专利名称：每信道输出定值功率的波分复用掺铒光纤放大器及放大法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种每信道定值输出功率的波分复用掺铒光纤放大器(WDM-EDFA)及其放大方法，尤其涉及一种当信道数目改变时能够保持定量输出功率的WDM-EDFA。
根据波段和接收到的信号光的功率或者在给定的EDFA的单调增益波长区域内的信道数目，WDM-EDFA输出每信道的定值输出功率(即COP)。例如，当对于每一信道接收到的信号光的中心波长间隔为0.8nm以及当在一个16信道WDM光学传输体系中接收到的信号光的功率是-20Bm/信道时，假设被WDM-EDFA输出并放大的信号光的功率要求是+5Bm/信道，则WDM-EDFA的一个控制器可接收有关光学传输系统的信道数目的信息，并依照WDM-EDFA所需输出条件控制WDM-EDFA。
图1是一个传统的WDM-EDFA的结构图。图1中的放大器包括一个第一光学耦合器102，一个第一光电转换器104，一个第一隔离器106，一个放大单元108，一个第二隔离器110，一个第二光学耦合器112，一个第二光电转换器114，以及一个控制器116。参考标号100和118分别是一个输入连接器和一个输出连接器。
这种传统的WDM-EDFA工作时，第一光学耦合器102将通过输入连接器100接收到的信号光以1∶99的比率进行分离。第一光电转换器104对已被第一光学耦合器102从信号光中分离出的信号光的1％转换成一种电信号，并将此电信号传输给控制器116。控制器116测量所转换信号的波幅并控制放大单元108的放大级别。放大单元108将已被第一光学耦合器102从信号光中分离出的99％的信号光进行放大。第二光学耦合器112将已被放大单元108按1∶99的比率放大过的的信号光进行分离。第二光电转换器114对已被第二光学耦合器112从信号光中分离出的信号光的1％转换成一种电信号，并将此电信号传输给控制器116。控制器116测量被第二光电转换器114所转换信号的波幅并控制放大单元108的放大级别。通过被第一光学耦合器102的反射并重新施加于放大单元108，使得第一隔离器106能够防止降低由放大单元108产生的放大自发发射的放大效率。与此类似，通过被第二光学耦合器112的反射并重新施加于放大单元108，使得第二隔离器110能够防止降低由放大单元108产生的放大自发发射的放大效率。
然而，当增加/减少WDM光学传输系统中出现的信道数目时，信号光通过光学光纤被瞬时传输出去，但信道信息却要在预定的滞后时间之后才能被传输。图2示意了根据在信号光和包含信道信息的控制光之间的传输时间的差异而绘出的一个WDM-EDFA的每信道输出功率的变化曲线。
如果信道数目从16变为8，则入射信号光的功率减为8个信道信号光的功率，从而，对于使COP控制适合于如图2中显示的200区段的16个信道的WDM-EDFA，它能够增加每信道的输出以保持总输出功率为定值。此时，在202区段出现过冲。即是说，在预定的滞后时间之后，伴随信道数目变化的信道信息到达控制器，以使得时间滞后引起一个如过冲的短暂效应。参考标号204表示对于8个信道执行放大控制的区段。
为解决上述问题，本发明的目的之一在于通过安装一个功率控制器以控制WDM-EDFA前端的信号光的功率来提供一种甚至在信道数目改变时也能够保持每信道定量输出功率的WDM-EDFA，并提供一种由此产生的放大方法。
为达到以上目的，本发明提供了一种具有每信道定值输出功率的波分复用掺铒光纤放大器(WDM-EDFA)，该放大器能够放大被多路转换的多数信道接收到的信号光。其中，WDM-EDFA包括一个功率控制单元，利用该单元，可产生根据第一控制值而使得输出功率受到控制的虚拟光(dummy light)，并通过耦合虚拟光给接收到的信号光来控制接收到的信号光的功率；一个光学光纤放大单元，使用该单元可放大由功率控制单元所控制的信号光的功率，并可使用根据一个第二控制值产生的泵浦光；以及一个控制器，利用该控制器，可将第一控制值提供给功率控制单元以得到与接收到的信号光的功率值和预定的目标功率值之间的差值相一致的虚拟光功率，并提供第二控制值给光纤放大单元以得到所需的泵浦光功率来放大接收到的信号光。
为达到上述目的，本发明提供了一种放大波分复用掺铒光纤的方法，包括以下步骤测量所接收到的信号光的功率，并得到所测功率值和预定的目标功率值之间的差值；产生虚拟光，其输出功率与所得到的功率差值同样大；将产生的虚拟光耦合给所接收到的信号光并输出耦合光；以及放大耦合光。
通过参照附图对最佳实施例的详细描述，可使得本发明的上述目的和优点变得更为明显。其中图1是传统WDM-EDFA的结构图；图2示出根据在信号光和包含信道信息的控制光之间的传输时间的差异而绘出的一个WDM-EDFA的每信道输出功率的变化曲线图3是根据本发明的一个能够每信道输出定值功率的WDM-EDFA的结构图。
参照图3，根据本发明的一个能够保持每信道定值输出功率的WDM-EDFA，包括一个功率控制单元310，一个第一隔离器320，一个放大单元330，一个第二隔离器340，一个输出功率检查单元350，以及一个控制器360。功率控制单元310控制所接收到的信号光的功率。放大单元330放大所接收到的信号光。输出功率检查单元350检查被放大单元330放大的信号光的功率。参考标号300和370分别是输入连接器和输出连接器。
功率控制单元310包括一个电光转换器311、一个第一光学耦合器312、一个第一光电转换器313、以及一个比较器314。
放大单元330包括一个第一泵浦光源331、一个第一波长选择耦合器(WSC)332、一个掺铒光纤(EDF)333、一个第二WSC 334、以及一个第二泵浦光源335。
输出功率检查单元350包括一个第二光学耦合器351和一个第二光电转换器352。
根据本发明，在WDM-EDFA的工作过程中，当信号光通过输入连接器300被接收时，第一光学耦合器312以1∶99的比率分离输入信号光。99％的信号光通过第一隔离器320被用于光纤放大单元330，另外1％的信号光通过第一光电转换器313被转换成一种电信号。比较器314将所接收到的信号光的总功率与EDF 333所需的信号光的总功率进行比较。当所接收到的信号光的总功率小于EDF 333所需的信号光的总功率时，控制器360控制与第一光学耦合器312相连的电光转换器311的驱动电流，使得电光转换器311的输出功率等于其差值。电光转换器311根据控制的驱动电流产生虚拟光。所产生的虚拟光通过第一光耦合器312被耦合给所接收到的信号光，从而使得用于光纤放大单元330的信号光的总功率得以控制。在此，电光转换器311是一个可产生光的激光二极管，其波长不用于所接收到的信号光。
光纤放大单元330放大信号光，该信号光的功率由功率控制单元310控制。第一和第二泵浦光源331和335根据由控制器360所控制的驱动电流产生泵浦光。第一和第二泵浦光源331和335的每个光源的驱动电流是由EDF 333的放大增益来确定的。由第一和第二泵浦光源331和335产生的泵浦光分别通过第一和第二WSC 332和334被用于EDF 333。当泵浦光激发EDF 333中的铒(Er)离子时，通过被激发的铒离子的受激发射使得信号光得以放大。
如果对于每一信道以定值功率进行传输的信号光的信道数目从16减至8，则接收到的信号光的功率小于EDF 333所需的参照功率，并且控制器360通过调节电光转换器311的驱动电流来控制所接收到的信号光的功率。光纤放大单元330具有对应于16个信道的输出功率，但是8个信道的信号光的每信道功率却是定值。
第二光学耦合器351分离被光纤放大单元330以1∶99的比率放大的信号光。被分离的信号光的1％被第二光电转换器352转换成电信号，并进而被输出给控制器360。控制器360检查放大的信号光的功率并调节光纤放大单元330的放大级别。
通过被第一光学耦合器312的反射并重新施加于光纤放大单元330，使得第一隔离器320能够防止降低由光纤放大单元330产生的ASE的放大效率。与此类似，通过被第二光学耦合器351的反射并重新施加于光纤放大单元330，使得第二隔离器340能够防止降低由光纤放大单元330产生的ASE的放大效率。
根据本发明，提供了一种WDM-EDFA(其中多数信道被多路转换以及被放大)，它能够通过控制增加/减少信道数目的入射信号光的功率来消除瞬时效应并保持此WDM-EDFA的每信道定值输出功率。
权利要求
1.一种具有每信道定值输出功率的波分复用掺铒光纤放大器(WDM-EDFA)，该放大器能够放大被多路转换的多个信道接收到的信号光，其特征在于，WDM-EDFA包括一个功率控制单元，用于产生根据第一控制值而控制输出功率的虚拟光，并通过把虚拟光耦合到所接收的信号光来控制该所接收信号光的功率；一个光学光纤放大单元，用于利用根据第二控制值产生的泵浦光放大由功率控制单元所控制的信号光的功率；一个控制器，用于把第一控制值提供给功率控制单元以得到与接收到的信号光的功率值和预定的目标功率值之间的差值相等的虚拟光功率，并提供第二控制值给光纤放大单元以得到放大所接收信号光所需的泵浦光功率。
2.根据权利要求1所述的WDM-EDFA，其特征在于，功率控制单元包括一个光学耦合器，用于以预定的比率分离所接收到的信号光，并将所分离的信号光组中的一束光输出到光纤放大单元；一个用于将剩余的分离信号光转换成电信号的光电转换器；一个用于比较电信号的功率和预定功率值的比较器；以及一个电光转换器，可用于将根据比较器的输出由控制器输出的第一控制值产生的电信号转换成光学信号，并且以虚拟光的形式将光学信号提供给光学耦合器。
3.根据权利要求2所述的WDM-EDFA，其特征在于，电光转换器是一个可产生光的激光二极管，所产生的光的波长不用于所接收的信号光。
4.根据权利要求1所述的WDM-EDFA，其特征在于，进一步包括一个第二光耦合器，用于分离由光纤放大单元以预定比率放大的光学信号；以及一个第二光电转换器，用于将信号光组的一个转换成电信号，并将电信号输出给控制器，其中的信号光组是由第二光学耦合器分离出的光信号，其中，控制器检查由光纤放大单元放大的信号光的功率并确定第二控制值。
5.一种放大波分复用掺铒光纤的方法，其特征在于，包括以下步骤(a)测量所接收信号光的功率，并得到所测量功率值与预定目标功率值之间的差值；(b)产生输出功率等于所得到的差值的虚拟光；(c)将产生的虚拟光耦合给所接收的信号光并输出耦合光；以及(d)放大耦合光。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包括通过检查在步骤(d)中放大的光功率来控制放大级别的步骤。
全文摘要
在此提供一种能够输出每信道定值功率的波分复用掺铒光纤放大器(WDM－EDFA)及其放大方法。该WDM－EDFA用于放大被多路转换的多个信道的接收的信号光,其中包括:一个功率控制单元、一个光学光纤放大单元、以及一个控制器。这样就提供了一种WDM－EDFA(其中多个信道被多路转换以及被放大),它能够通过控制增加/减少信道数目的入射信号光的功率来消除瞬时效应。
文档编号H04B10/296GK1257216SQ9912161
公开日2000年6月21日 申请日期1999年10月8日 优先权日1998年10月7日
发明者丁来声, 黄星泽, 金贞美 申请人:三星电子株式会社