专利名称：利用波分复用技术的光传输系统中自动增益均衡的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及光通信技术领域，具体涉及WDM光传输系统中的自动增益均衡。
背景技术：
近年来，人们开发了光放大传输系统，其中数字数据的发射是利用光纤传输进行光放大和光中继或光转发。波分复用(WDM)技术用于增大光纤网络的容量。在利用WDM传输的系统中，通过单根线路传输多个光信号信道，给每个信道分配特定的波长。因此，由于传输波长数目的不断增加，远程光放大传输的增益均衡变得越来越困难。
利用诸如掺铒光纤放大器(EDFA)的光放大器，可以实现在线光放大。光放大器增益适合于恢复各个光纤段中的损耗。
为了在WDM系统中所有的波长上获得相同的传输性能，光信噪比(OSNR)在接收器端所有的波长上必须是均匀的。
还必须限制光功率不平衡以避免由于光纤中非线性效应(自相位调制)发生大的恶化，并保持与接收器的动态范围相容。这在超远程传输系统中是特别重要的，其中大量放大器在各个信道/波长性能之间产生重大的差别。
此外，由于光纤衰减的变化以及与制造过程中的某些参数有关，制成光纤的实际损耗与预期值有些不同。所以，光放大器的实际增益可能低于或高于预期值，因此，在dB与波长之间关系中引入线性倾斜。这种倾斜是负的或正的，取决于实际的光放大器增益是高于或低于标称值。
所以，对于所有的波长，在整个光系统的各段中必须使增益平坦化和OSNR平坦化。
通常是利用光放大器内部的静态滤波器完成增益平坦化，而OSNR平坦化是利用预加重技术在发射器侧完成的，即，衰减其中的一些信道。
然而，这些“静态”技术受到若干项限制-每当级间损耗或输入功率变化时，放大器的增益发生倾斜；-预加重的衰减范围是有限的(通常为12dB)。
现有技术中已知的特定装置是自动增益均衡器(AGE)，它执行动态可调滤波器或衰减器阵列的功能，利用不同的工艺制造而成，例如，液晶阵列，光纤上的可调声光滤波器，硅波导上的Fourier滤波器。
至今，采用以下的过程，AGE用于保持整个输入功率范围内光放大器的输出平坦-利用频谱监测装置；-测量每个信道与最小功率信道之间的功率差；-把这个差值的一半相加到这个波长下的衰减值；-然后，归一化AGE，因此，最小衰减值总是为零(加上插入损耗)；-在收敛之前利用迭代方式运行这个过程，通常小于10次迭代。
然而，利用上述AGE的过程不能解决增益平坦化和OSNR平坦化中的以上问题，事实上，它仅能使输出频谱平坦化。
首先，它不能与预加重结合进行(因为在AGE之后，所有的信道有相同的功率)，因此，使OSNR不平衡成为主要的问题。
其次，除非每个放大器安排一个AGE，它对减小非线性效应的作用不大，因为大多数放大的信道保持相同，因此，这些信道是有最大功率的信道(若各段的长度是均匀分布的)。换句话说，功率谱不平衡会更加恶化。
所以，鉴于已知的解决方法不是十分有效，本发明的目的是提供一种用于WDM光通信系统中改进的自动增益均衡的方法和系统，它可以解决以上的问题。
发明内容
按照本发明，提供一种用于WDM光通信系统中自动增益均衡的方法。
该方法利用AGE预倾斜频谱并获得增益平坦化和OSNR平坦化AGE被周期性地插入到放大器链中，用于预补偿(预加重)线路下游的倾斜。
因此，可以限制功率不平衡(最大功率值与最小功率值之差)到与接收器动态范围(在放大器链的末端)和非线性效应限制相容，且OSNR在接收器中是平坦的。
AGE放置在各个光放大器之间，而相关的光谱监测器(OSM)放置在一些放大器的下游。
OSM测量OSNR，并发送这个数据回到AGE。
对于每个波长，计算整个频谱上OSNR与最小OSNR之差值，并把这个差值相加到这个波长下的先前衰减值。
然后，归一化新的衰减频谱(减去所有波长下的最小衰减值)，并用于控制AGE的均衡曲线。
还提供一种用于WDM光通信系统中的自动增益均衡系统。
这种解决方法的优点与工艺有关，特别适用于地面和海底传输。
这种系统的其他优点是-简单的算法；-OSNR优先，它是超远程设计的主要限制因子；-解除预加重的限制(12dB衰减量)；-限制非线性效应，它是ULH系统中主要限制因子之一。
借助于所附权利要求书中描述的设备和方法，可以实现这些和其他的目的，权利要求书是本描述的构成部分。
本发明的详细描述是通过参照以下附图中描述的几个优选实施例，借助于非限制例子说明本发明的原理，其中
图1是按照本发明一个优选实施例的自动增益均衡系统的示意图；图2是描述图1系统中光功率与信道和放大器链之间关系的曲线图；图3a和3b表示图1系统中衰减量与波长和/或信道之间关系的曲线图。
具体实施例方式
图1表示本发明的一个优选实施例。
光发射器TX和光接收器RX放置在利用WDM技术的光通信链路的两端，因而多个光信号信道通过单个链路传输，给每个信道分配特定的波长。
已知类型的多个光纤放大器OFA1，…OFAn，…OFAn+1，…OFAm放置在各个光纤跨距之间，用于恢复光纤中的衰减。放大器链中的第一个放大器具有光提升放大器的功能，而最后一个放大器具有光前置放大器的功能。
固定的线性增益平坦光滤波器，在图1中未画出，最好内置在OFA放大器中。
光放大器一般展示增益/衰减和OSNR与波长/信道之间非线性的变化关系。
可控自动增益均衡器AGE放置在两个光放大器OFAn与OFAn+1之间。AGE执行可控动态可调滤波器或衰减器阵列的功能。
一些已知类型的AGE是利用不同工艺制成的商品化装置，例如液晶阵列；硅波导上的Fourier滤波器；光纤上的可调声光滤波器，利用声波沿光传播的方向在折射率材料中建立时产生的Bragg条件；PLC波导滤波器/Mach-Zehnder(相移器MZI)基热光(TO)装置，基本上是一个温度控制的Mach-Zehnder波导干涉仪；电子切换Bragg光栅，全息聚合物弥散液晶。
AGE具有十分诱人的特性，如从图3a和3b中的曲线可以看出，即，可控的衰减量变化与波长/信道之间的关系。可以获得给定的整个波段均衡用于增益平坦化(图3a)或单个信道控制的信道均衡(图3b)。
完成光谱监测器OSM功能的装置放置在AGE的多个OFA下游，最好是1至10个OFA，每个AGE有一个OSM。
OSM测量OSNR变化与波长的关系，并发送这个数据回到AGE，其形式是波长与OSNR对应关系的值。
OSM装置是已知类型的装置例如，它可以由可调Bragg滤波器和光电二极管构成，扫描整个波段；或者，它也可以是具有去复用功能的一排光电二极管构成。
在系统级(附图中未画出的监控设备)或埋入在AGE板中，计算以下的公式，为的是控制AGE的均衡曲线ΔOSNR(λ)＝OSNR(λ)-OSNRminAttn+1＇(λ)＝Attn(λ)+ΔOSNR(λ)Attn+1(λ)＝Attn+1＇(λ)-Attn+1min对于每个波长/信道λ，计算整个频谱上实测OSNR(λ)与最小OSNRmin之间差值，并把此差值相加到这个波长下的先前衰减值Attn(λ)，得到新的值Attn+1＇(λ)，其中n是迭代次数。
在所有的波长/信道上，减去最小衰减值Attn+1min，使新的衰减值Attn+1＇(λ)归一化，并馈入到AGE中。
迭代次数n的范围是从1至N，其中N是可以预先设置的，取决于特定的系统要求。
因此，AGE通过n次迭代改变它的均衡曲线(图3a，3b)，一直到迭代N次之后达到基本收敛。
在图1中，还画出功率PW变化与放大器链的各个OFA中OSNR之间关系的几个例子。
所以，该算法得出功率谱变化的周期性。
图2表示一个非限制性的实施例，其中画出光功率与信道和放大器链之间关系的变化。通过放置AGE在放大器链中确定这个周期性。
该系统包括22个跨距上80个信道，每个跨距的衰减/增益为23dB，光放大器利用Raman放大并结合EFDA。每5个放大器有一个AGE(及相关的OSM)。
每5个放大器有一个AGE的数字是根据以下的典型数字-每个OFA放大器有1dB倾斜/波纹；-放大器级间10dB损耗；-AGE的10dB动态范围。
所以，该公式确定如何利用AGE装置；AGE装置的位置还考虑到以上的因子-OFA放大器的增益倾斜/波纹；-放大器容许的级间损耗；-AGE的动态范围；-容许的增益偏差以避免非线性效应和OSNR的恶化。
可以对各个信道之间的发射功率和接收OSNR取平均。模拟结果说明每个AGE的最佳放大器数目为3至6个，它与放大器和线路配置有关。
我们不再描述进一步的实施细节，根据以上描述的内容，本领域专业人员能够实现本发明。
在研究了说明书和附图的内容之后，本发明的许多变化，改动和其他用途及应用对于本领域专业人员是显而易见的，这个说明书和附图公开了几个优选的实施例。所有这些变化，改动和其他用途及应用并没有偏离本发明的精神和范围，它们都应该属于本发明的范围。
权利要求
1.一种用于WDM光通信链路中自动增益均衡的方法，该链路包括链路中各个光纤跨距之间的多个光纤放大器(OFA1，…OFAn，…OFAn+1，…OFAm)，其特征是，在链路中等间隔地插入多个自动增益均衡器(AGE)，用于预倾斜频谱并获得增益平坦化和光信噪比(OSNR)平坦化，对于WDM链路中所有的信道/波长，所述自动增益均衡器预补偿链路下游累积的倾斜。
2.按照权利要求1的方法，其特征是-至少一个光谱监测器(OSM)，放置在相关自动增益均衡器(AGE)的多个放大器下游，测量WDM链路中所有信道/波长的光信噪比，并发送这个数据回到相关的自动增益均衡器(AGE)；-所述自动增益均衡器(AGE)相应地改变WDM链路中所有信道/波长的均衡曲线。
3.按照权利要求1的方法，其特征是，所述自动增益均衡器(AGE)按照以下的步骤利用迭代方式改变均衡曲线-对于每个信道/波长，计算整个频谱上实测光信噪比与最小光信噪比之差值；-把所述差值相加到每个信道/波长的先前衰减值，得到新的衰减频谱；-通过在所有波长上减去最小衰减值，归一化新的衰减频谱；和-根据归一化衰减频谱改变均衡曲线。
4.一种用于WDM光通信链路中自动增益均衡的系统，该链路包括链路中各个光纤跨距之间的多个光纤放大器(OFA1，…OFAn，…OFAn+1，…OFAm)，其特征是，它包括多个自动增益均衡器(AGE)，周期性地插入到所述光纤放大器之间的链路中，用于预倾斜频谱并获得增益平坦化和光信噪比平坦化，对于WDM链路中所有的信道/波长，所述自动增益均衡器预补偿链路下游累积的倾斜。
5.按照权利要求4的系统，其特征是，它至少还包括一个光谱监测器(OSM)，放置在自动增益均衡器(AGE)的多个放大器下游；所述光谱监测器测量WDM链路中所有信道/波长的光信噪比，并发送这个数据回到自动增益均衡器；所述自动增益均衡器(AGE)相应地改变WDM链路中所有信道/波长的均衡曲线。
6.按照权利要求5的系统，其特征是，它包括一个装置，用于以迭代方式改变自动增益均衡器(AGE)的均衡曲线，所述装置-对于每个信道/波长，计算整个频谱上从光谱监测器(OSM)接收的实测光信噪比与最小光信噪比之差值；-把所述差值相加到每个信道/波长的先前衰减值，得到新的衰减频谱；-通过减去所有波长的最小衰减值，归一化新的衰减频谱；和-根据归一化衰减频谱，改变自动增益均衡器(AGE)的均衡曲线。
7.按照权利要求4的系统，其特征是，它包括每3至6个光纤放大器(OFA1，…OFAn，…OFAn+1，…OFAm)有一个自动增益均衡器(AGE)。
8.按照权利要求5的系统，其特征是，它包括每个自动增益均衡器(AGE)有一个光谱监测器(OSM)，放置在自动增益均衡器(AGE)的多个光纤放大器的下游，其数量为1至10个。
9.一种光通信系统，它包括权利要求4至8中任一个的自动增益均衡系统。
全文摘要
公开一种用于波分复用光通信系统中自动增益均衡的方法和系统，它利用自动增益均衡器(AGE)预倾斜频谱并获得增益平坦化和光信噪比(OSNR)平坦化AGE等间隔地插入到放大器链中，用于预补偿(预加重)线路下游累积的倾斜。光谱监测器(OSM)放置在一些放大器的下游，测量OSNR并发送这个数据回到相关的AGE。对于每个波长，计算整个频谱上OSNR与最小OSNR之差值，并把这个差值相加到这个波长下的先前衰减值。归一化新的衰减频谱并用于控制AGE。
文档编号H04B10/294GK1400750SQ0212696
公开日2003年3月5日 申请日期2002年7月25日 优先权日2001年7月27日
发明者文森特·布德, 奥利弗·考尔托伊斯, 多米尼克·莱斯特林 申请人:阿尔卡塔尔公司