专利名称：波分复用信道均衡器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于实现光波长信道的功率电平的信道均衡放大的光器件。
背景技术：
已经知道几种提高现有的光网络的容量的不同的方法。一种方法是使用所谓的波分复用(WDM)技术来提高光网络中光纤上可提供的带宽被利用的程度。在光网络中，波长可被用作为信息地址，也就是说，信息可被复接到多个信道，它们然后在网络中单独地被处理。这会导致不同的信道受到不同大小的损耗，特别是因为各个信道在滤波器构件和开关构件中受到不同程度的衰减，因为所述信道通过网络时取不同长度的路径，或因为所述信道在光放大器中得到不同程度的放大。这种不平衡会损害传输信息的质量，因为具有较低功率电平的信道会更容易受到具有较高功率电平的信道的干扰，这通常称为串扰。
实现光信道的信道均衡的一种已知的器件是基于复接/分接元件和可变光衰减器的均衡器。对于这种解决方案的问题在于，光信道是通过衰减高功率电平而被均衡的。对于这种解决方案的另一个问题在于，会出现损害性能的干扰功率。
发明概要多种已知方法中的任一种方法可被使用来提高光传输系统的容量。在波分复用的情况下，传输信道在不同的载波波长上分别被复接到信息流和从信息流中被分接出来。这种复接和分接需要有光波长选择器件。不同的传输信道受到不同大小的损耗，特别是因为各个传输信道在滤波器和开关构件中受到不同程度的衰减，这是因为所述信道以互相不同的长度的路径穿过网络，或因为信道在光放大器中得到不同程度的放大。
已知均衡器的一个问题在于，它们衰减最高的信道功率电平，这是功率的浪费以及会大大地损害性能。
已知均衡器的另一个问题在于，它们对干扰功率很敏感，这会进一步导致性能的损害。
本发明利用一个光信道均衡器来解决这些问题，它包括至少一个依赖于方向的、具有Q个端口的路由器，其中Q≥3；一个具有N个信道的WDM复(分)接器，其中N≥2；N个放大波导，其中每个放大波导包括至少一个光纤放大器和至少一个布拉格(Brag)光栅；至少N个可变光泵浦激光衰减器；至少一个光分路器；和每个光分路器的至少一个泵浦激光器。依赖于方向的路由器上的至少一个端口被放置在N个信道的WDM复(分)接器的第一侧上。至少一个光纤放大器被放置在布拉格光栅和所述WDM复(分)接器之间；至少一个可变光泵浦激光衰减器被放置在每个最后的布拉格光栅与所述光分路器的第一侧之间。泵浦激光器被放置在光分路器的另一侧上。
在本发明的信道均衡器的优选实施例中，所述Q端口的、依赖于方向的路由器是Q端口的、光环行器。
N信道WDM复(分)接器可以是AWG(阵列波导光栅)，或MMIMZI(多模干扰Mach-Zehnder干涉仪)。
在本发明信道均衡器的另一个实施例中，所述均衡器包括至少一个Q端口的、依赖于方向的路由器，其中Q≥3；一个具有N个信道的WDM复接器(分接器)，其中N≥2；N个放大波导，其中每个放大波导包括至少一个光纤放大器和至少一个布拉格(Brag)光栅；以及每个放大波导的至少一个泵浦激光器。依赖于方向的路由器上的至少一个端口被放置在所述N个信道的WDM复(分)接器的第一侧上。至少一个光纤放大器被放置在布拉格光栅与WDM复(分)接器之间。泵浦激光器被放置在每个放大波导的末端。
在按照本发明的用于均衡光信道的功率电平的方法中，光波长信道首先被被传输到Q端口的、依赖于方向的路由器上的第一端口。波长信道然后通过被放置在N信道WDM复(分)接器的第一侧上的所述路由器的第二端口发送出去。波长信道然后通过所述WDM复(分)接器被发送。不同的波长信道然后通过不同的放大波导被发送。对于每个放大波导，波长信道在被布拉格光栅反射之前，传送通过至少一个光放大器。激光沿着向WDM复(分)接器的方向被泵入每个放大波导。反射的光波长信道被传输通过所述WDM复(分)接器。这些反射的波长信道被传送到所述Q端口的、依赖于方向的路由器的所述第二端口，以便于最后通过所述路由器的第三端口被发送出去。
本发明的目的提供用于对WDM信道的功率电平放大进行信道均衡的装置，其中具有低功率电平的信道比具有高功率电平的信道将被更显著地放大。
本发明的一个优点在于，当光栅结构中周期改变时，可以对于每个信道进行色散补偿。
本发明的另一个优点在于，它在另一方面的性能可以相对已知技术例如在串扰等方面得以改进。
本发明的再一个优点在于，通过使用这样一种解决方案可以达到高的可靠性其中至少两个泵浦激光器把激光泵入被放置在放大波导中的所有的光纤放大器，以及其中这些泵浦激光器中的至少一个当替换一个故障的泵浦激光器时可被更强烈地驱动。
现在将参照本发明的优选的示例性实施例和参照附图更详细地描述本发明。
附图简述
图1显示本发明的光信道均衡器的一个实施例。
图2显示本发明的光信道均衡器的另一个实施例。
图3显示本发明的光信道均衡器的再一个实施例。
图4显示本发明的光信道均衡器的又一个实施例。
图5显示可在本发明中被使用的可变衰减器的例子。
优选实施例描述图1显示按照本发明的信道均衡器的一个实施例。信道均衡器包括一个泵浦激光器10，一个基于MMI的分路器20，四个放大波导32，34，36和38，四个光纤放大器52，54，56和58，四个布拉格光栅62，64，66和68，四个可变光泵浦激光衰减器72，74，76和78，一个四信道复接器/分接器30和一个三端口光环行器40。
光环行器的一个端口46位于四信道复(分)接器30的第一侧上。四个放大波导32，34，36和38被放置在复(分)接器30的第二侧上。每个放大波导32，34，36和38包括一个光纤放大器52，54，56和58，以及一个布拉格光栅62，64，66和68。光纤放大器52，54，56和58被放置在复(分)接器30与各个布拉格光栅62，64，66和68之间。可变光泵浦激光衰减器72，74，76和78被放置在分路器20的第二侧与布拉格光栅62，64，66和68之间。泵浦激光器被放置在分路器20的第一侧上。
光波长信道被被传输到光环行器40的第一端口42。这些波长信道穿过环行器，然后通过环行器的第二端口46发送出去。波长信道传输到复(分)接器30中，然后在四个放大波导32，34，36和38上被分接出去。
至少一个波长信道从复(分)接器30被传输到放大波导32。波长信道第一次穿过和在光纤放大部分52中被放大，然后被布拉格光栅62反射。这个反射的波长信道第二次穿过和在光纤放大器中被放大。被放置在分路器20的第二侧与布拉格光栅之间的可变光泵浦激光器衰减器72控制光纤放大部分进行放大的程度，即，它调整给光纤放大器的泵浦激光器10的有效能量。每个光泵浦激光器衰减器72，74，76和78可被单独操纵，由此使得被分接到各个放大波导32，34，36和38的各个波长的各自的信号强度能够互相分开地和独立地被调节。波长信道在被布拉格光栅62，64，66和68反射后，被复接到复(分)接器30。波长信道被传输到环行器的第二端口，以及通过所述环行器的第三端口被传送出去。
图2显示本发明的信道均衡器的另一个实施例。信道均衡器包括两个泵浦激光器10和12，一个基于MMI的分路器20，四个放大波导32，34，36和38，四个光纤放大器52，54，56和58，四个布拉格光栅62，64，66和68，四个可变光泵浦激光衰减器72，74，76和78，一个四信道复(分)接器30和一个三端口光环行器40。
光环行器的一个端口46被连接到所述四信道复(分)接器30的第一侧上。四个放大波导32，34，36和38与复(分)接器30的第二侧相连接。每个放大波导32，34，36和38包括各自的光纤放大器52，54，56和58，和各自的布拉格光栅62，64，66和68。光纤放大器52，54，56和58被放置在复(分)接器30与各个布拉格光栅62，64，66和68之间。可变光泵浦激光衰减器72，74，76和78被放置在分路器20的第二侧与布拉格光栅62，64，66和68之间。泵浦激光器10和12被放置在分路器20的第一侧上。
光波长信道被被传输到光环行器40的第一端口42。这些波长信道穿过环行器，然后通过所述环行器的第二端口46发送出去。波长信道传输到复(分)接器30中，然后在四个放大波导32，34，36和38上被分接出去。
至少一个波长信道从复(分)接器30被传输到放大波导32。波长信道第一次穿过和在光纤放大部分52中被放大，然后被布拉格光栅62反射。这个反射的波长信道第二次穿过和在光纤放大器中被放大。被放置在分路器20的第二侧与布拉格光栅之间的可变衰减器72控制光纤放大部分进行放大的程度，即，它调整给光纤放大器52的泵浦激光器10和12的有效能量。每个光衰减器72，74，76和78可被单独操纵，由此使得被分接到各个放大波导32，34，36和38的各个波长的各自的信号强度能够互相分开地和独立地被调节。波长信道在被布拉格光栅62，64，66和68反射后，被复接到复(分)接器30。波长信道被传输到环行器的第二端口，以及通过它的第三端口被传送出去。
图3显示本发明的光信道均衡器的再一个实施例。信道均衡器包括四个泵浦激光器10，12，14和16，四个放大波导32，34，36和38，四个光纤放大器52，54，56和58，四个布拉格光栅62，64，66和68，一个四信道复接器/分接器30和一个三端口光环行器40。
光环行器以它的一个端口46被放置在四信道复(分)接器30的第一侧上。四个放大波导32，34，36和38被放置在复(分)接器30的另一个侧，或第二侧上。每个放大波导32，34，36和38包括一个光纤放大器52，54，56和58，和一个布拉格光栅62，64，66和68。光纤放大器52，54，56和58被放置在复(分)接器30与各个布拉格光栅62，64，66和68之间。各个泵浦激光器10，12，14和16被放置在每个放大波导32，34，36和38的末端。
光波长信道被被传输到光环行器40的第一端口42。这些波长信道穿过环行器，然后通过所述环行器的第二端口46发送出去。波长信道传输到复(分)接器30中，然后在四个Mach-Zehnder波导32，34，36和38上被分接出去。
至少一个波长信道从复(分)接器30被传输到放大波导32。这个波长信道第一次穿过和在光纤放大部分52中被放大，然后被布拉格光栅62反射。所述波长信道第二次穿过和在光纤放大器中被放大。每个泵浦激光器互相独立地以不同的功率进行发送，即各个泵浦激光器10，12，14和16控制光纤放大器52，54，56和58进行放大的程度，由此使得被分接到各个放大波导32，34，36和38的各个波长的各自的信号强度能够互相分开地和独立地被调节。波长信道在被布拉格光栅62，64，66和68反射后，被复接到复(分)接器30。波长信道被传输到环行器的第二端口，以及通过它的第三端口被传送出去。
图4显示本发明的信道均衡器的又一个实施例。信道均衡器包括四个泵浦激光器10，12，14和16，两个基于MMI的分路器20和22，八个放大波导31，32，33，34，35，36，37和38，八个光纤放大器51，52，53，54，55，56，57和58，八个布拉格光栅61，62，63，64，65，66，67和68，八个可变衰减器71，72，73，74，75，76，77和78，一个八信道复接器/分接器30和一个三端口光环行器40。
光环行器的一个端口46被放置在八信道复(分)接器30的第一侧上。八个放大波导31，32，33，34，35，36，37和38被放置在复(分)接器30的另一个侧或第二侧上。每个放大波导31，32，33，34，35，36，37和38包括一个光纤放大器51，52，53，54，55，56，57和58，以及一个布拉格光栅61，62，63，64，65，66，67和68。光纤放大器51，52，53，54，55，56，57和58被放置在复(分)接器30与各个布拉格光栅61，62，63，64，65，66，67和68之间。可变光泵浦激光衰减器72，74，76和78被放置在分路器20和22的第二侧与布拉格光栅61，62，63，64，65，66，67和68之间。泵浦激光器10和12被放置在分路器20的第一侧上，而泵浦激光器14和16被放置在分路器22的第一侧上。泵浦激光器14和16也有利地在不同的波长上被发送，或者与泵浦激光器10和12相同的波长，或者与泵浦激光器10和12不同的波长。
光波长信道被被传输到光环行器40的第一端口42。这些波长信道穿过环行器，然后通过所述环行器的第二端口46发送出去。波长信道传输到复(分)接器30中，然后在八个放大波导31，32，33，34，35，36，37和38上被分接出去。
例如，至少一个波长信道从复(分)接器30被传输到放大波导32。波长信道第一次穿过和在光纤放大部分51中被放大，然后被布拉格光栅61反射。所述波长信道然后第二次穿过和在光纤放大器中被放大。被放置在分路器20的第二侧与布拉格光栅61之间的可变光泵浦激光器衰减器71控制光纤放大部分进行放大的程度，换句话说，它调整传送给光纤放大器52的泵浦激光器10和12的有效能量。每个光泵浦激光器衰减器71，72，73，74，75，76，77和78可被单独操纵，由此使得被分接到各个放大波导31，32，33，34，35，36，37和38的各个波长的各自的信号强度能够互相分开地和独立地被调节。波长信道在被布拉格光栅61，62，63，64，65，66，67和68反射后，被复接到复(分)接器30。波长信道被传输到环行器的第二端口，以及通过所述环行器的第三端口被传送出去。
图5显示可在本发明中被有利地使用的可变光泵浦激光器衰减器72的例子。可变衰减器72包括两个1×2MMI波导110和120，两个MACH-ZEHNDER波导80和90，一个相位控制单元132，和一个微调段134。MMI波导110和120通过两个MACH-ZEHNDER波导80和90互联。第一MACH-ZEHNDER波导80包括所述相位控制单元132，而第二MACH-ZEHNDER波导90包括所述微调段134。
将会看到，本发明并不限于上述的和说明的示例性实施例，以及可以在以下的权利要求的范围内作出修改。
权利要求
1.光信道均衡器，其特征在于，所述信道均衡器包括至少一个依赖于方向的、具有Q个端口的路由器(40)，其中Q≥3；一个1×NWDM复(分)接器(30)，其中N≥2；N个放大波导(31，32，33，34，35，36，37和38)；至少N个光纤放大器(51，52，53，54，55，56，57和58)；至少N个布拉格(Brag)光栅(61，62，63，64，65，66，67和68)；至少N个可变光泵浦激光衰减器(71，72，73，74，75，76，77和78)；至少一个光分路器(20)；和每个光分路器的至少一个泵浦激光器(10)，其中依赖于方向的路由器(40)上的至少一个端口被放置在N个信道的WDM复(分)接器(30)的第一侧上；每个放大波导(31，32，33，34，35，36，37和38)包括至少一个光纤放大器(51，52，53，54，55，56，57和58)和至少一个布拉格光栅(61，62，63，64，65，66，67和68)，以使得至少一个光纤放大器(51，52，53，54，55，56，57和58)将被放置在布拉格光栅(61，62，63，64，65，66，67和68)与WDM分接器(30)之间；并且至少一个可变光泵浦激光衰减器(71，72，73，74，75，76，77和78)被放置在每个最后的布拉格光栅(61，62，63，64，65，66，67和68)与所述光分路器(20)的第一侧之间；以及泵浦激光器(10)被放置在光分路器(20)的第二侧上。
2.按照权利要求1的光信道均衡器，其特征在于，所述Q端口的、依赖于方向的路由器(40)是Q端口的光环行器。
3.光信道均衡器，其特征在于，所述信道均衡器包括至少一个依赖于方向的、具有Q个端口的路由器(40)，其中Q≥3；一个1×NWDM复(分)接器(30)，其中N≥2；N个放大波导(31，32，33，34，35，36，37和38)；至少N个光纤放大器(51，52，53，54，55，56，57和58)；至少N个布拉格(Brag)光栅(61，62，63，64，65，66，67和68)；和每个放大波导的至少一个泵浦激光器(10，12，14和16)，其中依赖于方向的路由器(40)上的至少一个端口被放置在N个信道的WDM复(分)接器(30)的第一侧上；每个放大波导(31，32，33，34，35，36，37和38)包括至少一个光纤放大器(51，52，53，54，55，56，57和58)和至少一个布拉格光栅(61，62，63，64，65，66，67和68)，以使得至少一个光纤放大器(51，52，53，54，55，56，57和58)将被放置在布拉格光栅(61，62，63，64，65，66，67和68)与WDM复(分)接器(30)之间；以及泵浦激光器(10，12，14和16)被放置在每个放大波导(31，32，33，34，35，36，37和38)的末端。
4.按照权利要求3的光信道均衡器，其特征在于，所述Q端口的、依赖于方向的路由器(40)是Q端口的光环行器。
5.按照权利要求1的光信道均衡器，其特征在于，可变光泵浦激光器衰减器(71，72，73，74，75，76，77和78)是MMIMZI类型(多模干扰Mach-Zehnder干涉仪)，它包括两个MMI波导(110和120)，它们通过两个MACH-ZEHNDER波导(80和90)被互联，其中第一MACH-ZEHNDER波导(80)包括至少一个微调段(132)，以及第二MACH-ZEHNDER波导(90)包括至少一个相位控制单元(134)。
6.按照权利要求1的光信道均衡器，其特征在于，当至少两个泵浦激光器(10，12)被提供用于每个光分路器(20和22)时，至少一个激光器(10，12，14或16)将以与由其余激光器发送的波长不同的波长发送。
7.按照权利要求1的光信道均衡器，其特征在于，光分路器(20或22)是MMI类型分路器。
8.均衡光信道的功率电平的方法，其特征在于，-把光波长信道发送到Q端口的、依赖于方向的路由器上的第一端口；-把所述波长信道通过被放置在N信道WDM复(分)接器的第一侧上的所述路由器的第二端口发送出去；-把波长信道发送到所述WDM复(分)接器；-通过不同的放大波导传输不同的波长信道；-对于每个放大波导，在所述波长信道被布拉格光栅反射之前，把波长信道传送通过至少一个光放大器，把激光沿着向WDM复(分)接器的方向泵入每个放大波导；-把反射的光波长信道传输到所述WDM复(分)接器；以及-把反射的波长信道传送到所述Q端口的、依赖于方向的路由器的所述第二端口，然后把所述波长信道通过所述路由器的第三端口发送出去。
9.按照权利要求8的方法，其特征在于，由被放置在每个放大波导的末端的独立的激光器对所述激光进行泵送。
10.按照权利要求8的方法，其特征在于，由被连接到放大波导的至少一个激光器经过每个放大波导的一个光泵浦激光器衰减器和至少一个光分路器来泵送所述激光。
11.按照权利要求8的方法，其特征在于，从每个分路器的至少两个激光器发送激光，其中至少一个激光器波长不同于另一个波长。
全文摘要
本发明涉及有关光信道均衡器的装置和方法。信道均衡器包括:至少一个依赖于方向的、具有Q个端口的路由器(40),其中Q≥3;一个N信道WDM复(分)接器(30),其中N≥2;N个放大波导(31,32,33,34,35,36,37和38);至少N个光纤放大器(51,52,53,54,55,56,57和58);至少N个布拉格(Brag)光栅(61,62,63,64,65,66,67和68);至少N个可变光泵浦激光衰减器(71,72,73,74,75,76,77和78);至少一个光分路器(20和22);和每个光分路器(20和22)的至少一个泵浦激光器(10,12,14和16)。依赖于方向的路由器(40)上的至少一个端口(42,44和46)被放置在WDM复(分)接器(30)的第一侧上。每个放大波导(31,32,33,34,35,36,37和38)包括至少一个光纤放大器(51,52,53,54,55,56,57和58)和至少一个布拉格光栅(61,62,63,64,65,66,67和68)。至少一个光纤放大器(51,52,53,54,55,56,57和58)被放置在布拉格光栅(61,62,63,64,65,66,67和68)与WDM复接器(30)之间。至少一个可变光泵浦激光衰减器(71,72,73,74,75,76,77和78)被放置在每个最后的布拉格光栅(61,62,63,64,65,66,67和68)与所述光分路器(20和22)的第一侧之间。泵浦激光器(10,12,14和16)被放置在光分路器(20和22)的第二侧上。
文档编号H04B10/294GK1328729SQ9981168
公开日2001年12月26日 申请日期1999年9月23日 优先权日1998年10月2日
发明者T·奥古斯特松 申请人:艾利森电话股份有限公司