[发明专利]拉曼放大器结构

说明书

技术领域

本发明涉及用于光学放大光通信系统中的光信号的拉曼放大器结构。非排他地具体来说，本发明涉及采用不同波长的两个或两个以上光泵的高阶拉曼放大器，以及涉及用于产生一个或多个光泵的源。另外，本发明涉及采用波分复用(WDM)的光通信系统中使用的高阶共同传播泵浦(co-propagating pumping)的拉曼放大器。

背景技术

用于扩展没有转发器的WDM传送系统中的范围的技术由于系统成本的可能降低而引起极大关注。

具体来说，发现使用拉曼分布式放大是有利的。

高阶拉曼泵浦方案用于降低分布式放大器等效光噪声指数(NF_eq)，以及增加在光纤中发送到远程放大器的泵浦光功率(掺铒光纤，没有本地泵浦激光，而是例如以1480nm从接收和/或传送地面站点远程泵浦发送泵浦辐射)。在这两种情况下，高阶配置在最大无转发器系统范围方面提供有益效果(在传递给远程EDFA的1480nm泵浦功率中大约2.5dB增强，以及在三阶反泵浦(counter-pumping)的情况下等效光噪声指数的高达3dB改进)。

高阶拉曼共同泵浦(其中泵浦和WDM信号在相同方向上行进、同时沿传输光纤共同传播的配置)可能提供比高阶拉曼反泵浦更高的优势。例如，从一阶共同泵浦转到二阶共同泵浦，可获得大约3.5dB的跨度(span)，而在从一阶反泵浦转到二阶反泵浦中，预计的最大改进仅为2dB。

然而，虽然高阶反泵浦方案在跨度范围的改进方面提供实际有益效果，但是，拉曼高阶共同传播(它更多地受到噪声从泵浦到信号的传递影响)在扩展系统的最大范围方面可能是无效的。这主要是由于以下事实：高阶共同传播要求极高功率泵浦源，对于目前可用的技术，这只能由拉曼光纤激光器来提供。虽然极强大并且接近完全去极化，但是，这些激光器的特征在于高RIN指数(对于高达数十GHz的频率大约-110dB/Hz)，它们可能传递给WDM信号，使误码率(BER)方面的性能降低。激光源的RIN被定义为光功率波动与以1Hz频带标准化的平均光功率(测量单位为dB/Hz)之间的关系。

在采用共同泵浦方案时，重要的是监测传输光纤中发起的信道的信号功率，以便避免非线性传播效应，例如布里渊散射、自调制和交叉相位调制、增益和自动复(diaphony)的调解。

假定没有标准SMF光纤(G.652)上的拉曼共同泵浦，每个信道允许的最大功率限制为5dBm/ch，以便避免传输的非线性破坏。例如，如果增加15dB的共同传播增益，则可能的是，将每个信道的输入功率减少15dB，因而在输出端确保相同的光信噪比(OSNR)，因此进一步减少沿传输光纤的平均信号功率。但是，在这种情况下，拉曼共同泵浦在最大跨度可达范围方面没有提供任何优势，因为对于15dB的拉曼共同传播增益，存在15dB的光纤中发起的功率的相应减少，因而在接收器上的OSNR在具有和不具有共同传播拉曼泵浦时是相同的。所需的是减少为了在存在共同传播拉曼增益的控制下保持非线性传播的效应所需的最小数量的光纤中发起的每个信道的功率。假定增加15dB的共同传播增益，并且每个信道的功率减少10dB(每个信道从5到-5dB)而没有增加传输中的任何损失，这对于输出到系统的OSNR提供净5dB的改进(因而可能5dB的更大跨度)，同时避免非线性传播效应引起的损失。

考虑二阶的共同泵浦方案，其中，1360nm泵浦将泵浦放大到1450nm，这又将WDM信道放大为约1550nm。为了从高阶共同泵浦中获得有益效果，可遵循两种不同的方法。

对于第一种方法，光纤中发起的每个信道相同的功率被保持，如同一阶的共同泵浦的情况下那样(例如如同上述实例中的-5dBm)，以及共同传播增益对于泵浦方案所提供的信号增加(例如从15dB到18dB)，这样在系统输出上提供高3dB的OSNR。由于在高阶共同泵浦中，WDM信号在传输光纤内部完全放大，因此，沿光纤的平均信号功率比一阶共同泵浦减小，并且可考虑更高的增益，而没有非线性传播效应引起的额外损失。

对于第二种方法，每个信道的信号功率增加(例如从-5dBm到-2dBm)，以及相同的共同传播增益对于信号被保持，如同一阶共同泵浦的情况下一样(15dB)。在沿采用高阶泵浦方案的传输光纤的平均信号功率减小时，可避免具有输出OSNR中的3dB改进的非线性传播效应。

可对于一般具有OSNR的附加dB的改进以及系统的范围的所得改进的三阶或n阶共同泵浦来进行类似的考虑。