專利名稱：提供增益的光功率均衡器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光功率均衡器，更特別地涉及一種提供增益的光功率均衡器，用于在放大信號輸出時均衡光信道輸出或增益。
背景技術(shù)：
通常，廣泛用在光通信系統(tǒng)中的光放大器相對于不同的信道(即，不同的波長)具有不同的增益。如果多個信道中的一個信道與其余信道相比具有相對較低的增益或者相對較高的增益，那么在這種光放大器中可能會出現(xiàn)嚴重的問題。更詳細地，使信號在光放大系統(tǒng)中衰減或反復地再次放大的情況下，不同信道之間的這種增益差會不斷地累積，從而增至能夠損壞光放大系統(tǒng)的程度。因此，需要平坦增益從而為不同的信道(即，不同的波長)提供相同的增益。
按照慣例，為了實現(xiàn)增益平坦，已經(jīng)廣泛使用一種用于調(diào)整構(gòu)成光放大器的增益介質(zhì)成分的方法，或者一種利用增益平坦濾波器的固定方法。但是，光放大器的增益特性隨光放大器的外部環(huán)境而變化，因此對于固定方法來說，很難有效地應付光放大器的這種可變的增益特性。
為了解決這一問題，已經(jīng)提出一種動態(tài)增益均衡器，用于可變地均衡光信道的輸出。這種動態(tài)增益均衡器包括光分路濾波器(也稱為光解多路復用器)，用于將多路復用光源分為各個波長的信號，從而產(chǎn)生分離的光功率信號；衰減器陣列，用于根據(jù)其信道來衰減分離的光功率信號；以及光多路復用器，用于收集由衰減器進行均衡的信道信號。光多路復用器與用作光解多路復用器的光分路濾波器對稱光解多路復用器。已經(jīng)提出了利用光多路復用器和光解多路復用器之間這種對稱性的各種改進的動態(tài)增益均衡器，例如，在光多路復用器和光解多路復用器的對稱中心設(shè)置反射器的方法，通過改變光相位差而引起光衰減的方法，等等。盡管有各種改進的動態(tài)增益均衡器，但是它們具有相同的原理，都是基于光衰減技術(shù)。因為增益均衡器是基于光衰減技術(shù)，因此它們被稱為衰減增益均衡器(即，損耗型增益均衡器)。這種損耗型增益均衡器可以利用各種方法來實現(xiàn)，例如，供體光柵(bulkgrating)，陣列波導光柵(AWG)或電介質(zhì)濾波器等使用的光多路復用器和光解多路復用器的構(gòu)造方法，或者用于相位干擾過程或衰減器陣列的衰減方法等。但是，在一般的通信系統(tǒng)中，信號衰減使SNR(信噪比)降低，因此，對于系統(tǒng)來說，需要在沒有信號衰減的條件下均衡光信道輸出或增益。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明是鑒于上述問題而做出的，本發(fā)明的一個目的是提供一種提供增益的光功率均衡器，用于通過放大信號輸出而使每個信道的光功率同時達到均衡。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種提供增益的光功率均衡器，用于實現(xiàn)每個信道的功率均衡，而不使用市場上價格昂貴的放大器如光纖放大器。
依照本發(fā)明的一個方面，通過提供一種提供增益的光功率均衡裝置來實現(xiàn)上述和其他目的，所述裝置用于均衡每個光信道上光信號的不均勻功率電平，該裝置包括光放大器，用于為每個光信道的光信號提供不同的增益，以此來均衡光信號的每個信道的功率電平。
優(yōu)選地，光放大器可以通過頂泵浦操作來驅(qū)動。
優(yōu)選地，提供增益的光功率均衡裝置可以進一步包括光解多路復用器，用于將對于每個光信道具有不均勻功率電平的光信號的功率信號分成對應于每個光信道的信號；多個光路，由光解多路復用器分離的光功率信號通過所述光路傳輸，其中光放大器設(shè)置于多個光路上，起到光放大器陣列的作用，用于為多個信道提供不同增益，并進一步包括光多路復用器，用于收集由光放大器陣列均衡的信號信道。
優(yōu)選地，多個光路可以是波導，每個波導都包含一個增益介質(zhì)，光放大器陣列可以是光波導放大器陣列。優(yōu)選地，光波導放大器陣列可以通過頂泵浦操作來驅(qū)動。
優(yōu)選地，光解多路復用器，光多路復用器和光放大器陣列中的至少一種可以按照PLC(平面光波電路)的形式制作。
優(yōu)選地，提供增益的光功率均衡裝置可以進一步包括功率計，用于檢測由光放大器根據(jù)各個信道進行均衡的功率電平；控制器，用于在功率計確定功率電平的均衡程度小于規(guī)定的參考量時調(diào)整光放大器的每個信道的放大系數(shù)。
依照本發(fā)明的另一個方面，提供一種提供增益的光功率均衡裝置，包括光循環(huán)器(optical circulator)，用于只沿著一個規(guī)定方向引導光信號，該光信號對于不同的光信道具有不均勻的功率電平；光解多路復用/多路復用器，用于將光循環(huán)器接收的光信號的功率信號分成各個光信道的信號，并沿著與規(guī)定方向相反的方向收集作用于光解多路復用器/多路復用器本身的所有信道信號；多個光路，由光解多路復用/多路復用器分離或收集的光功率信號通過所述光路傳輸；光放大器陣列，設(shè)置于多個光路的一個端部，并為各個信道提供不同的增益；反射器，設(shè)置在光放大器陣列中每個單元的端部，用于反射已放大的光信號。
優(yōu)選地，光放大器陣列可以通過頂泵浦操作來驅(qū)動。優(yōu)選地，光解多路復用器，光多路復用器和光放大器陣列中的至少一種可以按照PLC(平面光波電路)的形式制作。
優(yōu)選地，提供增益的光功率均衡裝置可以進一步包括功率計，用于檢測由光放大器根據(jù)各個信道進行均衡的功率電平；控制器，用于在功率計確定功率電平的均衡程度小于規(guī)定的參考量時調(diào)整光放大器的每個信道的放大系數(shù)。


本發(fā)明的上述和其他目的，特征以及其他優(yōu)點將從下面結(jié)合附圖的詳細描述中更清楚地理解，其中圖1是說明供頂部方法使用的光波導放大器的外形圖；圖2是依照本發(fā)明一優(yōu)選實施方式的光功率均衡器的概念框圖；圖3是依照本發(fā)明另一優(yōu)選實施方式的光功率均衡器的概念框圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在，參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。在圖中，相同或相似的元件由同一個參考數(shù)字表示，即使它們在不同的圖中示出。在下面的描述中，當這里結(jié)合的已知功能和結(jié)構(gòu)的詳細描述可能使本發(fā)明的主題相當不清楚時，將其省略。
在描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式之前，在下文參照圖1詳細描述利用頂泵浦方法的光波導放大器。
參考圖1，在基體100上沉積硅石下包層110，在下包層110上形成作為波導120的芯層。芯層由摻雜鈉米晶體和稀土元素的硅基材料制成。在波導120上形成硅石上包層130。寬帶光源(未示出)安裝在波導上，用以將向下的泵浦光輻照到波導120上。入射到波導120的光在鈉米晶體中產(chǎn)生重新結(jié)合的電子和空穴，導致稀土元素激發(fā)。入射光接收來自受激稀土元素的能量，在穿過波導120時放大，從而變?yōu)槌錾涔狻?br> 圖2是依照本發(fā)明一優(yōu)選實施方式的光功率均衡器的概念框圖。
參考圖2，將光信號作用于由平面光柵組成的解多路復用器200，該光信號對于每個信道具有不均勻的功率電平。輸入光信號是多波長光學信號(也稱為多波長光信號)，其通過光通信系統(tǒng)傳輸，或者由具有不均勻增益曲線的光放大器進行放大。多波長光信號通過解多路復用器200中的衍射而分成對應每個光信道的信號，所述解多路復用器200起平面光柵的光解多路復用器的作用，分離的光功率進入與多個光路相對應的波導210。與此同時，由平面光柵組成的多路復用器202起到光多路復用器的作用，執(zhí)行與上述解多路復用器200相反的另外的操作。波導210的一些部件與圖1的部件相同。用于每個波導的泵浦光源212設(shè)置在其波導上，以進行頂泵浦。因此，這種布置與光波導放大器結(jié)構(gòu)相對應。各個泵浦光源212接收來自控制器250的不同的功率信號，從而將用于每個波導210的光放大程度能夠進行不同地設(shè)置。如果分離的光功率電平對于每個波導210不相同，那么低光功率電平的光信號被高度放大，高光功率電平的其他光信號稍微放大，由此實現(xiàn)為各個波導提供均衡增益的光功率均衡器。按照這種方式，每個信道(即每個波導)的均衡光功率由多路復用器202收集，從而使收集的信號通過輸出端O傳輸。依照本發(fā)明的該優(yōu)選實施方式，借助于耦合器222從通過輸出端O傳輸?shù)墓庑盘栔刑崛∫恍┬盘?20，然后將其傳輸?shù)狡鸸夤β视嬜饔玫腛SA(光譜分析儀)240，從而使OSA240測量每個信道的光功率電平，并將測得的信息傳輸?shù)娇刂破?50。在控制器250確定輸出光信號的各個均衡程度沒有達到所需的均衡程度的情況下，對施加于每個信道的泵浦光源212的功率電平230進行調(diào)整，從而在所有光信號中得到所需的均衡程度，同時產(chǎn)生動態(tài)的光功率均衡。最好將適合于上述優(yōu)選實施方式的解多路復用器200，多路復用器202和波導210以PLC(平面光波電路)的形式制作。
依照上述優(yōu)選實施方式，由多路復用器202收集每個信道的光功率信號，然后借助于耦合器222從通過輸出端O傳輸?shù)乃泄庑盘栔刑崛∫恍┬盘?，按照這樣一種方式，上述優(yōu)選實施方式能夠測量每個光信道的光功率。但是，如果提供適當?shù)墓馓崛∑骰蛘邫z測器，那么在完成光放大之后，可以直接從波導210中提取已放大的光信號。
圖3是依照本發(fā)明另一個優(yōu)選實施方式的光功率均衡器的概念框圖。
應該注意，圖3中示出的光功率均衡器基于解多路復用器200和多路復用器202之間的對稱結(jié)構(gòu)。圖3的光功率均衡器使用光解多路復用/多路復用器300，該裝置既起到解多路復用器的作用，也起到多路復用器的作用，而解多路復用器200和多路復用器202在圖2中是彼此分開的。如圖3所示，將對于每個信道具有不均勻光功率電平的光信號施加于輸入端I。輸入光信號是多波長光信號，其通過光通信系統(tǒng)傳輸，或者由具有不均勻增益曲線的光放大器進行放大。輸入光信號通過光循環(huán)器310進入光解多路復用/多路復用器300，所述光循環(huán)器適合于朝規(guī)定的一個方向引導輸入光信號。在光循環(huán)器310將其接收到的光信號引到光解多路復用/多路復用器300的情況下，光解多路復用/多路復用器300起到光解多路復用器的作用。但是，在光循環(huán)器310不將其接收到的光信號引到光解多路復用/多路復用器300的情況下，光解多路復用/多路復用器300起到光多路復用器的作用。因此，通過光循環(huán)器310作用于光解多路復用/多路復用器300的光信號被分成用于每個光信道的信號，并將分離光信號的功率電平作用于與多個光路相對應的波導320。波導320后面的部件與圖2的相同。用于每個波導的泵浦光源330設(shè)置在其波導上，以進行頂泵浦。因此，這種布置與光波導放大器陣列結(jié)構(gòu)相對應。各個泵浦光源330接收來自控制器350的不同功率信號360，從而將用于每個波導320的光放大程度能夠進行不同地設(shè)置。如果用于每個波導210的分離的光功率電平是不同的，那么低光功率電平的光信號被高度放大，高光功率電平的其他光信號稍微放大，從而實現(xiàn)為各個波導提供均衡增益的光功率均衡器。泵浦光源330設(shè)置在各個波導320的同一端部，反射鏡340設(shè)置為與各個泵浦光源330接觸，從而使首先放大的光功率信號通過反射鏡340的反射再次放大。這些光功率信號在放大兩次之后反饋到光解多路復用/多路復用器300，由光解多路復用/多路復用器300收集，然后傳輸?shù)捷敵龆薕。另一方面，借助于耦合器322從通過輸出端O傳輸?shù)墓庑盘栔刑崛∫恍┬盘枺缓髮⑵鋫鬏數(shù)狡鸸夤β视嬜饔玫腛SA(光譜分析儀)380，從而使OSA380測量每個信道的光功率電平，并將測得的信息傳輸?shù)娇刂破?50。在控制器350確定輸出光信號的各均衡程度沒有達到所需均衡程度的情況下，對施加于每個信道的泵浦光源330的功率電平360進行調(diào)整，用以在所有光信號中得到所需的均衡程度，同時產(chǎn)生動態(tài)的光功率均衡。最好將上面第二優(yōu)選實施方式中使用的光解多路復用/多路復用器300和波導320以PLC(平面光波電路)的形式制作。
盡管本發(fā)明的上述優(yōu)選實施方式僅僅描述了提供增益的光功率均衡器，但是在根據(jù)不操作泵浦光源時每個信道的光功率電平而將波導長度設(shè)置為不同的情況下，本發(fā)明也可適用于損耗型光功率均衡器。不需要驅(qū)動泵浦光源的原因是通過光吸收引起的光衰減隨光波導的長度而變化。也就是說，根據(jù)本發(fā)明的光功率均衡器可以很容易地按照與常規(guī)技術(shù)相同的方式來使用。
工業(yè)實用性如從上面描述中顯而易見，根據(jù)本發(fā)明，可以將光信道的輸出調(diào)整達到平衡，或者隨意地進行調(diào)整，而不會降低信噪比(SNR)。
盡管已經(jīng)結(jié)合特定的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明進行了描述，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可以對特定的元件進行各種修改，增加和替換，而不會脫離如附加的權(quán)利要求書中公開的本發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1.一種提供增益的光功率均衡裝置，用于使光信號對于每個光信道的不均勻功率電平達到均衡，包括光放大器，用于為每個光信道的光信號提供不同的增益，從而使光信號的每個信道的功率電平達到均衡。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中光放大器通過頂泵浦操作來驅(qū)動。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，進一步包括光解多路復用器，用于將對于每個光信道具有不均勻功率電平的光信號的功率信號分成對應于每個光信道的信號；以及多個光路，由光解多路復用器分離的光功率信號通過所述光路傳輸，其中光放大器設(shè)置于多個光路上，起到用于為多個信道提供不同增益的光放大器陣列的作用，并進一步包括光多路復用器，用于收集由光放大器陣列進行均衡的信號信道。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中多個光路是波導，每個波導都包含一個增益介質(zhì)，光放大器陣列是光波導放大器陣列。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中光波導放大器陣列通過頂泵浦操作來驅(qū)動。
6.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中光解多路復用器，光多路復用器和光放大器陣列中的至少一種是以PLC(平面光波電路)的形式制作。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的裝置，進一步包括功率計，用于檢測由光放大器根據(jù)各個信道進行均衡的功率電平；以及控制器，用于在功率計確定功率電平的均衡程度小于規(guī)定的參考量時調(diào)整光放大器的每個信道的放大系數(shù)。
8.一種提供增益的光功率均衡裝置，包括光循環(huán)器，用于只沿著一個規(guī)定方向引導光信號，所述光信號對于不同的光信道具有不均勻的功率電平；光解多路復用/多路復用器，用于將光循環(huán)器接收的光信號的功率信號分成各個光信道的信號，并沿著與規(guī)定方向相反的方向收集作用于光解多路復用/多路復用器本身的所有信道信號；多個光路，由光解多路復用/多路復用器分離或收集的光功率信號通過所述光路傳輸；光放大器陣列，設(shè)置于多個光路的一個端部，并為各個信道提供不同的增益；以及反射器，設(shè)置在光放大器陣列中每個部件的端部，并反射已放大的光信號。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中光放大器陣列通過頂泵浦操作來驅(qū)動。
10.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中光解多路復用器，光多路復用器和光放大器陣列中的至少一種是以PLC(平面光波電路)的形式制作。
11.如權(quán)利要求8至10中任一項所述的裝置，進一步包括功率計，用于根據(jù)各個信道檢測由光放大器進行均衡的功率電平；和控制器，用于在功率計確定功率電平的均衡程度小于規(guī)定的參考量時調(diào)整光放大器的每個信道的放大系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提供增益的光功率均衡器，其能夠在放大信號輸出時使光信道輸出或增益達到均衡。在現(xiàn)有技術(shù)中，通過根據(jù)光信道而不同程度地衰減信號輸出來達到光功率均衡。但是，本發(fā)明的光功率均衡器的特征在于，通過根據(jù)光信道而不同程度地供給光增益來達到光功率的均衡。根據(jù)本發(fā)明，可將光信道的輸出調(diào)整達到平衡或者根據(jù)需要進行調(diào)整，而不會降低信噪比。
文檔編號H01S5/50GK1643828SQ03806144
公開日2005年7月20日 申請日期2003年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月20日
發(fā)明者樸南奎, 慎重勛 申請人:光神有限會社