[发明专利]含有自动增益控制的多波放大远距离通信系统

说明书

本发明涉及到包括光放大器的远距离通信系统，它尤其适用于波分复用传输，即WDM传输。

对于波分复用即WDM传输，是沿着包括光纤在内的相同线路中，利用波长复用的方式，传送多个互相独立的信号；传输信号可以是数字的也可以是模拟的，各信号之间由不同的波长互相进行区分。

对每一个不同波长的信号，WDM的传输需要分配预定了波幅的特定波段，即后面提到的信道。

信号以后根据信号的中心波长来区分，根据以后称作信号中心波长的波长值区分的信号，在中心波长附近具有一定的光谱幅度，它与信号源--激光器的特性以及利用数据单元对信号进行的调制相关。在激光器的发射信号的平均高度的情况下，如果不存在调制，测量的光谱振幅的典型值大约为10MHz；存在外部调制时，例如在2.5Gbit/s时，在平均高度下的光谱振幅大约为5GHz。

为了能够在大量的信道中传送信号，利用所谓的硅光纤的第三传输窗口和光纤放大器的传输频带(典型的是从1525nm到1620nm，特别是从1529nm左右到1602nm左右)，信号之间的波长分隔以nm或者其分数的数量级进行。

这种传输方式的优点在于不同的信道在功率电平、信号质量、信噪比和二进制误码率(BER)等方面基本是相当的。

当存在放大器尤其光放大器的时候，所有的信道传输必须具有基本一致的响应；而且，为了传送大量信道，放大器必须具有足够大的带宽。

光放大器原理是基于荧光杂质的特性，例如一种稀有元素，尤其铒，作为一种杂质将其引入光纤的芯子；因为铒被泵激光能激活之后，在对应硅基光纤光衰减最小的波段的波长范围内具有较大的辐射。

当具有对应该高辐射波长的光信号通过处于激活状态的搀铒光纤时，导致处于激活状态的铒原子渡越至较低的能量级，用信号波长的受激光辐射，使得信号得以放大。

铒原子一旦进入被激状态，它们总是自发地开始衰减，这将产生一随机辐射，形成“背景噪声”，叠加于放大信号的受激辐射上。

泵激光能量注入搀杂光纤或者有源光纤产生的光辐射根据杂质的不同能够产生多种波长，由此产生光纤的荧光谱。

在特别的情况下，例如，一个或多个信号源的开与关，从而同时在线路和放大器中提供信道数目可变的情况下，放大器之间的光功率值是变化的，这将导致放大增益的变化，从而将对传输质量产生负面影响。

在电子文学1999年3月28日第7期第27卷560-561页中("ElectronicsLetters”，28 March 1991，vol.27，no.7，pp 560-561)，M.Zirngibl等人叙述了一种搀铒光纤放大器，具有一个光纤反馈环路，用它抽取放大器输出端的部分放大的自发辐射信号(ASE)，滤波和衰减特定波长的信号，最终重新输入放大器的输入端，因此这里有一个激光器环路结构，该环路结构中不同于传输波长的单个波长被反馈回去。

激光的振荡条件(“发射激光”)可以通过调整所选择波长以及调整反馈环路的衰减大小得到控制。

在这种情况下，不同于激光器环路内部振荡波长的任何波长的信号增益，与所有光信道的输入功率无关。

本申请人已经注意到，由于抽取了部分信号并与自发辐射合在一起，最终消失在激光器环路中，所提到的装置以及下面所列出版物中提到的装置，在传输信道中均引入了明显的恶化，在文章所说的试验中为4-8 dB。

美国专利5.088.095(M.Zirngibl)介绍了一种具有稳定增益的光纤放大器，在光纤的输入端口和输出端口有一反馈环路连接，此光纤掺有稀土元素并由一激光器泵激。利用一窄带滤波器，使得不同于泵激和信号波长的放大器自发辐射选定波长信号从放大器输出端进入输入端。

美国专利5.128.800(M.Zirngbl)介绍了一种具有可转换增益的光纤放大器，在光纤的输入端口和输出端口有一反馈环路连接，此环路包括一种均匀加宽的非线性耗散媒质。

干涉和隔离滤波器可以在此环路中用来选择比装置这个部分的传输波长。

美国专利5.155.780(M.Zirngibl)介绍了一种光限制放大器，相对于输入端的可变信号，在它的输出端提供的功率信号基本是稳定，其中输入端可变功率信号被分成两个信号，第一个信号以第一“正”方向提供给放大器；另一个信号则在相反方向通过可饱和吸收器后提供给放大器。

因为经过可饱和吸收器的信号比输入端的信号变化更大了些，不管输入信号如何，由反方向信号引起的放大器的饱和使其输出功率保持不变。