專利名稱：控制可變光衰減器的控制器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種光纖通信系統，該系統利用波分多路復用來發送波長多路復用的光信號。更具體地說，本發明涉及一種控制光衰減器或光放大器的控制器，當信道的數目變化時改變波長多路復用的光信號的功率電平。
波分多路復用被使用于光纖通信系統，來以高速傳遞相對大量的數據。


圖1是一個傳統的光纖通信系統的示意圖，它利用了波分多路復用來通過一條光纖發送例如四個信道。參見圖1，發送單元20-1，20-2，20-3和20-4分別發送具有波長λ1-λ4的載波。每個載波都被信息調制并代表一個具體的信道。不同的載波通過光多路復用器22被多路復用在一起，成為一個波長復用的光信號。波長復用的光信號通過光纖24被發送到光去復用器26。光去復用器26將波長復用光信號分支成四個分別具有波長λ1-λ4的獨立的光信號。四個分支的獨立的光信號然后分別被接收單元28-1，28-2，28-3和28-4檢測。
當上述的光纖通信系統將四個載波多路復用在一起時，通常的做法是多路復用四個以上的載波。更具體地說，許多不同的載波可被多路復用在一起。以這種方式，通過一條光纖可以傳遞相對大量的數據。
光放大器(未示出)或者光中繼器(未示出)典型地是插在光多路復用器22和光去復用器26之間，放大通過光纖24的波長復用光信號。這種光放大器典型地是稀土摻雜的光纖放大器，它直接放大波長復用的光信號。即，稀土摻雜的光纖放大器放大波長復用光信號時不必將波長復用的光信號轉換成電信號。
不幸的是，當波長復用的光信號中的信道的數目變化時，使用稀土摻雜的光纖放大器會產生若干問題。更具體地說，在變化過程中(即，信道的數目的變化完成之前)，每個信道的光功率也被不希望地改變了，從而引起波長復用的光信號的非線性劣化或S/N(信躁比)下降。
因此，本發明的目的就是提供一種光放大器設備，當信道數目變化時減小波長復用的光信號的非線性劣化或S/N(信躁比)下降。
本發明的其他的目的和優點將見于下述的說明書或從本發明的實際應用當中得出。
本發明的前述目的可通過下面的設備取得，該設備包括一個光放大器和控制器。該光放大器放大具有可變數目的信道的光信號。該控制器響應于光信號中的信道的數目的變化控制放大的光信號的功率電平。
更具體地說，本發明的目的是通過提供一個控制器取得的，該控制器(a)在改變光信號中的信道的數目之前和之后，以可變的光透射率通過放大的光信號，使得放大的光信號的功率電平按照光信號中信道的數目保持為接近恒定值，并且，(b)當光信號中的信道數目被改變時，以恒定的光透射率通過放大的光信號。
本發明的目的也通過提供下面的設備獲得，該設備包括一個光放大器，一個控制器，一個去復用器和一個自動電平控制單元。光放大器放大具有可變信道數的光信號。控制器響應于光信號中的信道的數目的變化控制放大的光信號。去復用器將受控的放大的光信號去復用為單獨的信號。自動電平控制單元控制相應的單獨的信號的功率電平，使得單獨的信號的功率電平保持為大約恒定。
本發明的目的也通過提供下面的設備取得，該設備包括一個自動電平控制單元和一個光纖放大器。自動電平控制單元保持光信號的功率電平大體為恒定值并產生相應的輸出信號。光纖放大器將自動電平控制單元的輸出信號以恒定的增益進行放大。
本發明的目的也通過提供一個光放大器和控制器取得。光放大器放大一個具有可變信道數目的光信號。在改變光信號中的信道的數目之前和之后，控制器按照光信號中信道的數目保持放大的光信號的功率電平接近恒定值。當光信號的信道數目被改變時，控制器一個大約恒定的增益放大已放大的光信號。
此外，本發明的目的也通過提供下面的設備取得，該設備包括一個光放大器，一個光衰減器和控制器。光放大器放大具有可變數目的信道的光信號。光衰減器通過放大的光信號并具有一個可變的光透射率。在改變光信號中的信道的數目之前，控制改變光衰減器的光透射率，使得放大的光信號的功率電平保持為一個大體的恒定值，該值取決于改變信道數目之前光信號中的信道數目。當光信號中的信道數目被改變時，控制器保持光衰減器的光透射率為恒定值。在改變光信號中的信道的數目之后，控制器改變光衰減器的光透射率使得放大的光信號的功率電平保持為大約為恒定值該值取決于在改變信道的數目之后的光信號中的信道數目。
本發明的目的也通過提供一種用于控制具有可變信道數目并由光放大器放大的光信號方法取得。該方法包括步驟(a)在改變光信號中的信道的數目之前和之后，以可變的光透射率通過放大的光信號，使得放大的光信號的功率電平按照光信號中信道的數目保持為接近恒定值，并且，(b)當光信號中的信道數目被改變時，以恒定的光透射率通過放大的光信號。
本發明的目的也通過提供一種用于控制具有可變信道數目并由光放大器放大的光信號方法取得，(a)在改變光信號中的信道的數目之前和之后，以可變的光透射率通過放大的光信號，使得放大的光信號的功率電平按照光信號中信道的數目保持為接近恒定值，并且，(b)當光信號中的信道數目被改變時，以大約恒定的增益放大已放大的光信號。
通過下面結合附圖對本發明的最佳實施例的描述，本發明的其他目的和優點將會更加明晰。
圖1(現有技術)為顯示傳統光纖通信系統的示意圖。
圖2(現有技術)顯示了用于利用波分多路復用的光纖通信系統的光放大設備的示意圖。
圖3為顯示根據本發明的實施例的光放大設備的視圖。
圖4(A)和4(B)為顯示根據本發明的實施例的圖3的光放大設備的操作的曲線，其中光信號中的信道數目N被改變。
圖5是顯示根據本發明的實施例的自動增益控制電路的示意圖。
圖6是顯示根據本發明的實施例的自動電平控制電路的示意圖。
圖7是顯示根據本發明的實施例的圖6中所示的自動電平控制電路的轉換電路的示意圖。
圖8和9是顯示根據本發明的另外的實施例的自動電平控制電路的示意圖。
圖10是顯示根據本發明的實施例的光放大設備的視圖。
圖11是顯示根據本發明的另一個實施例的光放大設備的視圖。
圖12是顯示根據本發明的一個實施例的光放大設備的視圖。
圖13是顯示根據本發明的另一個實施例的光放大設備的視圖。
圖14是顯示根據本發明的另一個實施例的光放大設備的視圖。
圖15是顯示根據本發明的另一個實施例的光放大設備的視圖。
圖16是顯示根據本發明的另一個實施例的光放大設備的視圖。
圖17是顯示根據本發明的另一個實施例，對圖16中所示的光放大設備的改進示意圖。
圖18(A)顯示了根據本發明的實施例的光放大設備中的稀土摻雜的光纖(EDF)中增益相對波長特性的曲線。
圖18(B)是顯示根據本發明的實施例的光放大設備中的光纖的透射率的曲線。
圖18(C)顯示了根據本發明的實施例的圖18(A)中的稀土摻雜的光纖(EDF)和圖18(B)中的光纖的總體增益的曲線。
圖19是顯示根據本發明的實施例的光放大設備的視圖。
圖20是顯示根據本發明的另一個實施例的光放大設備的視圖。
圖21是顯示根據本發明的另一個實施例的光放大設備的視圖。
圖22是顯示根據本發明的另一個實施例的光放大設備的視圖。
圖23是顯示根據本發明的一個實施例的光放大設備的視圖。
圖24是根據本發明的實施例的圖23中的光放大設備的部分的更詳細的視圖。
圖25是顯示采用根據本發明的實施例的光放大設備的光纖通信系統的視圖。
圖26是根據本發明的實施例的圖25中的光放大設備的更詳細的視圖。
圖27是顯示根據本發明的實施例的使用多個放大設備的傳輸線路的視圖。
圖28是顯示根據本發明的光放大設備的操作的時序圖。
圖29是顯示根據本發明的實施例的光通信系統的一部分的視圖。
下面詳細參見本發明的實施例，這些實施例被示于附圖中，其中相同的標號表示相同的部件。
圖2是顯示用于采用波分多路復用的光纖通信系統光放大設備的示意圖，并且與這里引用的美國專利申請08/655,027中的設備相似。
現在參見圖2，該光放大設備包括一個第一部分1000(有時稱為“稀土摻雜光纖放大器部分”)和一個第二部分2000(有時稱為“電控光裝置部分”)。
第一部分1000包括一個稀土摻雜的光纖(BDF)34，光分支耦合器361和362，光隔離器381和382，光二極管401和402，光波長復用耦合器42，泵激光二極管(LD)44和自動光增益控制電路(AGC)46。
第二部分2000包括光分支耦合器363，電控可變光衰減器(ATT)48，光二極管(PD)403，和一個自動電平控制電路(ALC)50。光衰減器48由例如一個磁光元件構成。但是，也可以采用不同類型的光衰減器。
波長復用光信號通過光分支耦合器361，光隔離器38和光波長復用耦合器42被送到稀土摻雜的光纖34。激勵光束由泵激光二極管44通過光波長復用耦合器42提供到稀土摻雜的光纖34。波長復用光信號由稀土摻雜的光纖34放大并通過光隔離器382和光分支耦合器362輸入到光衰減器48。
由光分支耦合器361分支的波長復用光信號的一部分通過光二極管401轉換成電信號并被輸入到自動光增益控制電路46。由光分支耦合器362分支的放大的波長復用光信號的一部分由光二極管402轉換成電信號并被輸入到自動光增益控制電路46。泵激光二極管44被控制使輸入波長復用光信號的電平和放大的波長復用光信號的電平之間的比值保持在一個預定值。
更具體地說，自動光增益控制電路46控制泵激光二極管44使其將通過光二極管401轉換成電信號的輸入波長復用光信號的電平和由光二極管402轉換成電信號的放大的波長復用光信號的電平之間的比值保持為一個恒定值。這樣，第一部分1000通過將光增益控制為恒定值保持波長依賴性。
由光分支耦合器363分支的輸出波長復用光信號通過光二極管403被轉換成電信號并被輸入到自動電平控制電路50。光衰減器48被控制以便將波長復用光信號保持為恒定值。
更具體地說，自動電平控制電路50利用由光二極管403從波長復用光信號得到的電信號控制光衰減器48，以便將波長復用光信號保持為恒定值。
不幸的是，當如圖2所示的光放大設備被用于利用波分多路復用的光纖通信系統時，波長復用的光信號中使用的信道數目的變化可產生很大的問題。
例如，對于每個波長(信道)，通常需要放大器具有預定的輸出光功率，以便在接收機中保證所需的信躁比(S/N)比。假定有N個信道，用于放大波長復用的光信號的稀土摻雜光纖放大器的總光輸出Pc被控制為N*P。在信道數目N存在+α到-α的變化的情況下，轉換控制被進行使得總光功率為(N±α)P。由于轉換控制引起的每個具體的波長(信道)的光功率的變化，可能產生非線性的劣化或信躁比(S/N)的下降。
此外，在圖2中第一部分1000的光輸出通過第二部分2000被保持為恒定值。因此，當第一部分1000的輸出超過預定的電平時，第二部分2000將該光輸出保持為恒定值。結果，光衰減器48的使用將需要通過第一部分32的額外的放大措施，并且用于保持光增益為恒定值的泵激光二極管44應當與輸入波長復用光信號的電平呈指數關系地被控制。因此，有必要提供一個相對地高性能的泵激光二極管44。
圖3為顯示根據本發明的實施例的光放大設備的視圖。該光放大設備包括一個第一部分1000和第二部分2000。第一部分1000包括一個稀土摻雜的光纖(EDF)521，光分支耦合器541和542，光隔離器551和552，光波長復用耦合器561，光二極管(PD)581和582，泵激光二極管591，自動增益控制電路(AGC)601。第一部分1000在保持波長依賴性的同時放大波長復用光信號。
例如，波長復用光信號典型地處于1.5μm的頻帶中。鉺摻雜光纖是已知的用于放大該頻帶中光信號的，并因此用作稀土摻雜的光纖(EDF)521。此外，為了適當地放大在鉺摻雜光纖中傳播的1.5μm的頻帶中的波長復用光信號，使用0.98μm或1.48μm激勵帶的激勵光是已知的。因此，泵激光二極管591提供0.98μm或1.48μm激勵帶的激勵光。
此外，圖3顯示了一個正向的激勵結構，其中由泵激光二極管591發出的激勵光束以與波長復用光信號相同的方向通過稀土摻雜的光纖521。但是，也可以采用反向激勵結構，其中激光二極管提供一個沿著與波長復用光信號相反的方向傳播經過稀土摻雜的光纖521的激勵光束。此外，也可以采用雙向激勵結構，其中兩個激光二極管提供沿著穿過稀土摻雜的光纖(EDF)521的兩個方向的在稀土摻雜的光纖(EDF)521中傳播的激勵光束。因此，本發明并不特定限定有向激勵的類型。
第二部分2000包括一個電控可變光衰減器(ATT)64，自動電平控制電路66，光分支耦合器543和光二極管(PD)583。第二部分2000控制波長復用光信號的整個光輸出為恒定值，而不保持波長依賴性。更具體地說，自動電平控制電路66改變光衰減器64的衰減或光透射率，使得波長復用光信號的功率(從第一部分1000輸出的)保持為對應于波長復用光信號中的信道數目的一個恒定的功率電平。
此外，當波長復用光信號中的信道的數目被改變時，一個監視信號處理電路70使光衰減器64的衰減或光透射率保持恒定。因此，監視信號處理電路70暫時地“凍結”光衰減器64的操作。在信道數目被改變之后，監視信號處理電路70允許光衰減器64的衰減，或光透射率被改變，使得波長復用光信號的功率按照新的信道數目保持為恒定值。
更具體地說，輸入到光放大設備的波長復用光信號由光分支耦合器681分支。被分支的部分被提供到光二極管(PD)584。光二極管(PD)584將該分支部分轉換成電信號并將該電信號提供到監視信號處理電路70。
提示波長復用光傳輸系統中的信道的數目中的變化的控制信號，最好通過幅度調制處理被疊加到波長復用光信號作為一個低速信號。但是其他方法也可以用于疊加該控制信號。監視信號處理電路70抽取并識別該控制信號。監視信號處理電路70然后根據抽取的控制信號控制光衰減器64或自動電平控制電路66。如果使用幅度調制，通過對由光二極管584得到的電信號解調抽取該控制信號是相對容易的。
另外，也可以通過一個專用的控制信道(波長)被發送到監視信號處理電路70。如果采用專用的控制信道，由一個光分支濾波器(未示出)從波長復用光信號(由光分支耦合器681抽取的)中抽取出控制信號。例如，通過將由光分支濾波器抽取的光信號饋送到光二極管584，以便被轉換成電信號，也可以抽取該控制該信號。
因此，由光分支耦合器681分支的波長復用光信號的一部分通過光二極管584被轉換成電信號并被饋送到監視信號處理電路70。當提示信道數目變化的控制信號被抽取并識別時，監視信號處理電路70“凍結”光衰減器64的操作。
為了保證衰減的波長復用光信號的功率電平與信道的數目匹配，監視信號處理電路70使得一個設置電壓(基準電壓)被選擇。該功率電平于是可被控制為對應于該設置電壓的控制電平。
一般來說，有兩個方法用于監視監視信號處理電路70來控制光衰減器64。在一個方法當中，光衰減器64由監視信號處理電路70直接控制，如圖3中的控制信號69所示。在另一個方法，光衰減器64是由監視信號處理電路70間接控制的，如圖3中的控制線71所示。
在信道的數目的提示(警告)之后，信道的數目實際上可以增加或者減少。在這種情況下，指示信道數目中的改變已經完成的控制信號被疊加在波長復用光信號上。然后監視信號處理電路70抽取該控制信號。另外，該控制信號可以在專用控制信道(波長)上傳送到監視信號處理電路70。根據控制信號的抽取和識別，監視信號處理電路70允許光衰減器64恢復其用于保持波長復用光信號的功率電平為恒定值的控制。
另外，除了向監視信號處理電路70提供指示信道數目改變完成的控制信號之外，這種完成也可以在經過預定的時間之后被假定。更具體地說，在信道數目改變的提示被給出預定的時間之后，信道的數目在實際上可被增加或減少。在這種情況下，在給出信道數目改變的提示的控制信號被由監視信號處理電路70抽取和識別之后，一個計時器(未示出)被啟動。當預定的時間過后，光衰減器64再次被驅動保持波長復用光信號的功率電平為恒定值。
不論是一個控制信號或者一個預定的時間周期被用于指示信道數目的變化的完成，用于控制功率電平的設置電壓(基準電壓)被按照有關多少個信道被增加或去除的信息從一個電平切換到另一個電平。該信息最好被包括在用于提示信道數目變化的控制信號中。因此，通過恢復用于保持總光輸出功率為恒定值的控制，光輸出被保持在與信道數目相匹配的恒定值。
因此，響應于信道數目的改變，光衰減器64通過將其衰減凍結在一個恒定值防止了光輸出功率的過度的改變。此時，第二部分2000不在工作于保持波長復用光信號的功率為恒定值。在信道數目被改變之后，光衰減器64再次被控制去保持波長復用光信號的功率為恒定值。光衰減器64可逐漸地被驅動，使得對應于信道數目的總輸出功率被保持。利用這種安排，可以修改光輸出中的改變并避免非線性劣化和信躁比下降。
圖4(A)和4(B)為顯示根據本發明的實施例的圖3的光放大設備的操作的曲線，其中光信號中的信道數目N例如從四個信道被改變為八個信道。現在參見圖4(A)和4(B)，光衰減器64具有一個可變的光透射率，或衰減，其由自動電平控制電路66和監視信號處理電路70控制。
在圖4(A)和4(B)中，在信道數目的改變的提示在時間t1被接收到時，在時間t2信道數目被增加。
在信道數目的改變的提示被接收之前(即在時間t1之前)，自動電平控制電路66改變電控可變光衰減器64的光透射率以便在光衰減器64的輸出端提供一個基本恒定的光信號功率。因此，在時間t1之前，第二部分2000執行自動電平控制(ALC)。
當在信道數目的改變的提示被接收時(即在時間t1)，自動電平控制電路66保持電控可變光衰減器64的光透射率為一個恒定值。在該例中，光衰減器64的輸出可以被看到具有一個由例如第一部分1000或者由進一步放大該信號的后級(未示出)提供的恒定的增益。因此，在時間t1之后，自動增益控制(AGC)，而不是自動電平控制(ALC)，被執行。
在時間t3，在信道數目改變之后，自動電平控制電路66改變電控可變光衰減器64的光透射率以便在光衰減器64的輸出端提供大體恒定的光信號功率。更具體地說，在時間t3之后，第二部分2000再次執行自動電平控制(ALC)。
如在圖4(A)和4(B)中可以看出，光衰減器64被控制以提供自動電平控制ALC。但是，當信道數目被改變時，自動電平控制被停止。相反，當信道數目被改變時，光衰減器64被控制以提供一個恒定的光透射率或衰減。當在圖4(A)和4(B)中的時間t1和t3之間，信道數目被改變時，光衰減器64的操作可被描述為“凍結”。
如上所述，在時間t1和t3之間，光衰減器64的輸出具有一個由例如第一部分1000，或者進一步放大該信號的后級(未示出)提供的恒定的增益。另一方面，如在下面的本發明的附加的實施例詳細描述中所述，第二部分2000可被修改使得它在信道數目被改變時可以提供一個恒定的增益(而不是提供自動電平控制)。在這種情況下，第二部分2000可包括一個增益控制的放大器以便提供一個在時間t1和t3之間用于AGC的恒定的增益。
因此，如圖4(A)和4(B)所示，光放大設備包括一個光放大器(例如第一部分1000)，它放大具有可變的信道數目的光信號。在改變光信號的信道的數目之前或之后，控制器(例如第二部分2000)以可變的光透射率通過放大的光信號，使得放大的光信號的功率電平按照光信號中的信道數目被保持在大體的恒定值。此外，在光信號中的信道數目被改變時，控制器通過以恒定的光透射率的放大的光信號。
圖5為顯示用于控制光增益為恒定值自動增益控制電路601的示意圖。現在參見圖5，自動增益控制電路601包括一個除法器72，一個運算放大器74，一個晶體管76和電阻R1-R6。Vcc為電源電壓，Vref為基準電壓，G為地。
如圖5所示，光二極管(PD)581將波長復用光信號的一部分轉換成電信號并提供到除法器72。光二極管(PD)582將波長復用光信號的一部分轉換成電信號并提供到除法器72。這樣，除法器72獲得了稀土摻雜的光纖(EDF)521的輸入和輸出之間的比。由泵激光二極管591發射的激勵光束于是可被控制，產生一個恒定的比率，從而提供一個恒定的增益。在圖5中的自動增益控制電路601的結構只是用于自動增益控制電路的許多可行的結構中一個。
圖6是顯示用于控制光輸出為恒定值的自動電平控制電路66的示意圖。現在參見圖6，自動電平控制電路66包括電阻器R7-R9，運算放大器78，晶體管80，轉換電路(SWC)82和基準電壓電路84。Vcc為電源電壓，Vref為基準電壓，G為地，而cs1和cs2為由監視信號處理電路70提供的控制信號。控制元件86為用于控制光衰減器64的光透射率的光衰減器64的控制元件。
例如，如果光衰減器64是通過磁光相應操作的，控制元件86可以是一個用于施加磁場的線圈。此外，例如，如果光衰減器是通過光電相應操作的，控制元件86可以是一個電極，其中加到電極上的電壓是受控的。如果半導體光放大器被采用取代光衰減器64，用于控制半導體光放大器的增益的偏壓可被控制。
從光衰減器64輸出的光信號的部分(見圖3)由光分支耦合器543分支并由光二極管(PD)583轉換成電信號。然后，在圖6中，運算放大器78將電信號與由基準電壓電路84按照控制信號cs1提供的基準電壓(設置電壓)Vref比較。比較的差值結果被用來驅動晶體管80。通過控制提供到控制元件86的電流，由光衰減器64提供的衰減被控制使得光輸出被保持在恒定值。
圖7為顯示轉換電路82的示意圖。現在參見圖7，轉換電路82包括電容器C1和C2，它們是被控制信號CS2控制的開關SW具體選擇的。因此，轉換電路82控制自動電平控制電路66的頻率特性。此外，轉換電路82通過伴隨波長復用光信號以預定的頻率特性控制晶體管80來控制光衰減器64。來自監視信號處理電路70的控制信號cs2通過在轉換電路82的電容器C1和C2之間切換來改變頻率特性。控制信號cs1按照信道的數目在不同的基本電壓的電平之間切換。
更具體地說，轉換電路82，耦合有運算放大器78(見圖6)和電阻器R7(見圖6)和R9(見圖6)，構成一個初級低通濾波器。該初級低通濾波器的截止頻率fc為fc＝1/2(2πR9.Cswc9)其中Cswc是選擇的電容C1或C2。因此，通過增加電容值Cswc，圖6中所示的控制電路以較低的頻率工作。即，其響應被降低。
因此，根據轉換電路82的選擇的電容C1或C2，濾波器在高頻區的截止頻率可被改變。
例如，一個較佳的設置是，在正常的自動電平控制操作中10-100KHz數量級的截止頻率，在光衰減器64被控制以提供恒定的衰減(例如，從而當信道被切換時提供恒定的增益)時，被切換為0.01Hz。理想的是，轉換電路82的控制逐漸地進行，但是逐漸的控制需要轉換電路82由多個電容器構成而不只是由兩個電容器構成。
參見圖6，在信道改變的提示被接收之前的截止頻率是高的。當提示信道數目改變的信號被接收時，轉換電路82被控制，使得截止頻率被降低。因此，由光衰減器64提供的衰減被固定在一個平均值。在信道改變完成之后，轉換電路82被控制使得截止頻率再次被轉換為高。
例如，當監視信號處理電路70抽取并識別提示信道數目改變的控制信號時，控制信號cs2被提供到轉換電路82使得自動電平控制電路66的頻率特性被切換到低頻區。結果，在由光二極管(PD)583檢測的信號中的變化之后的伴隨的性能被降低。也就是說，光輸出的恒定值控制被暫時地凍結(例如，光衰減器64的光透射率保持恒定)。此外，控制信號cs1對應于被包括在光信號中的信道的數目，監視信號處理電路70將控制信號cs1提供到基準電壓電路84。基準電壓電路84然后提供一個對應于信道數目的基準電壓Vref。因此，總輸出功率在信道數目變化之后假定一個匹配于信道數目的電平。例如，基準電壓Vref被改變使得，當總數為α的信道被加到總數為N的原始信道時，總的光輸出變為(N+α)×P。
再次參見圖6和圖7，電容值Cswc可以足夠大以凍結光衰減器64的操作。一般來說，例如，如果截止頻率fc從10KHz降到0.01Hz，該目的可被取得，從而截止頻率fc中的下降為10,000-100,00的因數。這樣大的降落是很難實現的。
即，由光衰減器64提供的衰減隨著時刻的變化而改變以提供自動電平控制ALC功能并補償偏振變化。因此，陡然地將光衰減器64的衰減固定為一定的值(例如當信道數目被改變時)可能引起問題。相反，衰減最好被保持在一個平均值。
更具體地說，圖8和圖9是顯示根據本發明的附加的實施例的自動電平控制電路66的示意圖。現在參見圖8，濾波器90用于截止高頻(fc～10KHz)并由電容器和電阻器構成，并提供于開關92和晶體管80之間使得自動電平控制的響應變得適當。例如，典型地為亞毫秒級的時間常數可改變為10-100毫秒級的時間常數。
當截止頻率fc被切換到高頻區時，濾波器的響應變快使得相對比較高速的變化，例如偏振變化可被消除并且光衰減器64的輸出被保持恒定。
更具體地說，在圖8中，具有低通濾波器(fc～0.01Hz)的鎖存電路94存儲對應于控制元件86中的電流的平均電平的電壓。在ALC操作中，發生控制環的切換使得用于控制驅動電流為恒定值的控制環被初始化。即，當控制環的切換產生時，對應于該電流的平均電平被在鎖存電路94中鎖存，以便作為基準電壓。術語“平均電平”被采用，因為該偏流具有一個依賴時間的變化以便保持輸入到光二極管(PD)583的光束在一個恒定值。更具體地說，通過利用由通常控制環的時間常數提供的更加延長的積分時間積分獲得的電壓被在鎖存電路94中鎖存。
鎖存電路94可以是用于通過A/D轉換器讀取驅動電流值(由晶體管80提供)的電路，寄存讀取值并通過D/A轉換器輸出該寄存值。
圖9是圖6和圖8的結合。現在參見圖9，電容Cswc由轉換電路82切換使得截止頻率fc被轉換到低頻區，從而降低濾波器響應。由此，鎖存電路94根據監視值控制衰減到平均值。
更具體地說，在圖9中，控制環在根據圖6所示的控制增加通常控制環的時間常數之后被切換，以便降低因為控制環的切換在ALC特性中引起的影響。
如上所述，監視信號處理電路70可接收控制信號用于在它收到用于給出信道數目變化的提示之后報告信道數目變化的完成。但是，另外，當信道數目變化被完成時，監視信號處理電路70也可不接收控制信號。在這種情況下，在用于給出信道數目變化提示的控制信號被抽取和識別后，一個計時器(未示出)將被啟動。
在用于報告信道數目變化完成的控制信號被接收之后，或經過預定的時間之后，控制信號cs2將轉換電路82返回到原來的頻率特性。由此，恒定的光輸出控制被按照由基準電壓電路84設置的新的基準電壓Vref恢復。
用于保持總的光輸出為對應于信道數目的恒定值的控制可以以逐漸的方式恢復。例如，光二極管(PD)583的輸出信號可通過時間常數電路96被輸入到運算放大器78，或者基準電壓Vref可被逐漸地改變，呈對應于信道數目的電平。
當上述的安排保證由于轉換電路82的控制的結果頻率特性被切換，使得光輸出的恒定值控制被凍結的同時，也可以當用于給出信道數目變化的提示的控制信號被抽取和識別時保持由光二極管(PD)583輸出的信號。在這種情況下，被保持的值被輸入到運算放大器78，使得光輸出的恒定值控制被凍結。其他的用于凍結光輸出的恒定值控制的安排也可以被采用。當假定電控光裝置部件是由光衰減器64構成時，可采用半導體光放大器來代替光衰減器64。半導體光放大器應當具有較小的波長依賴性。通過控制半導體光放大器，總的光輸出可被控制在恒定值。
圖10為顯示根據本發明的附加的實施例的光放大設備的示意圖。現在參見圖10，該光放大設備包括一個第一部分1000，第二部分2000，和第三部分3000。第三部分3000包括一個稀土摻雜的光纖(EDF)522，一個光分支耦合器544，一個波長復用耦合器562，一個光隔離器553和554，光二極管(PD)585，泵激光二極管(LD)592和一個自動增益控制電路(AGC)602。第三部分3000也與第二部分2000共享光分支耦合器543和光二極管(PD)583。象第一部分1000那樣，第三部分3000控制光增益為恒定值。更具體地說，第二部分2000控制由第三部分3000接收的波長復用光信號為恒定值。結果，第三部分3000的光輸出功率電平也保持在恒定的功率電平。即使當光信號電平被第二部分2000的光衰減器64衰減時，也可由第三部分3000提供放大保證獲得所需的總的光功率。
因此，第一部分1000的泵激光二極管591和第三部分3000的泵激光二極管592每個都可以具有一個相對小的容量，從而降低了成本和提高了放大設備的穩定性。
盡管圖10顯示了第二部分2000和第三部分3000共享光分支耦合器543和光二極管(PD)583，也可以在第二部分2000和第三部分3000提供獨立的光分支耦合器和獨立的光二極管。
自動增益控制電路601和602可具有相同的結構。此外，有第一部分1000和第三部分3000提供的光增益可以是相同的。另外，增益也可以根據在第三部分3000中使用的傳輸光纖的特性改變。
在信道數目改變的情況下，由光衰減器64提供的光衰減直接由監視信號處理電路70凍結，或者由控制自動電平控制電路66的監視信號處理電路70凍結。與圖3的實施例類似，響應于信道數目的變化的光輸出的變化被限制，以降低非線性劣化和信躁比下降。
圖11是根據本發明的另一個實施例的光放大設備的示意圖。現在參見圖11，光放大設備包括一個第一部分1000，第二部分2000和第三部分3000，與圖10中所示的相同。但是，圖11中的光放大設備也包括一個自動電平控制(ALC)校正電路98，用于控制和校正第二部分2000的自動電平控制電路66。
更具體地說，由光衰減器64輸出的波長復用光信號的一部分由光分支耦合器543分支，由光二極管(PD)583轉換成電信號并輸入到自動電平控制電路66。自動電平控制電路66控制光衰減器64使得波長復用光信號的總輸出功率保持在恒定值。但是，在第三部分3000的輸出波長復用光信號的光輸出功率不被饋送到自動電平控制電路66。因此，它不能保證在第三部分3000中的總的光輸出保持在預定的范圍內。
相應的，在第三部分3000中的輸出波長復用光信號的一部分通過光二極管(PD)585被轉換成電信號并輸入到ALC校正電路98以及自動增益控制電路602。ALC校正電路98確定總的光輸出功率是否保持在預定范圍之內。如果總的光輸出功率不在預定范圍之內，ALC校正電路98控制自動電平控制電路66，自動電平控制電路66反過來控制光衰減器64將總的光輸出功率保持在預定范圍之內。如果半導體光放大器被用于替代光衰減器64，自動電平控制電路66控制半導體光放大器的增益，使得在第三部分3000中的總的光輸出被保持在預定的范圍內。
圖12是根據本發明的一個實施例的光放大設備的示意圖。圖12中的光放大器是圖10和圖11中的放大設備的結合。
現在參見圖12，在信道數目變化的情況下，監視信號處理電路70暫時地凍結由第二部分2000用于控制光輸出進行的控制，使得光輸出中的變化被減小。此外，ALC校正電路98控制自動電平控制電路66，以便將第三部分3000中的總的光輸出功率保持在恒定值。
圖13為根據本發明的一個實施例的光放大設備的示意圖。圖13的光放大設備以前述的實施例相似的方式操作，而且，也包括一個光分支耦合器545，一個光隔離器(PD)586，一個離散補償光纖(DCF)100和離散補償光纖(DCF)損失校正電路102。光分支耦合器545和光隔離器(PD)586可被視為包括在第三部分3000中。
離散補償光纖100被連接在第二部分2000和第三部分3000之間。離散補償光纖(DCF)損失校正電路102控制自動電平控制電路66。在長距離，高容量，波長復用光傳輸系統中，與傳輸光纖的離散電平和波長復用光信號相關的離散補償是必要的。由于這個原因，離散補償光纖100被提供。
但是，由于分配補償光纖引起的插入損失可產生問題。更具體地說，因分配補償光纖引起的損失的變化可引起包括波長復用光纖放大器的中繼器的光輸出的變化。
因此，通過測量由于離散補償光纖100引起的損失并設置自動電平控制電路66，以便補償該損失，光衰減器64被控制以提供恒定的輸出。由離散補償光纖100引起的損失易于隨離散補償的電平而改變。相應地，即使由自動電平控制電路66執行恒定的光輸出控制，輸入到第三部分3000的波長復用光信號的電平也可變化。
因此，由離散補償光纖100輸出的波長復用光信號的一部分由光分支耦合器545分支并由光隔離器(PD)586轉換成電信號。該電信號被輸入到離散補償光纖(DCF)損失校正電路102以及自動增益控制電路602。離散補償光纖(DCF)損失校正電路102確定由離散補償光纖100輸出的波長復用光信號的電平是否在預定范圍之內。如果該電平處于在預定范圍之外，離散補償光纖(DCF)損失校正電路102向自動電平控制電路66提供一個校正信號。例如，用于光輸出的恒定控制的基準電壓(設置電壓)被校正使得光輸出功率處于預定范圍之內。因此，在離散補償光纖100補償在傳輸光纖中的離散的結構中構成的插入損失的變化被校正，放大的波長復用光信號的預定的輸出電平被獲得。
圖14為根據本發明的一個附加的實施例的光放大設備的示意圖。現在參見圖14，當70抽取并識別一個用于給出信道數目變化的提示的控制信號時，光衰減器64的操作被凍結(即，透射率或衰減保持恒定)，使得光信號電平的迅速變化被限制。離散補償光纖(DCF)損失校正電路102控制自動電平控制電路66，以便校正根據離散補償光纖100提供的離散補償的電平變化的損失。因此，輸入到第三部分3000的波長復用光信號的電平被保持在預定范圍內。
圖15為顯示根據本發明的進一步實施例的光放大設備的顯示圖。現在參見圖15，離散補償光纖100補償傳輸光纖中的離散，離散補償光纖(DCF)損失校正電路102校正根據離散補償光纖100提供的補償的電平變化的損失，ALC校正電路98控制自動電平控制電路66以便將第三部分3000中的輸出波長復用光信號的電平保持在預定范圍內。因此，在波長復用光光傳輸系統中的波長復用光信號被以穩定的方式放大，中轉并傳輸。
圖16為顯示根據本發明的另一個實施例的光放大設備的示意圖。現在參見圖16，監視信號處理電路70根據抽取和識別一個用于給出信道數目變化的提示的控制信號，控制光衰減器64或者自動電平控制電路66，以便凍結光輸出的恒定值控制。以這種方式，光輸出電平的快速變化被限制。
此外，DCF損失校正電路102控制自動電平控制電路66以便校正取決于由離散補償光纖100提供的離散電平的損失中的變化。ALC校正電路98控制自動電平控制電路66以便保持第三部分3000中的輸出波長復用光信號在預定的范圍內。
圖17是根據本發明的實施例的圖16中所示的光放大設備的改進。更具體地說，在圖17中，光濾波器A1被提供于在光二極管(PD)582的輸入處的光隔離器552的輸出和光分支耦合器542之間。光濾波器A2被提供于在光二極管(PD)585的輸入處的光隔離器554的輸出和光分支耦合器544之間。光濾波器A1和A2與這里引用的美國專利申請08/655,027中公開的相同，用于校正增益的波長依賴性。
圖18(A)是根據本發明的實施例的圖17中的稀土摻雜的光纖(EDF)522的增益與波長特性之間的關系曲線，圖18(B)是圖17中的光濾波器A2的透射率相對波長的關系曲線，圖18(C)是圖17中的稀土摻雜的光纖(EDF)522的總體增益和光濾波器A2的曲線。
例如，如果稀土摻雜的光纖(EDF)522具有如圖18(A)所示的波長依賴增益特性，其中在長波長范圍增益較高，在光二極管(PD)585的輸入處提供一個增益校正光濾波器A2保證了放大器具有一個相對波長的平坦的增益。提供光濾波器A2保證了光二極管(PD)585接收校正的多波長信號使得不希望的敏感特性(信號敏感度在短波長范圍較低而在長波長范圍較高)被校正。根據稀土摻雜的光纖(EDF)521和稀土摻雜的光纖(EDF)522的使用，也可不提供光濾波器A1和/或A2。
圖19是根據本發明的實施例的光放大設備的示意圖。現在參見圖19，第一部分1000和第二部分2000的位置被交換了。因此，由第二部分2000對波長復用光信號進行控制使其具有恒定的功率電平，然后由第一部分1000控制使具有恒定的增益。
更具體地說，一個輸入的波長復用光信號被傳送到光衰減器64。從光衰減器64輸出的波長復用光信號通過光隔離器551和光波長復用耦合器561被傳送到稀土摻雜的光纖(EDF)521。放大的波長復用光信號通過光隔離器552和光分支耦合器542被輸出。
由光分支耦合器541分支的波長復用光信號的一部分通過光二極管(PD)581轉換成電信號并饋送到自動電平控制電路66和自動增益控制電路601。自動電平控制電路66控制光衰減器64提供的光衰減使得波長復用光信號的電平被控制在預定的范圍內并然后被發送到第一部分1000。
由光分支耦合器542分支的波長復用光信號的一部分通過光二極管(PD)582轉換成電信號并被發送到自動增益控制電路601。自動增益控制電路601控制泵激光二極管591使得輸入到稀土摻雜的光纖(EDF)521和從稀土摻雜的光纖(EDF)521輸出的波長復用光信號的電平之間的比值被保持在恒定值。
因此，第二部分2000使得即使當通過傳輸光纖輸入的信號變化較大時，波長復用光信號的功率電平也被保持恒定。結果，具有恒定值的波長復用光信號被輸入到第一部分1000。因此，自動增益控制電路601可具有一個較小的控制區和相對簡單的結構。此外，由于輸入到稀土摻雜的光纖(EDF)521的光信號的功率電平被防止超出預定電平，所以沒有必要升高由泵激光二極管591提供的激勵光束的電平。即，泵激光二極管591可具有較小的容量。
圖20是根據本發明的附加的實施例的光放大設備的示意圖。圖20所示的光放大設備與圖19中所示的相類似，也包括光分支耦合器543，光二極管(PD)583，和監視信號處理電路70。
現在參見圖20，通過傳輸光纖提供的波長復用光信號被輸入到光衰減器64，并且由光分支耦合器543分支的部分被光二極管(PD)583轉換成電信號并輸入到監視信號處理電路70。
用于給出信道數目變化的提示的控制信號可通過幅度調制被疊加在波長復用光信號上或者在專用控制信道上被傳送。根據抽取和識別該用于給出信道數目變化的提示的控制信號，監視信號處理電路70控制自動電平控制電路66并保持由光衰減器64提供的光衰減在當前值(從而凍結光衰減器64的操作)使得光輸出功率不再保持在恒定值。
當信道數目改變完成時，監視信號處理電路70允許光衰減器64恢復其用于保持光輸出功率為恒定值的控制。利用這種安排，可以降低或消除光信號中的功率電平的快速變化。
圖21是根據本發明的進一步的實施例的光放大設備的示意圖。圖21所示的光放大設備與圖19中所示的相類似，只是還包括ALC校正電路98。
ALC校正電路98確定輸出波長復用光信號的功率電平是否處于預定范圍內。如果功率電平不在預定范圍內，ALC校正電路98控制自動電平控制電路66使得由光衰減器64提供的光衰減使輸出波長復用光信號具有預定范圍的功率電平。
圖22是根據本發明的進一步的實施例的光放大設備的示意圖。圖22所示的光放大設備是圖20和21中所示的光放大設備的結合。
現在參見圖22，ALC校正電路98控制自動電平控制電路66，使得輸出波長復用光信號的功率電平處于預定范圍內。根據抽取和識別該用于給出信道數目變化的提示的控制信號，監視信號處理電路70凍結控制自動電平控制功能使得光輸出功率不再保持在恒定值。
圖23是根據本發明的實施例的光放大設備的示意圖。現在參見圖23，當信道數目被改變時，不是控制(凍結)光衰減器64以便提供一個恒定的衰減，而是當信道數目改變時光放大器作為一個整體被改變到AGC模式。這種改變可以通過控制光衰減器64的輸入和輸出的比為恒定值而取得。該操作相當于保持光衰減器64的增益G(0≤G≤1)或光衰減器64的光透射率為恒定值。
因此，在圖23中，開關104由監視信號處理電路70控制，在由自動電平控制電路66提供的自動電平控制和由自動增益控制603提供的自動增益控制之間切換。更具體地說，例如，如圖4(A)所示，監視信號處理電路70使開關104在信道變化之前和之后選擇自動電平控制電路66。當信道數目被改變時，監視信號處理電路70使開關104選擇自動增益控制603。
圖23也示出了一個激光二極管(LD)105，它由監視信號處理電路70控制向下游光部件例如下游光中繼器發送信息。例如，如下面所詳細描述，激光二極管(LD)105可被監視信號處理電路70使用以向下游光部件發送信息。
圖24為圖23中的光放大設備的更詳細的視圖。現在參見圖24，其操作如下(1)通常(即，當信道數目未被改變時)，開關104自動電平控制電路66使得光衰減器64的光輸出功率電平被監視并被保持在恒定值。
(2)當監視信號處理電路70接收到信道數目改變的提示信號時，自動增益控制603的增益監視信號107被讀出，使得相對于10-100ms級的時間常數的平均增益(衰減)被確定。
(3)對應于在(2)中確定的平均增益的基準電壓VAGC從監視信號處理電路70被輸出到自動增益控制603。
(4)然后開關104選擇自動增益控制603。
(5)監視信號處理電路70接收指示被包括在波長復用光信號中的信道的新的數目的信息。
(6)監視信號處理電路70向自動電平控制電路66提供一個對應于信道的新的數目的基準電壓VAGC.。
(7)監視信號處理電路70接收指示信道數目變化完成的信號。或者，從提示信道數目變化的信號的接收開關經過預定的一段時間。
(8)開關104選擇自動電平控制電路66。
由光衰減器64提供的衰減和由晶體管80提供的控制元件86的驅動電流之間的關系可取決于一定的參數，例如工作溫度，但一般是一對一的關系。因此，(2)可被一個過程替代，從而驅動電流被監視(相對于相對于10-100ms級的時間常數)，以便根據監視的驅動電流確定平均增益(衰減)。驅動電流可被控制使得其平均電平被保持恒定。
圖25為采用根據本發明的光放大設備的光纖通信系統的示意圖。現在參見圖25，發送機(Tx)108和發送一個SV光束到接收機(Rx)110，其中SV光束是與主信號波長復用的光。主信號被用來發送下游信息。光放大器(O-AMP)112放大SV光束。主信號控制114和監視信號處理116被執行。
圖26是光放大設備的更詳細的示意圖，它包括圖25中的光放大器112，主信號控制114和監視信號處理116。圖26的光放大設備與圖3中的光放大設備相似，但是包括一個激光二極管(LD)105用于向下游發送SV光束。
更具體地說，監視信號處理電路70在SV光束中插入指示當光衰減器64的衰減或光透射率將被保持恒定，或“被凍結”的信息。載有該信息的SV光束由激光二極管(LD)105被發送到傳輸線。
圖27是顯示利用多個根據本發明的實施例的光放大設備的傳輸線的示意圖。現在參見圖27，波長復用光通信系統包括發送器Tx120，波長復用光纖放大器/中繼器OAMP122和接收機Rx124。當信道數目變化被處理時，在系統中的上游(或下游)線路中的所有的OAMP122被設置為恒定光增益控制。
可在每個發送器Tx120中提供的波長復用光后放大器(未示出)和可被提供在每個接收器Rx124中的波長復用光預放大器(未示出)也被設置為恒定增益控制。當所有的OAMP122處于恒定增益控制狀態時，饋送到接收器Rx124中的光接收元件的光信號可被改變。在具有圖25-27中所示的光放大設備的傳輸線中，可以確定是否由傳輸線上的接收端(Rx)管理的路徑中的所有的光纖放大器的衰減被固定及其光增益保持在恒定值。一旦確定所有的光纖放大器的光增益保持在恒定值，指示相同內容的信息通過一個向后的路徑被送到傳輸端(Tx)，從而信道數目的變化可被開始。
下面是如圖25-27所示具有光放大設備的傳輸線中的操作流程的示例，用于處理信道數目的變化。
(1)提示信道數目變化的信號被從上游SV發送端(SVTx)。
(2)每個OAMP的監視信號處理電路70接收提示信道數目變化的信號。
(3)每個OAMP開始“凍結”相關的光衰減器的操作。
(4)每個OAMP完成相關的光衰減器的凍結操作并通過在監視信號上承載該信息來發送指示恒定的光增益控制被開始的下游信息(用于識別具體的OAMP的識別號也被插入在監視信號上)。
(5)上游SV接收端(SVRx)確認所有的上游OAMP處于恒定光增益狀態。
(6)下游SV發送端(SVTx)宣布所有的上游OAMP處于恒定光增益狀態。
(7)下游SV接收端(SVRx)確認所有的上游OAMP處于恒定光增益狀態。
(8)上游發送端(Tx)實際改變信道數目。
(9)上游SV發送端(SVTx)發出指示信道數目的變化被完成的信息。
(10)在每個OAMP中的監視信號處理電路70接收指示信號數目的變化被完成的信息。
(11)每個OAMP取消用于凍結相關的光衰減器的操作的凍結操作并進至恒定光輸出控制。
(12)每個OAMP以監視信號的形式發送指示向恒定光輸出控制的轉換已經完成的下游信息(識別具體的OAMP的識別信號也被發出)。
(13)上游SV接收端(SVRx)接收指示所有的OAMP已經處理了信道數目變化的信息。
(14)指示所有的OAMP已經處理了信道數目變化的信息被送到發送端。
圖28是顯示上述操作流程的時序圖。因此，在信道數目的變化的處理過程中，波長復用光纖放大器被從執行自動電平控制功能中暫時停止，并且，相反執行恒定增益控制功能，或者使光放大設備，從整體上，執行恒定增益功能。
但是，在光通信系統中，通常有必要保持提供到光接收元件的光信號的功率為恒定值。盡管在常規情況下發生因為偏振變化引起的輸入功率的變化，用于保持光纖放大器的光增益為恒定值的控制使得提供到光接收元件的光信號的功率發生變化。
該問題可通過將光信號去復用為獨立的信道，并控制各個去復用的信道的功率電平來克服。
更具體地說，圖29是一個顯示根據本發明的一個實施例的光通信系統的一部分的示意圖。現在參見圖29，去復用器(DEMUX)125將波長復用光信號去復用為獨立的信道，由獨立的接收器126接收。光預放大器127和自動電平控制單元128被提供用于每個信道，使得相關的接收器126接收恒定功率電平的光信號。
根據本發明的上述實施例，光衰減器或光放大器可以被控制，當波長復用光信號中的信道數目被改變時提供恒定的增益。這樣，增益G可以處于范圍(0≤G≤1)。因此，光衰減器可被控制，通過保持光衰減器的輸入和輸出之比為恒定值提供恒定的增益。
根據本發明的上述實施例，在光放大器中使用的稀土摻雜的光纖中摻雜劑為鉺(Er)。但是本發明并不限于鉺摻雜光纖。相反，其他稀土摻雜光纖，例如釹(Nd)摻雜光纖或者鐠(Pr)摻雜光纖，根據所涉及的波長，也可被采用。此外，例如，這里公開的各種光二極管可由光晶體管替代。
根據本發明的上述實施例公開了具體的自動增益控制電路和自動電平控制電路。但是，本發明并不限于這些特定的電路結構，或這里公開的其他的電路結構。相反也可以采用其他的不同的電路結構。
此外，根據本發明的上述實施例，光衰減器被用于提供可變的衰減。有許多不同的已知的類型的光衰減器，本發明并不限于任何特定的類型的光衰減器。
盡管上述描述本發明的一些最佳實施例，但是本領域的技術人員應當理解，可以對這些實施例作出許多改變而并不脫離后附的權利要求書或等同物所限定的范圍。
權利要求
1.一種設備包括一個光放大器，該光放大器放大具有可變數目的信道的光信號；以及一個控制器，該控制器響應于光信號中的信道的數目的變化控制放大的光信號的功率電平。
2.根據權利要求1的設備，其中在改變光信號中的信道的數目之前和之后，該控制器以可變的光透射率通過放大的光信號，使得放大的光信號的功率電平按照光信號中信道的數目保持為接近恒定值，并且，當光信號中的信道數目被改變時，控制器以恒定的光透射率通過放大的光信號。
3.根據權利要求1的設備，其中在改變光信號中的信道的數目之前和之后，該控制器保持放大的光信號的功率電平按照光信號中信道的數目為接近恒定值，并且，當光信號中的信道數目被改變時，控制器以接近恒定的增益放大放大的光信號。
4.一種設備包括一個光放大器，放大具有可變信道數的光信號；一個控制器，在改變光信號中的信道的數目之前和之后，以可變的光透射率通過放大的光信號，使得放大的光信號的功率電平按照光信號中信道的數目保持為接近恒定值，并且，當光信號中的信道數目被改變時，控制器以恒定的光透射率通過放大的光信號。
5.權利要求4的設備，其中在改變光信號中的信道的數目之前，該控制器以可變的光透射率通過放大的光信號，使得放大的光信號的功率電平保持為按照改變信道數目之前的光信號中信道的數目確定的值，并且，在改變光信號中的信道的數目之后，該控制器以可變的光透射率通過放大的光信號，使得放大的光信號的功率電平保持為按照改變信道數目之后的光信號中信道的數目確定的值。
6.權利要求4的設備，其中光放大器被稀土摻雜的光纖放大器，以恒定增益放大光信號。
7.權利要求4的設備，其中控制器包括一個光衰減器，用于以可變的光透射率通過放大的光信號；以及一個自動電平控制單元，在改變光信號中的信道數目之前和之后，改變光衰減器的光透射率，使得放大的光信號的功率電平按照光信號中的信道數目保持為恒定值。
8.權利要求4的設備，其中控制器包括一個用于提供可變的或保持為恒定的光透射率的光衰減器。
9.權利要求4的設備，其中當光信號中的信道數目將要改變時，控制器接收一個提示信號，并且根據該提示信號的接收，控制器開始以恒定的光透射率通過放大的光信號，并且連續地以恒定的光透射率通過放大的光信號，直到信道數目被改變之后為止。
10.權利要求9的設備，其中提示信號被包括在光信號中，控制器從光信號中抽取該提示信號。
11.權利要求4的設備，其中在改變光信號中的信道的數目之前和之后，控制器以可變光透射率通過放大的光信號，使得放大的光信號的功率電平被保持在預定的范圍內。
12.權利要求4的設備，進一步包括離散補償光纖(DCF)，放大的光信號在其中通行，其中控制器檢測因DCF的損失中的變化并控制放大的光信號的功率電平以補償檢測的變化。
13.權利要求7的設備，進一步包括離散補償光纖(DCF)，放大的光信號在其中通行，損失校正電路，檢測因DCF的損失中的變化并控制光衰減器的光透射率，以補償檢測的變化。
14.權利要求3的設備，其中損失校正電路控制光衰減器的光透射率以保持放大的光信號的功率電平在預定的范圍內。
15.權利要求4的設備，其中，當光信號中的信道的數目被改變時，控制器以恒定的光透射率在預定的時間周期內通過放大的光信號，在預定的時間周期經過后，開始以可變的光透射率通過放大的光信號。
16.權利要求4的設備，其中控制器接收一個指示光信號中的信道數目的變化完成的完成信號，以及，根據完成信號的接收，控制器開始以可變光透射率通過放大的光信號，使得放大的光信號的功率電平保持在大約恒定值。
17.權利要求4的設備，其中隨著光信號中的信道數目的改變在控制器開始以可變光透射率通過放大的光信號之后，控制器使一個完成信號被發送到下游，指示控制器已經完成了響應于信道數目變化的控制。
18.權利要求4的設備，其中控制器接收一個指示光信號中的信道數目將要改變時的提示信號，用于控制器的該提示信號用于確定何時以恒定光透射率通過放大的光信號，該設備進一步包括多個下游光放大器，該提示信號用于被發送到下游，用于控制每個下游的光放大器輸出。
19.權利要求4的設備，進一步包括多個光放大器，其中，對于每個光放大器，一個識別信號被發送到下游去識別光放大器。
20.權利要求18的設備，其中隨著光信號中的信道數目的改變，在控制器開始以可變光透射率通過放大的光信號之后，控制器使得一個完成信號被發送到下游指示控制器已經完成了響應于信道數目的變化的控制。
21.權利要求18的設備，對于每個光放大器，一個識別信號被發送到下游識別光放大器。
22.權利要求20的設備，當光信號中的信道的數目被改變時，控制器以恒定的光透射率在預定的時間周期內通過放大的光信號，在預定的時間周期經過后，開始以可變的光透射率通過放大的光信號。
23.權利要求20的設備，對于每個光放大器，一個識別信號被發送到下游識別光放大器。
24.權利要求18的設備，當光信號中的信道的數目被改變時，控制器以恒定的光透射率在預定的時間周期內通過放大的光信號，在預定的時間周期經過后，開始以可變的光透射率通過放大的光信號。
25.權利要求17的設備，當光信號中的信道的數目被改變時，控制器以恒定的光透射率在預定的時間周期內通過放大的光信號，在預定的時間周期經過后，開始以可變的光透射率通過放大的光信號。
26.權利要求17的設備，進一步包括多個光放大器，其中，對于每個光放大器，一個識別信號被發送到下游去識別光放大器。
27.權利要求4的設備，進一步包括一個去復用器，在由控制器通過后，將光信號去復用為單獨的信號；自動電平控制單元，控制響應的單獨的信號的功率電平，使得單獨的信號的功率電平在控制器以恒定的光透射率通過放大的光信號時被保持在大約恒定。
28.權利要求4的設備，進一步包括一個去復用器，在由控制器通過后，將光信號去復用為單獨的信號，它對應于光信號中的信道數目；以及分別對應于單獨信號的接收器，每個接收器接收相應的單獨信號；自動電平控制單元，在相應的單獨信號被相應的接收器收到之前控制相應的單獨信號的功率電平，使得當控制器以恒定的光透射率通過放大的光信號時單獨信號的功率電平被保持為接近恒定。
29.一種設備，包括光放大器，放大具有可變信道數目的光信號；控制器，響應于光信號中的信道數目的變化控制放大的光信號；去復用器，將受控的放大的光信號去復用為單獨的信號；以及自動電平控制單元，控制相應的單獨信號的功率電平，使得單獨信號的功率電平保持為接近恒定。
30.用于放大光信號的設備，包括自動電平控制單元，它保持光信號的功率電平為大約恒定并產生相應的輸出信號；以及光纖放大器，以恒定的增益放大自動電平控制單元的輸出信號。
31.權利要求30的設備，其中光信號保持一個可變數目信號，該設備進一步包括控制器，在改變光信號中的信道的數目之前和之后，以可變的光透射率通過放大的光信號，使得放大的光信號的功率電平按照光信號中信道的數目保持為接近恒定值，并且，當光信號中的信道數目被改變時，控制器以恒定的光透射率通過放大的光信號。
32.權利要求31的設備，其中在改變光信號信道數目之前和之后，控制器通過光纖放大器的放大的輸出信號使得放大的輸出信號被保持在預定的范圍內。
33.權利要求31的設備，其中控制器接收提示何時光信號中的信道數目將被改變的提示信號，該提示信號由控制器使用，以確定何時以恒定的光透射率通過放大的光信號。
34.權利要求31的設備，其中控制器接收指示何時光信號中的信道數目變化完成的完成信號，該由控制器使用的完成信號確定何時以可變的光透射率通過放大的輸出信號，該設備進一步包括多個下游光放大器，所述的完成信號被發送到下游，用于控制每個下游光放大器的輸出。
35.權利要求31的設備，其中，隨著光信號中的信道數目變化在控制器以變化的光透射率通過放大的光信號之后，控制器使得完成信號被發送到下游，指示控制器已經完成了響應于信道數目變化的控制。
36.權利要求33的設備，其中，隨著光信號中的信道數目變化在控制器開始以變化的光透射率通過放大的光信號之后，控制器使得完成信號被發送到下游，指示控制器已經完成了響應于信道數目變化的控制。
37.權利要求31的設備，其中當光信號中的信道數目被改變時，控制器以恒定的光透射率在預定的時間周期內通過放大的光信號，在預定的時間周期經過之后，開始以變化的光透射率通過放大的光信號。
38.權利要求33的設備，其中當光信號中的信道數目被改變時，控制器以恒定的光透射率在預定的時間周期內通過放大的光信號，在預定的時間周期經過之后，開始以變化的光透射率通過放大的光信號。
39.權利要求35的設備，其中當光信號中的信道數目被改變時，控制器以恒定的光透射率在預定的時間周期內通過放大的光信號，在預定的時間周期經過之后，開始以變化的光透射率通過放大的光信號。
40.權利要求36的設備，其中當光信號中的信道數目被改變時，控制器以恒定的光透射率在預定的時間周期內通過放大的光信號，在預定的時間周期經過之后，開始以變化的光透射率通過放大的光信號。
41.權利要求31的設備，進一步包括多個光光放大器，其中對于每個光放大器，一個識別信號被發送到下游去識別相應的光放大器。
42.權利要求33的設備，進一步包括多個光光放大器，其中對于每個光放大器，一個識別信號被發送到下游去識別相應的光放大器。
43.權利要求35的設備，進一步包括多個光光放大器，其中對于每個光放大器，一個識別信號被發送到下游去識別相應的光放大器。
44.權利要求36的設備，進一步包括多個光光放大器，其中對于每個光放大器，一個識別信號被發送到下游去識別相應的光放大器。
45.一種設備，包括一個光放大器，放大具有可變信道數目的光信號；一個控制器，在改變光信號中的信道的數目之前和之后，按照光信號中的信道數目，保持放大的光信號為大約恒定值，以及，當光信號中的信道數目被改變時，放大器以接近恒定的增益放大放大的光信號。
46.權利要求45的設備，其中控制器包括一個光衰減器，用于以可變的光透射率通過放大的光信號；以及一個自動電平控制單元，在改變光信號中的信道數目之前和之后，改變光衰減器的光透射率，使得放大的光信號的功率電平按照光信號中的信道數目保持為接近恒定值。
47.權利要求46的設備，其中當光信號中的信道數目被改變時，自動電平控制單元保持光衰減器的光透射率為恒定。
48.權利要求45的設備，其中控制器包括光放大器，用于進一步放大放大的光信號；以及一個自動電平控制單元，在改變光信號中的信道數目之前和之后，改變光放大器的增益，使得由控制器的光放大器放大的光信號的功率電平按照光信號中的信道數目保持為接近恒定值。
49.權利要求45的設備，其中控制器接收一個何時光信號中的信道數目將要改變的提示信號，并且根據該提示信號的接收，控制器開始以接近恒定的增益放大放大的光信號，并且連續地以接近恒定的增益放大放大的光信號，直到信道數目被改變之后為止。
50.權利要求49的設備，其中提示信號被包括在光信號中，并且控制器從光信號中抽取提示信號。
51.權利要求45的設備，進一步包括離散補償光纖(DCF)，放大的光信號在其中通行，其中控制器檢測因DCF的損失中的變化并控制放大的光信號的功率電平以補償檢測的變化。
52.權利要求45的設備，其中，當光信號中的信道的數目被改變時，控制器以接近恒定的增益在預定的時間周期內放大放大的光信號，在預定的時間周期經過后，開始保持放大的光信號的功率電平為大約恒定值。
53.權利要求45的設備，其中控制器接收一個指示何時光信號中的信道數目變化被完成的完成信號。
54.權利要求45的設備，其中，隨著光信號中的信道數目變化在控制器開始將放大的光信號的功率電平保持為大約恒定值之后，控制器使得完成信號被發送到下游，指示控制器已經完成了響應于信道數目變化的控制。
55.權利要求45的設備，進一步包括一個去復用器，將來自控制器的光信號去復用為單獨的信號；自動電平控制單元，控制相應的單獨的信號的功率電平，使得單獨的信號的功率電平在控制器以大約恒定的增益放大放大的光信號時被保持在大約恒定。
56.一種設備，包括光放大器，放大具有可變信道數目的光信號；光衰減器，通過放大的光信號并具有可變的光透射率；以及控制器，在改變光信號中的信道數目之前，改變光衰減器的光透射率使得放大的光信號的功率電平被保持為取決于改變信道數目之前的光信號中的信道數目的一個大約恒定值，當光信號中的信道數目被改變時，保持光衰減器的光透射率為恒定，并且在改變光信號中的信道數目之后，改變光衰減器的光透射率使得放大的光信號的功率電平被保持為取決于改變信道數目之后的光信號中的信道數目的一個大約恒定值。
57.一種用于控制具有可變信道數目并由光放大器放大的光信號的方法，該方法包括步驟在改變光信號中的信道的數目之前和之后，以可變的光透射率通過放大的光信號，使得放大的光信號的功率電平按照光信號中信道的數目保持為接近恒定值，并且，當光信號中的信道數目被改變時，以恒定的光透射率通過放大的光信號。
58.一種用于控制具有可變信道數目并由光放大器放大的光信號的方法，該方法包括在改變光信號中的信道的數目之前和之后，按照光信號中信道的數目保持放大的光信號的功率電平為接近恒定值，并且，當光信號中的信道數目被改變時，以大約恒定的增益放大已放大的光信號。
全文摘要
一種光放大設備，包括光放大器，光衰減器和控制器。在改變光信號中的信道數目之前，控制器改變光衰減器的光透射率，使光信號的功率電平被保持為由改變信道數目之前的信道數目的決定的大約恒定值，當信道數目改變時，保持光透射率恒定。在信道數目改變之后，光信號功率電平被保持為取經于改變信道數目之后的信道數目的大約恒定值。
文檔編號H04B10/18GK1167269SQ97110838
公開日1997年12月10日 申請日期1997年4月30日 優先權日1996年5月2日
發明者菅谷靖, 木下進 申請人:富士通株式會社