專利名稱：具有單獨服務(wù)信道的光纖遠程通信線路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖遠程通信線路，它配有用來進行服務(wù)通信的獨立信道。
用來進行遠程通信的傳輸線，除了配有在用戶處理處的供通信信號使用的信道以外，通常也還配有適用于進行服務(wù)通信傳輸?shù)莫毩⑿诺馈?br> 這種服務(wù)信號可具有不同的類型，例如可以是諸如用于沿傳輸線路配置的放大器或轉(zhuǎn)發(fā)器那種設(shè)備的或用于在傳輸線上工作的維修人員和線路的中間站或終端站之間進行通信的控制或命令信號。
在以一定間隔配置有用于放大所傳輸?shù)男盘柕霓D(zhuǎn)發(fā)照的光纖通信線中，可以把一個以上的通信信道用于服務(wù)信號，這些用于服務(wù)信號的信道可提供每個轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)送或接收服務(wù)信號。光信號在轉(zhuǎn)發(fā)器中被檢測后轉(zhuǎn)換成電信號，並經(jīng)電子放大后再以光的形式將其送到目的地站。
在這樣轉(zhuǎn)發(fā)器中，一個轉(zhuǎn)換成電信號形式的服務(wù)信號可以被容易地接收以用于所需目的，並且可用類似的方法，將該信號以電信號的形式注入到轉(zhuǎn)發(fā)器並與其它經(jīng)過放大的信號一起轉(zhuǎn)換成光信號后沿傳輸線發(fā)送出去。
然而，近來業(yè)已證明，采用無須將光信號轉(zhuǎn)換成電信號而直接可放大光信號的光放大器的光纖遠程通信線路比采用上述電子型的轉(zhuǎn)發(fā)器的光纖通信線路更為方便。
在這種光纖遠程通信線中，不能用現(xiàn)有的電子設(shè)備將信號注射到用以傳輸該信號的光纖或從該光纖中獲取信號，這是因為這些信號即使在放大器中也只能以光的形式才可供利用。
因此提出了向配有光放大器的光通信線路注入或從中提取光形式的服務(wù)信號的問題。
現(xiàn)有一種叫作光耦合器的器件，它適用于向一條光纖中注射或從中提取波長不同于其它信號波長的信號。該光耦合器通過原來的信號，但是為了使這種耦合器能正確地工作，要求它們在提取的信號與原來的信號之間有良好的隔離和使信號本身的衰減減少，則這種器件必須要求能工作在顯著不同的波長上。但是光通信又要求在光纖具有較好的傳輸特性的相當(dāng)狹窄的波長范圍內(nèi)進行。
因此，本發(fā)明的目的是要提供一種無須將傳輸?shù)男盘栟D(zhuǎn)換成電的形式就能向其注入和以其提取服務(wù)信號的光纖傳輸線路。
為此目的本發(fā)明的光纖傳輸線路至少包括一個遠程通信信號發(fā)送站和接收站，並至少包括一個光放大器，其特征在于它包括向線路光纖注入服務(wù)信號的裝置和從該光纖提取服務(wù)信號的裝置，其中所述的裝置至少包括一個光服務(wù)信號發(fā)送和/或接收單元用以從光傳輸線接收和/或向其發(fā)送服務(wù)信號，該服務(wù)信號由上述單元本身電氣地提供的或從該單元取得的光形式的通信或控制信號構(gòu)成，其波長與通信號的波長顯著不同，其中所述的單元與相應(yīng)的插入在沿線中的光耦合器相關(guān)聯(lián)，以用來在線路光纖內(nèi)耦合服務(wù)信號或從該光纖中提取服務(wù)信號，同時將一個光放大器或各光放大器至少與一個光服務(wù)信號注入或提取裝置相聯(lián)接。
最好，將光放大器或各光放器與一個光信號注入裝置和一個光信號提取裝置相聯(lián)結(jié)。
服務(wù)信號的波長基本上等于或稍為不同于光衰減曲線衰減最小處的波長。
這種遠程通信信號的波長適宜的范圍大體上為1500至1600nm，而服務(wù)信號的波長范圍為1200至1400nm，並以大致低于300千比特/秒的速率進行傳輸。
光耦合器最好采用雙向光纖耦合器。
說得具體一點，在這種最佳實施例中，線路光放大器或放大器的構(gòu)成包括幾段活性光纖，該活性光纖摻雜有螢光物質(zhì)，及包括用來向幾段活性光纖注入由各個泵激光器產(chǎn)生的、其波長不同于遠程通信波長的激光泵浦能量的裝置，在一個服務(wù)光信號接收單元和一個服務(wù)信號發(fā)送單元間至少配有一個放大器，並在沿線路光纖從光放大器的上游到下游在發(fā)送服務(wù)信號的方向上分別插入相應(yīng)的光耦合器。
上述接收和發(fā)送單元與插入在其間電子放大裝置電氣地連接起來，所述單元可從傳輸線接收光服務(wù)信號並將這些信號轉(zhuǎn)換成電信號后進行電子放大，以及可分別接收放大后的信號並將其轉(zhuǎn)換成服務(wù)信號波長的光信號后沿傳輸線發(fā)送出去;服務(wù)信號的接收和發(fā)送單元包括由服務(wù)信號驅(qū)動的用于控制和命令放大器的泵浦激光器或激光器的裝置。
在本發(fā)明的實施例中，用來將發(fā)光泵能量注入到至少一個光放大器的活性光纖段的裝置和在放大器本身的服務(wù)信號的光耦合器是由一個三波長光耦合構(gòu)成。
從下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的描述將會對本發(fā)明有更詳細的了解。


圖1示出了帶有線路放大器的一條光纖遠程通信線路的示意圖;
圖2示出了配有用于服務(wù)通信的輸入和輸出端的帶線路放大器的一條光纖遠程通信線路;
圖3示出了本發(fā)明的遠程通信線路的光放大器示意圖，其中遠程通信線路配有服務(wù)信道的輸入輸出端;
圖4示出了一個本發(fā)明的具體實施例中的配有用于服務(wù)信道的輸入和輸出端的遠程通信線路的光放大器的示意圖;
圖5示出了在硅光纖中的相對于注入光波長的光的衰減曲線。
如圖1所示，一條光遠程通信線通常包括一個用來發(fā)送光信號的站1，站1接收通常是電信號形式的待傳送的信號2，並以光的形式發(fā)送信號並將其注入到構(gòu)成通信線路的光纖3。
在離發(fā)送站1相隔甚至在幾百公里之外的光纖3的相對端設(shè)有接收站4，它可接收沿光纖傳輸來的光信號並將其轉(zhuǎn)換成另一種性質(zhì)的信號，比如電信號，然后將這種信號5發(fā)送到此處未予示出的接收設(shè)備。
至于發(fā)送和接收站本身則是眾所周知的，因此無須進一步說明。
由于光信號在沿光纖傳輸過程中不可避免地會有衰減，所以沿光纖3設(shè)置有線路放大器6，它可用于接收經(jīng)過一定長度光纖的衰減之后的光信號並將在其恢復(fù)到原來的電平后發(fā)送出去，以使其再沿一段光纖傳輸?shù)揭粋€新的放大器或一直傳輸?shù)浇邮照局?，其電平在到達目的地時還可被正確接收。
長途遠程通信線路包括一定數(shù)目的放大器，其數(shù)目的多少則與要達到的總距離，與光纖的衰減，與放大器的增益以及與接收站要求的可接收的最小信號電平有關(guān)。
可采用任何類型的放大器6，它一般要供給那種比如用來激動或檢查其某些部件的工作的控制信號的接收和/或發(fā)送，此外，放大器6要能承受一些操作員用來與終端的發(fā)送或接收站或與其它線路放大器進行通信所必需的維修活動。
于是在所有這些情況下，要求在通信線路中再引入可以在任何線路放大器或終端站中可被接收的和注入的信號7。
在線路放大器是轉(zhuǎn)發(fā)器的情況下，它接收在線路上傳輸?shù)墓庑盘?，並把它轉(zhuǎn)換成為電信號再予以電子放大，然后再將其以光信號形式傳送到下一段傳輸線路，而服務(wù)信號可以具有與通信信號相同的類型，並可與通信信號相識別和與其相分離，或者當(dāng)所有的信號在放大器中或在終端站被轉(zhuǎn)換成電信號形式時將其引入到線路中再按要求使用之。
然而如果在光纖遠程通信線路中，適當(dāng)?shù)厥褂霉鈱W(xué)型放大器，此時信號以光信號形式進行放大;因而此時不可能不中斷光纖上的信號用電子裝置將服務(wù)信號與在同一光纖中傳輸?shù)耐ㄐ判盘栂喾蛛x。
為此，如圖2所示的本發(fā)明中，在每個光放大器8的上游和下游各有一個雙向光耦合器9，它可用來在一個公共輸入端接收波長不同的復(fù)用在同一條光纖上的通信信號和服務(wù)信號，並在其輸出端將通信信號和服務(wù)信號以不同的波長分送到兩個輸出光纖9a和9b，並且也可用來以一單條輸出光纖發(fā)送分別注入到光纖9a和9b的通信信號和服務(wù)信號。
在發(fā)送和接收站1和4中也配置了類似的雙向光耦合器。
為了能用雙向光耦合完成對兩個信號的隔離，要把服務(wù)信號波長選擇得比通信信號的波長有明顯的差別。
通信波長通常在稱之為第三窗口的1500至1600nm的區(qū)域內(nèi)，如圖6所示，此時在硅玻璃光纖中的光衰減最小。正如遠程通信所需的那樣，這樣可用高達幾百兆比特/秒的速率傳送數(shù)據(jù)，並經(jīng)幾十或幾百公里之后來經(jīng)放大還使信號維持在足以在最終接收時能被正確接收的電平上。
另一方面，服務(wù)信號根據(jù)其特性則可用幾百千比特/秒，具體地說，以低于300千比特/秒的低速率進行傳送，按照本發(fā)明，這種服務(wù)信號于是以1300nm附近的波長發(fā)送，此波長處于稱之為第二窗口的硅玻璃光纖的光衰減曲線的第二最小值處。
在下文中，1300nm附近意指波長在上述第二窗口范圍內(nèi)，此處的衰減相對較低;至于其具體范圍則取決于所用的傳輸線光纖的具體特性;對于通常生產(chǎn)的光纖來說，其最好的范圍是從1200至1400nm。
在該波長上的光衰減比在1500-1600nm上明顯要大，對于用來接收以如上所述傳輸速率傳送的通信信號的接收設(shè)備而言，在該波長上的光在經(jīng)過在兩個相鄰的放大器之間的一段距離上的傳輸之后，到達其處的信號電平會低得難以接收，但對以較低速率(通常為128千比特/秒)的服務(wù)信號而言，它仍可被靈敏度甚高的接收機所接收，因此1300nm附近的波長對服務(wù)信號是可接受的。
這樣一來，我們就可以采用諸如用微光學(xué)法熔合或制取的商用雙向光耦合器，它具有優(yōu)良的衰減特性並壓低了成本。
每個雙向光耦合器9用相應(yīng)的攜帶服務(wù)信號的輸出光纖9b與各自的連接單元10相連，通過它，離開耦合器的服務(wù)信號被接收並轉(zhuǎn)換成相應(yīng)輸出的電信號，而輸入的電信號則轉(zhuǎn)換成服務(wù)波長的光信號並在輸入端將其注入到光纖9b上再沿通信線路復(fù)合傳輸。
用這種方法，由雙向光耦合器9從線3提取的波長1300nm的光信號被轉(zhuǎn)換成一個相應(yīng)的電信號，該光信號可用于規(guī)定的目的，例如用于維修服務(wù)電話通信或光放大器8的控制維護，如圖2中用虛線所表示的那樣，或用于其它的命令或控制;用類似的方式，可將電控制信號或服務(wù)電話通信沿線路的光纖3傳送到其它目的地。
為使服務(wù)信號沿一條有幾個光放大器的光纖能到達遠離發(fā)射信號的放大器或終端站，來自與位于光線路放大器8的上游的雙向光耦合器9相連的單元10的輸出端的電信號以一種已知的方式用一個相應(yīng)的服務(wù)放大器11進行電子放大，然后將其送到與在該光放大器下游的第二雙向耦合器9相連的單元10的輸入端，然后將此經(jīng)過適當(dāng)放大的服務(wù)信號沿下段光纖一直傳送到目的地站或新的光放大器。
以這種方式，在每個線路光放大器中自動地放大服務(wù)信號，使其能沿整個要求的范圍內(nèi)傳輸並在到達目的地時其電平能滿足所需的目的。
圖3更詳細地示出了本發(fā)明的一個實施例，其中的光放大器8包括一個活性光纖12，它有一段合適的長度，摻雜以螢光物質(zhì)，包括一個與一個相應(yīng)的雙向光耦合器14相連的泵浦激光器13，它能在活性光纖內(nèi)送入適合于在活性光纖內(nèi)產(chǎn)生一受激發(fā)射，這樣便可獲得所需的放大。
最好但並非必需的，再近活性光纖的另一端鏡向配置一個第二泵浦激光器13′及一個相應(yīng)的雙向光耦合器14′，以增強在活性光纖內(nèi)的泵浦功率，和/或作為第一泵浦激光13發(fā)生故障時的活性光纖的加泵裝置。
應(yīng)該指出的是，引入第二泵浦激光器13′和光耦合器14′對本發(fā)明的沿光線路傳輸服務(wù)信號的目的而言總是無害的。
如圖2所示，放大器8被置于前面，其后有一雙向光耦合器9與其各自的服務(wù)信號接收/發(fā)送單元10相連。激光器13和13′如圖1虛線所示與單元10相連，這樣，單元10便可接收或發(fā)送支配其工作的控制或類似信號。
圖4示出了本發(fā)明的一個具體的實施例，它有兩個泵浦激光器13和13′，每個激光器與一個接收或發(fā)送單元10一起與一個三波長光耦合器15相連，這樣，由該泵浦激光器把相應(yīng)的激光能量送向活性光纖12，同時由接收和發(fā)送單元10接收從光纖3分離出來的在其到達活性光纖前的服務(wù)信號，和/或在到達活性光纖之后將服務(wù)信號注入到光纖3。
現(xiàn)繼續(xù)說明圖4。圖中用Sc、Ss和Sp分別表示通信信號，服務(wù)信號和泵浦信號，用箭頭表示它們的流向。每個雙向光耦合器15是以這樣的結(jié)構(gòu)可允許由線路光纖3攜帶的、送到耦合器輸入連結(jié)端16的、波長為通信波長(1500-1600nm)的通信信號未加改變地傳送到其輸出連結(jié)端17，放大器的活性光纖12與輸出連結(jié)端17相連;出現(xiàn)在輸入連結(jié)端16的波長為服務(wù)波長(1300nm)的服務(wù)信號被送至耦合器的輸出連結(jié)端18，單元10與該連結(jié)端18相連(反之亦然，由單元10發(fā)送的、作為連結(jié)端18的輸入信號的信號可沿同一光路徑被發(fā)送到連結(jié)端16作為其輸出信號);波長為泵波長的泵浦信號Sp由泵浦激光器13或13′被發(fā)送到連結(jié)端19作為其輸入信號，並作為一個輸出信號送至連結(jié)端17。由例如熔合光纖型構(gòu)成的具有所述特性的三波長光耦合器是人們已知的，當(dāng)要耦合的波長彼此適當(dāng)間開時，例如當(dāng)通信信號波長為1550nm左右，服務(wù)信號波長為1300nm左右，活性放大光纖是摻雜以氧化鉺，而泵波長為980或530nm時，制取工作于以上情形時的三波長光耦合器是容易而廉價的。
采用這種構(gòu)造的光耦合器其優(yōu)點是明顯的，即可用同一部件，兼而完成在放大光纖中發(fā)送泵浦能量和在線路光纖中提取或發(fā)送服務(wù)信號，並簡化放大器的結(jié)構(gòu)，和減少在光纖和耦合器之間的連結(jié)數(shù)從而減少了傳輸信號的衰減。
在不需要使用第二泵激光器13′的情況時，則其中已與該激光器連接的一個三波長光耦合器15可用一個只用來連接服務(wù)接收和發(fā)送單元10的前述的雙向光耦合器9替代它。
雖然向光纖注入和從中提取服務(wù)信號如前所述通常是在線路的終端站和在線路放大器中進行的，但是，也可以在光纖線路的任何其它所要求的位置上引入雙向光耦合器和服務(wù)信號接收發(fā)送站。
出于線路的具體要求或出于耦合器的制取，服務(wù)信號波長也可不采用如前所述的1300nm左右的波長，只要相應(yīng)于所送定的波長的信號的衰減電平是可接受的即可。
此外，根據(jù)本發(fā)明，如果光纖具有特殊的傳輸特性不是在如前面定義的在1300nm左右波長上，則服務(wù)信號也可采用不同波長或不同范圍的波長，只要此波長相應(yīng)于一個相對的最小衰減值，即只要相應(yīng)傳輸?shù)浇邮赵O(shè)備的功率電平能滿足該接收設(shè)備的靈敏度，但同時要保證此服務(wù)波長與發(fā)送波長間開得足夠大以便可以制取相應(yīng)的光耦合器。
在本發(fā)明中，我們規(guī)定線路終點站是線路本身的兩個點，在該兩點之間只以光形式傳輸由上述描述類型的光放大器作了必要放大的信號。
在不離開本發(fā)明的一般特征的范圍內(nèi)人們還可引入許多變更和修改。
權(quán)利要求
1.一種光線通信線路，包括至少一個通信信號的發(fā)送站(1)和一個接收站(4)，和至少一個光放大器(6、8)，其特征在于它包括用于向線路的光纖(3)中注入服務(wù)信號的裝置(9、10)和從中提取光服務(wù)信號的裝置(9、10)，其中所述裝置包括至少一個光服務(wù)信號的發(fā)送和/或接收單元(10)，該單元可從光線路接收服務(wù)信號或向其發(fā)送服務(wù)信號，服務(wù)信號是由從該單元電氣地供給的或取自該單元的通信或控制信號構(gòu)成的並且采用波長與通信信號波長顯著不同的光信號形式，其中所述單元10與一個沿線路插入的一個相應(yīng)的光耦合器(9)相聯(lián)，光耦合器耦合在線路光纖(3)內(nèi)和/或從該光纖中提取光服務(wù)信號，並且光放大器(6、8)或每個光放大器與至少一個用來注入和提取光服務(wù)信號的裝置(9、10)相聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光纖傳輸線路，其特征在于光放大器(6、8)或每個光放大器是與一個用于注入服務(wù)信號的裝置(9、10)和與一個用以提取服務(wù)信號的裝置(9、10)相聯(lián)的，上述裝置可將服務(wù)信號本身沿一條外部通路轉(zhuǎn)送到放大器(8)。
3.如權(quán)利要求1所述的光纖傳輸線路，其特征在于服務(wù)信號的波長是不致等于或稍為不同于相應(yīng)于光纖相對于波長的光衰減曲線的最小值處的波長。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光纖傳輸線路，其特征在于遠程通信信號的波長大致在1500至1600的范圍內(nèi)，而服務(wù)信號的波長則以大致低于300千比特/秒的速率進行傳送。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的光纖傳輸線，其特征在于光耦合器(9)是由雙向光纖耦合器構(gòu)成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的光纖傳輸線路，其特征在于線路光放大器(6、8)或放大器是由一段摻雜以螢光物質(zhì)的活性光纖(12)和由用以把由各泵激光器(13)產(chǎn)生的波長不同于遠程通信波長的激光的泵能量引入到該活性光纖(12)內(nèi)的裝置構(gòu)成的，在每個放大器處至少配有一個服務(wù)信號的接收單元(10)和一個服務(wù)信號發(fā)送單元(10)，及有一個在傳送服務(wù)信號的方向上，沿線路光纖(3)插入的，分別位于光放大器(8)的上游和下游的相應(yīng)的光耦合器(9)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的光纖傳輸線路，其特征在于接收和發(fā)送單元(10)是電氣地與插入在其間的電子放大裝置(11)連接在一起的，所述單元用于從線路(3)接收服務(wù)信號，並將其轉(zhuǎn)換成電信號並進行電子放大，以及用于再將其轉(zhuǎn)換成波長為服務(wù)波長的光信號並沿線路進行傳送。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的光纖傳輸線路，其特征在于服務(wù)信號的接收和發(fā)送裝置(10)包括由服務(wù)信號驅(qū)動的、用于控制和命令放大器的泵激光器或激光器(13)的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的光纖傳輸線路，其特征在于用于將激光泵能量注入到至少一個光放大器的一段活性光纖和在放大器本身處服務(wù)信號的光耦合器是由單個三波長光耦合器(15)構(gòu)成的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光纖傳輸線路，它包括向線路光纖(3)中注入和從中提取服務(wù)信號的裝置，所述裝置包括服務(wù)信號的發(fā)送和/或接收單元(10)。它可用來從光纖(3)接收或向其發(fā)送光服務(wù)信號。服務(wù)信號的波長與通信信號的波長顯著不同，每個單元(10)與沿線路插入的光耦合器(9)相聯(lián)，耦合器可耦合在線路光纖內(nèi)和/或從中提取光服務(wù)信號。
文檔編號H04J14/02GK1053869SQ9110053
公開日1991年8月14日 申請日期1991年1月30日 優(yōu)先權(quán)日1990年1月30日
發(fā)明者喬喬·格拉索, 馬里奧·塔姆布雷羅 申請人:卡維·皮雷利有限公司