DE60133126T2

DE60133126T2 - Steuerungsschema für lange wellenlängen in wdm optischen breitbandsystemen

Info

Publication number: DE60133126T2
Application number: DE60133126T
Authority: DE
Inventors: Rainer c/o Fujitsu Limited HAINBERGER; Takafumi c/o Fujitsu Limited TERAHARA
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2001-01-05
Filing date: 2001-01-05
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2021-01-06
Also published as: DE60133126D1; EP1348266B1; EP1348266A1; CA2433761C; WO2002056509A1; US6856453B2; KR20030068578A; CN1484897A; US20040004756A1; JP2004518333A; CA2433761A1; CN100407602C

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf optische Verstärkung und im Besonderen, aber nicht exklusiv, auf Breitband-WDM(Wellenlängenmultiplexing, englisch: Wave Division Multiplexing)-Übertragungssysteme und eine Schutzmaßnahme für die langwelligen Kanäle in solchen Systemen gegen Ausfall beim Ausbleiben der kurzwelligen Signale.
Das optische Kommunikationssystem der verwandten Technik umfasst ein Übertragungsendgerät zum Erzeugen eines optischen WDM-Signals, das gebildet wird durch Wellenlängenmultiplexen einer Vielzahl von optischen Signalen unterschiedlicher Wellenlängen, einer optischen Übertragungsleitung zum Übertragen des optischen WDM-Signals, das von dem Übertragungsendgerät übertragen wird, und einem Empfangsendgerät zum Empfangen des übertragenen optischen WDM-Signals. Darüber hinaus umfasst dieses optische Kommunikationssystem bei Bedarf einen oder eine Vielzahl von optischen Zwischenverstärkern bzw. Repeatern, die die Funktion zum Verstärken des optischen WDM-Signals im Zuge bzw. im Verlauf der optischen Übertragungsleitung aufweisen.
In solch einem optischen Kommunikationssystem wird die Wellenform von jedem optischen Signal aufgrund von nicht linearen optischen Effekten in der optischen Übertragungsleitung verschlechtert. Um die Verschlechterung der Wellenform zu eliminieren, ist es wirksam, die optische Leistung der optischen Signale zu reduzieren, die in die Übertragungsleitung eingekoppelt werden, jedoch resultiert eine Reduzierung der optischen Leistung in einer Erhöhung des optischen Signal-zu-Rausch-Verhältnisses (OSNR, englisch: optical signal to noise ratio) aufgrund der Akkumulation von Rauschen in den optischen Verstärkern.
Zu diesem Zweck wurde vorgeschlagen, eine Kombination von getrennten bzw. eigenständigen optischen Verstärkern, die innerhalb von Zwischenverstärkern bereitgestellt werden, und verstreuten optischen Verstärkern zu verwenden, die die optische Übertragungsleitung gemeinsam als das optische Verstärkungsmedium nutzen. In einem getrennten bzw. eigenständigen bzw. diskreten optischen Verstärker sind das Verstärkungsmedium und die Pumplichtquelle in einem Bereich zentralisiert. Im Gegensatz dazu liegt das Verstärkungsmedium eines verstreuten optischen Verstärkers zwischen zwei entfernten Orten, die Pumplichtquelle ist in einem der beiden Orte bereitgestellt.
Optische dotierte Faserverstärker repräsentieren eine Gruppe von optischen Faserverstärkern. In optischen dotierten Faserverstärkern ist ein Lanthanoid-Selten-Erde Element hinzugefügt zu der optischen Faser. Die Struktur der elektronischen Anregungsniveaus der Lanthanoid-Selten-Erden-Atome ermöglicht eine Verstärkung durch stimulierte Emission in dem niedrig absorbierenden Längenbereich von optischen Fasern. Die Operationsbandbreite bzw. Betriebsbandbreite ist auf bestimmte Wellenlängenbereiche limitiert: Neodym-(Nd)Verstärker in dem 1060 nm Wellenlängenband, Praseodym-(Pr) in dem 1300 nm Wellenlängenband, Thulium (Tm) in dem 1450 nm Wellenlängenband und Erbium (Er) in dem 1550 nm Wellenlängenband.
Die andere Gruppe von optischen Faserverstärkern macht sich stimulierte Raman-Streuung (SRS, englisch: stimulated Raman scattering) in inelastischen Streuprozessen zwischen Photonen und optischen Phononen der Gittervibrationen zunutze. Dieser weist eine breite Verstärkungsbreite und eine Verstärkungsverschiebung von 13,3 THz (in etwa 100 nm) auf, wie später mit Bezug auf 4 beschrieben wird. Im Gegensatz zu mit Erbium dotierten Faserverstärkern tritt der SRS-Effekt auch in gewöhnlichen optischen Verstärkern auf. Darüber hinaus kann die Pumpwellenlänge für jede Verstärkungswellenlänge eingestellt werden.
Das Übertragungsfenster mit niedrigem Verlust in Silizium basierten optischen Verstärkern deckt den Wellenlängenbereich von 1450–1650 nm mit einem Minimum bei etwa 1550 nm ab. Bis in letzter Zeit wurden lediglich mit Erbium dotierte Faserverstärker (EDFA, englisch: erbium doped fiber amplifiers), die das sogenannte C-Band (1530–1565 nm) abdecken, und der Verstärkungsverschobene EDFA, der das sogenannte L-Band (1570–1605 nm) abdeckt, eingesetzt. In diesen Systemen sind die Pumpwellenlängen für verteilte Raman-Verstärker (DRA, englisch: distributed Raman amplification) viel kürzer als die Signalwellenlängen.
Der gestiegene Bedarf für Übertragungskapazität von optischen Fasersystemen benötigt die Erweiterung der optischen Bandbreite in einer einzelnen Faser. Ausweitung zu längeren Wellenlängen hat mehrere Nachteile. Das Verlustprofil in diesem Wellenlängenbereich variiert stark unter den installierten Fasern, was das Systemdesign bzw. die Systemauslegung schwieriger gestaltet, und Materialien und Technologien für optische Komponenten (z. B. Photodioden) müssen noch entwickelt werden. Raman-Verstärkung ist ein Prinzip, das für diesen Wellenlängenbereich verfügbar ist. Jedoch würden sich die Pumpwellenlängen teilweise mit den kurzwelligen Signalen in dem C-Band überlappen.
Auf der kurzwelligen Seite unterhalb von 1530 nm erstreckt sich der Bereich niedrigen Verlustes der Siliziumbasierten Fasern bis 1450 nm. Raman-Pumpwellenlängen für diesen Bereich überlappen nicht mit Signalen; jedoch sind diese bei der Wasserspitze der optischen Fasern lokalisiert, wo der Absorptionsverlust hoch ist. Aufgrund der Verfügbarkeit von Hochenergie-Pumplasern ist nichtsdestotrotz Raman-Verstärkung eine praktikable Technologie für diesen Wellenlängenbereich. Des weiteren sind Thulium dotierte Verstärker und Verstärkungserschobene mit Thulium dotierte Verstärkerkandidaten als Verstärker für Wellenlängenbänder unterhalb von 1530 nm. Die zusätzlichen Wellenlängenbereiche werden als S+ Band (1450–1490 nm) und S Band (1490–1530 nm) bezeichnet. In diesen neuen Breitbandsystemen agieren die kurzwelligen Signale als DRA-Pumplicht mit Bezug auf die langwelligen Signale. S+ und S Band Wellenlängen übertragen optische Leistung zu den C- und L-Band-Kanälen über SRS. Verteiltes Raman-Pumpen der S+ und S Band-Kanäle kompensiert die Leistungs-Entleerung bzw. Leistungsminderung aufgrund von SRS als auch in erhöhten Faserverslust bei S+ und S Wellenlängen. Wenn alle Wellenlängen in Dienst sind, ist die Leistungsübertragung ausbalanciert.
Eine weitere Beschreibung wird von dem konventionellen optischen Kommunikationssystemen in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen gegeben.
1 ist ein typischer Graph eines typischen optischen Verlustspektrums von Silizium-basierten optischen Verstärkern, in dem der Bereich mit niedrigem Verlust den Wellenlängenbereich von 1450–1650 nm abdeckt. Optische Verstärker ermöglichen simultane Verstärkung einer Gruppe von Wellenlängen. Das C- und L-Band entsprechen den Wellenlängenbereichen von mit Erbium dotierten und Verstärkungsverschobenen mit Erbium dotierten Verstärkern. Das S+ und S Band beziehen sich auf die Wellenlängenbereiche von mit Thulium dotierten und Verstärkungsverschobenen mit Thulium dotierten Faserverstärkern. Wenn Licht mit 1450 nm und 1550 nm 100 km durch eine optische Faser mit einem Verlust von 0,26 dB/km läuft, erfährt dieses einen Verlust von 26 dB bzw. 20 dB. Daher erfährt Licht mit einer Wellenlänge von 1450 nm einen Verlust von etwa 0,06 dB/km mehr als die niedrigste Verlustwellenlänge.
2A zeigt ein konventionelles WDM-Übertragungssystem. Symbole von optischen Komponenten in den beigefügten Zeichnungen, 2A enthaltend, sind wie in den 3A bis 3F gezeigt definiert. 3A zeigt verschiedene Typen von optischen Verstärkern. Das C- und L-Band können jeweils separat durch einen Breitband C/L-Band-Verstärker verstärkt werden. Folglich können S und S+ Bänder entweder separat durch dotierte Faserverstärker oder Raman-Verstärker oder durch Verstärker verstärkt werden, die den gesamten S+ und S Band Wellenlängenbereich abdecken. Für diese Gruppe von Verstärkern wird ein Dreieck mit doppelten Linien dieser Spezifizierung verwendet. Variable optische Abschwächer (VOA, englisch: variable optical attenuators) können zu den Verstärkern hinzugefügt werden zum Anpassen der Verstärker-Ausgangsleistung.
3B zeigt einen optischen Zirkulator, und 3C zeigt einen optischen Abgriff. 3D zeigt einen optischen Schalter bzw. optischen Vermittler. 3E und 3F zeigen einen WDM-Koppler.
Wieder zurückkehrend zu 2A enthält das WDM-Übertragungssystem einen Sender, eine Übertragungsfaser, die entfernte Orte miteinander verbindet, diskrete optische Verstärker zum Kompensieren des Faserverlustes, und einen Empfänger. Mehrfach-Wellenlängen-Übertragung erhöht die Übertragungskapazität. Die optischen Verstärker fügen Rauschen in Form von verstärkter spontaner Emission hinzu, die das optische Signal-zu-Rausch-Verhältnis reduziert, wodurch Fehler in der Signaldetektierung auftreten können. Verteilte Raman-Verstärkung kann das Signal-zu-Rausch-Verhältnis verbessern, da diese die Signale entlang der Übertragungsfaser verstärkt. Darüber hinaus kann die Neigung der stimulierten Raman-Streuung, die später detailliert beschrieben wird, in dem System kompensiert werden. Es gibt Steuerungsschemata, die eine Einstellung der spektralen Neigung unter Veränderung der Bedingungen der Verwendung der C- und L-Band-Kanäle ermöglicht (OECC'99, "Optical SNR degradation due to stumulated Raman scattering in dual-band WDM transmission systems and ist compensation by optical level management", T. Hoshida, T. Terahara, J. Kumasako and H. Onaka).
Verteilte Raman-Verstärkung ist gewöhnlicher Weise nicht hoch genug, um diskrete Verstärker obsolet zu machen. Wie in 2B gezeigt, wird entgegenläufige Verstärkung verwendet zum Ausmitteln von Bit-Muster-abhängiger Verstärkung, die Leistungsfluktuationen bewirkt. Kommerzielle Systeme verwenden C- und L-Band-Verstärker. Im Labor wurde Übertragung mit drei Bändern (S, C, L) demonstriert. (ECOC2000, "Experimental Study an SRS loss and its compensation in three-band WDM transmission", Yutaka Yano, Tadashi Kasamatsu, Yoshitaka Yokoyama and Takashi Ono), wie in 2C gezeigt.
In dichten WDM-Systemen kann kanalverschachtelte bidirektionale Übertragung, wie in 2D gezeigt, die Beeinträchtigung aufgrund von nicht linearer Interaktion zwischen benachbarten Kanälen (Kreuzphasenmodulation, Vier-Wellen-Mischen) reduzieren, und ermöglicht dadurch eine Erhöhung der spektralen Effizienz des Systems. Bei der Verstärkungsstufe trennen optische Zirkulatoren (direktionale Kopplungselemente) vorwärts und rückwärts propagierende Kanäle.
4 zeigt optische Leistungsminderung aufgrund von stimulierter Raman-Streuung und Faserverlust. In Breitband-WDM-Übertragungssystemen mit einer hohen Anzahl von Kanälen verursacht SRS einen starken Leistungstransfer von den kurzen Wellenlängen zu langen Wellenlängen. Die Raman-Verstärkung hängt von der Frequenzverschiebung zwischen den kürzeren und den längeren Wellenlängen ab. Diese hat ein Maximum bei 13,3 THz in Silizium-basierten Fasern. Daher ist es für verteilte Raman-Pumpen am effizientesten, Pump-Wellenlängen zuzuteilen, die in etwa 100 nm in Richtung kürzerer Wellenlänge mit Bezug auf die Signalwellen verschoben sind. In Breitband-WDM-Systemen werden die kurzwelligen Signale effiziente Pumplichtquellen für die langwelligen Kanäle.
5 zeigt spektrale SRS-Neigungskompensierung unter Verwendung von DRA und Preemphasis (Zwischenverstärker-Ausgangsniveau-Steuerung). Durch Verwendung von Preemphasis und verteilter Raman-Verstärkung der kurzwelligen Kanäle kann der höhere Absorptionsverlust und die SRS-Leistungsentleerung kompensiert werden (ECOC2000, "Experimantal Study an SRS loss and its compensation in three-band WDM transmission", Yutaka Yano, Tadashi Kasamatsu, Yoshitaka Yokoyama and Takashi Ono). Es ist anzumerken, dass der Leistungstransfer ausbalanciert ist, wenn alle Kanäle an sind.
Jedoch führt in Breitbandsystemen eine Unterbrechung des Betriebs der kurzwelligen Kanäle (entweder durch Fehler oder zum Zweck der Wartung) oder eine reduzierte Anzahl von aktiven kurzwelligen Kanälen zu weniger oder keinem Leistungstransfer zu den C- und L-Band-Signalen. Als eine Konsequenz fällt die C- und L-Band-Signalausgangsleistung und das OSNR verschlechtert sich, wodurch diese Kanäle fehleranfälliger werden.
WO-A-00/49721 offenbart optische Systeme, die eine Vielzahl von optischen Bearbeitungsknoten enthalten, in optischer Kommunikation über eine Vielzahl von Signalvariationsvorrichtungen. Eine erste Signalvariationsvorrichtung enthält eine optische Faser, die konfiguriert ist zum Erzeugen von Raman-Streuung/Verstärkung in einem Signalwellenlängenbereich und ein erstes Signalvariationsprofil. Eine erste Pumpquelle ist konfiguriert zum Bereitstellen von genügend Pumpenergie in einer Vielzahl von ersten Pumpwellenlängen zum Stimulieren von Raman-Steuerung-Verstärung in der optischen Faser innerhalb des Signalwellenlängenbereichs. Eine zweite Signalvariationsvorrichtung ist bereitgestellt, um ein zweites Signalvariationsprofil aufzuweisen, um ein kumulatives Signalvariationsprofil zu erzeugen, das sich von den ersten und zweiten Signalvariationsprofilen unterscheidet.
EP-A-1 018 666 offenbart einen Raman-Verstärker, der eine Pumplichterzeugungseinrichtung umfasst zum Erzeugen von Pumplichtern. Die Pumplichter werden gemultiplext mit einem Signallicht, das über eine optische Faser propagiert, um dem Signallicht eine Raman-Verstärkung zuzuteilen. Die Einrichtung besteht aus einem Halbleiterlaser vom Fabri-Perot-, DFB- oder DBR-Typ und einem MOPA. Die Zentralwellenlängen der Pumplichter unterscheiden sich voneinander, und die Intervalle zwischen diesen sind 6 nm bis 35 nm. Ein optischer Zwischenverstärker, der in einer optische-Faser-Übertragungsleitung bereitgestellt ist, kompensiert den Verlust, der durch die optische-Faser-Übertragungsleitung verursacht wird, und enthält den Raman-Verstärker, der für die Kompensierung verwendet wird. Ein Raman-Verstärkungsverfahren zum Raman-Verstärken eines Signallichts durch Senden des Signallichts und Pumplichter, die gegenseitig unterschiedliche Zentralwellenlängen aufweisen, durch eine optische Faser, die als ein Raman-Verstärkungsmedium dient, in dem die Leistung des Pumplichts, das eine kürzere Wellenlänge aufweist, höher ist.
EP-A-1 076 434 , die ein Prioritätsdatum vom 12. August 1999, ein Einreichungsdatum vom 10. August 2000 und ein Veröffentlichungsdatum vom 14. Februar 2001 aufweist, offenbart eine optische Verstärkungsvorrichtung und ein Verfahren zum Verstärken von Breit-Wellenlängen-Band-Licht, das eine Vielzahl von optischen Einstellungsabschnitten aufweist, einen Wellenlängen-Multiplex-Abschnitt und einen Steuerungsabschnitt. Die Vielzahl der optischen Einstellungsabschnitte, die für die entsprechenden Wellenlängenbänder bereitgestellt sind, verstärken Lichtstrahlen in den entsprechenden Wellenlängenbändern. Der Wellenlängen-Multiplex-Abschnitt Wellenlängen-multiplext verstärkte Lichtstrahlen in den entsprechenden Wellenlängenbändern. Der Steuerungsabschnitt steuert die Ausgaben bzw. Ausgänge der entsprechenden optischen Verstärkungsabschnitte, so dass die optischen Leistungen der entsprechenden Wellenlängenbänder in etwa identisch werden bei einem vorbestimmten Punkt, wenn Wellenlängengemultiplextes Licht der Lichtstrahlen in den entsprechenden Wellenlängenbändern zu dem vorbestimmten Punkt laufen. Diese Konfiguration macht es möglich, optische Verstärkungsabweichungen zwischen Wellenlängenbändern zu eliminieren, die andernfalls auftreten würden, wenn ein optisches Signal mit einer Vielzahl von Wellenlängenbändern übertragen wird, und wodurch die optischen SNRs gleichmäßig gestaltet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine optische Verstärkungsvorrichtung wie in Anspruch 1 dargestellt bereitgestellt.
Die vorliegende Erfindung stellt auch eine optische Verstärkungsvorrichtung nach Anspruch 24 bereit.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Steuern einer optischen Verstärkungsvorrichtung nach Anspruch 27 bereit.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein optisches Übertragungssystem nach Anspruch 30 bereit.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein bidirektionales optisches Übertragungssystem nach Anspruch 31 bereit.
Optionale Eigenschaften sind in den anderen Ansprüchen dargestellt.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein Steuerungsschema für langwellige Kanäle in dem optischen Breitband-WDM-Faserübertragungssystem bereit.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine optische Verstärkungsvorrichtung bereit, die fähig ist zum Schützen von langwelligen Kanälen des optischen Breitband-Faser-Übertragungssystems, in dem der Leistungstransfer von den kurzen zu den langen Signalwellenlängen aufgrund von stimulierter Raman-Streuung essentiell ist für die Übertragung der langwelligen Signale.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein optisches Kommunikationssystem bereit, das das obere Schutzschema verwendet.
Ausführungsformen werden in der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Graph, der einen typischen Faserverlust in der 1450–1600 nm Wellenlängendomäne von Silizium-basierten Monomodenfasern zeigt;
2A bis 2D sind Blockdiagramme von konventionellen optischen Kommunikationssystemen;
3A bis 3F sind Diagramme von Symboldefinitionen von optischen Komponenten;
4 ist ein Diagramm, das optische Leistungsminderung aufgrund von SRS und Faserverlust zeigt;
5 ist ein Diagramm, das spektrale SRS-Neigungs-Kompensierung unter Verwendung von DRA und Preemphasis zeigt;
6 ist ein Diagramm, das das Prinzip einer Ausführungsform zeigt;
7 ist ein Blockdiagramm eines optischen Übertragungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 ist ein Blockdiagramm eines optischen Zwischenverstärkungsknotens, der aus einer Verstärkungsvorrichtung gebildet wird, die in dem optischen Übertragungssystem verwendet wird, das in 7 gezeigt ist;
9 ist ein Blockdiagramm einer Raman-Pumplichtquelleneinheit, die in 8 gezeigt ist;
10A und 10B sind Diagramme, die eine Steuerungsoperation einer CPU zeigen, die in 9 gezeigt ist;
11 ist ein Blockdiagramm eines optischen Übertragungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
12A und 12B sind Diagramme, die eine Steuerungsoperation einer CPU zeigen, die in 11 gezeigt ist;
13A ist ein Blockdiagramm eines optischen Zwischenverstärkerknotens gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13B, 13C und 13D sind Diagramme von Variationen des optischen Zwischenverstärkerknotens, der in 13A gezeigt ist;
14A ist ein Blockdiagramm eines optischen Zwischenverstärkerknotens gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
14B ist ein Blockdiagramm einer Variation des Zwischenverstärkerknotens, der in 14A gezeigt ist;
15A ist ein Blockdiagramm eines optischen Zwischenverstärkerknotens gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
15B ist ein Blockdiagramm einer Variation des Zwischenverstärkerknotens, der in 15A gezeigt ist;
16A ist ein Blockdiagramm einer anderen Variation des Zwischenverstärkerknotens, der in 15A gezeigt ist;
16B ist ein Blockdiagramm einer Variation eines optischen Zwischenverstärkerknotens;
17A ist ein Blockdiagramm eines optischen Zwischenverstärkerknotens gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
17B ist ein Blockdiagramm einer Variation des Zwischenverstärkerknotens, der in 17A gezeigt ist;
18A ist ein Blockdiagramm eines optischen Zwischenverstärkerknotens gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
18B ist ein Blockdiagram einer Variation des Zwischenverstärkerknotens, der in 18A gezeigt ist;
19A ist ein Blockdiagramm eines Zwischenverstärkerknotens gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
19B ist ein Blockdiagramm einer Variation des Zwischenverstärkerknotens, der in 19A gezeigt ist;
20A ist ein Blockdiagramm eines optischen Zwischenverstärkerknotens gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
20B ist ein Blockdiagramm einer Variation des Zwischenverstärkerknotens, der in 20A gezeigt ist;
21 ist ein Blockdiagramm des optischen Zwischenverstärkerknotens gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
22 ist ein Blockdiagramm eines optischen Zwischenverstärkerknotens gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
23 ist ein Blockdiagramm eines optischen Zwischenverstärkerknotens gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
24 ist ein Blockdiagramm einer Variation des Zwischenverstärkerknotens, die in den 20A, 20B und 21 bis 23 gezeigt sind;
25A und 25B sind Blockdiagramme von optischen Setups für einen Überwachungsabschnitt der vorwärts und rückwärts propagierenden Lichter unter Verwendung von optischen Spektrumanalysatoren.
Gemäß einer Ausführungsform werden zusätzliche Raman-Pumplichtquellen in den Verstärkerstufen bereitgestellt. Diese Quellen sind aus, wenn das S+ und das S-Band in vollem Dienst stehen. Photodioden überwachen die Leistungspegel der S+ und S-Bänder. In Abhängigkeit der Position der Photodioden wird das Steuerungssignal verwendet zum An/Ausschalten der Ersatz-Raman-Pumplaserdioden in dem gleichen Zwischenverstärkerknoten oder in dem vorangehenden oder nächsten Knoten. Die Photodioden können entweder vor oder hinter dem Verstärker angeordnet sein. Daher ist es möglich, eine zuverlässige C/L-Band-Übertragung auch ohne vollen Betrieb der S+ und S-Band-Kanäle beizubehalten.
Mit Bezug auf 6, in einem Fall der Abwesenheit von allen S+ und/oder S-Band-Kanälen oder Teilen dieser Kanäle, ist die Leistungsübertragung bzw. der Leistungstransfer von den kurzen zu den langen Wellenlängen reduziert oder komplett unterbrochen. Als eine Konsequenz davon fällt die Leistung der C- und L-Band-Kanäle, und das OSNR leidet, was zu einer höheren Fehlerwahrscheinlichkeit für diese Kanäle führt. Daher werden ein Sicherungssystem bzw. Back-Up-System und ein Steuerungsmechanismus benötigt, die optische Pumpleistung zu den C- und L-Band-Kanälen in dem Fall der Abwesenheit des S+ und/oder S-Bandes oder Teile dieser Bänder bereitstellt. Darüber hinaus kann eine Erhöhung der C- und L-Band-Zwischenverstärkerausgabeleistung von jeder Verstärkerstufe die Systemleistungsfähigkeit in Abwesenheit der Kurzwellenlängenbänder oder Teile dieser Bänder verbessern.
Im Genaueren, wenn das S+ Band total oder teilweise aus ist, oder das Leistungsniveau des S+ Bandes abfällt, können ein oder mehrere Ersatzpumplichter mit unterschiedlichen Wellenlängen angeschaltet werden, so dass Leistung zu Kanälen mit längeren Wellenlängen geschaltet werden kann (die als Lichter oder Regionen mit längeren Wellenlängen bezeichnet werden können), wie in Teil (a) von 6 gezeigt. Wie mit Bezug auf 4 beschrieben wurde, ist es für verteilte Raman-Pumpen höchst effektiv, die Pumpwellenlänge um etwa 100 nm verschoben zur kürzeren Wellenlänge mit Bezug auf die Signalwellenlängen zuzuordnen bzw. einzuteilen. Daher pumpen die Ersatzpumpenlichter höchst effektiv Pumpwellenlängenkanäle, die um 100 nm länger sind als die Wellenlängen der Ersatzpumplichter. Daher kann Pumpleistung den C- und L-Bändern zugeführt werden.
Die Anzahl von Ersatzpumplichtern und der Wellenlängenwerte dieser kann beliebig ausgewählt werden. Im Allgemeinen ist es so, dass umso mehr Ersatzpumplichter vorliegen, desto effizienter Kanäle mit längeren Wellenlängen gepumpt werden können. Vorzugsweise sind die Wellenlängen der Ersatzpumplichter so ausgewählt, dass diese nicht mit denen der S+ Bandsignalkanälen überlappen. Dies ist essentiell für den Fall, wo die Ersatzpumplichter angeschaltet werden, wenn das Leistungsniveau des S+ Bands abfällt (nicht komplett aus). Einige Ersatzpumplichter können die Wellenlängen aufweisen, die mit dem S+ Bandsignalkanälen überlappen in einem Fall, wo die Ersatzpumplichter lediglich angeschaltet werden, wenn das S+ Band komplett aus ist.
In Teil (a) von 6 sind 2 S+ Ersatzpumplichter als ein Beispiel dargestellt. Alternativ können ein einzelnes S+ Ersatzpumplicht oder drei oder mehr S+ Ersatzpumplichter verwendet werden.
Wenn das S-Band total oder teilweise aus ist oder das Leistungsniveau des S-Bandes abfällt, können ein oder mehrere Ersatzpumplichter mit unterschiedlichen Wellenlängen angeschaltet werden, so dass Leistung zu Kanälen mit längeren Wellenlängen zugeführt werden kann, wie in Teil (b) von 6 gezeigt. Die Wellenlängen der Ersatzpumplichter, die in Teil (b) von 6 gezeigt sind, sind länger als diese der Ersatzpumplichter, die in Teil (a) von 6 gezeigt sind.
Wenn sowohl das S+ und S-Band total oder teilweise aus sind oder die Leistungsniveaus von beiden Bändern abfällt, werden die Pumplichter, die in den Teilen (a) und (b) von 6 gezeigt sind, angeschaltet, wie in Teil (c) von 6 gezeigt.
Wenn ein Teil eines Bandes mit kurzer Wellenlänge aus ist, kann dieser Teil ersetzt werden mit einer einzelnen Ersatzpumpwellenlänge, wie in Teil (d) von 6 gezeigt. Das heißt, dass eine Steuerung Kanal-für-Kanal erreicht werden kann.
Zusammengefasst werden gemäß der Ausführungsform Ersatzpumplichter in einem Fall zugeführt, in dem der Energietransfer von den kürzeren zu längeren Wellenlängen aufgrund von stimulierter Raman-Streuung nicht ausreichend ist für die Übertragung der längerwelligen Kanäle. Selbst wenn eine reduzierte Anzahl von aktiven kurzwelligen Kanälen in einem niedrigeren oder keinem Leistungstransfer zu den längeren Wellenlängen führt, so wie C- und L-Bändern, können die Ersatzpumplichter der Wellenlängen in den kürzeren Bändern, so wie S+ und/oder S-Band, zugeführt werden zum Kompensieren des niedrigeren oder nicht vorhandenen Leistungstransfers. Die Anzahl der Ersatzpumplichter oder der Leistungsniveaus dieser kann angepasst werden basierend auf den Leistungsniveaus der Bänder mit längeren Wellenlängen, so wie C- und L-Bänder.
7A ist ein Blockdiagramm eines WDM-Übertragungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Optische Zwischenverstärkerknoten 10 und 20, die gebildet sind, um Verstärkervorrichtungen zu enthalten, sind über eine optische Faser 14 gekoppelt, die eine von optischen Übertragungsmedien ist. Die Verstärkervorrichtung 10 enthält eine Verstärkerstufe 11, eine zentrale Bearbeitungseinheit (CPU) 12 und einen elektrisch löschbaren und programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM) 13. Ähnlich enthält der Zwischenverstärkerknoten 20 eine Verstärkerstufe 16, eine CPU 17 und einen EEPROM 18. Die Verstärkerstufen 11 und 16 sind über die optische Faser 14 gekoppelt. Signallicht und Pumplicht werden über die optische Faser 14 laufen gelassen bzw. propagieren über die optische Faser 14. Die CPUs 12 und 17 tauschen Steuerungsdaten über einen optischen Überwachungskanal 15 aus, die auch über die optische Faser 14 übertragen werden.
8 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels der Struktur des Zwischenverstärkerknotens 10. Die Symbole der in 8 gezeigten Komponenten sind in den 2A bis 3F definiert. Die Verstärkerstufe 11 besteht aus WDM-Kopplern 31 und 32, einer optischen C/L-Verstärkerstufe 33, optischen Abzweigen 34 und 35, Photodioden (PD) 36 und 37, optischen Verstärkern 38 und 39 und optischen WDM-Kopplern 40 und 41. Ein optischer Zirkulator 43 ist in der optischen Übertragungsleitung 14 bereitgestellt. Eine Raman-Pumplichtquelleneinheit (LD) 42, die über die CPU 12 gesteuert wird, ist mit dem optischen Zirkulator 43 gekoppelt. Die Raman-Pumplichtquelleneinheit 42 ist vor dem WDM-Koppler 31 bereitgestellt. Raman-Pumplichter, die durch die Raman-Pumplichtquelleneinheit 42 emittiert werden, propagieren entgegengesetzt mit Bezug auf die Signallichter.
Der WDM-Koppler 31 demultiplext ein gemultiplextes Signallicht in Signale in den C- und L-Bändern (C/L-Signale) und Signale in den S+ und S-Bändern (S+/S-Signale). Die Verstärkerstufe 33 verstärkt die C/L-Signale. Die Zwischenverstärker-Ausgangsleistungen der Verstärkerstufe 33 können eingestellt werden durch die CPU 12. Der WDM-Koppler 32 demultiplext die S+/S-Signale in das S+ Signal und das S-Signal. Der Verstärker 38 verstärkt das S-Signal. Der Verstärker 39 verstärkt das S+ Signal. Die Überwachungsphotodiode 36 überwacht den Status (Niveau) des gesamten S-Bandes durch Bezugnehmen auf einen Teil des S-Signals von dem optischen Abzweig 34. Die Überwachungseinrichtung 37 überwacht den Status (Niveau) des gesamten S+ Bandes durch Bezugnehmen auf einen Teil des S+ Signals von dem optischen Abzweig 35. Die Zwischenverstärker-Ausgangsleistungen der Verstärker 38 und 39 können eingestellt werden durch die CPU 12. Der WDM-Koppler 40 multiplext die verstärkten S und S+ Signale in ein gemultiplextes S+/S-Signal. Der WDM-Koppler 41 multiplext das verstärkte C/L-Signal und das S+/S-Signal in ein gemultiplextes Signallicht, das über die optische Faser 14 übertragen wird.
Die Raman-Pumplichtquelleneinheit 42 ist wie in 9 gezeigt konfiguriert. Die Raman-Pumplichtquelleneinheit 42 enthält eine Kopplungseinheit 45, eine S+ Raman-Pumplichtquelleneinheit 46, eine S-Raman-Pumplichtquelleneinheit 47, eine Ersatz (Zusatz) S+ Signal Raman-Pumplichtquelleneinheit 48 und eine Ersatz S-Signal Raman-Pumplichtquelleneinheit 49. Die S+ Raman-Pumplichtquelleneinheit 46 erzeugt S+ Band-Pumplichter der Wellenlängen λ1 und λ2 zum Pumpen des S+ Bandes (siehe 5). Die Einheit 46 enthält eine Laserdiode LD, die Pumplicht von λ1 emittiert, und eine andere Laserdiode LD, die Pumplicht von λ2 emittiert. Diese Laserdioden werden durch die CPU 12 über digital/analog-(D/A)Konverter gesteuert. Die Niveaus bzw. Levels der Pumplichter werden durch Photodioden über optische Abzweige überwacht und der CPU 12 über analog/digital-(A/D)Konverter zugeführt.
Die S-Raman-Pumplichtquelleneinheit 47 emittiert S-Band-Pumplichter der Wellenlängen λ3 und λ4 zum Pumpen des S-Bandes (siehe 5). Die Einheit 47 hat die gleiche Struktur wie die Einheit 46.
Die Ersatz S-Signal Raman-Pumplichtquelleneinheiten 48 und 49 werden erneut bereitgestellt gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Einheit 48 erzeugt zwei Ersatzpumplichter der Wellenlängen λ5 und λ6 in der Region zwischen den S-Band-Raman-Pumpwellenlängen und den S-Band-Signalwellenlängen. Die Einheit 48 hat die gleiche Struktur wie die Einheiten 46 und 47. Die Einheit 49 erzeugt zwei Ersatzpumplichter der Wellenlängen λ7 und λ8 in der Region bzw. in dem Bereich zwischen den S-Band-Raman-Pumpwellenlängen und den S-Band-Signalwellenlängen. Die Einheit 49 hat die gleiche Struktur wie die Einheiten 46–8.
Der Koppler 45 enthält sieben WDM-Koppler und multiplext die acht Raman-Pumplichter mit λ1 bis λ8. Das gemultiplexte Raman-Pumplicht wird auf den Zirkulator 43 angewendet, der es diesem ermöglicht, über die optische Faser 14 in die Richtung entgegengesetzt zur Richtung zu propagieren, in der Signallicht durch diese propagiert (entgegengesetzte Propagation). Das heißt, dass das so erzeugte gemultiplexte Pumplicht auf das Signallicht angewendet wird, das von dem vorangehenden Zwischenverstärkerknoten kommt (nicht in 9 gezeigt). Der Zirkulator 43 kann das gemultiplexte Raman-Pumplicht in die optische Faser 14 koppeln, selbst wenn diese spektral mit den S+/S-Signalwellenlängen überlappen.
Die CPU 12 steuert die Pumplichtquelleneinheiten 46–49 in Übereinstimmung mit den Niveaus der S+ und S-Bändern, die entsprechend durch die Photodioden 36 und 37 überwacht werden. Die Ausgangssignale der Photodioden 36 und 37 werden der CPU 12 über A/D-Konverter 51 und 52 zugeführt. Ferner empfängt die CPU 12 Information bezüglich des Status der Verstärker und steuert diese, wie später beschrieben wird. Der EEPROM 13 speichert Programme, die durch die CPU 12 ausgeführt werden, und führt eine Voreinstellung der Parameterwerte der Verstärkungen bzw. Gewinne der Verstärker (oder von den Abschwächern hinter den Verstärkern) und der Niveaus der Pumplichtquellen aus. Die Parametereinstellungen der Raman-Pumpleistungen und der Ausgangsleistungen der C- und L-Bandkanäle für die verschiedenen Szenarien (S+ Band aus, S-Band aus, etc.) werden bei der Installation des Systems bestimmt.
10A ist ein Flussdiagramm einer Steuerungsoperation, die von der CPU 12 ausgeführt wird, und 10B zeigt eine Tabelle, die mögliche Statusänderungen der S+ und S-Bänder beschreibt. Wie in 10B gezeigt, sind 16 Statusänderungen der S+ und S-Bänder möglich. Jede der Statusänderungen wird durch eine serielle Zahl #i identifiziert. Beispielsweise gibt es für #i = 1 keine Statusänderung und für #i = 4 ändern sich das S+ und S-Band von an zu aus. Für #i = 7 ändert sich das S+ Band von an (Vorhandensein von Signallichtern) zu aus (Abwesenheit von Signallichtern) und das S-Band vom Aus- zum An-Status. Die CPU 12 schaltet die Raman-Pumplichtquelleneinheiten 48 und 49 in Übereinstimmung mit der Steuerungssequenz an/aus, wenn eine Statusänderung der S+ und S-Bänder stattfindet.
Bezugnehmend auf 10A liest die CPU 12 die Überwachungssignale der S+ und S-Bänder, die von den Photodioden 36 und 37 zugeführt werden über die A/D-Konverter 51 und 52 aus (Schritt S11). Dann bestimmt die CPU 12, ob es eine Statusänderung der S+ und S-Bänder gibt. Es gibt keine Veränderung für #i = 1, 6, 11 und 16. In diesem Fall, fährt die Steuerungssequenz fort zu Schritt S18, der später beschrieben wird. Im Gegensatz dazu, wenn eine Statusänderung der S+ und S-Bänder auftritt, schaltet die CPU 12 die diskreten Verstärker der An-zu-Aus-Bänder (Schritt S13). Dann schaltet die CPU 12 die Ersatz-Raman-Pumpen für die Aus-zu-An-Bänder (Schritt S14). Für den Fall von #i = 7 schaltet die CPU 12 den in 8 gezeigten Verstärker 39 aus und schaltet die Ersatz S-Signal-Raman-Pumplichtquelle 49 aus. Bei Schritt S13 können in Abhängigkeit der optimalen Bedingungen, die bei der Installation des Systems bestimmt werden, die Ramam-Pumpen der An-zu-Aus-Bänder auch ausgeschaltet werden.
Dann sendet die CPU 12 über den Steuerungskanal 15 ein Steuerungssignal zu den vorangehenden Zwischenverstärkerknoten zum Einstellen der C- und L-Band-Leistungen gemäß den voreingestellten Werten der Parameter, die in dem EEPROM 13 für den Fall #i gespeichert sind (Schritt S15). Der Prozess des Schrittes S15 kann bei Bedarf weggelassen werden. Die C- und L-Band-Leistungen können eingestellt werden durch Steuern der optischen Verstärker oder der Abschwächer hinter den Verstärkern.
Danach schaltet die CPU 12 die Ersatz-Raman-Pumpen bzw. die Ersatz-Raman-Pumpe für das/die An-zu-Aus-Band/An-zu-Aus-Bänder (Schritt S16) und schaltet die diskreten Verstärker bzw. den diskreten Verstärker von den Aus-zu-An-Bändern bzw. dem Aus-zu-An-Band (Schritt S17). Für den Fall von #i = 7 schaltet die CPU 12 die Ersatz S+ Signal-Raman-Pumplichtquelleneinheit 48, die in 8 gezeigt ist, und schaltet den optischen Verstärker 38 an.
Schlussendlich empfängt die CPU 12 ein Steuerungssignal von dem nächsten Zwischenverstärkerknoten und stellt die lokalen C- und L-Band-Verstärker entsprechend ein (Schritt S18). Das heißt, dass die Verstärkerstufe 33 des Zwischenverstärkers 10, der in 8 gezeigt ist, eingestellt wird durch das Steuerungssignal, das von dem Zwischenverstärkerknoten 20 gesendet wird, der in 7 gezeigt ist. Es ist anzumerken, dass unabhängig der Statusänderungen die C- und L-Band-Verstärker (oder die Abschwächer hinter diesen Verstärkern) eingestellt werden gemäß dem Steuerungssignal, das von dem nächsten Zwischenverstärkerknoten empfangen wird.
Der Zwischenverstärkerknoten 20, der in 7 gezeigt ist, arbeitet auf die gleiche Art und Weise wie der Zwischenverstärkerknoten 10, und daher wird eine Beschreibung von diesem weggelassen.
Eine Beschreibung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird durchgeführt.
11 ist ein Blockdiagramm eines WDM-Übertragungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 11 werden den Teilen, die die gleichen sind wie diese, die in 7 gezeigt sind, die gleichen Bezugszeichen gegeben. Zwei Zwischenverstärkerknoten 100 und 200 setzen optische Spektrumanalysatoren (OSA) zum Überwachen der S+ und S-Bänder ein. Der Vorteil der Photodioden zum Überwachen der S+ und S-Bänder in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, dass deren Reaktion viel schneller ist als die der optischen Spektrumanalysatoren. Im Gegensatz dazu kann die Verwendung der Spektrumanalysatoren eine feinere Steuerung realisieren, wie später beschrieben wird.
Der Zwischenverstärker 100 ist mit optischen Spektrumanalysatoren (OSA) 20 und 22 ausgestattet, die mit der optischen Faser 14 über optische Abzweige 19 bzw. 21 verbunden sind. Die optischen Spektrumanalysatoren 20 überwachen die optischen Spektren von allen Bändern an der Eingangsseite der Verstärkungsstufe 11 und führen die spektralen Daten zu der CPU 12. Der optische Spektrumanalysator 22 überwacht die optischen Spektren von allen Bändern an der Ausgangsseite der Verstärkerstufe 11 und führt die spektralen Daten zu der CPU 12. Die Verstärkerstufe 11 und die Raman-Pumplichteinheit 42 sind beispielsweise in 8 gezeigt konfiguriert.
Auf eine ähnliche Art und Weise enthält der Zwischenverstärkerknoten 200 optische Spektrumanalysatoren 24 und 26, die entsprechend mit den Eingangs- und Ausgangsseiten der Verstärkerstufe 16 über optische Abzweige 23 und 25 verbunden sind.
12A ist ein Flussdiagramm für eine Steuerungsoperation der CPU 12 des Zwischenverstärkerknotens 100, und 12B zeigt eine Tabelle, die mögliche Statusänderungen von S+ und S-Bändern zeigt. Die Inhalte der Tabelle, die in 12B gezeigt ist, sind die gleichen wie diese der in 10B gezeigten. Die Steuerungssequenz, die in 12A gezeigt ist, enthält Schritte S12 bis S18, die mit Bezug auf 10A beschrieben wurden, und insbesondere die Schritte S20 und S21, die aus der Verwendung der optischen Spektrumanalysatoren resultieren. In den Schritten S12 bis S18 werden die spektralen Daten anstelle der Photodiodenüberwachungsausgänge verwendet.
Die CPU 12 führt zuerst Schritt S20 aus. Bei Schritt S20 liest die CPU 12 Eingangs- und Ausgangsspektraldaten von den Spektrumanalysatoren 20 und 22. Zusätzlich empfängt die CPU 12 Bereichseingangsspektraldaten von dem vorangehenden Zwischenverstärkerknoten (Zwischenverstärkerknoten 200) und stellt die Eingangsspektraldaten des Zwischenverstärkerknotens 100 dem nächsten Zwischenverstärkerknoten bereit. Dann führt die CPU 12 Schritt S12 aus. Wenn #i = 1, 6, 11 oder 16 ist, dann stellt die CPU 12 die Pumpleistungen ein durch Steuern der Laserdioden der Arbeitspumpleistungseinheiten unter den Einheiten 46 bis 49 über die entsprechenden D/A-Konverter ein. Diese Einstellung bezieht sich auf die Eingangs- und Ausgangsspektraldaten und die Eingangsspektraldaten, die von dem vorangehenden Zwischenverstärkerknoten empfangen werden. Die Eingangs- und Ausgangsspektraldaten zeigen den Status von all den Kanälen in jedem der Bänder. Daher ist es möglich, die Pumpleistungen genau einzustellen, so dass alle Kanäle bei gegebenen voreingestellten Niveaus eingestellt werden können, die in dem EEPROM 13 gespeichert sind. Ferner sendet bei Schritt S21 die CPU 12 ein Steuerungssignal zu dem vorangehenden Zwischenverstärkerknoten für die Einstellung der Signaleingangsleistungen. Dann führt die CPU 12 den Schritt S18 aus, der von dem Schritt S20 gefolgt wird.
Die erste und zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können modifiziert werden, so dass drei oder mehr Raman-Pumplichter verwendet werden können. Die Raman- Pumplichtquellen können eine Mehrfach-Wellenlänge-Pumplichtquelle sein, wie beispielsweise in WO 00/5622 offenbart ist. Die Überwachungsphotodiode 36 und 37, die in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden, überwachen die gesamten S+ bzw. S-Bänder. Alternativ kann ein Satz von Überwachungsdioden kombiniert werden mit einer WDM-Kopplervorrichtung zum Überwachen von mehreren Wellenlängengruppen (d. h. Unterbändern) innerhalb eines Bandes auf eine simultane Art und Weise. Die Überwachungsphotodioden können auch hinter den Verstärkern angeordnet sein.
Eine Beschreibung anderer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird durchgeführt.
13A ist ein Blockdiagramm eines Zwischenverstärkerknotens 10C gemäß einer dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung. Der Zwischenverstärkerknoten 10C unterscheidet sich von den Zwischenverstärkerknoten 10 in der Position des optischen Zirkulators 43. Wenn der Koppelverlust des WDM-Kopplers 31 genügend klein ist bei den Raman-Pumpwellenlängen, kann der optische Koppler 43 hinter dem WDM-Koppler 31 angeordnet werden, wie in 13A gezeigt. Dies hat einen Vorteil dahingehend, dass der Verlust der Signallichter in den C- und L-Bändern in der Übertragungsleitung reduziert werden.
13B ist ein Blockdiagramm einer Variation des Zwischenverstärkerknotens 10C. Ein Zwischenverstärkerknoten 10D, der in 13B gezeigt ist, ist so angeordnet, dass die C/L-Signallichter entgegengesetzt laufen mit Bezug auf die S+/S-Signallichter. Das heißt, dass die S+/S-Raman-Pumplichter, die durch die Raman-Pumplichtquelleneinheit 42 emittiert werden, zusammen mit den C/L-Signallichtern propagieren.
13C ist ein Blockdiagramm einer Modifizierung 10E des Zwischenverstärkerknotens 10C. Die Raman-Pumplichtquelleneinheit 42, die in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet wurde, wird in zwei Einheiten 42a und 42b aufgeteilt. Die Einheit 42a entspricht der Kombination der S+ und S-Raman-Pumplichtquelleneinheiten 46 und 47 und dem in 9 gezeigten zugehörigen WDM-Koppler. Die Einheit 42b entspricht der Kombination der Ersatz S+ und S-Signal-Raman-Pumplichtquelleneinheiten 48 und 49 und den in 43 gezeigten zugehörigen WDM-Kopplern. Die S+/S-Raman-Pumplichtquelleneinheit 42a ist mit der optischen Faser 14 vor dem WDM-Koppler 31 durch einen WDM-Koppler 55 gekoppelt. Die Ersatz S+ und S-Signal-Raman-Pumplichtquelleneinheit 42b ist durch den optischen Zirkulator 43 mit der entsprechenden inneren optischen Faser gekoppelt, so dass diese hinter dem WDM-Koppler 31 angeordnet ist. Mit der oberen Anordnung können die Einkoppelverluste des S+/S-Raman-Pumplichtes reduziert werden verglichen mit dem Zwischenverstärkerknoten 13A.
Eine Variation des Zwischenverstärkerknotens 10E ist als ein Zwischenverstärkerknoten 10F in 13D dargestellt. Die C/L-Signallichter propagieren zusammen mit Raman-Pumplichtern und propagieren entgegengesetzt mit Bezug auf die S+/S-Signallichter.
14A ist ein Blockdiagramm eines Zwischenverstärkerknotens 10G gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die S-Signalersatz-Raman-Pumplichtquelleneinheit 49 ist mit der entsprechenden inneren S-Signalübertragungsleitung gekoppelt, um hinter dem WDM-Koppler 32 angeordnet zu sein. Die Überwachungsphotodiode 36 überwacht einen Teil des S-Signals, der von dem optischen Abzweig 34 kommt. Die Einheit 49 wird basierend auf dem Status des S-Bandes gesteuert. Die S+ Signalersatz-Raman- Pumplichtquelleneinheit 48 ist mit der entsprechenden inneren S+ Signalübertragungsleitung gekoppelt, um hinter dem WDM-Koppler 32 angeordnet zu sein. Die Überwachungsphotodiode 37 überwacht einen Teil des S+ Signals, das von dem optischen Abzweig 35 kommt. Die Einheit 48 wird basierend auf dem Status des S+ Bandes gesteuert.
14B ist ein Blockdiagramm einer Variation 10H des Zwischenverstärkerknotens 10G. Die C/L-Signallichter propagieren zusammen mit den Raman-Pumplichtern und propagieren entgegengesetzt mit Bezug auf die S+/S Signallichter.
15A ist ein Blockdiagramm eines Zwischenverstärkerknotens 10I gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der sich die Signalwellenlängen lediglich in dem S-Band erstrecken. In diesem Fall können die Raman-Pumpwellenlängen zugeordnet sein ohne spektral mit den Signalwellenlängen zu überlappen. Dies ermöglicht eine Verwendung einer WDM-Vorrichtung zum Koppeln der S+ und S-Signalersatz-Raman-Pumpen in die Übertragungsleitung. Eine integriert S-Raman-Pumplicht/S+ und S-Signalersatz-Raman-Pumplichtquelleneinheit 42c ist mit der optischen Faser 14 durch einen WDM-Koppler 55 gekoppelt, der vor dem WDM-Koppler 31 angeordnet ist. Die Raman-Pumplichter, die durch die Einheit 42c emittiert werden, propagieren entgegengesetzt mit Bezug auf die S/C/L-Signallichter. Die Einheit 42c enthält die Raman-Pumplichtquelleneinheiten 47, 48 und 49 und die in 9 gezeigte zugehörigen WDM-Koppler der Kopplereinheit 45. Das S-Band wird durch die Überwachungsdiode 37 überwacht, die mit der inneren S-Signal-Übertragungsleitung gekoppelt ist, die sich von dem WDM-Koppler 31 erstreckt.
Die Raman-Pumplichtquelleneinheit 42c wird durch den Status des S-Bandes gesteuert, der durch die S-Signalüberwachungseinheit 37 unter der Steuerung der CPU 12 überwacht wird. Beispielsweise wird die Raman-Pumplichtquelleneinheit 48 in dem AN-Zustand gehalten, und die Raman-Pumplichtquelleneinheit 49 wird an/ausgeschaltet basierend auf dem Status des S-Bandes. Alternativ können die S+ und S-Signalersatzlichtquelleneinheiten 48 und 49 simultan an/ausgeschaltet werden basierend auf dem Status des S-Bandes.
15B ist ein Blockdiagramm einer Variation 10J des Zwischenverstärkerknotens 10I. Das S-Band-Raman-Pumplicht co-propagiert. Die Raman-Pumplichtquelleneinheit 42 ist aufgeteilt in die S-Raman-Pumplichtquelleneinheit 47 und eine S+ und S-Signalersatz-Raman-Pumplichtquelleneinheit 42b. Die Einheit 42b ist mit der optischen Faser 14 gekoppelt, die die Übertragungsleitung bildet, durch einen WDM-Koppler 60, der vor dem WDM-Koppler 41 angeordnet ist. Die S+ und S-Signalersatz-Raman-Pumplichter propagieren entgegengesetzt mit Bezug auf die C/L-Signallichter. Das S-Pumplicht propagiert zusammen mit den C/L-Signallichtern. Die S+ und S-Signalersatz-Raman-Pumplichtquelleneinheit 42b wird gesteuert durch den Status des S-Bandes, der durch die Überwachungsphotodioden 37 überwacht wird.
16A ist ein Blockdiagramm eines optischen Zwischenverstärkerknotens 10K, der eine andere Variation des Zwischenverstärkerknotens 10I ist. Ein WDM-Koppler 61 ist hinter dem WDM-Koppler 31 angeordnet. Die S+ und S-Signalersatz-Ramam-Pumplichtquelle 42b ist mit der inneren S-Signalübertragungsleitung durch den WDM-Koppler 61 gekoppelt. Das S-Raman-Pumplicht und die S+/S-Signalersatz-Raman-Pumplichter propagieren entgegengesetzt mit Bezug auf die S/C/L-Signallichter.
16B ist ein Blockdiagramm einer Variation 10L des Zwischenverstärkerknotens 10K. Der WDM-Koppler 61, mit dem die S+ und S-Signalersatz-Raman-Pumplichtquelle 42 gekoppelt ist, ist hinter dem S-Band-Verstärker 38 angeordnet. Die S+ und S-Signalersatz-Raman-Pumplichter propagieren entgegengesetzt mit Bezug auf die C/L-Signallichter. Die S-Raman-Pumplichter propagieren zusammen mit den C/L-Signallichtern.
17A ist ein Blockdiagramm eines optischen Zwischenverstärkerknotens 17A gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform wird ein Paar von optischen Schaltern 65 und 66 verwendet zum Realisieren eines Schutzes für die C/L-Band-Übertragung im Fall einer Unterbrechung der S+ und/oder S-Band-Übertragung. Die optischen Schalter 65 und 66 sind gekoppelt mit entsprechenden inneren Übertragungsleitungen über WDM-Koppler 75 und 76. Jeder der optischen Schalter 65 und 66 ermöglicht es, zwischen zwei optischen Pfaden auszuwählen. Das Paar der optischen Schalter 65 und 66 ist vor dem WDM-Koppler 31 angeordnet und verbindet selektiv mit der S+/S-Raman-Pumplichtquelleneinheit 42a oder der S+ und S-Signalersatz-Raman-Pumplichtquelleneinheit 42b mit der Übertragungsleitung.
Die optischen Schalter 65 und 66 werden gemeinsam gesteuert mit der S+ und S-Signalersatz-Raman-Pumplichtquelleneinheit 42b durch die CPU 12, wie in 9 gezeigt. Der Überwachungsausgabestatus wird von dem vorangehenden Zwischenverstärkerknoten zugeführt. Die Schaltsteuerung der optischen Schalter 65 und 66 ist die gleiche wie die zuvor erwähnte An/Aus-Steuerung der Raman-Pumplichtquelleneinheiten. Das heißt, dass die optischen Schalter 65 und 66 in Übereinstimmung mit der in 10B gezeigten Tabelle betrieben werden.
Es ist anzumerken, dass die optischen Schalter 65 und 66 nicht die simultane Übertragung von S+ und S-Signalersatz-Raman-Pumplichtern und S+/S-Signallichtern erlaubt. Dafür ist es notwendig, Schalten zwischen den S+/S-Raman-Pumplichtern und den S+ – und S-Signalersatz-Raman-Pumplichtern durchzuführen. Das heißt, dass lediglich das gesamte S+ und S-Band substituiert bzw. ersetzt werden kann. Die Raman-Pumplichter propagieren entgegengesetzt mit den Signallichtern.
Eine S+/S-Verstärkerstufe 62 wird verwendet zum Verstärkern der Signallichter in den S+ und S-Bändern. Eine Überwachungsphotodiode 63 überwacht den Zustand der S+ und S-Bänder. Die Überwachungsausgabe zum Steuern der S+ und S-Signalersatz-Raman-Pumplichtquelleneinheit des nächsten Zwischenverstärkerknotens wird zu dem nächsten Zwischenverstärkerknoten gesendet. Die S+/S/C/L-Signallichter propagieren gemeinsam.
17B ist ein Blockdiagramm einer Variation 10N des optischen Zwischenverstärkerknotens 10M. Ein Paar von optischen Schaltern 67 und 68 sind vor dem WDM-Koppler 41 bereitgestellt. Die S+/ und S-Signalersatz-Raman-Pumplichtquelleneinheit 42b ist selektiv mit der optischen Faser 14 durch die Schalter 67 und 68 gekoppelt, die durch die CPU 12 gesteuert werden. Die C/L-Signallichter propagieren entgegengesetzt mit Bezug auf die S+/S-Signallichter und propagieren gemeinsam mit den S+/S-Raman-Pumplichtern. Die S+ und Signalersatz-Raman-Pumplichter propagieren entgegengesetzt mit Bezug auf die C/L-Signallichter. Die Überwachungsausgabe von der Photodiode 63, die hinter der S+/S-Verstärkerstufe 62 angeordnet ist, wird durch die CPU 12 verwendet zum Steuern der Schalter 67 und 68 und der S+ und S-Signalersatz-Raman-Pumplichtquelleneinheit 42b.
18A ist ein Blockdiagramm eines optischen Zwischenverstärkerknotens 10P gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein optischer Schalter 49 zum selektiven Koppeln der S+ und S-Signalersatz-Raman-Punplichtquelleneinheit 42b mit der Übertragungsleitung ist hinter dem WDM-Koppler 31 bereitgestellt. Der optische Schalter 69 wird an/ausgeschaltet durch den Status der S+ und S-Bänder, die durch die Überwachungsphotodiode 63 überwacht werden unter der Steuerung der DPU 12. Die S+/S-Raman-Pumplichtquelleneinheit 42a ist vor dem WDM-Koppler 31 bereitgestellt und mit der optischen Faser über den WDM-Koppler 55 gekoppelt. Die S+/S/C/L-Signallichter propagieren gemeinsam, während die S+/S-Raman-Pumplichter und S+/S-Signalersatz-Raman-Pumplichter entgegengesetzt propagieren mit Bezug auf die Signallichter. Die CPU 12 steuert die S+ und S-Signalersatz-Raman-Pumplichtquelleneinheit 42b und den optischen Schalter 69 auf der Basis des Status der S+/S-Bänder, die durch die Photodiode 63 überwacht werden.
18B ist ein Blockdiagramm einer Variation 10Q des Zwischenverstärkerknotens 10P. Ein optischer Schalter 70 ist hinter dem WDM-Element 31 als der Zwischenverstärkerknoten, der in 18A gezeigt ist, bereitgestellt, aber ist an einer anderen Position angeordnet. Die S+ und S-Signalersatz-Raman-Pumplichtquelleneinheit 42b wird selektiv mit dem WDM-Koppler 41 durch den Schalter 70 gekoppelt basierend auf dem Status der S+/S-Bänder unter der Steuerung der CPU 12. Die S+ und S-Signalersatz-Raman-Pumplichter, die basierend auf dem Status der S+/S-Bänder geschaltet werden, propagieren entgegengesetzt mit Bezug auf die C/L-Signallichter und die S+/S-Raman-Pumplichter.
19A ist ein Blockdiagramm eines optischen Zwischenverstärkerknotens 10R gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Raman-Pumplichtquelleneinheit 48 zum Ersatz für S+ Signallichter ist hinter dem WDM-Koppler 56 durch einen optischen Schalter 72 gekoppelt. Die Raman-Pumplichtquelleneinheit 49 zum Ersatz der S-Signallichter ist hinter dem WDM-Koppler 56 durch einen optischen Schalter 71 gekoppelt. Die CPU 12 steuert die Raman-Pumplichtquelleneinheit 48 und den Schalter 72 auf der Basis des Status des S+ Bandes, der durch die Photodiode 37 überwacht wird. Ähnlicher Weise steuert die CPU 12 die Raman-Pumplichtquelleneinheit 49 und den Schalter 41 auf der Basis des Status des S-Bandes, der durch die Photodiode 36 überwacht wird. Die S+/S-Raman-Pumplichtquelleneinheit 42a ist mit der optischen Faser 14 über den WDM-Koppler 55 gekoppelt. Die S+/S-Raman-Pumplichter und die/S+ und S-Signalersatz-Raman-Pumplichter propagieren gemeinsam und propagieren entgegengesetzt mit Bezug auf die S+/S/C/L-Signallichter.
19B ist ein Blockdiagramm einer Variation 10S des optischen Verstärkers 10R. Die optischen Schalter 73 und 74 sind hinter den optischen Verstärkern 38 bzw. 39 bereitgestellt. Der optische Schalter 73 koppelt selektiv die Raman-Pumplichtquelle 49 mit dem WDM-Koppler 40 basierend auf dem Status des S-Bandes unter der Steuerung der CPU 12. Auf eine ähnliche Art und Weise koppelt der optische Schalter 74 die Raman-Pumplichtquelle 48 mit dem WDM-Koppler 40 basierend auf dem Status des S+ Bandes unter der Steuerung der CPU 12. Die S+ und S-Signalersatz-Raman-Pumplichter propagieren entgegengesetzt mit Bezug auf die C/L-Signallichter und die S+/S-Raman-Pumplichtquelleneinheit 42a.
25A zeigt einen optischen Aufbau zum Überwachen eines Teils er vorwärts und rückwärts propagierenden Lichter S+ S/CL in bidirektionalen Übertragungssystemen durch Verwenden von optischen Spektrumanalysatoren. Die vorwärts propagierenden Lichter sind in den S+ und S-Bändern, und die rückwärts propagierenden Lichter sind in den C- und L-Bändern. Optische Abzweige 160 und 161 sind vor und hinter der Verstärkerstufe bereitgestellt. Ein WDM-Koppler 162 koppelt Teile der eingehenden Signale von der Verstärkerstufe. Ein WDM-Koppler 163 koppelt Teile der ausgehenden Signale. Ein optischer Spektrumanalysator (OSA) 164, der mit dem WDM-Koppler 162 verbunden ist, überwacht die Leistungsniveaus der eingehenden Signale. Ein optischer Spektrumanalysator (OSA) 165, der mit dem WDM-Koppler 163 verbunden ist, überwacht die Leistungsniveaus der ausgehenden Signale. Die optischen Spektrumanalysatoren 164 und 165 kommunizieren über die CPU 12.
Nun wird eine Beschreibung eines optischen Zwischenverstärkerknotens gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben. Dieser Zwischenverstärkerknoten wird in DWDM-Systemen wie in 2D gezeigt verwendet. In DWDM-Systemen können Verschlechterungen aufgrund von nicht linearer Wechselwirkung zwischen benachbarten Kanälen reduziert werden durch kanalverschachtelte bidirektionale Übertragung. Die Kanalverschachtelung ist in einer Grafik in 2D dargestellt. Die Kanäle der entgegengesetzt (vorwärts und rückwärts) propagierenden Richtungen, die entsprechend durch durchgezogene und unterbrochene Linien dargestellt sind, werden verschachtelt. Bei der Verstärkerstufe werden optische Zirkulatoren verwendet zum Trennen von vorwärts und rückwärts propagierenden Kanälen. Die Verstärkerstruktur für jede Richtung ist ähnlich zu der der zuvor erwähnten ersten bis achten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die Differenz bzw. der Unterschied ist, dass alle Lichter in einem Zweig in der gleichen Richtung propagiert werden.
20A ist ein Blockdiagramm eines Zwischenverstärkerknotens 100A gemäß der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der auf die kanalverschachtelten bidirektionalen S/C/L-Übertragungssysteme angewendet werden kann. Der Zwischenverstärkerknoten 100A bearbeitet drei Bänder S, C und L. Der Zwischenverstärkerknoten 100A ist mit der optischen Übertragungsleitung gekoppelt, die durch die optische Faser 14 gebildet ist, über optische Zirkulatoren 43 und 121, die zwei Verstärkersysteme bilden. Eines der zwei Systeme enthält einen ersten optischen Verstärker, der in der Vorwärtspropagation involviert ist und aus den zuvor erwähnten Komponenten besteht. In ähnlicher Weise enthält das andere System einen zweiten optischen Verstärker, der die gleiche Struktur wie der erste optische Verstärker aufweist. Der zweite Verstärker, der in der Rückwärtspropagation involviert ist, besteht aus einem WDM-Koppler 122, einer C/L-Verstärkerstufe 123, einem S-Band-Verstärker 124, einem optischen Abzweig 125, einer Überwachungsphotodiode 126, einer S+ und S-Signalersatz-Raman-Pumplichtquelleneinheit 127, einem WDM-Koppler 129, einer S-Band-Raman-Pumplichtquelleneinheit 130 und einem WDM-Koppler 131.
Gemultiplextes Licht läuft durch den Zirkulator 43 und wird auf den WDM-Koppler 31 angewendet. Die C/L-Signallichter werden auf die C/L-Verstärkerstufe 33 angewendet. Das S-Signal und S-Band-Pumplichter werden auf den S-Band-Verstärker 38 angewendet. Die S+ und S-Signalersatz-Raman-Pumpquelleneinheit 42b wird gesteuert durch die CPU 12 auf der Basis des Status des S-Bandes in der Vorwärtspropagation, die durch die Photodiode 37 überwacht wird, über den optischen Abzweig 34. Die S+ und S-Signalersatz-Raman-Pumplichter werden gemultiplext mit den verstärkten S-Band-Signallichtern und den C/L-Signallichtern über den WDM-Koppler 60 und den WDM-Koppler 41. Ferner werden die S-Raman-Pumplichter gekoppelt mit der Ausgabe des WDM-Kopplers 41 durch den WDM-Koppler 55. Dann werden die gemultiplexten Lichter zu der optischen Faser 14 über den Zirkulator 121 gesendet.
Auf eine ähnliche Art und Weise läuft das gemultiplexte Licht über den Zirkulator 121 und wird auf den WDM-Koppler 122 angewendet. Die C/L-Signallichter und die S+/S-Signalersatz-Raman-Pumplichter, wenn vorhanden, werden auf die C/L-Verstärkerstufe 123 angewendet. Das S-Signal und S-Band-Pumplichter werden auf den S-Band-Verstärker 124 angewendet. Die S+ und S-Signalersatz-Raman-Pumpquelleneinheit 27 wird durch die CPU 12 gesteuert auf der Basis des Status des S-Bandes in der Rückwärtspropagation, die durch die Photodioden 126 über den optischen Abzweig 125 überwacht werden. Die S+ und S-Signalersatz-Raman-Pumplichter werden gemultiplext mit den verstärkten S-Band-Signallichtern und den C/L-Signallichtern über den WDM-Koppler 128 und den WDM-129. Ferner werden die S-Raman-Pumplichter gekoppelt mit dem Ausgang des WDM-Kopplers 129 durch den WDM-Koppler 131. Dann wird das gemultiplexte Licht zu der optischen Faser 14 über den Zirkulator 43 gesendet.
20B ist ein Blockdiagramm einer Variation 100E des optischen Zwischenverstärkerknotens 100A, der in 20A gezeigt ist. Die S-Raman-Pumplicht/S+ und S-Signalersatz-Raman-Pumplichtquelleneinheit 42c ist hinter dem WDM-Koppler 41 bereitgestellt über dem WDM-Koppler 55. Die CPU 12 steuert die Einheit 42c basierend auf dem Status des S-Bandes, das durch die Überwachungsphotodiode 37 überwacht wird, die mit der inneren S-Band-Vorwärtsübertragungsleitung gekoppelt ist, die sich von dem S-Band-Verstärker 38 erstreckt, über den WDM-Abzweig 34. Auf eine ähnliche Art und Weise ist die integrierte S-Raman-Pump/S+ und S-Signalersatz-Raman-Pumplichtquelleneinheit 130a bereitgestellt hinter dem WDM-Koppler 129 über dem WDM-Koppler 131. Die CPU 12 steuert die Einheit 130a auf der Basis des Status des Bands, das überwacht wird durch die Überwachungsdiode 126, die mit der inneren S-Band-Rückwärtsübertragungsleitung gekoppelt ist, die sich von dem S-Band-Verstärker 124 erstreckt.
21 ist ein Blockdiagram eines optischen Zwischenverstärkerknotens 100C gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 100C kann auf die kanalverschachtelten bidirektionalen Übertragungssysteme angewendet werden, die die S+/S/C/L-Bänder aufweisen. Das Vorwärtsverstärkungssystem enthält den zuvor erwähnten WDM-Koppler 31, die C/L-Verstärkerstufe 33, die S+/S-Verstärkerstufe 62, den WDM-Koppler 41, den optischen Abzweig 69, die S+/S-Band-Überwachungsdiode 63, die S+/S-Raman-Pumplichtquelleneinheit 42a, den WDM-Koppler 55, die S+ – und S-Signalersatz-Raman-Pumplichtquelleneinheit 42b, den WDM-Koppler 76 und die optischen Schalter 67 und 68. Auf eine ähnliche Art und Weise enthält das rückwärts gerichtete Verstärkersystem den zuvor erwähnten WDM-Koppler 122, die C/L-Verstärkerstufe 123, eine S/S-Verstärkerstufe 134, den WDM-Koppler 129, einen optischen Abzweig 135, eine S/S-Band-Überwachungsphotodiode 136, eine S+/S-Raman-Pumplichtquelleneinheit 138, einen WDM-Koppler 131, ein S+ und S-Signalerzsatz-Raman-Pumplichtquelleneinheit 138, einen WDM-Koppler 131, ein S+ und S-Signalersatz-Raman-Pumplichtquelleneinheit 137, einen WDM-Koppler 132 und optische Schalter 139 und 140.
Die Schalter 67 und 68 und die Raman-Pumplichtquelleneinheiten 42a und 42b werden von der CPU 12 gesteuert auf der Basis des Status der S+/S-Bänder in der Vorwärtspropagation, die durch die Photodiode 63 überwacht werden. Auf eine ähnliche Art und Weise werden die Schalter 139 und 140 und die Raman-Pumplichtquelleneinheiten 137 und 138 von der CPU 12 gesteuert auf der Basis des Status der S+/S-Bänder in der Rückwärtspropagation, die von der Photodiode 136 überwacht werden. Wenn das Vorwärts-S+ und/oder S-Band ausfällt, wird die S+ und S-Signalersatz-Raman-Pumplichtquelleneinheit 42 durch die optischen Schalter 67 und 68 ausgewählt. Wenn das Rückwärts-S+ und/oder S-Band ausfällt, wird die S+ und S-Signalersatz-Raman-Pumplichtquelleneinheit 137 durch die optischen Schalter 139 und 140 ausgewählt.
22 ist ein Blockdiagramm eines optischen Zwischenverstärkerknotens 100D gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das erste (Vorwärts) Verstärkersystem besteht aus dem WDM-Koppler 31, der C/L-Verstärkerstufe 33, der S+/S-Verstärkerstufe 62, dem optischen Abzweig 64, der Überwachungsphotodiode 63, der S+/und S-Signalersatz-Raman-Pumplichtquelleneinheit 42b, dem optischen Schalter 70, dem WDM-Koppler 41, der S+/S-Raman-Pumlichtquelleneinheit 42a und dem WDM-Koppler 55. Die S+ und S-Signalersatz-Raman-Pumplichtquelleneinheit 42b, die gesteuert wird basierend auf dem Status der S+/S-Bänder, die durch die Photodiode 63 überwacht werden, wird selektiv zu dem WDM-Koppler 41 über den optischen Schalter 70 gekoppelt. Der optische Schalter 70 wird gesteuert durch die CPU 12 zum Auswählen der S+/und S-Signalersatz-Raman-Pumplichtquelleneinheit 42b zum Schutz der C/L-Bandübertragung in der Vorwärtspropagation. Die S+/S-Raman-Pumplichtquelleneineheit 42a ist mit dem Zirkulator 121 über den WDM-Koppler 55 gekoppelt.
Das zweite (Rückwärts) Verstärkersystem besteht aus dem WDM-Koppler 122, der C/L-Verstärkerstufe 123, der S+/S-Verstärkerstufe 134, dem optischen Abzweig 135, der Überwachungsphotodiode 136, der S+/S-Signalersatz-Raman-Pumplichtquelleneinheit 137, dem optischen Schalter 140, dem WDM-Koppler 129, dem WDM-Koppler 131 und der S+/S- Raman-Pumpquelleneinheit 138. Die S+/und S-Signalersatz-Raman-Pumplichtquelleneinheit 137, die gesteuert wird auf der Basis des Status der S+/S-Bänder, die durch die Photodiode 136 überwacht werden, wird selektiv mit dem WDM-Koppler 139 über den optischen Schalter 140 gekoppelt. Der optische Schalter 140 wird durch die CPU 12 gesteuert zum Auswählen der S+/und S-Signalersatz-Raman-Pumplichtquelleneinheit 137 zum Schutz der C/L-Band-Übertragung in der Rückwärtspropagation. Die S+/S-Raman-Pumplichtquelleneinheit 138 ist mit dem Zirkulator 43 über den WDM-Koppler 131 gekoppelt.
23 ist ein Blockdiagramm eines Zwischenverstärkerknotens 100E gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das erste (Vorwärts) Verstärkersystem ist wie in 19B gezeigt konfiguriert mit Ausnahme der Position des WDM-Kopplers 55, mit dem die S+/S-Raman-Pumplichtquelleneinheit 42a verbunden ist. Der WDM-Koppler 55 des Zwischenverstärkerknotens 100E ist mit dem Ausgang des WDM-Kopplers 41 verbunden. Das zweite (Rückwärts) Verstärkersystem hat die gleiche Struktur wie das erste Verstärkersystem. Im Genaueren enthält das zweite Verstärkersystem den WDM-Koppler 122, die C/L-Verstärkerstufe 123, einen WDM-Koppler 1340, einen WDM-Koppler 1290, eine Überwachungsdiode 140, einen S-Band-Verstärker 141, einen optischen Abzweig 142, eine S-Signalersatz-Raman-Pumplichtquelleneinheit 143, einen optischen Schalter 144, eine Überwachungsphotodiode 145, einen S+ Band-Verstärker 146, einen optischen Abzweig 147, eine S+/S-Signalersatz-Raman-Pumplichtquelleneinheit 148, einen optischen Koppler 149, die S+/S-Raman-Pumplichtquelleneinheit 138 und den WDM-Koppler 129.
Wenn das S-Band einen Fehler aufweist, steuert die CPU 12 den optischen Schalter 144, die Raman-Pumplichtquelleneinheit 143 anstelle des S-Verstärkers 141 auszuwählen. Wenn das S+ Band einen Fehler aufweist, steuert die CPU 12 den optischen Schalter 149, die S+/S-Signalersatz-Raman-Pumplichtquelleneinheit 148 anstelle des S+ Verstärkers 146 auszuwählen.
24 ist ein Blockdiagramm einer Variation von einer beliebigen der optischen Verstärkereinheiten 100 und 100B–100E. Wenn das Raman-Pumplicht spektral nicht mit den Signalwellenlängen überlappt, können die zugehörigen Raman-Pumplichtquellen außerhalb der optischen Zirkulatoren 43 und 121 sein, zwischen den zwei Verstärkerstufen 150 und 151 gebildet sind. Eine Raman-Pumplichtquelleneinheit 152, die Raman-Pumplichter emittiert, die nicht spektral mit den Signalwellenlängen überlappen, ist mit der optischen Übertragungsleitung über einen WDM-Koppler 153 gekoppelt. Auf eine ähnliche Weise ist eine Raman-Pumplichtquelleneinheit 154, die Raman-Pumplichter emittiert, die nicht spektral mit den Signalwellenlängen überlappen, mit der optischen Übertragungsleitung über einen WDM-Koppler 155 gekoppelt.
In den optischen Zwischenverstärkerknoten 100 und 100B–100E werden die Überwachungsphotodioden verwendet. Es können auch optische Spektrumanalysatoren verwendet werden.
25B zeigt einen optischen Aufbau zum Überwachen eines Teils der vorwärts- und rückwärts propagierenden Lichter in kanalverschachtelten bidirektionalen Übertragungssystemen durch Verwenden von optischen Spektrumanalysatoren. Die vorwärts propagierenden Lichter sind in den geraden Kanälen involviert, und die rückwärts propagierenden Lichter sind in den ungeraden Kanälen involviert. Anstelle der WDM-Koppler 162 und 163 werden optische Schalter 166 und 167 verwendet, wie in 25B gezeigt.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die spezifisch beschriebenen ersten bis zwölften Ausführungsformen, Variationen und Modifikationen davon beschränkt.
Beispielsweise kann eine unterschiedliche Anzahl von Raman-Pumplichtern verwendet werden. Die Raman-Pumpquellen können Pumpquellen mit mehreren Wellenlängen sein, wie beispielsweise in WO00/05622 offenbart. Es können auch wellenlängendurchstimmbare Pumplichtquellen verwendet werden. Eine einzelne Photodiode kann entweder verwendet werden zum Überwachen des gesamten optischen Bandes, oder ein Satz von Photodioden kann kombiniert werden mit einer WDM-Kopplervorrichtung zum Überwachen der mehreren Wellenlängengruppen (d. h. Unterbänder) innerhalb eines Bandes auf eine simultane Art und Weise. Die Überwachungsphotodioden können auch hinter den Verstärkern angeordnet sein.
Ausführungsformen enthalten Systeme mit anderen Kombinationen und mit zusammen propagierenden und entgegengesetzt propagierenden Signal- und Pumplichtern, so wie ein System, in dem die S+/S-Pumplichter zusammen propagieren mit den Signallichtern. Ausführungsformen enthalten Systeme, die einen unterschiedlichen Satz von Bändern verwenden, so wie ein System, das S+/C/L-Bänder verwendet, als auch Systeme, die den Wellenlängenbereich hinter dem L/Band enthalten (d. h. L+ Band).
Es ist anzumerken, dass eine Ausführungsform ein Schema bereitstellt, das eine Aktualisierung von Breitband-WDM-Systemen während des Dienstes erlaubt, in denen die Leistungsübertragung von vergleichsweise kurzwelligen Kanälen zu vergleichsweise langwelligen Kanälen für eine zuverlässige Übertragung von langwelligen Kanälen. Wenn in solchen Systemen zuerst eine kleine Anzahl von kurzwelligen Kanälen verwendet wird, jedoch die Addition von weiteren kurzwelligen Kanälen optional gehalten werden sollte, muss eine Bereitstellung für spätere Aktualisierbarkeit während des Dienstes durchgeführt werden. Für diesen Zweck stellt eine kleine Anzahl von kurzwelligen Ersatz-Raman-Pumpen die Leistung den vergleichsweise langwelligen Kanälen bereit. Jede Ersatz-Pumpwellenlänge ersetzt eine Gruppe von kurzwelligen Kanälen, die später installiert werden.

Claims

Eine optische Verstärkervorrichtung, die betriebsfähig ist zum Übertragen von Leistung von vergleichsweise kurzwelligen Signalen in einem ersten Wellenlängenband (S⁺, S) zu vergleichsweise langwelligen Signalen in einem langwelligen Band (C, L), wobei die optische Verstärkervorrichtung umfasst: eine Verstärkerstufe (11), die mit einem optischen Übertragungsmedium (14) gekoppelt ist; eine erste Pumplichtquelleneinheit (46, 47) zum Zuführen zu dem optischen Übertragungsmedium von Licht zum Raman-Pumpen von Signalen des ersten Wellenlägenbandes, so dass die Signale in der Lage sind, Leistung zu längerwelligen Signalen in dem langwelligen Band zuzuführen; eine Überwachungseinrichtung (20, 22, 36, 37) zum Überwachen eines Status des ersten Wellenlängenbandes; und eine Signalersatzpumplichtquelleneinheit (48, 49) zum Zuführen zu dem optischen Übertragungsmedium in Reaktion auf einen Abfall der Leistung des ersten überwachten Wellenlängenbandes von mindestens einem Ersatzpumplicht, das eine Wellenlänge aufweist, die in dem ersten Wellenlängenband liegt und die unterschiedlich ist zu der Wellenlänge des Signals in dem ersten Wellenlängenband, so dass dieses mindestens eine Ersatzpumplicht zusätzliche Leistung zu längerwelligen Signalen in dem langwelligen Band in Relation zu dem Status des ersten Wellenlängenbandes zuführt.
Die optische Verstärkervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Überwachungseinrichtung (20, 22, 36, 37) angeordnet ist zum Überwachen eines Fehlens von einem Signal in dem ersten Wellenlängenband.
Die optische Verstärkervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Überwachungseinrichtung (20, 22, 36, 37) angeordnet ist zum Überwachen eines Leistungsniveaus des ersten Wellenlängenbandes.
Die optische Verstärkervorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Steuereinheit (12), die angeordnet ist zum Schalten zu der Signalersatzpumplichtquelleneinheit (48, 49), um mindestens das eine Ersatzpumplicht zu emittieren, wenn die Überwachungseinrichtung (20, 22, 36, 37) ein Fehlen eines Signals in dem ersten Wellenlängenband detektiert.
Die optische Verstärkervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Signalersatzpumplichtquelleneinheit (48, 49) angeordnet ist zum Zuführen einer Vielzahl von Ersatzpumplichtern von unterschiedlichen Wellenlängen.
Die optische Verstärkervorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Überwachungseinrichtung (20, 22, 36, 37) angeordnet ist zum Überwachen eines Status eines zweiten Wellenlängenbandes, das vergleichsweise kurze Wellenlängen umfasst, zusätzlich zu dem ersten Wellenlängenband; und die Signalersatzpumplichtquelleneinheit (48, 49) angeordnet ist zum Zuführen von mindestens einem zusätzlichen Ersatzpumplicht zu dem optischen Übertragungsmedium in Reaktion auf einen Abfall der Leistung des zweiten überwachten Wellenlängenbandes, so dass das mindestens eine zusätzliche Ersatzpumplicht zusätzliche Leistung zuführt zu längerwelligen Signalen in dem langwelligen Band in Relation zu dem Status des zweiten Wellenlängenbandes.
Die optische Verstärkervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Überwachungseinrichtung (20, 22, 36, 37) angeordnet ist zum Überwachen eines Leistungsniveaus des zweiten Wellenlängenbandes.
Die optische Verstärkervorrichtung nach Anspruch 6, ferner umfassend eine Steuereinheit (12), die angeordnet ist zum Schalten auf die Signalersatzpumplichtquelleneinheit (48, 49) zum Emittieren des mindestens einem Ersatzpumplichtes und des mindestens einem zusätzlichen Ersatzpumplichtes, wenn die Überwachungseinrichtung (20, 22, 36, 37) ein Fehlen von Signalen in dem ersten bzw. zweiten Wellenlängenband detektiert.
Die optische Verstärkervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Signalersatzpumplichtquelleneinheit (48, 49) angeordnet ist zum Zuführen einer Vielzahl von zusätzlichen Ersatzpumplichtern mit unterschiedlichen Wellenlängen.
Die optische Verstärkervorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen optischen Zirkulator (43), der angeordnet ist zum Koppeln der Pumplichtquelleneinheit mit dem optischen Übertragungsmedium (14).
Die optische Verstärkervorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen WDM-(Wellenlängenmultiplex)Koppler (40, 41) zum Koppeln der Pumplichtquelleneinheit mit dem optischen Übertragungsmedium (14).
Die optische Verstärkervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Signalersatzpumplichtquelle (48, 49) angeordnet ist zum Zuführen des mindestens einen Ersatzpumplichtes zu dem optischen Übertragungsmedium (14), so dass das mindestens eine Ersatzpumplicht über das optische Übertragungsmedium in einer Richtung popagiert, die identisch ist zu der, in der die längerwelligen Signale propagieren.
Die optische Verstärkervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Signalersatzpumplichtquelle (48, 49) angeordnet ist zum Zuführen des mindestens einem Ersatzpumplichtes zu dem optischen Übertragungsmedium (14), so dass mindestens ein Ersatzpumplicht über das optische Übertragungsmedium (14) in einer Richtung propagiert, die entgegengesetzt ist zu der, in der die längerwelligen Signale propagieren.
Die optische Verstärkervorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Verstärkerstufe eine Vielzahl von Verstärkersystemen umfasst; und das mindestens eine Ersatzpumplicht dem optischen Übertragungsmedium (14) über eines der Vielzahl der Verstärkersysteme zugeführt wird.
Die optische Verstärkervorrichtung nach Anspruch 6, wobei: die Verstärkerstufe Verstärkersysteme umfasst; und das mindestens eine Ersatzpumplicht und das mindestens eine zusätzliche Ersatzpumplicht dem optischen Übertragungsmedium (14) über die jeweiligen Verstärkersysteme zugeführt werden.
Die optische Verstärkervorrichtung nach Anspruch 6, wobei: die Verstärkerstufe Verstärkersysteme umfasst; und die Überwachungseinrichtung (20, 22, 36, 37) Teile enthält, die mit den entsprechenden Verstärkersystemen verbunden sind, und zum jeweiligen Überwachen des Status des ersten und zweiten Wellenlängenbandes.
Die optische Verstärkervorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen optischen Schalter zum selektiven Koppeln der Pumplichtquelleneinheit (46, 47) mit dem optischen Übertragungsmedium (14).
Die optische Verstärkervorrichtung nach Anspruch 17, wobei der optische Schalter vor der Verstärkerstufe (11) bereitgestellt ist.
Die optische Verstärkervorrichtung nach Anspruch 17, wobei der optische Schalter innerhalb der Verstärkerstufe (11) bereitgestellt ist.
Die optische Verstärkervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Überwachungseinrichtung eine Photodiode (36, 37) enthält.
Die optische Verstärkervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Überwachungseinrichtung einen optischen Spektrumanalysator (20, 22) enthält.
Die optische Verstärkervorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Überwachungseinrichtung (20, 22, 36, 37) angeordnet ist zum Überwachen des Status einer Vielzahl von Wellenlängenbändern, die das erste Wellenlängenband enthalten; und die Signalersatzpumplichtquelleneinheit (48, 49) angeordnet ist zum Zuführen einer Vielzahl von Ersatzpumplichtern, die mindestens das eine Ersatzpumplicht enthalten, zu dem optischen Übertragungsmedium (14) auf der Basis des Status der Vielzahl von überwachten Wellenlängenbändern, so dass die Vielzahl von Ersatzpumplichtern zusätzliche Leistung zu längerwelligen Signalen zuführen in Relation zu dem Status der Vielzahl der überwachten Wellenlängenbänder.
Die optische Verstärkervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Ersatzpumplicht ein Raman-Pumplicht ist.
Eine optische Verstärkervorrichtung für die Verwendung in einem bidirektionalen System, wobei die optische Verstärkervorrichtung betriebsfähig ist zum Transferieren von Leistung von vergleichsweise kurzwelligen Signalen in einem ersten Wellenlängenband (S⁺, S) zu vergleichsweise langwelligen Signalen in einem langwelligen Band (C, L), wobei die optische Verstärkervorrichtung umfasst: erste und zweite Verstärkersysteme; und Richtungskoppelelemente, die die erste und zweite Verstärkerstufe mit einem optischen Übertragungsmedium (14) koppeln, wobei das erste und zweite Verstärkersystem einen optischen Verstärker gemäß Anspruch 1 umfassen.
Die optische Verstärkervorrichtung nach Anspruch 24, wobei: die Überwachungseinrichtung (20, 22, 36, 37) angeordnet ist zum Überwachen eines Status eines zweiten Wellenlängenbandes, das vergleichsweise kurze Wellenlängen umfasst, zusätzlich zu dem ersten Wellenlängenband; und die Signalersatzpumplichtquelleneinheit (48, 49) angeordnet ist zum Zuführen von mindestens einem zusätzlichen Ersatzpumplicht zu dem optischen Übertragungsmedium in Reaktion auf einen Abfall der Leistung des zweiten überwachten Wellenlängenbandes, so dass das mindestens eine zusätzliche Ersatzpumplicht zusätzliche Leistung zuführt zu längerwelligen Signalen in dem langwelligen Band in Relation zu dem Status des zweiten Wellenlängenbandes.
Die optische Verstärkervorrichtung nach Anspruch 24, wobei: die Überwachungseinrichtung (20, 22, 36, 37) angeordnet ist zum Überwachen des Status einer Vielzahl von Wellenlängenbändern, die das erste Wellenlängenband enthalten; und die Signalersatzpumplichtquelleneinheit (48, 49) angeordnet ist zum Zuführen einer Vielzahl von Ersatzpumplichtern, die mindestens ein Ersatzpumplicht enthalten, zu dem optischen Übertragungsmedium (14) auf der Basis des Status der Vielzahl von überwachten Wellenlängenbändern, so dass die Vielzahl der Ersatzpumplichter zusätzliche Leistung zu längerwelligen Signalen zuführen in Relation zu dem Status der Vielzahl der überwachten Wellenlängenbändern.
Ein Verfahren zum Steuern einer optischen Verstärkervorrichtung, die Schritte umfassend: Zuführen zu einem optischen Übertragungsmedium von erstem Pumplicht für Raman-Pumpsignale eines ersten Wellenlängenbandes (S⁺, S), so dass die Signale in der Lage sind, Leistung zu längerwelligen Signalen in einem langwelligen Band (C, L) zuzuführen; Überwachen eines Status des ersten Wellenlängenbandes (S⁺, S); und Zuführen zu dem optischen Übertragungsmedium in Reaktion auf einen Abfall der Leistung des ersten überwachten Wellenlängenbandes von mindestens einem Ersatzpumplicht, das eine Wellenlänge aufweist, die in dem ersten Wellenlängenband liegt, und die unterschiedlich ist zu der Wellenlänge der Signale des ersten Wellenlängenbandes, so dass das Ersatzpumplicht zusätzliche Leistung zu den längerwelligen Signalen in dem langwelligen Band zuführt in Relation zu dem Status des ersten Wellenlängenbandes.
Das Verfahren nach Anspruch 27, wobei: der Schritt des Überwachens das Überwachen eines Status eines zweiten Wellenlängenbandes zusätzlich zu dem ersten Wellenlängenband umfasst; und der Schritt des Zuführens das Zuführen von mindestens einem zusätzlichen Ersatzpumplicht zu dem optischen Übertragungsmedium in Reaktion auf einen Abfall der Leistung des zweiten überwachten Wellenlängenbandes umfasst, so dass das mindestens eine zusätzliche Ersatzpumplicht zusätzliche Leistung zu längerwelligen Signalen in dem langwelligen Band zuführt in Relation zu dem Status des zweiten Wellenlängenbandes.
Das Verfahren nach Anspruch 27, wobei: der Schritt des Überwachens das Überwachen des Status einer Vielzahl von Wellenlängenbändern enthält, die das erste Wellenlängenband enthalten; und der Schritt des Zuführens das Zuführen einer Vielzahl von Ersatzpumplichtern umfasst, die das mindestens eine Ersatzpumplicht enthalten, zu dem optischen Übertragungsmedium auf der Basis des Status der Vielzahl der überwachten Wellenlängenbänder, so dass die Vielzahl der Ersatzpumplichter zusätzliche Leistung zu längerwelligen Signalen in dem langwelligen Band zuführen in Relation zu dem Status der Vielzahl der überwachten Wellenlängenbänder.
Ein optisches Übertragungssystem, das betriebsfähig ist zum Transferieren von Leistung von vergleichsweise kurzwelligen Signalen in einem ersten Wellenlängenband (S⁺, S) zu vergleichsweise langwelligen Signalen in einem langwelligen Band (C, L), das System umfassend: optische Verstärkervorrichtungen; und ein optisches Übertragungsmedium (14), das die optische Verstärkervorrichtungen koppelt, wobei eine der optischen Verstärkervorrichtungen einen optischen Verstärker gemäß Anspruch 1 umfasst.
Ein bidirektionales optisches Übertragungssystem, das betriebsfähig ist zum Übertragen von Leistung von vergleichsweise kurzwelligen Signalen in einem ersten Wellenlängenband (S⁺, S) zu vergleichsweise langwelligen Signalen in einem langwelligen Band (C, L), wobei das bidirektionalen optische Übertragungssystem umfasst: optische Verstärkervorrichtungen; und ein optisches Übertragungsmedium (14), das die optische Verstärkervorrichtungen koppelt, wobei eine der optischen Verstärkervorrichtungen einen optischen Verstärker nach Anspruch 24 umfasst.