[发明专利]用于增益均衡的系统和方法以及结合其的光通信系统

说明书

技术领域

本申请涉及信息的光传输，并且更加具体而言，本申请涉及用于增益 均衡的系统和方法以及结合其的光通信系统。

背景技术

长途光通信系统，例如长度大于大约600千米的系统，遭受由各种因 素引起的信号衰减，所述各种因素包括散射、吸收和弯曲。为了补偿衰 减，长途系统可以包括沿着发射机和接收机之间的传输路径隔开的一系 列光放大器。所述放大器以允许在接收机处的可靠检测的方式放大光信 号。

掺铒光纤放大器(EDFA)已经证实在长途系统中尤其有益。通常，EDFA 包括由来自一个或多个泵浦光源的光“泵浦”的掺铒光纤段。泵浦光源， 例如激光器，激发掺杂段中的铒原子，其然后用来放大通过那里的光信 号。

喇曼放大器也是已知的。当光传输光纤段在一个或多个适当波长处被 泵浦时，在整个光传输光纤段中均出现喇曼放大。每个喇曼放大器可以 包含一个或多个泵浦。通过受激喇曼散射的过程在波长大于泵浦波长的 频谱上获得增益。虽然与喇曼放大器相关联的功率效率低于由EDFA获 得的功率效率，但是喇曼放大器可以利用在传输光纤内分布放大来提供 较好的噪声特性。

混合喇曼/EDFA(HRE)放大器结合了喇曼放大器和EDFA放大器的特 征。在HRE中，喇曼部分典型地作为EDFA之前的前置放大器。与单使 用EDFA相比，在EDFA配置中增加喇曼放大考虑到经济地增加传输路径 上放大器之间的间距。

在波分复用(WDM)光通信系统中，几个光信号以不同的波长/信道在 同一个光纤上传输。理想地，WDM系统中的光放大器应该以同样的增益 水平放大系统带宽内的每个信道。如果传输信道未被均匀放大，那么当 它们在传输路径上传播时由于其逐步不充分放大就可能最终导致信道 丢失。

不幸地是，EDFA和喇曼放大器以及因而HRE，跨越与WDM系统相关联 的系统带宽均表现出非平坦的增益特征。然而，可以利用增益平坦滤波 器获得增益平坦或增益均衡。增益平坦滤波器跨越系统带宽呈现了基本 上平坦的增益水平。例如，在多级EDFA中，增益平坦滤波器可以提供 在EDFA级之间。在EDFA通常为单级设计的HRE配置中，增益平坦滤波 器已经提供在HRE的EDFA部分的输出端。

长途海底系统可以包括非常长的跨度，并且随后泵浦功率受限。也就 是，可用于放大器的泵浦功率实际上被限制的最大水平低于获得最佳传 输性能所必须的水平。在这种结合了HRE的系统中，为了获得喇曼前置 放大的全部好处，其可能希望高效地利用有限的泵浦功率。

然而，在HRE的EDFA部分的输出端提供增益平坦滤波器(本文称之 为后置滤波)导致对由EDFA部分所给予的功率的重要部分的滤波，从 而有效地浪费了泵浦功率。例如，图6包括信号功率与波长的图600， 其图示了在利用后置滤波方法的均衡中的功率损失。图602图示了提供 在增益平坦滤波器的输入端上的EDFA输出功率频谱，图604图示了在 增益平坦滤波器输出端上的功率频谱。图602和图604之间的区域606 表示由后置滤波造成的信号功率损失。如图所示，虽然滤波器输出端的 功率频谱604比滤波器输入端的功率频谱602平坦，但是通过显著损失 信号功率来实现增益平坦。在图示的典型实施例中，后置滤波方法有效 地浪费了5.65dBm的信号功率。

因此，需要一种更有效地利用放大器泵浦功率的系统和方法，用于长 途海底WDM光通信系统所使用的混合喇曼/EDFA的增益均衡。还需要提 供一种结合这种系统的海底WDM光通信系统。

附图说明

应该参考下面的详细说明，阅读该说明应该结合附图，其中附图中相 同的数字表示相同的部件：

图1是根据本发明的光通信系统的一个典型实施例的简化框图；

图2是根据本发明的一个典型混合喇曼/EDFA放大器的框图；

图3包括光信号与噪声比的倒数(1/OSNR)与跨度长度的图，其示出 了由根据本发明的混合喇曼/EDFA中的喇曼和EDFA部分产生的ASE和 MPI的水平；

图4包括光信号与噪声比的倒数(1/OSNR)与波长的图，其示出了由 根据本发明的混合喇曼/EDFA放大器中的喇曼和EDFA部分产生的ASE 和MPI的水平；