对于每条信道具有恒定输出功率的光纤放大器及放大方法 本发明涉及一种对于每条信道具有恒定输出功率的光纤放大器及其放大方法。
波分复用(WDM)光纤放大器通常可以分为两组：自动增益控制(AGC)光纤放大器，其中用于每条信道的增益被保持恒定，以及自动电平控制(ALC)光纤放大器，其中用于每条信道的输出功率电平被保持恒定。
AGC光纤放大器可以补偿在传输路径中产生的损耗，因为根据所有输入信号的功率电平中的变化，用于每条信道的增益被保持在一恒定电平。换句话说，当通过该传输路径时，由放大器所放大的信号的功率电平逐步降低，然后在通过具有与该传输损耗相同的增益电平的AGC光纤放大器之后恢复到其原始电平。但是，被用作为该传输路径的普通光纤放大器的性能随着时间的流逝而缓慢下降，并且放大器之间的损耗快速增加。并且，在传输的特定模块处的损耗由于暂时性的问题而突然增加。如果在具有上述特性的传输路径中采用AGC光纤放大器，则由于传输路径地质量下降或者其暂时性的问题，光信号的功率电平随着传输距离的增加而逐步下降。与该光信号的初始设置功率电平相比，该现象的重复出现可能相当大程度地降低输入到最终输出端口的光信号的功率电平。相应地，如果光信号被在具有比接收灵敏度的最低要求更小接收灵敏度的输出端口中接收，则可能会产生许多错误信号。
图1A示出在使用AGC光纤放大器的传输路径上的信号功率电平的改变，其中“100”表示理想输出功率电平，并且“101”表示实际输出功率电平。参照图1A，当AGC光纤放大器的增益根据传输距离保持在恒定的数值上时，输出功率电平不为恒定。
ALC光纤放大器可以抑制由于传输路径的性能下降或者传输路径的特定模块的损耗增加而造成的传输系统的性能下降，因为当用于每个信道的增益根据输出信号的功率电平中的变化而改变时，该输出功率电平保持在一恒定电平上。
图1B示出在使用ALC光纤放大器的传输路径上的信号功率电平中的改变，其中“102”表示理想输出功率电平，并且“103”表示实际输出功率电平。参照图1B，当ALC光纤放大器的增益根据传输距离而变化时，输出功率电平保持恒定。
但是为了使用于每条信道的输出电平保持在恒定电平上，ALC光纤放大器必须从外部接收信道增加/减少信息。
为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种为每条信道保持恒定输出电平的光纤放大器，其根据信道比较输入光信号上损耗特性的不同，通过比较多个有损耗的信道获得信道信息，并且根据该信道信息放大光信号。
相应地，为了实现上述目的，在此提供一种对于每条信道具有恒定输出功率的光纤放大器，其中包括第一测量单元，用于把一个输入光信号分为第一光信号和第二光信号，把第一光信号细分为多个光信号并把该多个光信号转换为电信号，以输出该电信号；光纤放大单元，用于根据预定放大控制数值放大该第二光信号；第二测量单元，用于把从该光纤放大单元输出的预定波段的光信号转换为电信号；以及输出功率控制器，用于根据第一测量单元的多个输出数值和第二测量单元的输出数值控制预定放大控制数值，使得该光纤放大单元的功率电平保持在恒定的电平。
根据本发明的另一个方面，在此提供一种为每条信道保持恒定输出功率的放大方法，其中包括如下步骤：(a)把一个输出光信号分为两个信号，并根据一个预定放大控制数值放大这两个分离的信号中的一个，(b)测量来自放大光信号的预定波段中的ASE强度，(c)把在步骤(a)中分割的另一个信号细分为多个光信号，并且根据波长把不同的损耗导入该细分的光信号，以及(d)比较步骤(c)的导入损耗的光信号的功率电平，并且控制步骤(a)的预定放大控制数值，这样如果被比较的光信号的功率电平明显不同，则在步骤(d)中测量的ASE强度被保持在恒定电平。
通过参照附图具体描述优选实施例，本发明的上述目的和优点将变得更加清楚。
图1A和1B分别示出在使用自动增益控制光纤放大器和自动电平控制光纤放大器的传输路径上的信号的功率电平中的变化。
图2为根据本发明用于为每条信道保持恒定输出功率电平的光纤放大器的示意图；以及
图3A和3B示出图2中所示的第一和第二滤波器的损耗特性。
参照图2，根据本发明的为每条信道保持恒定输出功率电平的光纤放大器包括输出端口200、第一测量单元210、光纤放大单元220、第二测量单元230、输出功率控制器240以及输出端口250。
第一测量单元210包括用于按照预定比例分离输入光信号的第一光分离器211、用于按照预定比例细分一条从第一光分离器211输出的分离光信号的第二光分离器212、连接到第二光分离器212的输出端口并且对于波长具有对称的损耗特性的第一和第二滤波器213a和213b、以及第一和第二光接收元件214a和214b，用于转换从第一和第二滤波器213a和213b输出的光信号，并把转换的光信号输出到输出功率控制器240。在此，第二光分离器212可以把一个输出光信号可以根据波长分割为多个光信号。在这种情况下，多个滤波器和光接收元件连接到第二光分离器212的各个输出端口，并且各个滤波器的损耗特性互不相同。
作为一个说明本发明的例子，第二光分离器212把该输入光信号分为两个，现在将具体说明。
光纤放大单元220包括用于产生抽运光的第一和第二抽运光源221和222、用于把该抽运光与信号光相耦合的第一和第二波分耦合器223和224、用于根据该抽运光放大信号光的放大光纤225、以及第一和第二隔离器226和227，用于避免由放大光纤225所产生的放大的自发发射被在输入端口220和输出端口250反射，并且重新进入该放大光纤225。
第二测量单元230包括用于分离从光纤放大单元220输出的光信号的第三光分离器231、用于仅允许从第三光分离器231输出的光信号的预定波段通过的第三滤波器232，以及用于把输出自第三滤波器232的光信号转换为电信号的第三光接收元件233。
具有上述结构的光纤放大器工作如下。第一光分离器211把从输入端口200入射的光信号按照预定比例分为两个光信号，并把被分割的光信号中的一个输出到光纤放大单元220。第一光分离器212把由第一光分离器211所分离的剩余光信号按照1∶1的比例分为两个信号。第一和第二滤波器213a和213b分别对从第二光分离器212输出的两个光信号进行滤波，而使其发生损耗。在此，第一和第二滤波器213a和213b是宽带滤波器。在第一和第二滤波器213a和213b中发生的损耗对于波长是对称的，如图3A和3B中所示。这是因为当仅仅输入信号的总功率电平发生改变而没有改变信道的数目时，如此受到损耗的通过第一和第二滤波器213a和213b的光信号的功率电平是互为相同的。但是当由于多路复用器的增加/减少行为改变信道的数目使得总信号功率电平被改变时，已经通过第一和第二滤波器213a和213b的各个光信号的功率电平根据信道数目的改变而变化。
第一和第二光接收元件214a和214b把从第一和第二滤波器213a和213b输出的光信号转换为电信号，并把转换的光信号输出到输出功率控制器240。该输出功率控制器240可以利用电信号实时地测量输入信号的功率电平的改变和信道数目的改变。
在第一光分离器211中分离的另一个光信号被通过第一隔离器226和第一波分耦合器223入射到放大光纤225。第一和第二抽运光源221和222产生抽运光，其功率电平根据从输出功率控制器240输出的放大控制数值而被调节。该放大光纤225根据通过第一和第二波分耦合器223和224入射的抽运光放大从第一波分耦合器223入射的信号光。
第三光分离器231把从光纤放大单元220输出的光信号分离为两个信号，并把分离的光信号中的一个输出到该输出端口250。第三滤波器232在预定波段中对从第三光分离器231输出的剩余分离光信号进行滤波。在此，该第三滤波器232是窄带滤波器，并且使放大的输出光信号的ASE(放大的自发发射)通过。因此，第三滤波器232的中心波长最好在光信号的信道所在的范围之外。下表中示出对于增加/减少信道的数目中的改变，光纤放大单元220的ASE强度。信道数目1532 ASE 1540 ASE 1560 ASE用于每条信道的最大功率 ΔP 16-19.27-25.73-25.63 4.11 0.4 15-19.03-25.58-25.53 4.22 0.43 14-19.15-25.64-25.55 4.16 0.4 13-18.89-25.44-25.42 4.22 0.4 12-19.02-25.53-25.54 4.13 0.28 8-18.83-25.27-25.48 4.21 0.27 4-18.88-25.14-25.45 4.16 0.24 2-19.2-25.44-25.56 4.06 0.23 1-18.95-24.99-25.36 4.24 0.21 最大ASE-18.83-24.99-25.36 最小ASE-19.27-25.73-25.63 ΔASE0.440.740.27
表1示出当为每条信道保持恒定输出电平的光纤放大器工作时，ASE基本保持在恒定的电平。从第三滤波器232输出的光信号被第三光接收元件233转换为电信号，然后输出到该输出功率控制器240。
该输出功率控制器240根据输入信号的功率电平和从第一和第二光接收元件214a和214b获得的关于信道数目改变的信息，以及从第三光接收元件233获得的关于每条信道的输出信号的功率电平的信息，控制抽运光源221和222的输出功率电平，从而控制每条信道的功率电平保持恒定。例如，如果由于信道数目的改变而造成输入光信号的功率电平的衰减，则抽运光源221和222的功率电平被调节时的第三光接收元件233的输出功率电平保持在一恒定电平。如果不是因为信道数目的改变，而是由于输入信号的总功率电平下降而造成输入光信号的功率电平的衰减，则抽运光源221和222的功率电平被调节使得第三光接收元件233的输出功率电平增加。
根据本发明，即使输入光信号的信道信息没有从外部提供，对于每条信道的输出功率电平也可以保持在一恒定电平。因此，波分传输系统的结构可以被简化。并且，本发明可以应用于需要按照高速度工作以支持信道增加/减少动作的传输路径。另外，可以增加整个传输路径的稳定性。