsign，泵信号的中心频率的最大变化Δfpump和传输信号的带宽Bfsign具有下面的关系Bfsign+Δfsign+Δfpump＝100MHz。
传输信号可具有20MHz数量级的带宽。传输信号可具有小于10MHz的带宽。传输信号可能是DWDM传输系统的光监控信道(OSC)信号。信号激光器的传送信号的频率可被保持在中心频率Fsign的±20MHz左右。泵激光器的泵信号的频率可被保持在中心频率Fpump的±20MHz左右。该信号激光器和泵激光器可利用反馈设备来本地地控制。
为了阐明本发明的创新原理的解释和其与现有技术相比的优点，仅参考附图
、用实例的方式在下面描述本发明的实施例。
附图显示光纤通信系统10，其中发射机11将光信号沿着光纤13发射到接收机12。发射机包括信号激光器14，其生成传输信号并且是通过反馈设备15(有利地是热控类型的)来稳定频率，以便将传输信号的中心频率Fsign保持在预定的范围内。接收机12包括检测器16，其从光纤13接收信号，以便根据已知技术来检测和处理。在接收机12的输入处，是一个已知的光耦合器17，其允许由泵激光器18产生的泵信号被按朝着发射机11的方向输入到光纤13中。泵激光器18也通过反馈设备19(再次有利地是热控类型的)来稳定频率，以将泵信号的中心频率Fpump保持在预置的范围内。
在光纤13中，因此就存在至少一个从发射机指向接收机的传输信号和一个指向相反方向的泵信号。
在根据本发明的系统中，在发射机和接收机之间的光纤可具有几公里到几百公里的长度。
除了信号激光器14产生的传输信号外，其它通信信号也可沿着光纤发送。这些信号能完全地独立于传输信号，或者传输信号可以是与光纤中的其它通信信号相关的业务信号，例如WDM(或者DWDM)传输系统中的OSC信号。在任何情况下，其它通信信号具有充分不同于传输信号的频率，以便不干扰该传输信号，并且如果需要或者要求，则将通过已知的装置来放大，如果可能，将通过例如EDFA来放大。
根据本发明，传输信号的带宽优选地最多是20MHz的数量级，并且传输信号由此是窄带信号。例如，典型的OSC信号具有近似2MHz的带宽。
反馈信号激光器系统14，15和反馈泵激光器系统18，19所接纳的频率变化必须是这样的，即信号激光器14产生的传输信号的带宽Bfsign，加上信号激光器14的传输信号(或者即使是谱带宽)的中心频率的最大变化|Δfsign|，加上泵激光器18的泵信号(或者即使是谱带宽)的中心频率的最大变化|Δfpump|，将是在100MHz内，即Bfsign+|Δfsign|+|Δfpump|＝100MHz。
令人惊奇地发现通过按上述方式实现的系统，到达接收机12的信号以非常令人满意的方式被放大(在泵激光器功率在1到10mW之间的情况下，有超过30dB的光增益)，使得例如可能实现很长的光纤段(达到几百公里)，其被经济地放大并且在商业上是可行的。
例如，在具有2MHz带宽、其频率大于1THz的一个DWDM传输系统中的OSC信号采用合适的安全容限的情况下，泵和信号激光器的中心频率必须仅仅保持在一个带宽中，使得(Fpump+/-20MHz)-(Fsign+/-20MHz)＝(10GHz+/-0.1GHz)。泵信号的频率近似是10GHz，其高于传输信号的频率。
这允许在花彩型光纤段中放大业务信号。还可能实现例如针对个体用户或者用户组的低业务量光纤段，其允许光纤电信服务到达甚至是孤立的位置，如果在需要使用传统的放大系统的情况下为这些位置提供服务，则在经济上将是不能获利的。
需要注意，泵和信号激光器要求的频率或谱稳定性以及相互关系是足够宽的，以便可由本地反馈设备维持，而不需要任何系统使来自两个激光器的信号被耦合。
根据本发明的通信系统是相对经济的，其允许代替更昂贵和麻烦的EDFA，并且允许放大在具有很长的光纤段(花彩)的连接上的低比特率和非常低比特率的信号及OSC DWDM信号。
应用本发明创新原理的上述实施例描述通过在这里要求的专有权利的范围内的、所述原理的非限制实例而自然地给出。
权利要求
1.一种光纤传输系统(10)，包括在光纤(13)两端的发射机(11)和接收机(12)，该发射机包括用于生成传输信号的信号激光器(14)，而该接收机包括泵激光器(18)，用于产生按与传输信号方向相反的方向被合并到光纤(13)中、以利用传输信号的布里渊效应获得放大的泵信号，其中信号激光器(14)的传输信号的中心频率Fsign和泵激光器(18)的泵信号的中心频率Fpump是这样的(Fpump±20MHz)-(Fsign±20MHz)＝10GHz±0.1GHz，并且这两个激光器被在本地控制，使得传输信号的中心频率的最大变化Δfsign，泵信号的中心频率的最大变化Δfpump和传输信号的带宽Bfsign具有下面的关系Bfsign+Δfsign+Δfpump＝100MHz。
2.根据权利要求1的系统，其特征在于传输信号具有20MHz数量级的带宽。
3.根据权利要求2的系统，其特征在于传输信号具有小于10MHz的带宽。
4.根据前述任一权利要求的系统，其特征在于传输信号是DWDM传输系统的光监控信道(OSC)信号。
5.根据前述任一权利要求的系统，其特征在于信号激光器(14)的传输信号的频率被保持在中心频率Fsign的±20MHz左右，并且泵激光器(18)的泵信号的频率被保持在中心频率Fpump的±20MHz左右。
6.根据前述任一权利要求的系统，其特征在于在本地利用反馈设备(15，19)来控制该信号激光器(14)和泵激光器(18)。
全文摘要
一种光纤传输系统(10)，包括在光纤(13)两端的发射机(11)和接收机(12)。该发射机包括信号激光器(14)，用于生成传输信号，而该接收机包括泵激光器(18)，用于产生按与传输信号方向相反的方向被合并到光纤(13)中、以利用传输信号的布里渊效应获得放大的泵信号。该信号激光器(14)的传输信号的中心频率Fsign，和泵激光器(18)的泵信号的中心频率Fpump是这样的(Fpump±20MHz)－(Fsign±20MHz)＝10GHz±0.1GHz，并且在本地控制这两个激光器，使得传输信号的中心频率的最大变化Δfsign，泵信号的中心频率的最大变化Δfpump和传输信号的带宽Bfsign具有下面的关系Bfsign+Δfsign+Δfpump＝100MHz。
文档编号H04B10/291GK1633763SQ03803831
公开日2005年6月29日 申请日期2003年2月12日 优先权日2002年2月15日
发明者P·费拉, O·夸尔诺洛, A·贝洛斯 申请人:马科尼通讯有限公司