[发明专利]分布式光放大器、放大方法和光通信系统

说明书

本发明涉及一种分布式光放大器和一种分布式光放大方法，用于根据激励光的光功率来调整要被放大的光的入射功率，以及考虑在要被放大的光中生成的非线性光效应。

此外，本发明还涉及一种光通信系统，它可以通过利用这种分布式光放大器来改善传输性能。

目前需要一种超长距离和大容量的光通信装置，用于建设未来的多媒体网络。目前仍在继续开发和研制波分复用(下文中简写为WDM)系统，作为从宽频带光纤和大容量高效利用的角度能实现大容量传输的系统。

尤其是在超长距离光通信系统中，由于WDM光信号在通过光传输线传输期间会衰减，因此必须放大WDM信号。

相关技术的光通信系统包括一个发送终端，用于通过波分复用多个不同波长的光信号来生成WDM光信号，一条光传输线，用于传输从发送终端发送的WDM光信号，以及一个接收终端，用于接收传输的WDM光信号，此外这个光通信系统按要求还包括一个或多个中继器，这些中继器在光传输线传输的过程中用于放大WDM光信号。

在这种光通信系统中，由于光传输线的非线性光效应的影响，每个光信号的波形要失真。为消除波形失真，减小入射到光传输线的WDM光信号的光功率(光强)是一种有效办法，但减小光功率会导致信噪比(下文中称为“光SNR”)降低。已知的非线性光效应有，例如自相位调制(下文中称为“SPM”)、交叉相位调制(下文中称为“XPM”)、四-波混频(下文中称为“FWM”)、受激喇曼散射(下文中称为“SRS”)以及受激布里渊散射(下文中称为“SBS”)。

为此，已提出通常结合使用中继器内装设的集中式光放大器和利用光传输线的分布式光放大器作为光放大媒体。例如，在P.B.Hansen,A.Stentz,T.N.Nielsen,R.Espinodola,L.E.Nelson,A.A.Abramov,“Dense wavelength-division multiplexed transmission in‘zero-dispersion’DSF by means of hybrid喇曼/erbium-doped fiberamplifier”(OFC/100C’99),PD8,1999和N.Takachio,H.Suzuki,H.Masuda and M.Koga“32^*10Gb/s distributed喇曼amplificationtransmission with 50-GHz channel spacing in the zero-dispersionregion over 640km of 1.55-μm,dispersion-shifted fiber”(OFC/100C’99),PD9,1999中公开了喇曼放大的有效性。

此外，日本未审查专利申请公开No.平成03-013836(日本专利申请No.平成01-149148)公开了一种喇曼放大方法，它通过检测入射到光传输线的测试光的后向散射来得到光传输线的损耗。

日本未审查专利申请No.平成10-073852(日本专利申请No.平成08-232376)公开了利用多个不同波长的激励光在扩展放大频带上的喇曼放大。

日本未审查专利申请No.平成10-073852(日本专利申请No.平成08-170183)公开了在中继器内包含一个激励光源用于喇曼放大。

在此，光放大器可分类为集中式光放大器和分布式光放大器。集中式光放大器为光放大媒体和激励光源集中一处的光放大器。例如，熟知的集中式光放大器有半导体激光放大器和光纤放大器，光纤放大器是通过将作为放大媒体的光纤环绕线轴形成的。另一方面，分布式光放大器为光放大媒体放置一定距离，而激励光源与其处于同一区域或单独放置在另一区域的光放大器。例如，已提出使用光纤放大器。所使用的光纤放大器有，稀土元素掺杂光纤放大器，以及利用光纤的非线性散射的光纤放大器。

这些集中式光放大器和分布式光放大器在放大光信号的物理过程上是一致的，但主要不同点在于光放大媒体是叠加于一个区域内还是间隔一定距离分布。分布式光放大器的特征在于光放大媒体也可用作终端间的光传输线来传输光信号。

此外，已知的非线性散射有SRS和SBS。SRS是由于光频声子点阵振动的相互影响引起的散射，且具有很宽的增益带宽和大的频移。而SBS是由于声频声子点阵振动的相互影响引起的散射，其增益带宽比SRS的窄，频移要小，但其增益效率比SRS的大两位数或更多。