光放大裝置、拉曼放大器、光波分復用傳輸系統及方法
2023-09-17 05:31:05
專利名稱：光放大裝置、拉曼放大器、光波分復用傳輸系統及方法
技術領域：
本發明涉及光學放大裝置、拉曼放大器、光學波分多路復用傳輸系統以及光學波分多路復用傳輸方法，更具體來說，涉及一種有效地應用於通過將波分多路復用應用於具有大量波長等的信號光來遠距離傳輸數據的光學傳輸技術的技術。
背景技術：
近來的光通信技術中，廣泛使用用於通過將波分多路復用應用於各具有不同波長的多段信號光來遠距離傳輸數據的波分多路復用技術。
傳統上，已通過以下步驟來實現了遠程傳輸輸入具有與信號光波長向短波長側偏移約100nm的波長的激發信號光，並且將用於對傳輸的多段信號光進行放大的拉曼放大器與摻餌光纖放大器(Erbium-dopedfiber amplifier)(EDFA)通過傳輸線光纖中的非線性效應(拉曼效應)的進行組合，以抑制由於傳輸線光纖導致的信號光功率衰減並實現遠程傳輸。
在所述拉曼放大器中，儘管傳輸線光纖中所產生的放大自發拉曼散射(ASS)光的量必須基於由光功率監測單元所監測的激發光的輸出量來進行估算以進行控制，如總功率控制、對由EDFA所產生的放大自發發射(ASE)噪聲(由於將部分自發發射光與光纖的基本模式進行組合，並通過誘導發射(induced emission)來對其進一步放大而產生的噪聲光)的校正、對信號中斷等的檢測，然而所述量是基於對特定光纖的測量數據來確定的。
ASS是由拉曼放大產生的噪聲光，並且其是通過在未輸入信號光的狀態下僅將拉曼激發光輸入放大介質(傳輸線光纖)而產生的。這通常稱為由泵浦光(pump light)等導致的「拉曼散射光」。
在這種情況下，即使傳輸線光纖的類型相同，傳輸線的初始測量數據的狀態(損耗係數、局部損耗等)通常與實際傳輸線的也不同。因此，對於在只利用了波長數比可被多路復用的額定波長數更少的一部分信號光時的小波長數的情況，有時激發LD的輸出控制是在ASS光的產生量與信號光電平相比不足夠小的情況下進行的。因此，主信號中斷的檢測準確度和總功率控制的準確度已被顯著地劣化了。
具體來說，如圖1的左側所示，在大波長數的情況下，噪聲光(ASE+ASS)電平與信號光總電平之比很小，相應地，可以將由信號光的電平檢測導致的各種控制誤差抑制在低水平。但是，在僅利用了一部分信號光時的小波長數的情況下，如圖1的右側所示，噪聲光電平與信號光總電平之比變大了，從而變得難以控制由根據信號光閾值的電平確定所產生的誤差。
因此，如ASS等的噪聲光的量變得比用於信號中斷檢測的閾值更大，並且信號中斷檢測閾值的靈敏度對操作狀態的依賴性很低。因此，即使信號光的輸入被傳輸線光纖等的斷開所中斷，噪聲光的量也不會降得低於所述閾值，從而，有時不能檢測到信號中斷，所以不能完成激發光輸出的自動功率關斷。
專利文獻1公開了這樣一種技術，即，其用於通過將由吸收等於或低於規定光強電平的輸入光而透射高於所述規定光強電平的輸入光的物質組成的過飽和吸收器用作濾光器，來消除自發發射光的噪聲。但是，在此情況下，由於除了安裝放大器，還必須安裝濾光器，所以結構變得複雜。
專利文獻2公開了這樣一種技術，即，其用於通過對球體進行積分、由光檢測器來檢測積分值、並將該值用於摻稀土光纖放大器中的增益控制，來捕獲從摻稀土光纖洩漏出去的自發發射光。但是，在專利文獻2中，未認識到在自發發射光與多段信號光相互混合的情況下的上述問題。
專利文獻1日本專利特開平No.11-168431專利文獻2日本專利No.2648643
發明內容
本發明的一個目的是提供一種在用于波分多路復用通信的光學傳輸線中，能夠在不受待用波長數的增加/減少的情況下準確地檢測到信號光的中斷的放大技術。
本發明的另一目的是提供一種能夠基於信號光的電平確定來精確地執行各種控制的放大技術。
本發明的第一方面是一種置於光學傳輸線中的光學放大裝置，所述光學傳輸線用於傳輸各具有不同波長的多段信號光。該光學放大裝置包括置於所述光學傳輸線中的第一光學放大器；光功率監測單元，置於第一光學放大器的下遊，以便控制第一光學放大器；以及第二光學放大器，布置在第一光學放大器與光功率監測單元之間，能夠可變地控制光的放大帶和吸收帶。
本發明的第二方面是一種置於光學傳輸線中的拉曼放大器，所述光學傳輸線用於傳輸各具有不同波長的多段信號光。該拉曼放大器包括置於多路復用單元與光功率監測單元之間的半導體光學放大器，所述多路復用單元用於將激發光輸入到所述光學傳輸線中，所述光功率監測單元置於所述多路復用單元的下遊，以便控制所述拉曼放大器。
本發明的第三方面是一種光學波分多路復用傳輸系統。該光學波分多路復用傳輸系統包括光學傳輸線，用於傳輸信號光；多路復用單元，用於對各具有不同波長的多段信號光進行合成，並將所述信號光輸入到所述光學傳輸線；多路分解單元，用於對來自所述光學傳輸線的各具有不同波長的多段信號光進行多路分解和提取；以及光學放大裝置，設置在所述光學傳輸線中，用於對所述信號光進行放大。所述光學放大裝置包括布置在所述光學傳輸線中的第一光學放大器；光功率監測單元，布置在第一光學放大器的下遊以控制第一光學放大器；以及第二光學放大器，布置在第一光學放大器與光功率監測單元之間，能夠可變地控制光的放大帶和吸收帶的。
本發明的第四方面是一種光學波分多路復用傳輸方法，其用於將一拉曼放大器布置在用於傳輸各具有不同波長的多段信號光的光學傳輸線中。該光學波分多路復用傳輸方法包括以下步驟將一半導體光學放大器布置在用於將拉曼激發光輸入到所述光學傳輸線的多路復用單元與光功率監測單元之間，並根據待用信號光的數目的增加/減少，由所述半導體光學放大器吸收在待用信號光的波帶之外的光。
本發明的第五方面是一種拉曼放大器。在該拉曼放大器中，一半導體光學放大器布置在用於將拉曼激發光輸入到用於傳輸多段信號光的光學傳輸線的多路復用單元，與光功率監測單元以及摻稀土光纖放大器之間。
根據上述本發明，可根據待用波長數的增加/減少，消除掉在與相關波長數對應的信號光的波帶外的波長範圍內的噪聲光。由此，若利用很小的信號光波長數來操作波分多路復用通信，則確保了避免以下事實由於信號光被淹沒在噪聲光如ASS、ASE等中，所以信號光的電平不能由一閾值來確定。
結果，可在不受待用波長數的增加/減少的情況下，準確地檢測到信號光的中斷。
圖1說明了傳統光學波分多路復用傳輸系統的問題；圖2示出了本發明一個優選實施例中的光學放大裝置的一個基本構成；圖3示出了包括本發明一個優選實施例中的光學放大裝置在內的光學波分多路復用傳輸系統的一個基本構成；圖4是示出構成本發明一個優選實施例中的光學放大裝置的半導體光學放大器的基本截面圖；圖5是示出構成本發明一個優選實施例中的光學放大裝置的半導體光學放大器的特性的圖；圖6說明了由構成本發明一個優選實施例中的光學放大裝置的半導體光學放大器來吸收光噪聲一個示例；圖7A說明了構成本發明一個優選實施例中的光學放大裝置的半導體光學放大器在小波長數的情況下的一個功能；圖7B說明了構成本發明一個優選實施例中的光學放大裝置的半導體光學放大器在大波長數情況下的一個功能示例；圖8是示出本發明一個優選實施例中的光學放大裝置的一個功能示例的流程圖；圖9說明了本發明一個優選實施例中的光學放大裝置的中斷檢測一個功能示例；圖10示出了本發明一個優選實施例中的另一光學放大裝置的構成；圖11說明了構成本發明一個優選實施例中的光學放大裝置的另一結構的半導體放大器的一個功能示例；圖12是示出構成本發明一個優選實施例中的光學放大裝置的另一結構的半導體放大器的一個功能示例的圖；圖13是示出構成本發明一個優選實施例中的光學放大裝置的另一結構的半導體放大器的一個功能示例的流程圖；圖14是示出構成本發明一個優選實施例中的光學放大裝置的另一結構的半導體光學放大器的一個示例的截面圖；圖15是示出構成本發明一個優選實施例中的光學放大裝置的另一結構的半導體光學放大器的一個功能示例的圖；以及圖16是示出構成本發明一個優選實施例中的光學放大裝置的另一結構的半導體光學放大器的一個功能示例的圖。
具體實施例方式
以下參照附圖對本發明的優選實施例進行詳細描述。
圖2示出了本發明一個優選實施例中的光學放大裝置的一個基本結構。圖3示出了包括本發明一個優選實施例中的光學放大裝置在內的光學波分多路復用傳輸系統的一個基本結構。
如圖3中所示，該優選實施例中的光學波分多路復用傳輸系統100包括電/光轉換器101，用於將包含傳輸信息的電信號轉換為各具有不同波長的多個光信號107a；光學多路復用器102，用於將各具有不同波長的多個光信號107a多路復用為波分多路復用信號光107；光學傳輸線104，其由用於傳輸該波分多路復用信號光107的多條光纖組成；發送源放大器103，用於對波分多路復用信號光107進行放大並向光學傳輸線104發送該信號光；光學多路分解器105，其布置在波分多路復用信號光107的接收側，用於將波分多路復用信號光107多路分解並提取為多個原始光信號107a；以及光/電轉換器106，用於將各個經多路分解的光信號107a轉換為電信號。
在用於對波分多路復用信號光107進行傳輸的光學傳輸線104的中間，設有一個或更多個光學放大裝置108，以對在傳輸過程中衰減的波分多路復用信號光107進行放大。
假定要由光學多路復用器102多路復用的波長的最大數目(光信號107a的數目)是K。在此情況下，例如，如果帶寬需求小，(在小波長數的情況下)有時只利用了光信號107a的短波長側的部分波長(S個波長)，而沒有利用全部K個光信號107a。
在此情況下，由於發送源放大器103和布置在光學傳輸線104中的光學放大裝置108各自的放大特性被設置得對覆蓋全部K個光信號107a的波段中的信號進行放大，所以在該寬波段中產生了噪聲光，如ASE、ASS等。因此，如果只利用K個波長中的部分S個波長，則噪聲光量與波分多路復用信號光107量相比就變得相對較大，因此，有時難以基於通過波分多路復用信號光107量的閾值的電平確定來檢測中斷。
具體來說，若假設在不受噪聲光影響的情況下可檢測到中斷的臨界波長數為可檢測中斷波長數m，則在S＜m的情況下，就難以在不經任何處理的情況下檢測出中斷。因此，本優選實施例中，可如下地解決此問題。
如圖3中所示，每個光學放大裝置108包括拉曼放大器10(第一光學放大器)；以及設備控制單元40，用於對布置在拉曼放大器10之後的EDFA單元20和整個系統進行控制。設備控制單元40中設有這些信息，如要由光學多路復用器102來多路復用的最大波長數K(光信號107a的數目)；實際利用的波長數S(光信號107a的數目)；可檢測中斷波長數m等，其為在不受噪聲光影響的情況下可檢測到中斷的臨界波長數。
拉曼放大器10包括多路復用器11，設在光學傳輸線104中；激發光源(激發LD塊)12，其由用於在與波分多路復用信號光107在光學傳輸線104中經由該多路復用器11的傳輸方向相反的方向上來發送激發光11a的雷射二極體等組成；拉曼放大控制單元13，用於控制該激發光源12；多路分解器14，用於對來自光學傳輸線104的波分多路復用信號光107的一部分進行多路分解和提取；以及光功率監測單元15，用於對由該多路分解器14所多路分解的波分多路復用信號光107的量進行檢測，並將中斷檢測信號15a輸出到拉曼放大控制單元13和後面描述的EDFA控制單元22。
然後，通過將構成用於對波分多路復用信號光107進行傳輸的光學傳輸線104的光纖用作放大介質，可以放大包括至少一個光信號107a的波分多路復用信號光107。具體來說，本優選實施例的拉曼放大器10放大了在傳輸過程中衰減了的波分多路復用信號光107，並將所述光恢復到後面描述的EDFA單元20的動態範圍內的信號電平。
EDFA單元20例如包括EDFA(摻餌光纖放大器)21，其利用了摻有特定稀土元素(例如餌)的光纖；EDFA控制單元22，用於控制該EDFA21等的激發光；以及光譜分析器23，用於將諸如待放大的波分多路復用信號光107中包含的光譜、光SN比(信號光與ASS+ASE之比)等信息輸出到拉曼放大控制單元13。
然後，若光功率監測單元15檢測到波分多路復用信號光107的量降得低於規定閾值，則確定例如光學傳輸線斷開了並且由於某種原因而斷開了連接，並將中斷檢測信號15a輸出到拉曼放大控制單元13和EDFA控制單元22。在該情況下，拉曼放大控制單元13停止向光學傳輸線104輸出激發光12a，而EDFA控制單元22停止在EDFA 21中輸出激發光12a。
在具有本優選實施例的上述結構的光學放大裝置108中，在拉曼放大器10的多路復用器11與多路分解器14之間設有半導體光學放大器30(第二光學放大器)，其由具有對經由光學傳輸線104傳輸的光進行放大/吸收的功能的半導體光學放大器單元31組成；以及半導體光學放大控制單元32，用於控制該半導體光學放大器單元31。
如圖4中所示，半導體光學放大器單元31例如包括由半導體製成的有源層31 P型半導體 31b和N型半導體層31c，其被布置得夾著有源層31a； 及用於輸入 流的電極31d。
具體來 對於該半 體光學放大器單元31，可使用這樣一種InGaAsP雙 ouble hete )型半導體雷射二極體，即，其端面(有源層31a、P型 導體層31b 極N型半導體層31c的相應部分)上覆有無反射膜，從 效地從其 除了反射鏡功能。
如果當 光輸入有源層31a時未輸入電流(斷態)，那麼價帶中的電子將吸收光 躍遷到導帶(吸收)。如果具有與禁帶寬等值能量的光在所述價帶中 子鄰近經過，那麼所述電子躍遷到所述價帶，並也發射出頻率、相 方向與輸入光相同的光(誘導發射)。在半導體光學放大器單元31中 可形成 結，可由電流輸入(通態)產生粒子數反轉(具有高載流子 (的狀態)，並可放大輸入光(波分多路復用信號光107)(誘導發射圖5是 出該半導體光學放大器單元31的特性的圖。半導體光學放大器單元31 吸收區和增益區可由輸入電流(控制電流32a)的通/斷來切換。
具體來 ，如圖5中所示，當未輸入電流時，半導體光學放大器單元31(SOA 吸收輸入光(斷態)。當輸入電流時，半導體光學放大器單元31由於輸入電流而產生增益(對輸入信號光的光增益)(通態)。
在該情況下，如圖6中所示，半導體光學放大器單元31的吸收特性的波長範圍的下限λmin被設置在部分利用的波分多路復用信號光107(光信號107a)的波長範圍的長波長側附近。因此，部分利用的光信號107a始終不受所述吸收特性的影響。
對於通過在半導體光學放大器中輸入電流來對放大/吸收特性進行的控制，可參閱如「Semiconductor Photonics Engineering」by Ikegami，Tsuchiya and Mikami，pp 442(Corona Corporation)或「Design andPerformance of Monolithic LD Optical Matrix Switches」by S.Oku etal.，Photon，Switching』90，Tech.Dig.，13C-17(1990)等。
由於半導體光學放大控制單元32基於來自設備控制單元40的波長數信息(有關實際使用的波長數的信息)來控制控制電流32a，使得半導體光學放大器單元31可在小波長數的情況下呈現出如圖6中所示的增益/吸收特性，因此具有如圖2中所示結構的光學放大裝置108減少了噪聲光分量，如ASS光、ASE光等，改變了小波長數情況下的信號光與噪聲光之比，並且當信號被中斷時光功率監測單元15確保能監測到對中斷的檢測。
下面參照圖8中所示的流程圖等對該優選實施例的一個功能示例進行描述。
首先，在光學波分多路復用傳輸系統100進行操作之前，確定了根據光學多路復用器102和光學多路分解器105的相應機械特性可以使用的光信號107a的最大數(K)中的光信號的數目，並將該值作為波長數信息設置在設備控制單元40中。
然後，每個光學放大裝置108從設備控制單元40讀取關于波長數S的信息(步驟201)。若波長數S小於可檢測中斷波長數m，則切斷半導體光學放大器30到半導體光學放大器單元31的電流輸入(步驟207)，並且，如圖6中所示，半導體光學放大器單元31被控制得呈現出比要用的光信號107a更長的波長側的帶中的吸收特性(步驟209)。
通過對半導體光學放大器單元31的控制，在透過半導體光學放大器單元31的波分多路復用信號光107中，從所利用的光信號107a的波長帶減少了ASE和ASS各自的光量，因此，減少了針對光信號107a的噪聲光(ASE、ASS)的量。由此，可基於根據光功率監測單元15中的波分多路復用信號光107的量(光信號107a的總和)的閾值的電平確定來準確地執行中斷檢測。
若在步驟206中，波長數S大於可檢測中斷波長數m，則導通半導體光學放大器30到半導體光學放大器單元31的電流輸入(步驟208)，半導體光學放大器單元31被控制得呈現出如圖7B中所示的大波長數情況下的放大特性。這樣，多個所利用的光信號107a(波分多路復用信號光107)全都通過半導體光學放大器單元31，因此，波分多路復用信號光107的傳輸沒有被阻礙。
與上述步驟201、步驟206到步驟209同時，每個光學放大裝置108控制拉曼放大器10的激發光源12(步驟202)，由光功率監測單元15來監測光電平(步驟203)，並在超過特定電平之後，由EDFA單元20來對放大進行控制(步驟204)。
每個光學放大裝置108通過以下操作來進行傾斜控制(tiltcontrol)(為使得包含在波分多路復用信號光107中的多個光信號107a的信號電平一致的控制)進行控制以將光譜分析器23等的光SN信息反饋給拉曼放大控制單元13，並控制拉曼放大器10的激發光源12(步驟205)。
如上所述，根據該優選實施例，即使當光學波分多路復用傳輸系統100在光信號107a的數目很小的狀態下進行操作，波分多路復用信號光107的中斷監測也可在光學放大裝置108中準確地執行。
圖9說明了要由光功率監測單元15來監測的波分多路復用信號光107的量的變化。如果在小波長數的情況下未設置該優選實施例的半導體光學放大器30，通過將輸出信息(如光譜、光SN等)從光譜分析器23反饋到拉曼放大控制單元13，從而減少了噪聲光(如ASE和ASS)的量，那麼，如圖9的左端所示，在實際傳輸線(真實傳輸線)中，相關噪聲光的量超過了用於信號中斷檢測的閾值，因此，變得難以準確地檢測到中斷。
然而，如圖9的中央所示，如果該優選實施例的半導體光學放大器30起到了吸收噪聲光的作用，那麼在真實傳輸線中，相關噪聲光的量決不會超過用於信號中斷檢測的閾值。在該情況下，如在右端所示，波分多路復用信號光107由於光學傳輸線104的斷開等而消失了，包含有噪聲光的波分多路復用信號光107的電平無疑會降得低於信號中斷檢測閾值，從而可由光功率監測單元15來執行中斷檢測。
接下來，描述該優選實施例的變型。圖10示出了本發明一個優選實施例中的另一光學放大裝置的基本結構。
在圖10中所示的結構中，半導體光學放大器30包括半導體光學放大器單元31；控制光源33，用於將控制光33a輸入到該半導體光學放大器單元31；以及半導體光學放大控制單元34，用於控制該控制光源33。半導體光學放大器單元31中的光的放大/吸收帶由從控制光源33輸入到半導體光學放大器單元31的控制光33a來控制。
半導體光學放大器單元31的結構與圖4中的相同，並且光的放大/吸收帶是通過將控制光33a輸入到有源層31a來控制的。
具體來說，半導體光學放大器單元31的有源層31a的折射率取決於載流子密度。若將具有足夠強度的光輸入到其電流被置於定態(stationary state)的半導體光學放大器單元31(SOA)，則載流子密度由於載流子複合而降低。在該情況下，若停止光輸入，則載流子密度增高，以恢復到其原狀態。因此，通過對到有源層31a的光輸入(控制光33a)的開/關進行切換，可以改變載流子密度，從而，可以改變半導體有源層31a的折射率。
以下參照圖11來描述該原理。設波分多路復用信號光107的波長和控制光33a的波長分別為λs和λc。在該情況下，若將具有足夠強度(λs＜λc＝的控制光33a輸入到半導體光學放大器單元31，則導帶底端附近的載流子由於誘導發射而躍遷到平衡帶(balance band)。然後，導帶底端附近的載流子密度降低並發生燒孔(hole burning)。由於導帶能級，包括信號光能級處的電子躍遷到控制光能級，以補充所述燒孔，所以信號光的增益相應於控制光的強度而降低。如圖4中所示，對於作為半導體光學放大介質的半導體光學放大器單元31，例如，可以使用這樣的InGaAsP雙雜型半導體雷射二極體通過在該雷射二極體的端面上塗覆無反射塗層來等效地消除其反射功能。
圖12中示出了半導體光學放大器單元31中的增益光譜變化與信號光波長的增益變化之間的關係。控制光33a(λc)和波分多路復用信號光107(λs)的各個波長中的每個波長都由放大介質的增益光譜來確定。所述增益光譜由載流子密度N來確定。在低密度(N1)的情況下，信號光被吸收，並且其損耗變為L1。
對於通過光來控制半導體光學放大器，見日本特開平No.7-111528。
在具有圖10中所示結構的光學放大裝置108中，在小波長數的情況下(S＜m)，通過利用控制光33a來對光進行控制，使半導體光學放大器單元31可呈現出如圖6中所示的增益/吸收特性，則半導體光學放大控制單元34可減少噪聲分量，如ASS光、ASE光等，改變小波長數情況下的信號光與噪聲光之比，並且當波分多路復用信號光107被中斷時可確保能監測中斷檢測。
圖13中示出對光學放大裝置108的操作進行示出的流程圖。圖13中所示的流程圖幾乎與圖8中的上述流程圖相似。圖13中所示的流程圖與圖8中所示的流程圖的不同之處僅在於半導體光學放大器單元31的放大/吸收特性是通過由半導體光學放大控制單元34對控制光33a進行控制來控制的(步驟209a)，而不是如圖8中所示流程圖的步驟209中由控制電流32a對半導體光學放大控制單元32的放大/吸收特性進行控制。
在該優選實施例中，同樣，在小波長數的情況下(S＜m)，可由光功率監測單元15在不受噪聲光(如ASS光、ASE光等)的影響的情況下，準確地檢測到波分多路復用信號光107的中斷。
接下來，進一步描述另一光學放大裝置108。
在該變型中，對於半導體光學放大器單元31，使用了具有圖14中所示結構的半導體光學放大器單元31。在該情況下，半導體光學放大器單元31具有這樣的結構，即，其中帶有多重量子勢阱(multiplex quantumwell)(MQW)結構31e的半導體有源層被P電極31f和N電極31g夾著，並且電場被從外部施加到P電極31f和N電極31g。
在帶有多重量子勢阱(MQW)結構的半導體有源層(多重量子勢阱結構31e)中，觀察到了激子吸收(exciton absorption)。當電場垂直地施加到所述勢阱結構時，其吸收峰值波長與電場強度的平方成比例地向長波長側移動(見圖15)，如圖16所示(量子禁閉斯託克效應(quantumconfinement Stalk effect)(QCSE))。
具體來說，在量子勢阱(QW)半導體結構中，當電場垂直地施加到該薄層結構時，禁閉於量子勢阱的激子被相當高強的電場保持在未破壞狀態，結果，吸收端與所述電場強度的平方成比例地向長波長端移動(QCSE)。若當將由InGaAs/InAlAs製成的MQW用於所述吸收介質(半導體光學放大器單元31)時在一個方向上施加電壓，則輸入光被吸收。
對於通過施加電場來使得吸收波長帶移動，例如，見「SemiconductorPhotonics Engineering」by Ikegami，Tsuchiya and Mikami，pp.421(Corona Corporation)。
在圖2中所示的光學放大裝置108中，圖14中所示的多重量子勢阱(MQW)結構31e設置在半導體光學放大器單元31的有源層中，並且施加電壓是由半導體光學放大控制單元32來控制的，而不是由控制電流32a來控制的。
具體來說，在小波長數的情況下(S＜m)，基於來自設備控制單元40的波長數信息，將電場控制得使由MQW組成的光學調製單元而非半導體光學放大器可以呈現出圖6中所示的增益/吸收特性。由此，從必需波帶吸收並減掉了包括在波分多路復用信號光107中的噪聲分量，如ASS光、ASE光等，改變了波分多路復用信號光107與噪聲光之比，並且當波分多路復用信號光107中斷時光功率監測單元15可確保能檢測到中斷。
為獲得相同的效果，除了QCSE，也可以使用利用了Franz-Keldish(FK)效應的InGaAs/InP半導體。
如圖16中所示，使用MQW的半導體光學放大器單元31(光學調製器)具有對光吸收電流的波長依賴性。利用該特性，在圖14所示的結構中，如圖7A所示，也可將電場控制成，使得所述半導體光學放大器在小波長數情況下(S＜m)可在λmin處呈現出吸收特性，而在大波長數情況下(S≥m)可在信號波長區呈現出放大特性。
具體來說，在如圖7中所示的小波長數的情況下，所述電場被控制為使得施加電場在(+)側很大，並使得吸收帶向短波長側移動，且λmin位於小數目的光信號107a的波帶外部鄰近處。從而，可從必需波帶吸收並減掉包括在波分多路復用信號光107中的噪聲分量，如ASS光、ASE光等。由此，可改變波分多路復用信號光107與噪聲光之比，並且當波分多路復用信號光107中斷時光功率監測單元15可確保能檢測到中斷。
若利用了大數目的光信號107a(S≥m)，如圖7B中所示，使得施加電場在多重量子勢阱(MQW)結構31e的(-)側很大，吸收帶向長波長側移動，並且吸收帶被控制為使得波分多路復用信號光107的整個波帶可以進入多重量子勢阱(MQW)結構31e的增益區。
如上所述，根據本發明的優選實施例，即使在小波長數的情況下，也可檢測到信號中斷，並可確保執行自動電力關閉。這樣，使得常規ASE校正控制不必要了(執行這種控制的目的是，在小波長數的情況下(S＜m)，改善由于波分多路復用信號光107與ASE光的大比值而造成的光SN劣化)，由此，可改善設備(如光學波分多路復用傳輸系統100和光學放大裝置108等)的啟動速度。相反，在大波長數的情況下(S≥m)，通過將電場限制到半導體光學放大器30的基本放大特性區，可實現更長距離的傳輸。
本發明並不局限於上述優選實施例，可以提出各種修改和變型，只要其不偏離本發明的主旨。
根據本發明，在用于波分多路復用通信的光學傳輸中，可在不受要用波長數的增加/減少的情況下，準確地檢測到信號光的中斷。
也可基於信號光的電平確定、利用規定閾值等來執行各種控制。
權利要求
1.一種置於光學傳輸線中的光學放大裝置，所述光學傳輸線用於傳輸各具有不同波長的多段信號光，該光學放大裝置包括置於所述光學傳輸線中的第一光學放大器；光功率監測單元，置於第一光學放大器的下遊，以便控制第一光學放大器；以及第二光學放大器，能夠可變地控制光的放大帶和吸收帶。
2.如權利要求1所述的光學放大裝置，其中所述第一光學放大器是拉曼放大器，其用於通過將激發光輸入所述光學傳輸線中來對所述信號光進行放大，並且所述第二光學放大器是半導體光學放大器，並且所述半導體光學放大器的吸收特性區被設置成，使得根據所用信號光的數量的增加/減少，對在所述各具有不同波長的多段信號光中的用於所述信號光的波帶之外的光的通過進行限制。
3.如權利要求1所述的光學放大裝置，其在所述光學傳輸線中的所述光功率監測單元的下遊還包括用於對所述信號光進行放大的第三光學放大器，其中所述光功率監測單元控制所述第三光學放大器。
4.一種置於光學傳輸線中的拉曼放大器，所述光學傳輸線用於傳輸各具有不同波長的多段信號光，該拉曼放大器包括位於多路復用單元與光功率監測單元之間的半導體光學放大器，所述多路復用單元用於將激發光輸入到所述光學傳輸線中，所述光功率監測單元置於所述多路復用單元的下遊，用於控制所述拉曼放大器。
5.如權利要求4所述的拉曼放大器，其中所述半導體光學放大器的吸收特性區被設置在所述各具有不同波長的多段信號光中要用的信號光的波帶之外。
6.如權利要求4所述的拉曼放大器，其中所述半導體光學放大器的吸收特性區是通過控制施加給所述半導體光學放大器的電流而被設置在待用信號光的波帶之外的。
7.如權利要求4所述的拉曼放大器，其中所述半導體光學放大器的吸收特性區是通過向所述半導體光學放大器施加控制電流而被設置在待用信號光的波帶之外的。
8.如權利要求4所述的拉曼放大器，其中所述半導體光學放大器包括具有多重量子勢阱結構的有源層，並且所述有源層的光吸收係數是通過控制要施加給所述有源層的電場來控制的，而所述半導體光學放大器的吸收特性區是通過控制所述有源層的光吸收係數而被設置在待用信號光的波帶之外的。
9.一種光學波分多路復用傳輸系統，包括光學傳輸線，用於傳輸信號光；多路復用器，用於對各具有不同波長的多段信號光進行合成，並將所述信號光學傳輸到所述光學傳輸線；多路分解器，用於對來自所述光學傳輸線的各具有不同波長的多段信號光進行分路和提取；以及光學放大裝置，設置在所述光學傳輸線中，用於對所述信號光進行放大，所述光學放大裝置包括布置在所述光學傳輸線中的第一光學放大器；光功率監測單元，布置在第一光學放大器的下遊以控制第一光學放大器；以及能夠可變地控制光的放大帶和吸收帶的第二光學放大器。
10.如權利要求9所述的光學波分多路復用傳輸系統，其中所述第一光學放大器是拉曼放大器；所述第二光學放大器是半導體光學放大器，以及所述半導體光學放大器的吸收特性區被設置得，通過對待施加到所述所述半導體光學放大器的有源層的電流、光或電場進行控制，對所述各具有不同波長的多段信號光中在待用信號光的波帶之外的光的通過進行限制。
11.一種光學波分多路復用傳輸方法，其用於將一拉曼放大器布置在用於傳輸各具有不同波長的多段信號光的光學傳輸線中，其包括以下步驟將一半導體光學放大器布置在用於將拉曼激發光輸入到所述光學傳輸線的多路復用單元與光功率監測單元之間，並根據待用信號光的數目的增加/減少，由所述半導體光學放大器吸收在待用信號光的波帶之外的光。
12.如權利要求11所述的光學波分多路復用傳輸方法，其中待施加到所述半導體光學放大器的電流被控制得，使得根據待用信號光的增加/減少，可將所述半導體光學放大器的吸收特性區設置在所述信號光的波帶之外。
13.如權利要求11所述的光學波分多路復用傳輸方法，其中待施加到所述半導體光學放大器的控制光被控制得，使得根據待用信號光的增加/減少，可將所述半導體光學放大器的吸收特性區設置在所述信號光的波帶之外。
14.如權利要求11所述的光學波分多路復用傳輸方法，其中所述半導體光學放大器包括具有多重量子勢阱結構的有源層，以及所述有源層的光吸收係數被控制得，使得通過控制待施加到所述有源層的電場，根據待用信號光的增加/減少，可將所述半導體光學放大器的吸收特性區設置在所述信號光的波帶之外。
15.一種拉曼放大器，其中，一半導體光學放大器布置在用於將拉曼激發光輸入到用於傳輸多段信號光的光學傳輸線的多路復用單元，與光功率監測單元以及摻稀土光纖放大器之間。
16.如權利要求15所述的拉曼放大器，其中通過控制待施加到所述半導體光學放大器的電流減少放大自發發射和放大自發拉曼散射的各自的量，使得根據待用信號光的增加/減少，可將所述半導體光學放大器的吸收特性區設置在所述信號光的波帶之外，從而確保檢測到對所述信號光的檢測。
17.如權利要求15所述的拉曼放大器，其中通過控制待施加到所述半導體光學放大器的電流減少放大自發發射和放大自發拉曼散射的各自的量，使得根據待用信號光的增加/減少，可將所述半導體光學放大器的吸收特性區設置在所述信號光的波帶之外，從而確保檢測到對所述信號光的檢測。
18.如權利要求15所述的拉曼放大器，其中所述半導體光學放大器包括具有多重量子勢阱結構的有源層，以及通過控制待施加到所述有源層的電場來減少放大自發發射和放大自發拉曼散射的各自的量，然後對所述有源層的光吸收係數進行控制，使得根據待用信號光的增加/減少，可將所述半導體光學放大器的吸收特性區設置在所述信號光的波帶之外，從而確保檢測到所述信號光的中斷。
19.如權利要求15所述的拉曼放大器，其中所述半導體光學放大器包括具有多重量子勢阱結構的有源層，以及所述有源層對電場進行控制，以在多段信號光的波長帶的長波長端的外部鄰近區內的λmin處呈現出吸收特性，並吸收和放大任意波長。
全文摘要
光放大裝置、拉曼放大器、光波分復用傳輸系統及方法。布置在用於傳輸各具有不同波長的多段信號光的光學傳輸線中的光學放大裝置包括布置在光學傳輸線中的第一光學放大器；布置在第一光學放大器的下遊的光功率監測單元，其用於控制第一光學放大器；以及布置在第一光學放大器與光功率監測單元之間的第二光學放大器，其能夠可變地控制光的放大帶和吸收帶。
文檔編號H04B10/00GK1741325SQ200510095959
公開日2006年3月1日 申請日期2005年8月26日 優先權日2004年8月26日
發明者清水良浩 申請人:富士通株式會社