專利名稱：?jiǎn)喂饫w雙向光傳輸系統(tǒng)和單光纖雙向光放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)和單光纖雙向光放大器，更具體而言，本發(fā)明涉及一種單光纖雙向光放大器，其用于在利用單光纖進(jìn)行雙向傳輸?shù)膯喂饫w雙向光傳輸中，利用一個(gè)光放大器將雙向光信號(hào)共同放大。
背景技術(shù)：
在用于利用一根光纖進(jìn)行雙向傳輸?shù)膯喂饫w雙向光傳輸技術(shù)中，與兩根光纖分別進(jìn)行單向傳輸?shù)碾p光纖雙向傳輸相比，所要使用的光纖數(shù)量降低了一半。因而，當(dāng)需要新鋪設(shè)光纖時(shí)，所鋪設(shè)的光纖降低了一半，當(dāng)使用裸光纖(dark fiber)時(shí)，光纖費(fèi)用降低了一半。因此，就可以構(gòu)建經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)。
在光通信中，為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，用光放大器將由于傳輸路徑損耗而衰減了的光信號(hào)作為光束而原樣放大，而不進(jìn)行光電(O/E)轉(zhuǎn)換和電光(E/O)轉(zhuǎn)換。所述光放大器的特征在于，其不依賴于比特率和信號(hào)格式，并且能夠?qū)⒉ㄩL(zhǎng)復(fù)用信號(hào)共同放大，因此可以實(shí)現(xiàn)靈活且成本低廉的網(wǎng)絡(luò)。
一般而言，對(duì)于光放大器，使用摻鉺光纖放大器，該放大器使受激的光與信號(hào)光束一起入射到摻鉺光纖中并放大該信號(hào)光束。這種光放大器被如此制造，以使得放大單向傳輸?shù)墓馐錁?gòu)造不那么復(fù)雜。因此，無法將所述光纖放大器簡(jiǎn)單地插入到單光纖雙向傳輸路徑當(dāng)中，在所述單光纖雙向傳輸路徑中，光信號(hào)是在單一光纖中雙向傳輸?shù)摹?br> 因而，雖然構(gòu)造復(fù)雜，但還是提出了各種單光纖雙向傳輸光放大器的技術(shù)。例如，如圖17所示，可以使用這樣一種方法，其中，分別在單光纖雙向傳輸路徑84和89中沿不同方向上下行前進(jìn)的信號(hào)252、262、272和282由光循環(huán)器(optical circulator)83、85、88和90分離，并分別通過使用傳統(tǒng)光放大器86和87而上下行方向分別放大，此后再由循環(huán)器83、85、88和90再次復(fù)用起來。
此時(shí)，在光放大器86和87中，需要用于將受激的光和信號(hào)光束復(fù)用起來的光復(fù)用器。而且，為了分離單光纖雙向傳輸路徑84和89中上行和下行的信號(hào)252、262、272和282，需要光解復(fù)用器。已經(jīng)提出了由具有四個(gè)端口的光循環(huán)器共用所述光復(fù)用器和所述光解復(fù)用器的技術(shù)(例如，請(qǐng)參考專利文獻(xiàn)1)。
而且，還提出了這樣一種構(gòu)造(例如，請(qǐng)參考專利文獻(xiàn)2)，其中，當(dāng)將光放大器中的受激的光和信號(hào)光束復(fù)用起來時(shí)，通過使用反射器來嘗試進(jìn)行所述光復(fù)用器和所述光解復(fù)用器的共用，還提出了與此類似的構(gòu)造(例如，請(qǐng)參考專利文獻(xiàn)3)。
另一方面，對(duì)于將上下行光信號(hào)放大而不將它們分離的方法，還可以使用這樣一種技術(shù)，其中，將摻鉺光纖連接到一個(gè)雙向傳輸路徑，以便將上下行雙向受激的光相加，從而雙向地放大上下行光信號(hào)(例如，請(qǐng)參考專利文獻(xiàn)4)。
專利文獻(xiàn)1日本專利早期公開No.平6-342950(第4至第6頁，圖1)專利文獻(xiàn)2日本專利早期公開No.平11-274625(第7和第8頁，圖1)專利文獻(xiàn)3日本專利早期公開No.2002-118313(第5和第6頁，圖1)專利文獻(xiàn)4日本專利早期公開No.平3-92827(第161頁右下欄，第162頁左上欄，圖6)當(dāng)一個(gè)光通信系統(tǒng)專門針對(duì)城域時(shí)，其以成本為最高優(yōu)先級(jí)，因此希望使用低成本的產(chǎn)品。根據(jù)與專利文獻(xiàn)1、2和3中所描述的相類似的將上下行光信號(hào)分離并分別獨(dú)立放大的技術(shù)，在傳統(tǒng)單光纖雙向光放大器當(dāng)中需要上下行兩套光放大器。這使得成本昂貴而且設(shè)備尺寸大，并且造成功耗變大等問題。
而且，根據(jù)這種技術(shù)，通過結(jié)合對(duì)雙向傳輸?shù)纳舷滦行盘?hào)進(jìn)行分離以及對(duì)光放大器的信號(hào)光束與受激的光進(jìn)行復(fù)用這兩種功能，而共用了光復(fù)用和解復(fù)用元件。因此，需要新開發(fā)專門用于使用單光纖雙向光放大器的元件，這造成了成本變得昂貴的問題。
另一方面，對(duì)于放大光信號(hào)而不將上下行光信號(hào)分離的技術(shù)，雖然在專利文獻(xiàn)4中公開了一種技術(shù)，但光放大器必須插入光隔離器，以使得不會(huì)由在摻鉺光纖和傳輸路徑的連接點(diǎn)處以及傳輸路徑中發(fā)生的反射而產(chǎn)生光放大器內(nèi)部的振蕩。因此，帶來的問題是這種構(gòu)造不可能實(shí)現(xiàn)。
而且，根據(jù)傳統(tǒng)的單光纖雙向光放大器，設(shè)計(jì)了垂直對(duì)稱的傳輸路徑，使得將上下行光信號(hào)相等地放大。從而，必須將光放大器安裝在單光纖雙向傳輸路徑的中心，因此，存在安裝條件受限的問題。
而且，在傳輸距離超過60km，傳輸速率不低于每個(gè)波長(zhǎng)10Gbps的情況下，不僅需要光放大，而且需要色散補(bǔ)償。然而，問題在于目前為止還沒有對(duì)此進(jìn)行考慮。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供價(jià)格適中的、能夠?qū)崿F(xiàn)單光纖雙向長(zhǎng)距離延伸的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)和單光纖雙向光放大器。
本發(fā)明的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)是這樣一種單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)，其用于對(duì)具有不同波長(zhǎng)的多個(gè)光信號(hào)進(jìn)行復(fù)用，并通過單光纖雙向傳輸路徑而在第一光終端和第二光終端之間進(jìn)行雙向傳輸，所述單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)包括用于將雙向波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)共同放大的光放大器。
本發(fā)明的單光纖雙向光放大器是這樣一種用于單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)的單光纖雙向光放大器，其用于對(duì)具有不同波長(zhǎng)的多個(gè)光信號(hào)進(jìn)行復(fù)用，并通過單光纖雙向傳輸路徑而在第一光終端和第二光終端之間進(jìn)行雙向傳輸，所述單光纖雙向光放大器包括用于將雙向波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)共同放大的光放大器。
也就是說，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一種單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)的特征在于，對(duì)具有不同波長(zhǎng)的多個(gè)光信號(hào)進(jìn)行復(fù)用，通過單光纖雙向傳輸路徑而在第一光終端和第二光終端之間進(jìn)行雙向傳輸，并且由光放大器對(duì)雙向波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)進(jìn)行共同放大。
本發(fā)明的第二種單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)的特征在于，在上述單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)中，僅為第一光終端或者第二光終端配備光放大器。
本發(fā)明的第三種單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)的特征在于，在上述第一光終端和第二光終端中，通過單光纖雙向傳輸路徑傳輸?shù)牟ㄩL(zhǎng)復(fù)用光束由定向分離器對(duì)于每個(gè)方向都進(jìn)行分離。
本發(fā)明的第四種單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)的特征在于，上述定向分離器是光循環(huán)器、光學(xué)藍(lán)/紅濾光器和光交織器中的任何一種。
本發(fā)明的第五種單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)的特征在于，上述光放大器包括光放大部分、設(shè)置在光放大部分的輸入側(cè)的光復(fù)用器和第一光色散補(bǔ)償器、以及設(shè)置在光放大部分的輸出側(cè)的光解復(fù)用器和第二光色散補(bǔ)償器，并且，第一光色散補(bǔ)償器連接到配備有所述光放大器的第一或第二光終端中的光發(fā)射器和光復(fù)用器，而第二光色散補(bǔ)償器連接到配備有所述光放大器的第一或第二光終端中的光接收器和光解復(fù)用器，從所述光發(fā)射器輸出并已經(jīng)通過第一色散補(bǔ)償器的光信號(hào)、以及已經(jīng)傳播通過單光纖雙向傳輸路徑的光信號(hào)被復(fù)用并共同放大，此后又被解復(fù)用成要通過第二色散補(bǔ)償器輸出到所述光接收器的信號(hào)、以及要輸出到單光纖雙向傳輸路徑的信號(hào)。
本發(fā)明的第六種單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)的特征在于，上述光復(fù)用器和光解復(fù)用器是光學(xué)藍(lán)/紅濾光器和光交織器中的任何一種。
本發(fā)明的第七種單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)的特征在于，上述單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)中的光放大器包括光放大部分、設(shè)置在光放大部分輸入側(cè)的光復(fù)用器、設(shè)置在光放大部分輸出側(cè)的光解復(fù)用器、光色散補(bǔ)償器和設(shè)置在光色散補(bǔ)償器兩端的光定向分離器，其中，從配備有所述光放大器的第一或第二光終端中的光發(fā)射器輸出的光信號(hào)、以及已經(jīng)傳播通過單光纖雙向傳輸路徑的光信號(hào)被復(fù)用并共同進(jìn)行色散補(bǔ)償以及共同放大，此后被解復(fù)用并被輸出到配備有所述光放大器的第一或第二光終端中的光接收器，還被輸出到單光纖雙向傳輸路徑。
本發(fā)明的第八種單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)的特征在于，上述光復(fù)用器和光解復(fù)用器是光學(xué)藍(lán)/紅濾光器和光交織器中的至少一種。
本發(fā)明的第九種單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)的特征在于，上述光定向分離器是光循環(huán)器、光學(xué)藍(lán)/紅濾光器和光交織器中的任何一種。
本發(fā)明的第十種單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)的特征在于，上述光放大器配備在傳輸路徑的中央。
如上所述，本發(fā)明將光放大器插入到單光纖雙向傳輸路徑的任一端中，并實(shí)現(xiàn)了用于由一個(gè)光放大器將雙向光信號(hào)共同放大的單光纖雙向光放大器。


圖1是一個(gè)框圖，示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)的構(gòu)造；圖2示出了圖1的光循環(huán)器；圖3示出了圖1的光學(xué)藍(lán)/紅濾光器；圖4示出了該光學(xué)藍(lán)/紅濾光器的特性；圖5是一個(gè)框圖，示出了本發(fā)明第二實(shí)施例的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)的構(gòu)造；圖6是一個(gè)框圖，示出了本發(fā)明第三實(shí)施例的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)的構(gòu)造；圖7示出了圖6的光交織器；圖8是一個(gè)框圖，示出了本發(fā)明第四實(shí)施例的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)的構(gòu)造；圖9是一個(gè)框圖，示出了本發(fā)明第五實(shí)施例的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)的構(gòu)造；圖10示出了光學(xué)藍(lán)/紅濾光器的特性和波長(zhǎng)設(shè)置；圖11示出了光交織器的構(gòu)造和波長(zhǎng)設(shè)置；圖12是一個(gè)框圖，示出了本發(fā)明第六實(shí)施例的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)的構(gòu)造；
圖13是一個(gè)框圖，示出了本發(fā)明第七實(shí)施例的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)的構(gòu)造；圖14是一個(gè)框圖，示出了本發(fā)明第八實(shí)施例的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)的構(gòu)造；圖15示出了光學(xué)藍(lán)/紅濾光器的特性和波長(zhǎng)設(shè)置；圖16示出了光交織器的構(gòu)造和波長(zhǎng)設(shè)置；并且圖17示出了傳統(tǒng)的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
接下來將參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述。圖1是一個(gè)框圖，示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)的構(gòu)造。在圖1中，傳輸路徑的一個(gè)光終端A由單光纖雙向光放大器1、第一光發(fā)射器(Tx)2和第一光接收器(Rx)3，并且該光終端A通過光循環(huán)器4連接到單光纖雙向傳輸路徑5。
所述傳輸路徑的另一光終端B由第二光發(fā)射器(Tx)7和第二光接收器(Rx)8構(gòu)成，并且該光終端B通過光循環(huán)器6，用單模光纖連接到單光纖雙向傳輸路徑5。
單光纖雙向光放大器1包括光放大部分11(例如摻鉺光纖放大部分)、緊接在光放大部分11之前的光學(xué)藍(lán)/紅濾光器12，以及緊接在光放大部分11之后的光學(xué)藍(lán)/紅濾光器13。色散補(bǔ)償器(DCF)14和15分別插入于光學(xué)藍(lán)/紅濾光器12與第一光發(fā)射器2之間、以及光學(xué)藍(lán)/紅濾光器13與第一光接收器3之間。
圖2示出了圖1的光循環(huán)器4。在圖2中，光循環(huán)器4是根據(jù)光信號(hào)的方向來進(jìn)行復(fù)用或解復(fù)用的元件。從端口4a到端口4b的插入損耗(insertion loss)是1dB，而從端口4a到端口4c的隔離(isolation)不小于40dB。因而，來自端口4a的光束僅傳輸?shù)蕉丝?b，而不傳輸?shù)蕉丝?c。
類似地，從端口4b到端口4c的插入損耗是1dB，而從端口4b到端口4a的隔離不小于40dB。因而，來自端口4b的光信號(hào)僅傳輸?shù)蕉丝?c，而不前進(jìn)到端口4a。這樣，在端口4b側(cè)進(jìn)行雙向傳輸，而在端口4a和4c處進(jìn)行單向傳輸。盡管未示出，但與光循環(huán)器4類似，這些同樣也適用于光循環(huán)器6。
圖3示出了圖1的光學(xué)藍(lán)/紅濾光器12，而圖4示出了該光學(xué)藍(lán)/紅濾光器的特性。光學(xué)藍(lán)/紅濾光器12是根據(jù)光信號(hào)的波段來對(duì)光束進(jìn)行復(fù)用和解復(fù)用的元件。分別用端口12a、端口12b和端口12c作為藍(lán)端口、公共端口和紅端口。
藍(lán)端口12a和紅端口12c的傳輸特性分別在圖4中示出。不管是藍(lán)端口12a與公共端口12b之間的插入損耗，還是紅端口12c與公共端口12b之間的插入損耗都是1dB，而藍(lán)端口12a與紅端口12c之間的隔離不小于30dB。
而且，藍(lán)端口12a和紅端口12c的通帶分別是1530.0至1543.2nm和1547.4至1561.0nm。藍(lán)端口12a和紅端口12c僅傳輸波長(zhǎng)在通帶內(nèi)的信號(hào)，而公共端口12b所傳輸?shù)男盘?hào)與光信號(hào)波長(zhǎng)無關(guān)，從而根據(jù)波段來進(jìn)行復(fù)用和解復(fù)用。
假定來自第一光發(fā)射器2的光信號(hào)的傳輸速度是10Gbps，波長(zhǎng)λ1是1558.98nm，而來自第二光發(fā)射器7的光信號(hào)的傳輸速度是10Gbps，波長(zhǎng)λ2是1540.56nm，由于波長(zhǎng)λ1的光信號(hào)僅能在紅端口12c中傳輸，而波長(zhǎng)λ2的光信號(hào)僅能在藍(lán)端口12a中傳輸，因此根據(jù)波長(zhǎng)的復(fù)用和解復(fù)用在光學(xué)藍(lán)/紅濾光器12處進(jìn)行。盡管未示出，但與光學(xué)藍(lán)/紅濾光器12類似，這些同樣也適用于光學(xué)藍(lán)/紅濾光器13。
盡管光放大器11對(duì)具有-30至-15dBm/ch的輸入電平和1535.11至1559.48nm的波長(zhǎng)范圍的WDM(波分復(fù)用)信號(hào)的每個(gè)信道的光信號(hào)都給予相等的增益，但多個(gè)輸入信號(hào)的信道之間的電平差很大，并且當(dāng)功率電平超出-30至-15dBm的范圍時(shí)，常常出現(xiàn)以下情況，即功率電平到達(dá)增益飽和區(qū)，使得輸出電平變?yōu)楹愣ǎ蚨貌坏阶銐虻脑鲆?，或者WDM信號(hào)中的信道的增益出現(xiàn)波動(dòng)。因而，WDM信號(hào)中各信道間的光信號(hào)電平差還是小為好。
在本發(fā)明的單光纖雙向光放大器1中，通過插入色散補(bǔ)償器14使其緊接在第一光發(fā)射器2之后，就使得來自第一光發(fā)射器2的光信號(hào)輸入到光放大部分11的功率電平與來自第二光發(fā)射器7的光信號(hào)輸入到光放大器11的功率電平之間的差可以較小。
從第二光發(fā)射器7輸出的光信號(hào)通過光循環(huán)器6、單光纖雙向傳輸路徑5、光循環(huán)器4和光學(xué)藍(lán)/紅濾光器12，然后入射到光放大部分11上。假定單光纖雙向傳輸路徑5的損耗是0.25dB/km，距離是80km，則從第二發(fā)射器7輸出的光信號(hào)直到入射到光放大部分11上之前，所受到的總損耗是23dB。
另一方面，從第一光發(fā)射器2輸出的光信號(hào)通過色散補(bǔ)償器14和光學(xué)藍(lán)/紅濾光器12，然后入射到光放大部分11上。此時(shí)，假定色散補(bǔ)償量是-1360ps/nm，這是在傳輸80km時(shí)的色散，并假定損耗是10dB，則從第一發(fā)射器2輸出的光信號(hào)直到入射到光放大部分11上之前，所受到的總損耗是11dB。
這樣，當(dāng)?shù)谝还獍l(fā)射器2的輸出和第二光發(fā)射器7的輸出同時(shí)為-5dBm時(shí)，當(dāng)光信號(hào)入射到光放大部分11上時(shí)的光信號(hào)功率電平分別變?yōu)?16dBm和-28dBm，而功率電平差是12dB。從而，其處于可以保證足夠的雙向上下行增益的范圍之內(nèi)。
而且，當(dāng)光放大部分11的增益為25dB時(shí)，由于第一光接收器3和第二光接收器8處的功率變?yōu)?14dBm，這超過了10Gbps的光IF(接口)的接收敏感度-18dBm，因此不會(huì)產(chǎn)生問題。
而且，由于從光循環(huán)器4到單光纖雙向傳輸路徑5的輸入是7dBm，因此非線性光學(xué)效應(yīng)的影響也不會(huì)有問題。如上所述，通過使用本發(fā)明第一實(shí)施例的單光纖雙向光放大器1，就可以實(shí)現(xiàn)10Gbps和80km的單光纖雙向傳輸。
圖5是一個(gè)框圖，示出了本發(fā)明第二實(shí)施例的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)的構(gòu)造。在圖5中，本發(fā)明第二實(shí)施例的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)除了該系統(tǒng)被構(gòu)造成用光學(xué)藍(lán)/紅濾光器16和17代替了光循環(huán)器4和6，藉以對(duì)上下行光信號(hào)進(jìn)行復(fù)用和解復(fù)用之外，與圖1所示的本發(fā)明第一實(shí)施例具有相同的構(gòu)造。而且，相同組件的操作與本發(fā)明第一實(shí)施例的相同。
光學(xué)藍(lán)/紅濾光器16和17的通帶具有與光學(xué)藍(lán)/紅濾光器12和13的通帶相同的波長(zhǎng)。這樣，在本發(fā)明第二實(shí)施例中，與本發(fā)明上述的第一實(shí)施例類似，可以通過使用單光纖雙向放大器1來實(shí)現(xiàn)10Gbps和80km的單光纖雙向傳輸。
圖6是一個(gè)框圖，示出了本發(fā)明第三實(shí)施例的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)的構(gòu)造。在圖6中，本發(fā)明第三實(shí)施例的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)除了該系統(tǒng)被構(gòu)造成用光交織器(optical interleaver)18和19代替了光循環(huán)器4和6，藉以對(duì)上下行光信號(hào)進(jìn)行復(fù)用和解復(fù)用之外，與圖1所示的本發(fā)明第一實(shí)施例具有相同的構(gòu)造。而且，相同組件的操作與本發(fā)明第一實(shí)施例的相同。
圖7示出了圖6的光交織器18。在圖7中，端口18b中具有100GHz的波長(zhǎng)間隔的多個(gè)信號(hào)通過光交織器18，被解復(fù)用成端口18a和端口18c的具有200GHz的波長(zhǎng)間隔的偶數(shù)號(hào)信道和奇數(shù)號(hào)信道。
與此相對(duì)，從端口18a和端口18c輸入的間隔200GHz的多個(gè)信號(hào)通過光交織器18，被復(fù)用成端口18b處的間隔100GHz的多個(gè)信號(hào)。由于波長(zhǎng)λ1＝1558.98和λ2＝1540.56的頻率分別是192.30THz和194.60THz，因此分別是λ1在光交織器18的端口18a中傳輸，而λ2在光交織器18的端口18b中傳輸。
由于光交織器18的損耗是1dB，因此輸入到光放大部分11的波長(zhǎng)λ1和波長(zhǎng)λ2的光信號(hào)功率分別變?yōu)?16dB和-28dB，與本發(fā)明的上述第一實(shí)施例類似，其處于光放大部分11線性工作的范圍之內(nèi)。這樣，在本實(shí)施例中，通過使用單光纖雙向光放大器1，就可以實(shí)現(xiàn)10Gbps和80km的單光纖雙向傳輸。盡管未示出，但與光交織器18類似，這些同樣也適用于光交織器19。
圖8是一個(gè)框圖，示出了本發(fā)明第四實(shí)施例的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)的構(gòu)造。在圖8中，本發(fā)明第四實(shí)施例的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)除了該系統(tǒng)被構(gòu)造成用光交織器21和22代替了光學(xué)藍(lán)/紅濾光器12和13，藉以進(jìn)行復(fù)用和解復(fù)用之外，與圖1所示的本發(fā)明第一實(shí)施例具有相同的構(gòu)造。而且，相同組件的操作與本發(fā)明第一實(shí)施例的相同。
光交織器21和22與本發(fā)明上述第三實(shí)施例中的光交織器18和19具有相同的特性。這樣，在本實(shí)施例中，與本發(fā)明上述的第一實(shí)施例類似，通過使用單光纖雙向放大器20，就可以實(shí)現(xiàn)10Gbps和80km的單光纖雙向傳輸。
此時(shí)，與本發(fā)明上述的第二實(shí)施例類似，可以通過用光學(xué)藍(lán)/紅濾光器代替光循環(huán)器4和6，來執(zhí)行本實(shí)施例。而且，與本發(fā)明上述的第三實(shí)施例類似，可以通過用光交織器代替光循環(huán)器4和6來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例。
圖9是一個(gè)框圖，示出了本發(fā)明第五實(shí)施例的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)的構(gòu)造。在圖9中，本發(fā)明第五實(shí)施例的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)被構(gòu)造成通過使用多個(gè)信道的光復(fù)用器36和45、以及光解復(fù)用器35和46來進(jìn)行復(fù)用和解復(fù)用，藉以進(jìn)行多個(gè)單向信道的WDM傳輸。
本實(shí)施例被構(gòu)造為進(jìn)行每個(gè)方向2個(gè)波、總共2×2種波長(zhǎng)的雙向傳輸。來自光發(fā)射器31、32、41和42中每一個(gè)的光信號(hào)波長(zhǎng)分別是λ11＝1558.98nm，λ12＝1557.36nm，λ13＝1540.56nm，以及λ14＝1538.98nm，并且光輸出功率是-1dBm。
圖10示出了光學(xué)藍(lán)/紅濾光器的特性和波長(zhǎng)設(shè)置，而圖11示出了光交織器的構(gòu)造和波長(zhǎng)設(shè)置。在圖10中，示出了信號(hào)光束λ11至λ14的波長(zhǎng)設(shè)置與光學(xué)藍(lán)/紅濾光器12和13的頻段之間的關(guān)系。
藍(lán)頻段和紅頻段的通帶帶寬與本發(fā)明上述第一實(shí)施例中的相同。波長(zhǎng)λ11和λ12的光信號(hào)僅在紅頻段中傳輸，而λ13和λ14的光信號(hào)僅在藍(lán)頻段中傳輸。因而，波長(zhǎng)λ11和λ12的光信號(hào)以及λ13和λ14的光信號(hào)被根據(jù)波長(zhǎng)而復(fù)用和解復(fù)用。
假定光復(fù)用器36和45、以及光解復(fù)用器35和46的損耗是3dB，并且單光纖雙向傳輸路徑5是80km，其損耗為20dB，則輸入到光放大部分11的功率對(duì)于波長(zhǎng)λ11和λ12是每個(gè)信道-15dBm，而對(duì)于波長(zhǎng)λ13和λ14是每個(gè)信道-27dBm，輸入光信號(hào)的功率電平差是12dB，因此，與本發(fā)明上述的第一實(shí)施例類似，其處于光放大部分11線性工作的范圍之內(nèi)。
而且，由于增益是25dB，因此光接收器33、34、43和44處的光功率變?yōu)?16dBm，處在可接收的電平上。這樣，在本實(shí)施例中，通過使用單光纖雙向放大器30，就可以實(shí)現(xiàn)10Gbps和80km的四信道單光纖雙向傳輸。
此時(shí)，在本實(shí)施例中，與本發(fā)明上述的第二實(shí)施例類似，光循環(huán)器4和6可以使用具有與光學(xué)藍(lán)/紅濾光器12和13相同頻段的光學(xué)藍(lán)/紅濾光器。
而且，從波長(zhǎng)λ11至波長(zhǎng)λ14的每個(gè)信號(hào)的頻率分別是192.30THz、192.50THz、194.60THz和194.40THz。在圖11中示出了信號(hào)光束λ11至λ14的頻率設(shè)置，由于波長(zhǎng)λ11和λ12、以及波長(zhǎng)λ13和λ14可以由光交織器37分到不同端口中，因此與本發(fā)明上述的第三實(shí)施例類似，即使用光交織器也可以實(shí)現(xiàn)光循環(huán)器4和6。而且，在本實(shí)施例中，與本發(fā)明上述的第四實(shí)施例類似，單光纖雙方向放大器30內(nèi)的光學(xué)藍(lán)/紅濾光器12和13可以是光交織器。
圖12是一個(gè)框圖，示出了本發(fā)明第六實(shí)施例的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)的構(gòu)造。在圖12中，本發(fā)明第六實(shí)施例的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)將光循環(huán)器51和52安裝在色散補(bǔ)償器15的之前和之后，對(duì)色散補(bǔ)償器15之前和之后的上下行光信號(hào)進(jìn)行復(fù)用和解復(fù)用，并在色散補(bǔ)償光纖上進(jìn)行雙向共同色散補(bǔ)償，從而利用色散補(bǔ)償器15，而非本發(fā)明上述第一至第五實(shí)施例中所使用的兩組色散補(bǔ)償器14和15，而構(gòu)造了單光纖雙向光放大器50。
與本發(fā)明上述的第一實(shí)施例類似，第一光發(fā)射器2和第二光發(fā)射器7的輸出波長(zhǎng)是λ1＝1558.98nm和λ2＝1540.56nm。與本發(fā)明上述的第一實(shí)施例類似，色散補(bǔ)償器15的色散補(bǔ)償量是-1360ps/nm，而其損耗是10dB。
假定第一光發(fā)射器2和第二光發(fā)射器7的輸出是-5dBm，則輸入到光放大部分11的波長(zhǎng)λ1和λ2的光功率分別是-18dBm和-28dBm，與本發(fā)明的上述第一實(shí)施例類似，其處于光放大部分11線性工作的范圍之內(nèi)。而且，第一光接收器3和第二光接收器8處的功率變?yōu)?16dBm，在可接收的電平上。這樣，在本實(shí)施例中，通過使用單光纖雙向光放大器50，就可以實(shí)現(xiàn)10Gbps和80km的單光纖雙向傳輸。
即使在此，與本發(fā)明上述的第二和第三實(shí)施例類似，光循環(huán)器4、6、51和52也可以使用與光學(xué)藍(lán)/紅濾光器12和13具有相同頻段的光學(xué)藍(lán)/紅濾光器和光交織器。
而且，在本實(shí)施例中，與本發(fā)明上述的第四實(shí)施例類似，單光纖雙向光放大器50內(nèi)的光學(xué)藍(lán)/紅濾光器12和13可以是光交織器。而且，在本實(shí)施例中，與本發(fā)明上述的第五實(shí)施例類似，通過使用光復(fù)用器和光解復(fù)用器，可以進(jìn)行多個(gè)單向信道的WDM傳輸。
圖13是一個(gè)框圖，示出了本發(fā)明第七實(shí)施例的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)的構(gòu)造。在圖13中，本發(fā)明第七實(shí)施例的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)被構(gòu)造成將單光纖雙向光放大器1插入傳輸路徑中間。
通過將光循環(huán)器4、61和62安裝在單光纖雙向光放大器1的之前和之后，放大器1不僅可以插入本發(fā)明上述第一至第六實(shí)施例中傳輸路徑的終端部分，而且可以插入傳輸路徑中間。
與本發(fā)明上述的第一實(shí)施例類似，第一光發(fā)射器2和第二光發(fā)射器7的輸出波長(zhǎng)是λ1＝1558.98nm和λ2＝1540.56nm。與本發(fā)明上述的第一實(shí)施例類似，色散補(bǔ)償器15的色散補(bǔ)償量是-1360ps/nm，而其損耗是10dB。
在本實(shí)施例中，從單光纖雙向光放大器1到光終端A和光終端B的距離分別取為20km和60km，而此時(shí)單光纖雙向傳輸路徑5和63的損耗分別取為5dB和15dB。
假定第一光發(fā)射器2和第二光發(fā)射器7的輸出是-5dBm，則輸入到光放大部分11的波長(zhǎng)λ1和λ2的光功率分別是-23dBm和-23dBm，與本發(fā)明的上述第一實(shí)施例類似，其處于光放大部分11線性工作的范圍之內(nèi)。而且，第一光接收器3和第二光接收器8處的功率變?yōu)?16dBm，在可接收的電平上。這樣，在本實(shí)施例中，就可以實(shí)現(xiàn)10Gbps和80km的單光纖雙向傳輸，而無需將單光纖雙向光放大器1的安裝位置限制在傳輸路徑的中央。
此時(shí)，在本實(shí)施例中，與本發(fā)明上述的第二和第三實(shí)施例類似，可以用光學(xué)藍(lán)/紅濾光器和光交織器來代替光循環(huán)器4、6、61和62。
而且，在本實(shí)施例中，與本發(fā)明上述的第四實(shí)施例類似，單光纖雙向光放大器1內(nèi)的光學(xué)藍(lán)/紅濾光器12和13可以是光交織器。而且，在本實(shí)施例中，與本發(fā)明上述的第五實(shí)施例類似，通過使用光復(fù)用器和光解復(fù)用器，可以進(jìn)行多個(gè)單向信道的WDM傳輸。
圖14是一個(gè)框圖，示出了本發(fā)明第八實(shí)施例的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)的構(gòu)造。在圖14中，本發(fā)明第八實(shí)施例的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)被如下構(gòu)造，單光纖雙向光放大器70包括光放大部分11和置于該放大器之前和之后的光學(xué)藍(lán)/紅濾光器12和13，由于傳輸距離短，因此未使用色散補(bǔ)償器。
在本實(shí)施例中，傳輸距離取為60km，其損耗取為15dB，并且所述系統(tǒng)被構(gòu)造成進(jìn)行每個(gè)方向4個(gè)波、總共4×2種波長(zhǎng)的雙向傳輸。對(duì)于光復(fù)用器74，使用了價(jià)格低的耦合器，其損耗為9dB，而光復(fù)用器77以及光解復(fù)用器73和78的損耗分別是5dB。
來自光發(fā)射器71-1至71-4和75-1至75-4中每一個(gè)的光信號(hào)波長(zhǎng)分別是λ21＝1558.98nm，λ22＝1557.36nm，λ23＝1555.75nm，λ24＝1554.13nm，λ25＝1540.56nm，λ26＝1538.98nm，λ27＝1537.40nm，以及λ28＝1535.82nm，并且光輸出功率是-5dBm。
圖15示出了光學(xué)藍(lán)/紅濾光器的特性和波長(zhǎng)設(shè)置，而圖16示出了光交織器的構(gòu)造和波長(zhǎng)設(shè)置。圖15示出了信號(hào)光束λ21至λ28的波長(zhǎng)設(shè)置與光學(xué)藍(lán)/紅濾光器12和13的頻段之間的關(guān)系。
藍(lán)頻段和紅頻段的通帶帶寬與本發(fā)明上述第一實(shí)施例中的相同。波長(zhǎng)λ21至λ24的光信號(hào)僅在紅頻段中傳輸，而波長(zhǎng)λ25至λ28的光信號(hào)僅在藍(lán)頻段中傳輸。因而，波長(zhǎng)λ21至λ24的光信號(hào)和波長(zhǎng)λ25至λ28的光信號(hào)被根據(jù)波長(zhǎng)而復(fù)用和解復(fù)用。
輸入到光放大部分11的波長(zhǎng)λ21至λ24和λ25至λ28的功率分別是每個(gè)信道-15dBm和-28dBm，并且由于輸入信號(hào)的功率電平差是13dB，因此與本發(fā)明上述的第一實(shí)施例類似，其處于光放大部分11線性工作的范圍之內(nèi)。
而且，由于增益是25dB，因此光接收器72-1至72-4和76-1至76-4處的光功率變?yōu)?8dBm和-13dBm，處在可接收的電平上。這樣，在本實(shí)施例中，通過使用單光纖雙向放大器70，就可以實(shí)現(xiàn)10Gbps和60km的8信道單光纖雙向傳輸。
此時(shí)，在本實(shí)施例中，與本發(fā)明上述的第二實(shí)施例類似，光循環(huán)器4和6可以是具有與光學(xué)藍(lán)/紅濾光器12和13相同頻段的光學(xué)藍(lán)/紅濾光器。
而且，在本實(shí)施例中，從波長(zhǎng)λ21至波長(zhǎng)λ28的每個(gè)信號(hào)的頻率分別是192.30THz、192.50THz、192.70THz、192.90THz、194.60THz、194.80THz、195.00THz和195.20THz。信號(hào)光束λ21至λ28的頻率設(shè)置可以由圖16所示的光交織器79對(duì)于波長(zhǎng)λ21至波長(zhǎng)λ24、以及波長(zhǎng)λ25至波長(zhǎng)λ28而分到不同端口中，因此與本發(fā)明上述的第三實(shí)施例類似，即使用光交織器也可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)藍(lán)/紅濾光器12和13以及光循環(huán)器4和6。而且，與本發(fā)明上述的第四實(shí)施例類似，單光纖雙方向光放大器70內(nèi)的光學(xué)藍(lán)/紅濾光器12和13可以是光交織器。
在上述說明中，雖然所述光放大部分11采用的是摻鉺光纖放大部分，但取決于要放大的光信號(hào)的波長(zhǎng)，該部分也可以是使用了添加有其它稀土元素的光纖的光放大部分或半導(dǎo)體光放大部分。
而且，所述光學(xué)藍(lán)/紅濾光器采用的是C頻段(C-band)藍(lán)/紅濾光器，但取決于所使用的波長(zhǎng)范圍，該濾光器也可以是用在其它頻段的濾光器。
而且，在本發(fā)明的構(gòu)造中，未使用依賴于傳輸速度的元件，例如，傳輸速度可以是2.4Gbps或10Gbps。這樣，在上述構(gòu)造中，只要滿足上述功能，就不限光信號(hào)波長(zhǎng)、傳輸速度和傳輸距離，上述說明并不限制本發(fā)明。
這樣，就能夠以適中的價(jià)格實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的單光纖雙向光放大器。由于在用于在單根導(dǎo)體光纖上進(jìn)行雙向傳輸?shù)膯喂饫w雙向傳輸路徑5中，光放大器11僅插入傳輸路徑的任何一端，并且上下行雙向光信號(hào)可以由一個(gè)光放大器11共同放大，因此能夠以適中的價(jià)格實(shí)現(xiàn)單光纖雙向的長(zhǎng)距離延伸。而且，由于本發(fā)明的單光纖雙向光放大器可以用僅向普通光放大器添加了無源部件的簡(jiǎn)單構(gòu)造來實(shí)現(xiàn)，因此能夠以適中的價(jià)格來制造。
如上所述，本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)在于，通過上述構(gòu)造和處理操作而實(shí)現(xiàn)了單光纖雙向的長(zhǎng)距離延伸。
權(quán)利要求
1.一種單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)，其中，對(duì)具有不同波長(zhǎng)的多個(gè)光信號(hào)進(jìn)行復(fù)用，并通過單光纖雙向傳輸路徑而在第一光終端和第二光終端之間進(jìn)行雙向傳輸，所述單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)具有光放大器，該光放大器對(duì)雙向波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)進(jìn)行共同放大。
2.如權(quán)利要求1所述的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)，其中，為所述第一光終端和所述第二光終端中的一個(gè)光終端配備所述光放大器。
3.如權(quán)利要求1所述的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)，其中，所述第一光終端和所述第二光終端包括定向分離器，該定向分離器將通過所述單光纖雙向傳輸路徑而傳輸?shù)乃霾ㄩL(zhǎng)復(fù)用光對(duì)于每個(gè)方向都進(jìn)行分離。
4.如權(quán)利要求3所述的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)，其中，所述定向分離器至少是光循環(huán)器、光學(xué)藍(lán)/紅濾光器和光交織器中的一種。
5.如權(quán)利要求1所述的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)，其中，所述光放大器包括光放大部分、設(shè)置在所述光放大部分的輸入側(cè)的光復(fù)用器和第一光色散補(bǔ)償器、以及設(shè)置在所述光放大部分的輸出側(cè)的光解復(fù)用器和第二光色散補(bǔ)償器，其中，所述第一光色散補(bǔ)償器連接到所述第一和第二光終端中任意一個(gè)配備有所述光放大器的光終端中的光發(fā)射器，還連接到所述光復(fù)用器，其中，所述第二光色散補(bǔ)償器連接到所述第一和第二光終端中任意一個(gè)配備有所述光放大器的光終端中的光接收器，還連接到所述光解復(fù)用器，并且其中，從所述光發(fā)射器輸出并已經(jīng)通過所述第一色散補(bǔ)償器的光信號(hào)、以及已經(jīng)傳播通過所述單光纖雙向傳輸路徑的光信號(hào)被復(fù)用并共同放大，此后又被解復(fù)用成要通過所述第二色散補(bǔ)償器輸出到所述光接收器的信號(hào)、以及要輸出到所述單光纖雙向傳輸路徑的信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)，其中，所述光復(fù)用器和所述光解復(fù)用器至少是光學(xué)藍(lán)/紅濾光器和光交織器中的一種。
7.如權(quán)利要求1所述的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)，其中，所述光放大器包括光放大部分、設(shè)置在所述光放大部分輸入側(cè)的光復(fù)用器、設(shè)置在所述光放大部分輸出側(cè)的光解復(fù)用器、所述光色散補(bǔ)償器、以及設(shè)置在所述光色散補(bǔ)償器兩端的光定向分離器，并且其中，從所述第一和第二光終端中任意一個(gè)配備有所述光放大器的光終端中的光發(fā)射器輸出的光信號(hào)、以及已經(jīng)傳播通過所述單光纖雙向傳輸路徑的光信號(hào)被復(fù)用并共同進(jìn)行色散補(bǔ)償以及共同放大，此后被解復(fù)用，然后被輸出到所述第一和第二光終端中任意一個(gè)配備有所述光放大器的光終端中的光接收器，還被輸出到所述單光纖雙向傳輸路徑。
8.如權(quán)利要求7所述的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)，其中，所述光復(fù)用器和所述光解復(fù)用器至少是光學(xué)藍(lán)/紅濾光器和光交織器中的一種。
9.如權(quán)利要求7所述的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)，其中，所述光定向分離器至少是光循環(huán)器、光學(xué)藍(lán)/紅濾光器和光交織器中的一種。
10.如權(quán)利要求5所述的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)，其中，所述光放大器配備在所述傳輸路徑的中間。
11.一種用于單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)的單光纖雙向光放大器，其中，對(duì)具有不同波長(zhǎng)的多個(gè)光信號(hào)進(jìn)行復(fù)用，并通過單光纖雙向傳輸路徑而在第一光終端和第二光終端之間進(jìn)行雙向傳輸，所述單光纖雙向光放大器具有用于對(duì)雙向波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)進(jìn)行共同放大的光放大器。
12.如權(quán)利要求11所述的單光纖雙向光放大器，其中，為所述第一光終端和所述第二光終端中的任意一個(gè)終端配備所述放大器。
13.如權(quán)利要求11所述的單光纖雙向光放大器，其中，所述第一光終端和所述第二光終端包括定向分離器，該定向分離器將通過所述單光纖雙向傳輸路徑而傳輸?shù)乃霾ㄩL(zhǎng)復(fù)用光對(duì)于每個(gè)方向都進(jìn)行分離。
14.如權(quán)利要求13所述的單光纖雙向光放大器，其中，所述定向分離器至少是光循環(huán)器、光學(xué)藍(lán)/紅濾光器和光交織器中的一種。
15.如權(quán)利要求11所述的單光纖雙向光放大器，其中，所述光放大器包括光放大部分、設(shè)置在所述光放大部分的輸入側(cè)的光復(fù)用器和第一光色散補(bǔ)償器、以及設(shè)置在所述光放大部分的輸出側(cè)的光解復(fù)用器和第二光色散補(bǔ)償器，其中，所述第一光色散補(bǔ)償器連接到所述第一和第二光終端中任意一個(gè)配備有所述光放大器的光終端中的光發(fā)射器，還連接到所述光復(fù)用器，其中，所述第二光色散補(bǔ)償器連接到所述第一和第二光終端中任意一個(gè)配備有所述光放大器的光終端中的光接收器，還連接到所述光解復(fù)用器，并且其中，從所述光發(fā)射器輸出并已經(jīng)通過所述第一色散補(bǔ)償器的光信號(hào)、以及已經(jīng)傳播通過所述單光纖雙向傳輸路徑的光信號(hào)被復(fù)用并共同放大，此后又被解復(fù)用成要通過所述第二色散補(bǔ)償器輸出到所述光接收器的信號(hào)、以及要輸出到所述單光纖雙向傳輸路徑的信號(hào)。
16.如權(quán)利要求15所述的單光纖雙向光放大器，其中，所述光復(fù)用器和所述光解復(fù)用器至少是光學(xué)藍(lán)/紅濾光器和光交織器中的任一種。
17.如權(quán)利要求11所述的單光纖雙向光放大器，其中，所述光放大器包括光放大部分、設(shè)置在所述光放大部分輸入側(cè)的光復(fù)用器、設(shè)置在所述光放大部分輸出側(cè)的光解復(fù)用器、所述光色散補(bǔ)償器、以及設(shè)置在所述光色散補(bǔ)償器兩端的光定向分離器，并且其中，從所述第一和第二光終端中任意一個(gè)配備有所述光放大器的光終端中的光發(fā)射器輸出的光信號(hào)、以及已經(jīng)傳播通過所述單光纖雙向傳輸路徑的光信號(hào)被復(fù)用并共同進(jìn)行色散補(bǔ)償以及共同放大，此后被解復(fù)用，然后被輸出到所述第一和第二光終端中任意一個(gè)配備有所述光放大器的光終端中的光接收器，還被輸出到所述單光纖雙向傳輸路徑。
18.如權(quán)利要求17所述的單光纖雙向光放大器，其中，所述光復(fù)用器和所述光解復(fù)用器至少是光學(xué)藍(lán)/紅濾光器和光交織器中的任一種。
19.如權(quán)利要求17所述的單光纖雙向光放大器，其中，所述光定向分離器至少是光循環(huán)器、光學(xué)藍(lán)/紅濾光器和光交織器中的任一種。
20.如權(quán)利要求15所述的單光纖雙向光放大器，其中，所述光放大器配備在所述傳輸路徑的中間。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種能夠以適中的價(jià)格實(shí)現(xiàn)單光纖雙向長(zhǎng)距離延伸的單光纖雙向光傳輸系統(tǒng)。從第二光發(fā)射器輸出的光信號(hào)通過光循環(huán)器、單光纖雙向傳輸路徑、光循環(huán)器和光學(xué)藍(lán)/紅濾光器而入射到光放大部分上。從第一光發(fā)射器輸出的光信號(hào)通過色散補(bǔ)償器和光學(xué)藍(lán)/紅濾光器而入射到光放大部分上。通過插入色散補(bǔ)償器使其緊接在第一光發(fā)射器之后，使得來自第一發(fā)射器的光信號(hào)輸入到光放大器的功率電平與來自第二光發(fā)射器的光信號(hào)輸入到光放大器的功率電平之差變小，因此即使光放大器安裝在傳輸路徑的一端，雙向信號(hào)中的二者也都可以獲得足夠的增益，從而實(shí)現(xiàn)雙向共同放大。
文檔編號(hào)H01S3/06GK1551428SQ200410038309
公開日2004年12月1日 申請(qǐng)日期2004年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月14日
發(fā)明者前田和佳子, 田島章雄, 雄 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社