光纖傳輸系統、喇曼增益控制裝置和喇曼增益控制方法

2023-12-03 12:16:36 3

專利名稱：光纖傳輸系統、喇曼增益控制裝置和喇曼增益控制方法
技術領域：
本發明涉及一種在使用光纖的寬帶喇曼放大中對泵浦光功率進行控制的方法。
背景技術：
(分布式喇曼放大)在使用光纖傳輸線的通信系統領域，正在開發商用的分布式喇曼放大(DRA)技術。如今用於基本傳輸網絡的光纖以石英玻璃作為基礎材料。喇曼放大是這樣一種現象，它使具有比同時入射到石英玻璃上的信號光高大約13THz頻率的信號光和泵浦光引起泵浦光的部分能量通過石英玻璃被激勵的喇曼散射效應轉移到信號光。結果是，信號光被放大。作為喇曼放大的結果而獲得的增益在下文被稱作喇曼增益。一個實際的喇曼增益具有如圖14所示的波長相關性，在下文將其稱作喇曼增益輪廓。
分布式喇曼放大是將泵浦光施加到運送信號光的光纖，以便利用作為放大媒體的光纖傳輸線本身獲得喇曼放大效應的一種模式。由於傳輸線的傳播損耗被喇曼放大所補償，因此，使用分布式喇曼放大的光纖傳輸系統能夠延長信號可被傳送的距離。
圖18示出使用分布式喇曼放大的光纖傳輸系統的一個例子。在每個中繼站，來自泵浦光源30的泵浦光通過WDM耦合器20被施加到傳輸線光纖10，以便於獲得喇曼放大效應。
(喇曼增益斜率)在將特定功率(W)的泵浦光施加到作為喇曼放大媒體的光纖時產生的、由泵浦光功率歸一化的喇曼增益(dB)被稱作喇曼增益斜率(dB/W)。以下將要說明喇曼增益斜率的測量在分布式喇曼放大中的重要性。
喇曼增益斜率隨著專用的光纖而改變。首先，作為基本傳輸網絡鋪設的光纖多種多樣，喇曼增益斜率取決於光纖的模場直徑(芯徑)、攙雜物GeO2的數量、水的吸收(OH)等。這些參數也隨著製造商、製造時間和大量光纖而改變。
另一個變化的主要因素是工作站損耗。特別是在大的中繼站中，存在從泵浦光源所在房間到傳輸線光纖幾個位置的連接器連接，這樣就在許多場合引入了若干個dB的損耗。對於不使用分布式喇曼放大的傳輸系統，工作站損耗可被考慮為中繼器之間的分段損耗。但是在分布式喇曼放大中，泵浦光到達傳輸線光纖之前引起的損耗非常特別，由此需要另外說明。
於是，當對其參數對增益改變具有很大影響的現有傳輸線進行分布式喇曼放大時，很難提前預知獲得期望的喇曼增益所需的泵浦光的功率。因此需要花費勞力和時間進行位置調整。當諸如傳輸線光纖的特性和中繼站中的損耗特性之類的位置條件能被作為喇曼增益斜率測量時，可以實現消除對調整的需要。這樣能夠獲得以高精確度預測特定增益所需的泵浦光的功率。
(合成喇曼增益輪廓)如圖14所示，因為其中由單個泵浦波長獲得喇曼增益輪廓的頻帶具有一個大約15nm的峰值，當需要較寬頻帶時，必須使多個不同波長的泵浦光同時進入傳輸線並重疊泵浦光以合成如圖15所示的增益輪廓。因此，使用多個泵浦波長的泵浦所獲得的喇曼增益輪廓在下文被稱作合成喇曼增益輪廓。另一方面，使用單個泵浦波長獲得的喇曼增益輪廓在下文被稱作單個波長泵浦喇曼增益輪廓。
(獲取需要的合成喇曼增益輪廓的傳統方法)為了使用合成喇曼增益輪廓在所需的波長頻帶產生期望的增益，必須解決在該波長需要激勵多少功率的優化問題。當優化不充分時，不規則的增益將會在增益輪廓應該平坦的波長頻帶中產生，從而使增益輪廓傾斜或是在不需要的波長頻帶中產生無用增益。就減少成本而言，應該進行優化，以使泵浦光源數量和泵浦光總功率儘可能小。這是因為光源數量的增加不僅增加了光源成本，而且降低了由復用所需的部件成本增加、復用時功率損耗等所導致的成本性能的降低。
這一問題能夠通過反覆試驗來解決。例如在圖15的情況下，通過五個不同波長的泵浦光在SMF中得到在大約80nm的頻帶中具有7.5dB的平坦部分的合成喇曼增益輪廓。儘管這種通過反覆試驗實現的方法在實驗室是可能的，但就調整所需的勞力、時間和技能而言卻不能在安裝地點實際執行該方法。
(在放大中繼器中控制輸出光功率為常數的必要性)由於在陸上傳輸系統中，中繼器安裝位置與基於水下的系統相比受到限制，中繼站之間的光纖損耗不太可能為常數值。另外，眾所周知，光纖易受天氣和大氣現象的影響並且根據安裝位置的周圍溫度按天或季節周期增長或縮短。此外，前一個中繼器信號的傳輸功率具有小波動或誤差。結果的，施加到中繼器的傳輸信號功率具有一個容限。
另一方面，在放大中繼器中，希望實施控制來保持已被放大的信號的功率，即，通過增加或減少增益來中繼輸出功率。其原因在於具有固定增益的多級中繼可能導致信號電平比預期的過高或過低。由於保持已被放大的信號功率的控制等同於通過中繼器抵消包括中繼器之前分段中的波動的損耗以恢復信號功率的控制，因此能夠穩定多級中繼系統中的信號電平。
傳統的光放大中繼器是由摻鉺光纖放大器(EDFA)構成的，並且通常包括控制電路，用於通過調整到摻鉺光纖的泵浦光的功率來保持信號輸出恆定。當喇曼放大施加到放大中繼器時，希望有一種能夠動態改變喇曼增益以使信號輸出功率恆定的機構。
如前所述，為了獲得想要的合成喇曼增益輪廓，通常需要反覆試驗來調整泵浦光功率。另一方面，由於鋪設的光纖的喇曼增益斜率隨著每個光纖而有很大變化，因此最佳泵浦光功率相應地隨著每個光纖變化，以致需要花費勞力和時間在現場進行調整。
此外，即使在安裝時適當地設定了泵浦光的功率，通過固定浦光的功率，由於線路隨時間而改變，功率可能會偏離最佳點。考慮一個極端的情況是工作站間的光纖斷開以轉換到工作站間的備用光纖。另外，甚至是工作站間的同一光纖，當改變站中的布線，或接上或拆開光連接器時，站中損耗可能會改變，從而引起偏離泵浦光的最佳功率。另外，如上所述，存在著站間光纖損耗的變化和前一個中繼器的信號傳輸功率的變化。為了應對這些隨時間改變的現象，需要一種主動進行控制以便在任何時間具有最佳泵浦光功率的機構。
作為這樣一種機構，通過反覆試驗提出了一種例如在利用光譜分析儀監視合成喇曼增益輪廓的同時，通過單獨改變每個泵浦光的功率來獲取所需喇曼增益輪廓的方法(如日本專利公開(Kokai)2001-007768)。但是採用監視合成喇曼增益輪廓的方法有一個致命的缺陷，如果信號光不存在，那麼監視是不可能的。一些用戶要求將波長復用通信系統中最初的多信道的數量減到所需的最小數量，並根據對通信業務量需要的增加而另外增加信道數量，從而壓縮最初的投資。在這種情況下，與該要求一起的還有另一個要求應在不影響現有信道操作的情況下實施增加信道的操作。為此目的，應以足夠的精確度控制信道仍被應用的波長頻帶的喇曼增益，而這樣一種通過監視合成喇曼增益輪廓來進行負反饋控制的方式很難被實施。
在不監視的情況下保持合成喇曼增益輪廓並且可有效地應付隨時間變化的現象等同於能夠開環控制合成喇曼增益輪廓的情況。目前還沒有提出過這樣一種方法。

發明內容
本發明的第一個目的是提供一種喇曼增益控制裝置和喇曼增益控制方法，它消除了上述傳統問題，並且能夠確定多個具有不同頻率的泵浦光中的每一個的功率，用以通過平坦增益輪廓實現指定的增益電平G。
本發明的第二個目的是提供一種喇曼增益控制裝置和喇曼增益控制方法，它消除了上述傳統問題，並能夠確定多個具有不同頻率的泵浦光中的每一個的功率，用以相對於指定的增益電平G和表示增益輪廓傾斜的增益傾斜α，通過具有由增益傾斜α指定的直線傾斜的增益輪廓來實現增益電平G。
本發明的第三個目的是提供一種喇曼增益控制裝置和喇曼增益控制方法，它消除了上述傳統問題並能夠在其它傳輸線中重現模型傳輸線中的增益輪廓。
按照本發明的第一方面，一種控制同時將幾種波長的泵浦光施加到一條光纖引起的喇曼增益的喇曼增益控制方法，包括步驟根據作為每一泵浦光的功率與具有喇曼增益的所有泵浦光的總功率之比的比例係數關係，和總功率與喇曼增益之間的關係，從喇曼增益的指定值，計算在指定的波長範圍內提供指定的喇曼增益的每一泵浦光的功率，以及控制施加於光纖的每一泵浦光的功率以便以每一計算的功率施加每一泵浦光。
在優選結構中，計算喇曼增益與所有泵浦光的總功率之間的關係和喇曼增益與每一泵浦光的比例係數之間的關係的關係表達式，以及通過將喇曼增益G代入關係表達式來計算在指定的波長範圍內實現指定的喇曼增益G的每一泵浦光的功率。
在另一優選結構中，同時施加的泵浦光的波長數量為N個波長，計算下式的係數A，Bλn，Cλn(n＝1，2，…，N)，該表達式表示喇曼增益G(dB)與所有泵浦光的總功率Pt(W)以及與每一泵浦光λn(n＝1，2，…，N)的比例係數Dλn的關係Pt＝A×GDn=BnG+Cn(n=1,2,,N),]]>和通過將喇曼增益G(dB)代入下式計算在指定的波長範圍內用其實現指定的喇曼增益G(dB)的每一泵浦光λn的功率Pλn(W)(n＝1，2，…，N)Pn=AG(BnG+Cn)(n=1,2,,N).]]>在另一優選結構中，在一個開環中控制指定的波長範圍內的喇曼增益。
按照本發明的第二方面，一種控制同時將幾種波長的泵浦光施加於一條光纖引起的喇曼增益的喇曼增益控制方法，包括步驟根據作為每一泵浦光的功率與具有喇曼增益的所有泵浦光的總功率之比的比例係數關係，和總功率與喇曼增益之間的關係，從喇曼增益的指定值和增益傾斜值，計算指定波長範圍內的喇曼增益值實現由喇曼增益的指定值中心周圍的增益傾斜指定的傾斜的每一泵浦光的功率，和控制施加於光纖的每一泵浦光的功率以便以每個所計算的功率施加每一泵浦光。
在優選結構中，計算喇曼增益與所有泵浦光的總功率之間的關係和喇曼增益與每一泵浦光的比例係數之間的關係的關係表達式，和通過將喇曼增益G(dB)和增益傾斜α(dB/Hz)代入關係表達式中，計算指定波長範圍內的喇曼增益值用其實現由喇曼增益的指定值G(dB)中心周圍的增益傾斜α(dB/Hz)指定的傾斜的每一泵浦光的功率。
在另一優選結構中，同時施加的泵浦光的數量為N，計算下式的係數A，Bλn，Cλn(n＝1，2，…，N)，該式表示喇曼增益G(dB)與所有泵浦光的總功率Pt(W)以及與每一泵浦光λn(n＝1，2，…，N)的比例係數Dλn的關係Pt＝A×GDn=BnG+Cn(n=1,2,,N),]]>和通過將喇曼增益G(dB)和增益傾斜α(dB/Hz)代入下式，利用一個預定係數E計算指定波長範圍內的喇曼增益值用其實現由喇曼增益G(dB)的指定值中心周圍的增益傾斜α(dB/Hz)指定的傾斜的每一泵浦光的功率Pλn(W)(n＝1，2，…，N)Pn=AG(Bn(G+E/G)+Cn)(n=1,2,,N).]]>在另一優選結構中，在一個開環中控制指定波長範圍中的喇曼增益。
在另一優選結構中，根據喇曼增益的指定值和增益傾斜值，在一個開環中控制指定波長範圍內的喇曼增益和傾斜值。
按照本發明的第三方面，一種控制同時將幾種波長的泵浦光施加於一條光纖引起的喇曼增益的喇曼增益控制方法，包括步驟在一條模型傳輸線上，獲得實現指定波長範圍內的指定喇曼增益的每一泵浦光的每一功率值，相對於模型傳輸線和作為施加目的地的傳輸線中的每一個，獲得由施加每一泵浦光產生的喇曼增益斜率的值，對於每一泵浦光，計算把在模型傳輸線上實現希望的喇曼增益的上述泵浦光的功率乘以一個比值獲得的值，該比值表示在模型傳輸線上上述泵浦光的喇曼增益斜率值是在作為應用目的地的傳輸線上上述泵浦光的喇曼增益斜率的值的多少倍，和控制施加到作為應用目的地的傳輸線的每一泵浦光的功率，以便按每一計算的值的規律施加每一泵浦光，從而在作為應用目的地的傳輸線上，在指定波長範圍內實現指定喇曼增益與模型傳輸線的增益相同。
在優選結構中，在一個開環中控制指定波長範圍內的喇曼增益。
按照本發明的另一方面，一種控制將幾種波長的泵浦光同時施加於一條光纖引起的喇曼增益的喇曼增益控制方法，包括步驟根據作為每一泵浦光功率與具有喇曼增益的所有泵浦光的總功率之比的比例係數關係，和總功率與模型傳輸線中喇曼增益之間的關係，從喇曼增益的指定值，計算在指定波長範圍內實現指定的喇曼增益的每一泵浦光的功率，和對於模型傳輸線和作為應用目的地的傳輸線中的每一個，指定通過施加每一泵浦光產生的喇曼增益斜率的值的數據，對於每一泵浦光，計算把在模型傳輸線上實現希望的喇曼增益的上述泵浦光的功率乘以一個比值獲得的值，該比值表示在模型傳輸線上上述泵浦光的喇曼增益斜率值是在作為應用目的地的傳輸線上上述泵浦光的喇曼增益斜率的值的多少倍，和控制施加到作為應用目的地的傳輸線的每一泵浦光的功率，以便以每一計算的值施加每一泵浦光，從而在作為應用目的地的傳輸線上在指定波長範圍內實現指定的喇曼增益。
在優選結構中，在一個開環中控制指定波長範圍中的喇曼增益。
在另一優選結構中，波長範圍內的喇曼增益具有一個所需的喇曼增益值，對監視結果和目標值進行比較，負反饋該值的差，以便以閉環控制每一泵浦光的功率。
按照本發明的另一方面，一種控制將幾種波長的泵浦光同時施加於一條光纖引起的喇曼增益的喇曼增益控制方法，包括步驟根據作為每一泵浦光的功率與具有喇曼增益的所有泵浦光的總功率之比的比例係數的關係，和總功率與模型傳輸線中喇曼增益之間的關係，從喇曼增益的指定值和增益傾斜值，計算指定波長範圍內喇曼增益的值實現由喇曼增益的指定值中心周圍的增益傾斜指定的傾斜的每一泵浦光的功率，對於每一模型傳輸線和作為應用目的地的傳輸線，指定施加每一泵浦光產生的喇曼增益斜率值的數據，對於每一泵浦光，計算把在模型傳輸線上實現由喇曼增益的指定值中心周圍的增益傾斜指定的傾斜的上述泵浦光的功率乘以一個比值獲得的值，該比值表示在模型傳輸線上上述泵浦光的喇曼增益斜率值是在作為應用目的地的傳輸線上上述泵浦光的喇曼增益斜率的值的多少倍，和控制施加到作為施加目的地的傳輸線的每一泵浦光的功率，以便以每一計算的值施加每一泵浦光，從而在作為應用目的地的傳輸線上實現由指定波長範圍內的喇曼增益指定值中心周圍的增益傾斜指定的傾斜。
在優選結構中，在一個開環中控制指定波長範圍中的喇曼增益。
在另一優選結構中，根據喇曼增益的指定值和增益傾斜值，在一個開環中控制指定波長範圍內的喇曼增益和傾斜值。
在又一優選結構中，至少指定波長範圍內的喇曼增益或增益傾斜值中的一個具有所需的喇曼增益值或增益傾斜，對監視結果和目標值進行比較，負反饋該值的差，以便在閉環中控制每一泵浦光的功率。
按照本發明的另一方面，一種通過作為信號傳輸線的光纖從發射終端站向接收終端站傳送信號光的光纖傳輸系統，包括位於發射或接收終端站或中繼站的增益控制裝置，用於控制同時施加幾種波長的泵浦光引起的喇曼增益，其中該增益控制裝置根據作為每一泵浦光的功率與具有喇曼增益的所有泵浦光總功率的比率的一個比率係數關係，和總功率與喇曼增益間的關係，從喇曼增益的指定值，計算在指定波長範圍內實現指定喇曼增益的每一泵浦光的功率，和控制施加於光纖的每一泵浦光的功率，以便以每一計算的功率施加每一泵浦光。
按照本發明的另一方面，一種通過作為信號傳輸線的光纖從發射終端站向接收終端站傳送信號光的光纖傳輸系統，包括一個位於發射或接收終端站或中繼站的增益控制裝置，用於控制同時施加幾種波長的泵浦光引起的喇曼增益，其中該增益控制裝置根據作為每一泵浦光功率與具有喇曼增益的所有泵浦光的總功率的比率的比率係數的關係，和該總功率與喇曼增益間的關係，從喇曼增益的指定值和增益傾斜值，計算指定波長範圍內的喇曼增益值實現由喇曼增益的指定值中心周圍的增益傾斜指定的傾斜的每一泵浦光的功率，和控制施加於光纖的每一泵浦光的功率，以便以每一計算的功率施加每一泵浦光。
按照本發明的再一方面，一種通過作為信號傳輸線的光纖從發射終端站向接收終端站傳送信號光的光纖傳輸系統，包括一個設置在發射或接收終端站或中繼站的增益控制裝置，用於控制同時施加幾種波長的泵浦光引起的喇曼增益，其中該增益控制裝置在模型傳輸線上，指定在指定的波長範圍內實現期望的喇曼增益的每一泵浦光的每一功率的數據，相對於每一模型傳輸線和作為施加目的地的傳輸線，指定施加每一泵浦光產生的喇曼增益斜率值的數據，對於每一泵浦光，計算通過把在模型傳輸線上實現期望的喇曼增益的上述泵浦光的功率乘以表示上述泵浦光在模型傳輸線上的喇曼增益斜率的值是上述泵浦光在作為應用目的地的傳輸線上的喇曼增益斜率的值多少倍的比率獲得的值，以及控制施加到作為施加目的地的傳輸線上的每一泵浦光的功率，以便以每一計算的值施加每一泵浦光，從而在作為施加目的地的傳輸線上實現在指定波長範圍內指定的喇曼增益與模型傳輸線的增益相同。
按照本發明的又一方面，一種通過作為信號傳輸線的光纖從發射終端站向接收終端站傳送信號光的光纖傳輸系統，包括一個設置在發射或接收終端站或中繼站的增益控制裝置，用於控制同時施加幾種波長的泵浦光引起的喇曼增益，其中該增益控制裝置根據作為每一泵浦光的功率與具有喇曼增益的所有泵浦光總功率的比率的比率係數的關係，和總功率與模型傳輸線中的喇曼增益之間的關係，從喇曼增益的指定值，計算在指定波長範圍內實現指定喇曼增益的每一泵浦光的功率，對於每一模型傳輸線和作為施加目的地的傳輸線，指定通過施加每一泵浦光產生的喇曼增益斜率的值的數據，對於每一泵浦光，計算把在模型傳輸線上實現期望的喇曼增益的上述泵浦光功率乘以表示上述泵浦光在模型傳輸線上的喇曼增益斜率的值是上述泵浦光在作為施加目的地的傳輸線上的喇曼增益斜率的值的多少倍的比率而獲得的值，和控制施加到作為施加目的地的傳輸線的每一泵浦光的功率，以便以每一計算值的功率施加每一泵浦光，從而在作為施加目的地的傳輸線上實現指定波長範圍內的指定喇曼增益。
按照本發明的另一方面，一種通過作為信號傳輸線的光纖從發射終端站向接收終端站傳送信號光的光纖傳輸系統，包括設置發射或接收終端站或中繼站的增益控制裝置，用於控制同時施加幾種波長的泵浦光引起的喇曼增益，其中該增益控制裝置根據作為每一泵浦光的功率與具有喇曼增益的所有泵浦光總功率之比的比率係數的關係，和總功率與模型傳輸線中的喇曼增益之間的關係，從喇曼增益的指定值和增益傾斜的值，計算在指定波長範圍內的喇曼增益的值實現由喇曼增益的指定值中心周圍的增益傾斜指定的傾斜的每一泵浦光的功率，對於每一模型傳輸線和作為施加目的地的傳輸線，指定施加每一泵浦光產生的喇曼增益斜率值的數據，對於每一泵浦光，計算把上述泵浦光在模型傳輸線上實現由喇曼增益的指定值中心周圍的增益斜率指定的傾斜的功率乘以表示上述泵浦光在模型傳輸線上的喇曼增益斜率的值是上述泵浦光在作為施加目的地的傳輸線上的喇曼增益斜率的值的多少倍的比率而獲得的值，和控制施加到作為施加目的地的傳輸線的每一泵浦光的功率，以便以每一計算的值施加每一泵浦光，從而在作為施加目的地的傳輸線上實現由指定波長範圍內喇曼增益的指定值中心周圍的增益傾斜指定的傾斜。
按照本發明的再一方面，一種用於控制同時向光纖施加幾種波長的泵浦光引起的喇曼增益的喇曼增益控制裝置，包括根據作為每一泵浦光的功率與具有喇曼增益的所有泵浦光的總功率之比的比例係數的關係，和總功率與喇曼增益之間的關係，從喇曼增益的指定值，計算在指定的波長範圍內實現指定的喇曼增益的每一泵浦光的功率的裝置，以及控制施加到光纖的每一泵浦光的功率，以便以每一計算的功率施加每一泵浦光的裝置。
按照本發明的另一方面，一種用於控制同時向光纖施加幾種波長的泵浦光引起的喇曼增益的喇曼增益控制裝置，包括根據作為每一泵浦光的功率與具有喇曼增益的所有泵浦光的總功率之比的比例係數關係，和總功率與喇曼增益之間的關係，從喇曼增益的指定值和增益傾斜的值，計算在指定的波長範圍內的喇曼增益的值實現由以喇曼增益的指定值為中心周圍的增益傾斜指定的傾斜的每一泵浦光的功率的裝置，以及控制施加於光纖的每一泵浦光的功率以便以每一計算的功率施加每一泵浦光的裝置。
按照本發明的又一方面，一種用於控制同時施加幾種波長的泵浦光到一條光纖引起的喇曼增益的喇曼增益控制裝置，包括
在模型傳輸線上，指定實現指定波長範圍內期望的喇曼增益的每一泵浦光的每一功率的數據的裝置，相對於模型傳輸線和作為施加目的地的傳輸線中的每一個，指定由施加每一泵浦光產生的喇曼增益斜率的值的數據的裝置，相對於每一泵浦光，計算把在模型傳輸線上實現希望的喇曼增益的上述泵浦光的功率乘以一個比值獲得的值的裝置，該比值表示在模型傳輸線上上述泵浦光的喇曼增益斜率值是在作為應用目的地的傳輸線上上述泵浦光的喇曼增益斜率的值的多少倍，和控制施加到作為應用目的地的傳輸線的每一泵浦光的功率，以便按每一計算的值的功率施加每一泵浦光的裝置，從而在作為應用目的地的傳輸線上，在指定波長範圍內實現與模型傳輸線的增益相同的希望喇曼增益。
按照本發明的再一方面，一種用於控制同時施加幾種波長的泵浦光到一條光纖引起的喇曼增益的喇曼增益控制裝置，包括根據作為每一泵浦光功率與具有喇曼增益的所有泵浦光的總功率之比的比例係數關係，和總功率與模型傳輸線中喇曼增益之間的關係，從喇曼增益的指定值，計算在指定波長範圍內實現指定的喇曼增益的每一泵浦光的功率的裝置，和對於模型傳輸線和作為應用目的地的傳輸線中的每一個，指定通過施加每一泵浦光產生的喇曼增益斜率的值的數據的裝置，對於每一泵浦光，計算把在模型傳輸線上實現希望的喇曼增益的上述泵浦光的功率乘以一個比值獲得的值的裝置，該比值表示在模型傳輸線上上述泵浦光的喇曼增益斜率值是在作為應用目的地的傳輸線上上述泵浦光的喇曼增益斜率的值的多少倍，和控制施加到作為應用目的地的傳輸線的每一泵浦光的功率，以便以每一計算的值施加每一泵浦光的裝置，從而在作為應用目的地的傳輸線上在指定波長範圍內實現指定的喇曼增益。
按照本發明的另一方面，一種用於控制同時施加幾種波長的泵浦光到一條光纖引起的喇曼增益的喇曼增益控制裝置，包括根據作為每一泵浦光的功率與具有喇曼增益的所有泵浦光的總功率之比的比例係數的關係，和總功率與模型傳輸線中喇曼增益之間的關係，從喇曼增益的指定值和增益傾斜值，計算指定波長範圍內喇曼增益的值實現由喇曼增益的指定值中心周圍的增益傾斜指定的傾斜的每一泵浦光的功率的裝置，對於模型傳輸線和作為應用目的地的傳輸線中的每一個，指定施加每一泵浦光產生的喇曼增益斜率值的數據的裝置，對於每一泵浦光，計算把在模型傳輸線上實現由喇曼增益的指定值中心周圍的增益傾斜指定的傾斜的上述泵浦光的功率乘以一個比值獲得的值的裝置，該比值表示在模型傳輸線上上述泵浦光的喇曼增益斜率值是在作為應用目的地的傳輸線上上述泵浦光的喇曼增益斜率的值的多少倍，和控制施加到作為施加目的地的傳輸線的每一泵浦光的功率，以便以每一計算的值的功率施加每一泵浦光的裝置，從而在作為應用目的地的傳輸線上實現由指定波長範圍內的喇曼增益指定值中心周圍的增益傾斜指定的傾斜。
本發明的其他目的、特徵和優點將從下面給出的詳細說明中變得清楚。


本發明將從下面給出的詳細描述和發明優選實施例的附圖中被更充分地理解，然而，這些詳細描述和優選實施例並不成為本發明的限制，而只是用於說明和理解。
在附圖中圖1是用於說明按照第一發明的光纖傳輸系統結構的示意圖；圖2是用於說明按照第一發明的第一實施例獲得的增益輪廓的示意圖；圖3是表示按照第一發明的第一實施例獲得的增益輪廓的示意圖；圖4是按照第二發明的第二實施例獲得的增益輪廓；圖5是表示按照第二發明當形成任意增益傾斜時增益傾斜設定值α和產生增益的實際量之間的關係的示意圖；圖6是用於說明按照第三發明的第三實施例獲得的結果的示意圖；圖7是用於說明按照第四發明的第四實施例獲得的結果的示意圖；圖8是用於說明按照第五發明的第五實施例獲得的結果的示意圖；圖9是用於說明第六實施例結構的示意圖；圖10是表示按照第六發明的第六實施例當停止泵浦光時獲得的信號光譜的示意圖；
圖11是用於說明按照第六發明的第六實施例獲得的結果的示意圖；圖12是用於說明按照第六發明的第六實施例獲得的結果的示意圖；圖13是用於說明按照第六發明的第六實施例獲得的結果的示意圖；圖14是用於說明單個波長泵浦喇曼增益輪廓的示意圖；圖15是用於說明合成喇曼增益輪廓的示意圖；圖16是表示當形成平坦的喇曼增益輪廓時增益量G和獲得的泵浦光總功率Pt之間相互關係實例的示意圖；圖17是表示當形成平坦的喇曼增益輪廓時增益量G和獲得的比率係數Dλn之間相互關係實例的示意圖；和圖18是用於說明喇曼放大配置和喇曼增益斜率之間關係的示意圖。
具體實施例方式
本發明的優選實施例將在下文參照附圖被詳細討論。在下面的描述中，許多特定細節被提出以便於提供對本發明的全面理解。但是對本領域技術人員來說，在沒有這些特定細節的情況下，本發明也可以被實現，這一點是顯而易見的。在其他例子中，未示出熟知的結構以免不必要地模糊本發明。
首先，相對第一發明參考附圖描述其原理和內容。
常規問題在於，即使在通過反覆試驗獲得在某一個增益電平(喇曼增益)實現平坦的合成增益輪廓的泵浦光功率的條件，也沒有保持合成增益輪廓平坦而方便地改變增益電平的方法。本發明提供了一種解決此問題的方法。該方法的過程如下。
1.在某一傳輸線中，通過諸如反覆試驗的一種或其他方法形成在幾級增益電平G的平坦的合成增益輪廓並獲得此時的泵浦光功率Pλn和增益(增益電平)量G之間比例關係的係數。
2.仍在要測量的益量G，可改變改增益，而與具有從該比例關係獲得的泵浦光功率Pλn(W)的泵浦級無關，同時保持平坦的合成增益輪廓。
原理如下。
考慮圖15所示情況，其中用表示為G(dB)的增益量形成平坦的合成喇曼增益輪廓。在下文中，Pλn(W)表示具有泵浦波長λn(n＝1，2，…泵浦波長的數量)的每一泵浦光功率，Pt(W)表示泵浦光功率的總和(下文稱之為泵浦光的總功率)。具有波長λn的泵浦光的功率與泵浦光的總功率之比表示為Dλn。換言之，具有如下的表達式Pn=DnPt]]>(表達式1)由於Dλn是用於確定與其組合每一泵浦光功率的比率的值，下文稱之為比率係數。
圖16和17表示在一條單模光纖(SMF)中在從1530nm至1565nm和從1575nm至1610nm的帶寬形成平坦的五個波長泵浦喇曼增益輪廓(泵浦波長1424nm，1437nm，1449nm，1465nm，1494nm)的情況中，「增益量G」與「比率係數Dλn」以及「增益量G」與「泵浦光總功率Pt」之間的關係。通過尋找Pλ1至Pλ5的組合得到這些關係，通過反覆試驗利用Pλ1至Pλ5可獲得G為3、5、7、9和11dB的平坦增益輪廓。如可以從圖16和17看到的，「增益量G」與「比率係數Dλn」以及「增益量G」與「泵浦光總功率Pt」各具有一個比例關係。
另外，如在下述文獻中所描述的，用於數字求解微分等式的計算模擬也確認了「增益量G」對「比率係數Dλn」和「增益量G」對「泵浦光總功率Pt」各具有一個比例關係。
H.Kidrof，K.Rottwitt，M.Nissov，M.Ma，和E.Rabarijaona於1999年在IEEE Photon.Technol.Lett.，11，(5)第530-532，發表的題為「100nm帶寬的喇曼放大器中的泵浦交互作用」的文獻。
數字模擬使用下面的表達式2。
dPf(z,v)dz=-(v)Pf(z,v)+>vgrAeff(v-){Pf(z,)+Pb(z,)}Pf(z,v)d]]>-vgrAeff(v-){Pf(z,)+Pb(z,)}Pf(z,v)d]]>(表達式2)其中Pf和Pb分別表示前向光和後向光的功率。z代表光纖中的位置和v代表標註的光頻率。α、gr和Aeff分別代表損耗、喇曼增益係數和光纖的有效芯區域。
因而發現「增益量G」對「比率係數Dλn」和「增益量G」對「泵浦光總功率Pt」通常能夠分別表示如下Pt＝A×G(表達式3)Dn=BnG+Cn]]>(表達式4)其中A、Bλn、Cλn表示包括一種光纖及個體中差異的每一光纖固有的係數。從表達式1、3和4能夠獲得下面的表達式
Pn=AG(BnG+Cn)]]>(表達式5)因此，利用預先獲得的係數A、Bλn和Cλn，可以從一個輸入參數G來確定用來在各種增益量形成平坦的合成喇曼增益輪廓所需的每一波長的泵浦光功率。
下面，將描述應用第一發明的第一實施例。
簡言之，本發明旨在提供一種變化增益電平的同時保持增益輪廓的技術，包括通過反覆試驗形成在幾級增益電平G平坦的合成增益輪廓，獲得此時每一泵浦波長的泵浦光功率Pλn與增益電平G之間的比例關係，和在任意增益電平G從該比例關係反向計算泵浦光功率Pλn，以便在變化增益的同時保持平坦的合成增益輪廓。
本發明的結構圖如圖1所示。在下面的實施例中，將對後向泵浦分配的喇曼放大模式進行描述。作為喇曼放大媒質的傳輸線光纖10的一端連接至信號光源40，另一端連接到喇曼泵浦光源30。連接到泵浦光源30的端點被稱為點A，連接到信號光源40的端點被稱為點B。從端B到傳輸線光纖10的施加方向被稱為前向，從端A到傳輸線光纖10的施加方向被稱為後向。此外，由泵浦光進行喇曼放大的波長頻帶被稱為信號波長頻帶。
WDM耦合器20連接至端A，用於復用和去復用泵浦波長頻帶和信號波長頻帶。泵浦光源30連接至WDM耦合器20的泵浦波長頻帶埠，光譜分析儀50連接到信號波長頻帶埠。假定泵浦光分別具有值為1424nm、1437nm、1449nm、1465nm和1494nm的五個波長λ1至λ5，並且在信號波長頻帶中，假定1530.3至1562.2nm和1574.5至1608.3nm是需要平坦增益的波長頻帶。連接到端B的信號光源40是具有總共80個波的WDM光源，80個波中包括40個在1530.3至1562.2nm之間以100GHz的間隔排列的波和40個在1574.5至1608.3nm之間以100GHz的間隔排列的波。用作傳輸線光纖10的是80km的SMF。
在本實施例中，用以下方式測量增益輪廓。首先，沒有泵浦光輸出，從信號光波長頻帶的短波長端至長波長端掃描光譜分析儀50，以便在傳輸之後獲得第一WDM信號光譜(1)。此外，利用通過輸出泵浦光在傳輸光纖中產生的喇曼增益，對光譜分析儀進行掃描以便獲得第二WDM信號光譜(2)。通過從第二光譜(2)減去第一光譜(1)，獲得其中存在WDM信號光的波長頻帶的喇曼增益輪廓。
接下來描述本實施例的過程。
首先，通過反覆試驗在幾級增益電平G形成平坦的增益輪廓以便隨之記錄泵浦光的功率Pλn。具體地說，為了獲得平坦的合成增益輪廓，測量增益輪廓同時調整每一波長的泵浦光功率，在根據測量結果調整每一波長的泵浦光功率的同時，再次測量增益輪廓，並且重複這一試驗。這一過程在下文被稱為泵浦光功率的手動最佳化。作為最佳化結果獲得的合成增益輪廓如圖2所示。
表1示出在增益電平G為3、5、7、9、11dB通過泵浦光功率的手動最佳化獲得的每一泵浦光的功率。圖16和17中示出了該表的曲線。圖16表示相對於增益電平G的泵浦光總功率Pt的改變，而圖17表示相對於增益電平G的每一泵浦波長的泵浦光功率Pλn的狀態改變。
由於比例關係清楚地表現，表達式3和4中的每一係數A、Bλn和Cλn通過代入表2所示的線性函數而被確定[表1]

(單位mW)[表2]

根據上述表格，通過對將增益電平G施加到表達式5而獲得的Pλn進行泵浦，導致了獲得持續平坦的合成增益輪廓。換言之，不論保持平坦時的等級是多少，增益都能夠變化。
更具體地說，圖3所示的是以泵浦光功率Pλn進行泵浦(見表3)而獲得的合成喇曼增益輪廓，泵浦光是通過將值為2、4、6、8、10和12dB的增益電平G施加到表達式5而得到的，它們不同於那些手動最佳化所獲得的值。不經過反覆試驗可獲得大致理想的最佳化平坦增益輪廓。


(單位mW)本發明意在提供一種僅施加一個參數、一個增益電平G來獲得輸出最佳化的具有五個波長的泵浦光的功率函數的方法。使用該函數能夠啟動用於產生要在一個開環中得到的希望增益電平所需的最佳化泵浦光功率。
儘管本實施例描述的是在增益方向中擴展和收縮平坦的增益輪廓的示例，但是本發明不但應用於擴展和收縮平坦的增益輪廓而且應用於增益方向中某一特定配置的增益輪廓。
以下將描述作為第二發明改變增益傾斜的方法的原理和內容。
傳統的問題是即使在通過反覆試驗獲得了實現在某一個增益電平的平坦合成增益輪廓的泵浦光功率的條件時，也沒有易於使增益具有直線傾斜的方法。換言之，當信號光以其傾斜電平被施加時，本發明提供了一種解決此問題的方法。該方法的過程如下。
1.在第一發明中，進一步改變指示泵浦光之間SRS傾斜電平的G導致改變合成增益輪廓的增益傾斜。
其原理如下。
在增加或減少增益的同時形成平坦的合成喇曼增益輪廓，表達式4所示的這種比例關係保持在增益量G和比率係數Dλn之間。這樣的比率改變源自功率傾斜的產生，功率傾斜是由在各個泵浦波長之間產生的激勵喇曼散射(SRS)引起的。假定在這裡圖2和3中的橫坐標G並不代表真實的喇曼增益G而是對產生於泵浦波長之間的傾斜進行控制的一個參數，通過調整該參數能夠形成具有直線傾斜的合成喇曼增益輪廓而與真實的喇曼增益G無關。
更具體地說，以G+E×α/G替換表達式5中的後面的G獲得表達式6
Pn=AG[Bn(G+E/G)+Cn]]]>(表達式6)這裡α代表一個增益傾斜(dB/THz)，E表示由線路決定的係數。
在表達式6中，假定α＜0，可以獲得用於形成相對于波長的方向具有正傾斜的合成喇曼增益輪廓所需的每一波長的泵浦光的功率，並假定α＞0，可獲得用於形成相對於該波長方向具有負傾斜的合成喇曼增益輪廓所需的每一波長的泵浦光的功率。
因此，形成在各種增益都具有直線傾斜的合成喇曼增益輪廓所需的每一泵浦光功率都能夠根據兩個輸入參數，增益電平G和增益傾斜α來確定。
以下將描述應用第二發明的第二實施例。
簡言之，本實施例的目的是提供一種在合成增益輪廓中易於生成直線傾斜的方法，該方法能夠通過進一步改變在第一發明中指示泵浦光之間的SRS傾斜電平的G而改變合成增益輪廓的增益傾斜。
為使描述簡單起見，本實施例作為第一實施例的發展來實現。使用相同的傳輸線、泵浦波長和信號波長頻帶。因此，係數A、Bλn和Cλn與第一實施例的表2中所示的那些相同。可以清楚地理解，即使使用完全不同的傳輸線、泵浦波長和信號頻帶時，也能實現本發明，而不存在任何問題。
僅通過改變作為表達式6中的兩個參數的增益量G和增益傾斜α，能夠獲得在各種增益形成具有直線傾斜的合成喇曼增益輪廓所需的每一泵浦波長的泵浦光功率。在本實施例中，利用約為10dB的增益G，從信號頻帶的端到端形成±2dB和±4dB的直線傾斜。以頻率表示的信號頻帶在擦195.90THz至186.40THz的範圍，具有大約-9.5THz的差異。利用例如從短波側向長波側的2dB的傾斜，增益傾斜可據此表示為+2(dB)/-9.5(THz)＝-0.211(dB/THz)。表4中示出了泵浦光功率，圖4中示出了合成喇曼增益輪廓。


(單位mW)在長波側偏離直線的增益形狀特別呈現從被限於五個的泵浦波長數量得到的限制，並且即使通過手動調整反覆試驗，基本上沒有空間用於使該形狀進一步接近直線。換言之，泵浦波長之間的SRS傾斜已由本算法儘可能地補償。
圖5所示的是增益傾斜(α/G)和增益傾斜設定值(E×α/G)之間的關係，其中增益傾斜是通過將獲得的增益輪廓代入線性函數量化增益傾斜並以圖4中增益電平G對該增益輪廓歸一化獲得的。這裡，增益傾斜α被表示為(dB/THz)。當增益傾斜α的絕對值增加時，該關係似乎偏離了比例關係，其原因是受數量為5的泵浦光的約束。以增益電平G歸一化得到的增益傾斜和增益傾斜設定值由此基本上具有比例關係。該關係的比例係數在表達式6中為E，在本實施例中被確定為-149.6。
提前檢驗比例係數E能夠使任意增益傾斜狀態在一個開環中被獲得。
接下來將描述在一條模型傳輸線中再生增益輪廓的方法，它是有關傳輸線的第三發明。
傳統的問題是沒有簡單方法來實現泵浦光功率的條件，以便通過對喇曼放大特性未知的傳輸線反覆試驗來實現在模型傳輸線上獲得的合成增益輪廓。本發明提供了一種解決此問題的方法。該方法的過程如下。
準備測量模型傳輸線上在每個泵浦波長的增益斜率Γmλn並將其記錄下來。另外，通過諸如反覆試驗的一種或另一種方法形成在期望的增益電平的平坦合成增益輪廓並記錄Pλn。
1.測量其喇曼放大特性未知的傳輸線的增益斜率Γmλn並將其比率(Γmλn/Γtλn)與Pλn相乘以激勵傳輸線。
2.再生與模型傳輸線的合成增益輪廓相同的合成增益輪廓。
其原理如下。
下文中，將其喇曼放大特性未知並且被實際施加了分散喇曼放大的傳輸線稱為真實傳輸線。
在此假定模型傳輸線和真實傳輸線的喇曼增益輪廓在增益方向大致相似。實際上，當在增益方向將係數與數倍相乘時，石英玻璃構成的光纖中的喇曼增益輪廓基本上彼此重疊。在某些添加了大量GeO2的光纖或其它光纖中，其喇曼增益輪廓比用於傳輸線的光纖的喇曼增益輪廓有了更大變化。在這樣一種情況下，不能僅通過調整每一泵浦波長的泵浦光功率獲得平坦的增益，因此應當通過優化的泵浦波長來開始過程。本發明旨在提供這樣一種方法，把光纖中差異內的泵浦光的功率自動優化至僅通過調節泵浦光的功率，而不改變泵浦波長獲得的增益足夠平坦的程度。
就模型傳輸線而言，假定當被泵浦波長λn激勵時，在信號波長λ上獲得的喇曼增益斜率為Γmλn(λ)(dB/W)。同樣，假定真實傳輸線的這一斜率為Γtλn(λ)(dB/W)。
假定當以功率Pm(W)把某一波長λn的泵浦光施加到模型傳輸線時獲得的單個波長泵浦喇曼增益輪廓為φλn(Pm，λn)。在真實傳輸線上產生相同的單個波長泵浦喇曼增益輪廓所需的波長λn的泵浦光功率Pt(W)是Pm的Γmλn/Γtλn倍。
接下來描述合成喇曼增益輪廓的情況。決定合成喇曼增益輪廓形狀的不是每一泵浦波長的功率，而是每一泵浦波長產生的單個波長泵浦喇曼增益輪廓的形狀。相應地，當每一泵浦波長產生的單個波長泵浦喇曼增益輪廓的形狀相同時，得到的合成喇曼增益輪廓將具有相同的形狀。
當在模型傳輸線獲得某一合成喇曼增益輪廓，並且由此已知每一泵浦波長的功率時，在真實傳輸線上再現合成喇曼增益輪廓能夠通過把每一泵浦波長的功率與Γmλn/Γtλn相乘來實現。
下面將描述第三發明的第三實施例。
簡言之，第三發明的目的是提供一種在其他傳輸線上再現模型傳輸線的增益輪廓的方法，包括測量模型傳輸線上的增益斜率Γmλn，測量其喇曼放大特性未知的傳輸線的增益斜率Γtλn，將Pλn與其比率(Γmλn/Γtλn)相乘以激勵傳輸線光纖，從而再現與模型傳輸線相同的合成增益輪廓。
過程如下。
準備在模型傳輸線上形成某一合成增益輪廓以記錄Pλn且隨之也測量增益斜率Γmλn。
1.測量其喇曼放大特性未知的傳輸線的增益斜率Γtλn並將模型傳輸線的Pλn與其比率(Γmλn/Γtλn)相乘以激勵傳輸線。
2.再現與模型傳輸線相同的合成增益輪廓。
為簡單描述起見，實現本實施例作為第一實施例的擴展。具體第說，使用80km由SMF構成的傳輸線作為模型傳輸線。另外，使用相同的泵浦波長和信號波長頻帶。係數A、Bλn和Cλn因此而與第一實施例的表2中示出的那些相同。可以清楚理解，即使使用全部不同的傳輸線作為模型傳輸線、或使用其它泵浦波長和信號頻帶時，也可以實現本發明，而不存在任何問題。用作其喇曼放大特性未知的傳輸線的是80km NZ-DSF。
這些傳輸線的喇曼增益效率Γmλn和Γtλn的測量結果示於表5。


(單位dB/W)可以用，例如，日本公開專利(Kokai)2001-007768中所公開的現有技術測量在每一泵浦波長的喇曼增益峰值波長上定義的喇曼增益斜率Γλn。
首先，模型傳輸線上的泵浦光功率以其增益為平坦且增益電平G為8dB(圖6中曲線A)的增益輪廓形式表示在表3中8dB的一行。隨後，NZ-DSF被完全相同的泵浦光功率激勵以獲得圖6中的曲線B。如圖所示，產生較大的增益傾斜且平均增益大幅偏離期望值。最後，當如表5所示每一泵浦波長的功率與Γmλn/Γtλn相乘以激勵NZ-DSF時，得到圖6中的曲線C，該曲線基本與曲線A一致。
模型傳輸線上的合成增益輪廓能夠由此不通過反覆試驗在NZ-DSF上再現。
下面，將描述第四發明在任意光纖中變化增益電平同時保持增益輪廓的方法的原理和內容。
第四發明是將第三發明應用於第一發明。具體地說，即使在其喇曼放大特性未知的傳輸線光纖中，通過在模型傳輸線對上述路徑的增益斜率比率(Γmλn/Γtλn)激勵傳輸線，可以再現與模型傳輸線相同的變化合成增益輪廓的功能。換言之，在保持平坦的合成增益輪廓的同時可以改變增益，而與級無關。
下面描述第四發明的第四實施例。
第四發明是第一發明(變化增益電平同時保持增益輪廓的方法)和第三發明的結合，該發明通過測量當預先檢驗在模型傳輸線上獲得平坦增益所需的最佳化泵浦光功率的趨勢(表達式5中的係數)時的增益斜率，能夠使其放大特性未知的傳輸線的增益電平在不進行反覆試驗的情況下變化，同時保持平坦的增益輪廓。
過程如下。
準備通過反覆試驗形成在模型傳輸線上期望的增益電平平坦的合成增益輪廓，提前獲得用於從Pλn獲得平坦增益(過程等價於第一發明)所需的最佳化泵浦光功率的趨勢(式5中的係數)，隨後測量增益斜率Γmλn。
1.測量其喇曼放大特性未知的傳輸線的增益斜率Γtλn並將模型傳輸線的Pλn與其比率(Γmλn/Γtλn)的倒數相乘以激勵傳輸線。
2.再現與模型傳輸線相同的合成增益輪廓。
為簡單描述起見，本實施例作為第三實施例的演變而實現。具體地說，使用80km由SMF構成的傳輸線作為模型傳輸線並且使用80km NZ-DSF作為喇曼放大特性未知的傳輸線。另外，使用相同的泵浦波長和信號波長頻帶。可以清楚理解，即使用完全不同的傳輸線作為模型傳輸線或作為其喇曼放大特性未知的傳輸線，或是使用其它泵浦波長和信號頻帶，也可以實現本發明，而不存在任何問題。
這樣，此時在NZ-DSF中與第三實施例相似產生在增益電平G為2、4、6、8、10和12dB的平坦增益。僅需要以示於表3中的泵浦光功率與Γmλn/Γtλn相乘(見表6)來激勵光纖。所獲得的增益輪廓被示於圖7。由此得到與示於圖2中的基本相同的增益輪廓。


(單位mW)接下來，將對在作為第五發明的任意光纖中改變增益傾斜的方法的原理和內容進行描述。
第五發明是將第三發明應用於第二發明。具體地說，即使在其喇曼放大特性未知的傳輸線上，通過Y以模型傳輸線對傳輸線的增益斜率比率(Γmλn/Γtλn)激勵傳輸線，可再現與模型傳輸線相同的改變合成增益輪廓的增益傾斜的功能。
以下描述第五發明的第五實施例。
第五發明是第二發明(改變增益傾斜的方法)和第三發明的結合，該發明僅通過測量在檢驗模型傳輸線上具有任意增益傾斜的泵浦光功率的趨勢(表達式6中的每一係數)時的增益斜率，能夠在其放大特性未知的傳輸線上形成在任意增益電平具有增益傾斜的合成增益輪廓，而不進行反覆試驗。
過程如下。
準備通過反覆試驗形成在模型傳輸線上在期望的增益電平平坦的合成增益輪廓，提前獲得用於從Pλn獲得平坦增益(過程等價於第一發明)所需的最佳化泵浦光功率的趨勢(表達式5中的係數)，隨後測量當表達式6的增益傾斜設定值α被改變時獲得的增益傾斜，以便根據該結果(過程等同於第二發明)預先獲得表達式6的係數E。以及測量增益斜率Γmλn。
1.將第二發明應用到第三發明。具體地說，通過以模型傳輸線對傳輸線的增益斜率比率(Γmλn/Γtλn)激勵其喇曼放大特性未知的傳輸線，可再現具有與模型傳輸線相同的增益傾斜的合成增益輪廓。
為簡單描述起見，本實施例也作為第二實施例的演變來實現。具體地說，作為模型傳輸線，使用80km由SMF構成的傳輸線並且使用80km NZ-DSF作為其喇曼放大特性未知的傳輸線。另外，使用相同泵浦波長和信號波長頻帶。可以清楚理解，即使使用完全不同的傳輸線作為模型傳輸線或其喇曼放大特性未知的傳輸線，或是使用其它泵浦波長和信號頻帶，也可以實現本發明而不存在任何問題。
因此，與第二實施例相似，這時，在NZ-DSF中，從信號頻帶的端部到端部產生在增益電平G為10dB具有±2dB和±4dB的直線傾斜的增益。僅需要以表4中的泵浦光功率與Γmλn/Γtλn相乘(見表7)來激勵傳輸線。所獲得的增益輪廓如圖8所示。由此得到與示於圖4中的基本相同的增益輪廓。


(單位mW)以下將描述第六發明。第六發明是第四發明和第五發明的結合，通過控制增益電平和增益傾斜來使信號光功率和信號光傾斜的監視值成為設定值。引入每一監視值與其設定值之間的負反饋以便於在一個閉環中控制增益電平和增益傾斜。換言之，該發明意在通過處理時間改變現象，諸如站間光纖損耗的變化和緊接著中繼器的信號傳輸功率的變化，來實現有效控制以使在所有時間具有最佳化泵浦光功率。
圖9是第六發明的第六實施例的結構圖。除了示於圖1中的部件之外，TAP耦合器1 61-1位於WDM耦合器1 62-1和端A之間。在TAP耦合器1 61-1的三個埠之中，與端A相連的埠被稱為輸入埠，連接到WDM耦合器1 62-1的埠作為主埠，剩下的埠作為監視埠。主埠和監視埠之間的分支比率假定為9∶5∶5。
用於去復用泵浦波長頻帶和信號波長頻帶的WDM耦合器1 62-2被連接至監視埠。一個光終端單元63被連接至WDM耦合器2 62-2的泵浦波長頻帶埠，由此從信號光波長頻帶埠取出控制監視光，以便從控制監視光中除去泵浦光的返回光。
TAP耦合器1 61-2被連接至WDM耦合器2 62-2的信號波長頻帶埠，以便於監視95％經由光接收器、5％經由光譜分析儀2 50-2的控制監視光。被監視的信號光功率和信號光傾斜通過控制電路65負反饋至泵浦光的功率。
控制電路65的輸入是預先在模型傳輸線獲得的表達式6的關係，作為施加目的地的傳輸線的增益斜率Γmλn和增益斜率Γtλn。控制電路65確定表達式6的增益電平G，以使信號光功率監視值和設定值間的差異信號達到0，並確定表達式6的增益傾斜α，以使信號光傾斜監視值和設定值間的差異信號達到0。將表達式6獲得的每一泵浦光功率與Γmλn/Γtλn相乘並將獲得的功率設定到泵浦光源30。重複負反饋使得信號光傾斜和信號光功率的監視值能被保持在設定值。
為簡單描述起見，本實施例作為第四和第五實施例的演變來實現。具體地說，使用80km由SMF構成傳輸線作為模型傳輸線，使用80km的NZ-DSF作為施加目的地的傳輸線。此外，使用相同的泵浦波長和信號波長頻帶。可以清楚理解，即使使用完全不同的傳輸線作為模型傳輸線或其特性未知的傳輸線，或使用其它泵浦波長和信號頻帶，本發明也能被實現，而不存在任何問題。
光譜分儀150-1通過停止的泵浦光觀察到的信號光譜示於圖10。另外，圖11、12和13示出當負反饋被以信號光功率設定值和信號光傾斜設定值導入時，如表8所示設定的光譜分析儀150-1觀察到的信號光譜。於是，能夠可變地控制增益電平和增益傾斜，以使得信號光功率和信號光傾斜保持在設定值。
儘管在本實施例中，監視信號光功率和信號光傾斜，以便以表達式6的增益電平和增益傾斜二者作為參數導入負反饋控制，但也可能監視信號光功率或信號光傾斜，從而以增益電平和增益傾斜之一作為參數導入負反饋控制。例如，增益傾斜α是固定的，僅監視信號光功率使得能夠僅使用增益電平作為參數進行負反饋控制。
儘管在本實施例中，增益電平控制是通過監視一個波長的信號光功率而實現的，但是也可以通過監視其他項目來實現控制。可通過例如監視所有波長的信號光功率、特定波長的信號光功率或增益電平自身來控制增益電平。


儘管在前述實施例中，已經針對後向泵浦喇曼放大的配置描述了本發明，本發明也適用於前向泵浦喇曼放大的配置。
儘管已結合前述優選方式和實施例描述了本發明，但是本發明並不局限於上述方式和實施例，而是在其技術思想範圍內以各種變化被實施。
如前所述，通過本發明的喇曼增益控制裝置和喇曼增益控制方法能夠得到以下效果。
按照根據權利要求1的發明，對於指定的增益電平G，具有不同頻率的多個泵浦光的每一個的功率都能夠被確定，用於實現平坦增益輪廓的增益電平G。結果是，可以得到用於在一個開環中產生期望的增益電平G所需的最佳化泵浦光功率，並且實現指定的增益電平G同時保持增益輪廓的平坦。
按照根據權利要求4的發明，對於指定的增益電平G和指示增益輪廓傾斜的傾斜α，確定具有不同頻率的多個泵浦光中的每一個的功率，用於通過具有由增益傾斜α指定的直線傾斜的增益輪廓來實現增益電平G。結果是，能夠在一個開環中獲得任意增益傾斜狀態並且在任意增益電平形成直線增益傾斜。
按照根據權利要求7的發明，模型傳輸線的增益輪廓能夠在其他傳輸線上再現。換言之，使用模型傳輸線和其它傳輸線的每一喇曼增益斜率，模型傳輸線中每一泵浦光的功率能夠被轉換為在其他傳輸線上實現相同增益輪廓的泵浦光功率。
按照根據權利要求8的發明，在第一發明和第三發明的結合中，首先，對於指定的增益電平G，確定在模型傳輸線上實現平坦增益輪廓的每一泵浦光的功率，並利用模型傳輸線和其他傳輸線的喇曼增益效率轉換每一泵浦光功率，從而獲得用於在一個開環中在其它傳輸線上產生最佳化泵浦光功率所需要的增益電平G，並且實現指定的增益電平G同時保持增益輪廓的平坦。
按照根據權利要求9的發明，在第二發明和第三發明的結合中，首先，關於指定的增益電平G和增益傾斜α，確定通過具有由模型傳輸線中的增益傾斜α指定的直線傾斜的增益輪廓實現增益電平G的每一泵浦光功率，並利用模型傳輸線和其它傳輸線的喇曼增益效率轉換每一泵浦光功率，從而在一個開環中獲得其他傳輸線上的任意增益傾斜狀態，並形成在任意增益電平的任意直線增益傾斜。
按照根據權利要求12的發明，逆境監視結果和目標值，以使指定波長範圍內的喇曼增益具有所需的喇曼增益，並且負反饋其差值，以便在一個閉環中實現控制。
根據權利要求13的發明，比較監視結果和目標值以使指定波長範圍內的喇曼增益和其傾斜具有所需的喇曼增益和其傾斜值，並且負反饋其差值以在一個閉環中實現控制。
儘管參考示例性實施例說明和描述了本發明，本領域技術人員應該理解，在不脫離本發明精神和範圍的情況下，可以進行前述及各種其他改變、省略和添加。因此，應該理解，本發明不局限於上述特定實施例而是應該包括所有可能的實施例，它們體現在所附權利要求書中提出的特徵所包含及等效的範圍內。
權利要求
1.一種增益控制裝置，用於控制由向光纖施加多個泵浦光引起的喇曼增益，包括計算裝置，用於根據表達式計算所述多個泵浦光各自的功率，其中所述表達式具有與喇曼增益對應的參數，並且輸出引起希望的喇曼增益輪廓所需的所述多個泵浦光各自的功率；和將所述多個泵浦光以計算的所述各自的功率施加到所述光纖的裝置。
2.根據權利要求1所述的增益控制裝置，其中所述表達式具有與喇曼增益傾斜對應的第二參數。
3.根據權利要求1所述的增益控制裝置，其中所述表達式具有與所述各個泵浦光的所述光纖上的喇曼增益斜率對應的一組參數。
4.根據權利要求3所述的增益控制裝置，其中所述表達式具有除所述各個泵浦光的所述光纖外的第二光纖上的喇曼增益斜率對應的第二組參數。
全文摘要
一種控制同時施加多個波長的泵浦光到一條光纖引起的喇曼增益的喇曼增益控制方法，其包括，根據作為每一泵浦光功率與所有泵浦光總功率的喇曼增益比率的比率係數關係，從喇曼增益的指定值，計算在指定波長範圍內實現指定喇曼增益的每一泵浦光的功率，並且控制施加於光纖的每一泵浦光的功率以在每一計算的功率施加每一泵浦光。
文檔編號H04B10/12GK1841173SQ200610073680
公開日2006年10月4日 申請日期2002年10月31日 優先權日2001年10月31日
發明者曾部真章, 矢野隆 申請人:日本電氣株式會社