[发明专利]光通信系统以及在光通信线路上传输光信号的方法

说明书

本发明涉及光通信系统和通信系统中所用的光放大器。尤其涉及适于波分多路复用型传输或“WDM传输”的通信系统和放大器。在这样的传输中，几个信道，或相互独立的传输信号，通常利用光波长多路复用在由一条光纤组成的相同线路上发送。传输的信道可以是数字的或是模拟的，并能相互区分，因为它们中的每一个与特定的波长相联。

为了能够在长于几百公里的距离(无源纤维所能达到的最大距离)上传输，需要利用沿线路设置的一个或多个光放大器来补偿信号衰减。

在同一申请人的意大利专利公开MI94A000712中，描述了一种包括具有搀杂纤维并级联连接的光放大器的传输线路，该线路尤其适于波分多路复用传输，其中纤芯中搀杂剂的组合使得对预定波长带内的所有信道都能达到高的信/噪比，即使同时有几个馈入信号。

上述结果通过利用放大纤维达到，其中对与主搀杂剂同时使用的适当的辅助搀杂剂进行选择和计量，使得能够在整个放大带上达到无显著抑制的增益曲线。

更具体地，意大利专利公开MI94A000712还涉及一种光通信系统，该系统包括：

—发送装置，在预定波长带内产生光信号，

—接收装置，

—光纤线路，用于在所述发送装置和接收装置之间连接，

—有源纤维光放大装置，沿所述线路设置，

它们工作时相互连接，以将所述光信号从所述发送装置传输到所述接收装置，该系统的特征在于：所述光放大装置包括至少一个基于石英的有源光纤，它的芯用至少一种荧光性主搀杂剂和至少一种辅助搀杂剂搀杂，在功能上相互有关，以便在接收时，对于包括在所述带内的波长的每个信号，既对于所述带内的单个信号，也对于同时馈入所述放大装置的所述带内的不同波长的至少两个信号，提供不低于15dB(以0.5nm的滤波振幅测量)的光信/噪比。

所述荧光性主搀杂剂最好是氧化物形式的铒，而所述辅助搀杂剂是处于各自氧化物形式的铝、锗、镧。预定传输带最好包括在1530nm和1560nm之间。根据本发明的线路最好由至少三个沿线路串联的光放大器组成，其中至少一个具有有源纤维，该纤维的芯用处于各自氧化物形式的铝、锗、镧和铒搀杂。

为了在光通信系统中使用这样的线路，需要一个适当的前置放大器，它位于线路与接收机之间。“前置放大器”是指一个用于在将低功率信号发送到接收装置之前对该信号进行接收并对之进行放大、直到该信号达到接收装置灵敏度所适合的功率电平为止的放大器(下文中，“电平”是“功率电平”的简称)。该前置放大器，也通过根据来自传输线路的信号的电平变化，降低进入接收机的信号的电平变化，对信号动态特性进行抑制。事实上，沿线路的状况的改变能够引起输出信号的电平变化。该改变可能是因为连接纤维的衰变(导致透明性丧失)及纤维中可能的异常(例如，由对含有光纤的缆线的操作引起的局部衰减)，或是因为光放大器衰变。在所述传输线路的情况下，变化的最大值为20dB。另一方面，在光接收机的入口，如果光接收机是根据欧洲规范SDH或美国规范SONET制造的，则信号电平必须包括在-26dBm至-11dBm的区间内。为在考虑前置放大器的结构容限时保证安全储备，进入光接收机的信号的电平需要包括在-25dBm和-13dBm之间。因此，前置放大器必须压缩信号动态特性，以便将信号电平引至该区间内的某个值。

这里将同一申请人的专利公开EP567941作为参考。其中描述了一种在出口具有功率限制的光放大器，它的概要框图示于图1。该放大器包括稀土搀杂的光纤，光纤分为两部分4、6，通过分光耦合器3馈入信号1和泵激激光器2的泵激辐射。沿纤维设置的是元件5，它对信号波长的辐射的吸收程度大于对泵波长的辐射的吸收程度。

这种具有功率限制的放大器的工作所基于的原理参照图2所示，图2示出了泵激功率(在左侧的纵坐标，单位为mW)和信号电平(在右侧的纵坐标，单位为dBm)相对于标称纤维长度(在横坐标上)的过程。两种所示情况为：输入信号为-25dBm(“弱”信号，实线所示)和输入信号为0dBm(“强”信号，虚线所示)。输入泵激功率为20mW。均衡动作起因于在两级(局部衰减之前和之后)的泵功率与放大信号功率之间的均衡。在第一级(纤维4)，“强”信号被放大到高于弱信号的电平。然而，“弱”信号较少利用泵激功率，在第二级(纤维6)中所述功率的剩余分量足以将该信号放大到所需的输出电平。