阅读说明：本技术 光中继器和光中继器的控制方法 (Optical repeater and control method of optical repeater ) 是由 见上聪 于 2016-09-15 设计创作，主要内容包括：为了提供能够对多个波长范围进行放大的紧凑且低功耗的光中继器,所述光中继器设置有：激励装置,其生成单个波长范围中的激励光；第一光放大装置,其由激励光激励并且其放大波段是第一波长范围；以及第二光放大装置,其由激励光激励并且其放大波段是与第一波长范围不同的第二波长范围。(In order to provide a compact and low-power-consumption optical repeater capable of amplifying a plurality of wavelength ranges, the optical repeater is provided with: an excitation device that generates excitation light in a single wavelength range; a first optical amplifying device which is excited by the excitation light and whose amplification band is a first wavelength range; and a second optical amplifying device which is excited by the excitation light and whose amplification band is a second wavelength range different from the first wavelength range.)

光中继器和光中继器的控制方法

本申请是申请日为2016年9月15日、申请号为201680057009.3的中国发明专利申请“光中继器和光中继器的控制方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种光中继器和光中继器的控制方法，并且特别涉及一种包括对于要放大的信号光的相应波长范围不同的光放大器的光中继器和光中继器的控制方法。

背景技术

在海底光缆系统中使用的光中继器铺设在海床上，并且因此需要具有小尺寸和低功耗。同时，为了使海底光缆系统的容量大，已经研究了能够放大L波段信号光以及广泛使用的C波段信号光的光中继器。

图6是示出涉及本发明的光中继器900的配置示例的框图。光中继器900用于海底光缆系统中。光中继器900包括C波段光放大器91和L波段光放大器92。在本说明书中，C波段指定约1530nm至1565nm的波长波段，并且L波段指定约1570nm至1610nm的波长波段。

C波段光放大器91包括控制电路911、激励光源912和光放大介质913和923。光放大介质913和923用由激励光源912生成的激励光来放大C波段信号光。为了对C波段信号光进行放大，在激励光源912中使用980nm波长波段的四个激光二极管(LD)。

L波段光放大器92包括控制电路921、激励光源922和光放大介质914和924。光放大介质914和924用由激励光源922生成的激励光来放大L波段信号光。为了对L波段信号光进行放大，在激励光源922中使用1480nm波长波段的四个激光器。从在激励光源912和922中包括的LD输出的激励光通过耦合器和多路复用器/多路分离器激励光放大介质913和914。

将C波段和L波段的信号光波长复用并且从图6中的向上输入(UP IN)输入。输入信号光分离为C波段和L波段。C波段的信号光由光放大介质913放大，并且L波段的信号光由光放大介质914放大。放大的C波段和L波段信号光波长复用并从向上输出(UP OUT)输出。

类似地，从图6中的向下输入(DOWN IN)输入的C波段和L波段的信号光由光放大介质923和924放大。由光放大介质923和924放大的信号光从向下输出(DOWN OUT)输出。

应注意关于本发明，专利文献1至3描述了包括多个光放大介质的光放大器。

[引文列表]

[专利文献]

[专利文献1]日本特开2001-024594号公报

[专利文献2]日本特开2003-283019号公报

[专利文献3]日本特开2009-081473号公报

发明内容

[技术问题]

如图6中所示，光中继器900包括C波段光放大器91和L波段光放大器92。C波段光放大器91的光放大介质913和923以及L波段光放大器92的光放大介质914和924通过使用不同波长的激励光源来激励。为此，当包括C波段和L波段放大功能的光中继器简单地设计为使得C波段光放大器91和L波段光放大器92并行布置时，控制电路911和921以及激励光源912和922对于相应的波长波段是独立必要的。换句话说，增加L波段光放大器92使光放大器的规模变为专用于C波段的光中继器的规模的两倍。结果，产生了光中继器900的尺寸和功耗显著增加的问题。

专利文献1中描述的光放大器使用对于信号光的相应波长波段不同的激励光源。因此，类似于光中继器900，存在光放大器的尺寸大和功耗大的问题。专利文献2和3描述了其中光放大介质串联连接的光放大器的配置。然而，专利文献2和3没有公开用于在抑制尺寸和功耗的增加的同时在多个波长波段上进行放大的配置。

(发明目的)

本发明的目的是提供一种小尺寸和低功耗并且能够在多个波长波段上进行放大的光中继器及其控制方法。

[问题的解决方案]

根据本发明的光中继器包括：激励装置，用于生成单个波长波段的激励光；第一光放大装置，所述第一光放大装置由所述激励光激励并且所述第一光放大装置的放大波段是第一波长波段；以及第二光放大装置，所述第二光放大装置由所述激励光激励，并且所述第二光放大装置的放大波段是与所述第一波长波段不同的第二波长波段。

根据本发明的用于光中继器的控制方法包括：生成单个波长波段的激励光；用激励光激励其放大波段是第一波长波段的第一光放大装置；以及用激励光激励第二光放大装置，该第二光放大装置的放大波段是与第一波长波段不同的第二波长波段。

[发明的有益效果]

本发明提供一种小尺寸和低功耗且能够在多个波长波段上进行放大的光中继器。

附图说明

图1是示出根据第一示例实施例的光中继器100的配置示例的框图。

图2是示出根据第二示例实施例的光中继器100A的配置示例的框图。

图3是示出根据第三示例实施例的光中继器100B的配置示例的框图。

图4是示出根据第四示例实施例的光中继器200的配置示例的框图。

图5是示出光中继器200的操作程序的示例的流程图。

图6是示出涉及本发明的光中继器900的配置示例的框图。

具体实施方式

第一示例实施例

图1是示出根据本发明第一示例实施例的光中继器100的配置示例的框图。光中继器100用于在C波段和L波段二者的波长波段上进行放大的海底光缆系统。图1中的“UP IN”和“UP OUT”分别表示向上方向(图1中从左到右)的信号光的输入和输出。图1中的“DOWNIN”和“DOWN OUT”分别表示向下方向(图1中从右到左)的信号光的输入和输出。

光中继器100包括控制电路(控制器CTL)101、激励光源102、耦合器103至106、多路复用器/多路分离器111至114和121至124以及光放大介质115、116、125和126。

控制电路101和激励光源102共同用于C波段放大和L波段放大。激励光源102生成用于激励光放大介质115、116、125和126的激励光。激励光源102包括作为980nm波段的四个激光二极管的激光二极管(LD)1至4。控制电路101控制激励光源102。控制电路101可以包括以LD1至4的输出功率变为预定值的这种方式单独地控制LD1至4的功能。由LD1和LD2输出的激励光由耦合器103耦合。由LD3和LD4输出的激励光由耦合器104耦合。

耦合器103将由LD1和LD2输出的激励光分配到耦合器105和106。耦合器104将由LD3和LD4输出的激励光分配到耦合器105和106。耦合器105耦合从耦合器103的一个输出端和耦合器104的一个输出端输入的激励光，分割耦合的激励光，并向多路复用器/多路分离器113和114输出分割的激励光。耦合器106将从耦合器103的另一个输出端和耦合器104的另一个输出端输入的激励光耦合，分割耦合的激励光，并向多路复用器/多路分离器123和124输出分割的激励光。

多路复用器/多路分离器113向上行线C波段的光放大介质115输出激励光。多路复用器/多路分离器114向上行线L波段的光放大介质116输出激励光。多路复用器/多路分离器123向下行线C波段的光放大介质125输出激励光。多路复用器/多路分离器124向下行线L波段的光放大介质126输出激励光。

在本示例实施例中，耦合器103至106是具有1∶1的分割比的2×2光耦合器。多路复用器/多路分离器111、112、121和122进行C波段信号光和L波段信号光的解多路复用或多路复用。多路复用器/多路分离器113和123多路复用C波段信号光和激励光。多路复用器/多路分离器114和124多路复用L波段信号光和激励光。作为耦合器103至106，可以使用光纤熔融耦合器或光波导。作为多路复用器/多路分离器111至114和121至124，可以使用包括电介质多层膜滤波器的光多路复用器/多路分离器。

光放大介质115和125是采用由激励光源102生成的激励光来放大C波段信号光的光纤。光放大介质116和126是采用由激励光源102生成的激励光来放大L波段信号光的光纤。光放大介质115、116、125和126的规格可以以光中继器100的输出功率落入预定范围内的这种方式来确定。光放大介质的规格的示例包括掺杂剂浓度。

多路复用器/多路分离器111将从UP IN输入的信号光分离成C波段信号光和L波段信号光。多路复用器/多路分离器113多路复用C波段信号光和从耦合器105的一个输出端输出的激励光，并向光放大介质115输入多路复用光。光放大介质115放大C波段信号光。类似地，光放大介质116通过使用从耦合器105的另一个输出端输出的激励光来放大L波段信号光。多路复用器/多路分离器112多路复用放大的C波段信号光和放大的L波段信号光，并从UP OUT输出多路复用光。

类似于沿向上方向的信号光，光中继器100也沿向下方向对信号光进行放大。换句话说，多路复用器/多路分离器121将从DOWN IN输入的信号光分离成C波段信号光和L波段信号光。多路复用器/多路分离器123多路复用C波段信号光和从耦合器106的一个输出端输出的激励光，并将多路复用光输入到光放大介质125。光放大介质125放大C波段信号光。类似地，光放大介质126通过使用从耦合器106的另一个输出端输出的激励光来放大L波段信号光。多路复用器/多路分离器122多路复用放大的C波段信号光和放大的L波段信号光，并从DOWN OUT输出多路复用光。

本示例实施例的耦合器103至106全部具有1∶1的分割比。因此，假定LD1至4的激励光功率分别为a、b、c和d，当耦合器103至106和多路复用器/多路分离器113、114、123和124的过度损耗被忽略时，光放大介质115、116、125和126中的每一个光放大介质的激励光功率输入是(a+b+c+d)/4。

在通常的C波段光放大器中，使用980nm波段的激励光源，并且在通常的L波段光放大器中使用波长为1480nm的激励光。与此相反，在第一示例实施例的光中继器100中，用于L波段的光放大介质116和126也通过使用作为C波段的激励光源的980nm波段LD来激励。结果，光中继器100可以通过使用相同的激励光源同时放大C波段信号光和L波段信号光。光中继器100使用共同用于C波段和L波段的激励光源，使得控制电路101和激励光源102的尺寸和功耗可以比包括用于相应波长波段的控制电路和激励光源的配置的尺寸和功耗更小(例如图6中的光中继器900)。

以这种方式，根据第一示例实施例的光中继器100通过使用耦合器将单个波长波段的激励光分配到在用于放大的波长波段中不同的多个光放大介质(例如，光放大介质115和116)。结果，控制电路101和激励光源102的规模减小，并且光中继器100的尺寸和功耗可以变小。

第二示例实施例

在第二示例实施例中，对能够改变耦合器的分割比的光中继器进行描述，并且由此向需要不同的激励光功率以确保预定的光功率的相应光放大介质(例如，用于C波段的光放大介质和用于L波段的光放大介质)提供不同功率的激励光。

图2是示出根据本发明的第二示例实施例的光中继器100A的配置示例的框图。类似于根据第一示例实施例的光中继器100，光中继器100A用在放大C波段和L波段二者的波长波段的海底光缆系统。

光中继器100A与根据第一示例实施例的光中继器100的不同之处在于包括耦合器105A和106A，而不是耦合器105和106。由于除了耦合器105A和106A之外，光中继器100A的配置与光中继器100的配置相同，因此在下文中适当地省略已经描述的元件的描述。

光中继器100A包括控制电路101、激励光源102、耦合器103、104、105A和106A、多路复用器/多路分离器111至114和121至124，以及光放大介质115、116、125和126。

激励光源102中的两个LD(LD1和LD2)的激励光由耦合器103耦合，并且相应输出光分配到耦合器105A和106A。LD3和LD 4的激励光由耦合器104耦合，并且相应输出光分配到耦合器105A和106A。耦合器105A分割激励光，并向多路复用器/多路分离器113和114输出分割的光。耦合器106A分割激励光，并向多路复用器/多路分离器123和124输出分割的光。

耦合器105A和106A是可以从外部控制分割比的可变分割比耦合器。例如，已知有应用干涉仪的可变分割比耦合器。可以通过从控制电路101输出的电信号来控制耦合器105A和106A的分割比。控制耦合器105A的分割比使得能够控制激励光对C波段的光放大介质115以及对L波段的光放大介质116的分配比。类似地，控制耦合器106A的分割比使得能够控制激励光对C波段的光放大介质125以及对L波段的光放大介质126的分割比。

由于要放大的信号光的波长波段在C波段和L波段之间不同，因此用于确保预定光输出的激励光功率有时在光放大介质115和116之间不同。根据本发明示例实施例的光中继器100A可以通过控制耦合器105A的分割比分别向光放大介质115和116提供不同功率的激励光。例如，通过以使C波段和L波段的放大信号光的功率彼此匹配的这种方式控制耦合器105A的分割比，可以抑制基于光放大介质115和116之间的放大特性的差异的相应波长波段之间的信号光的功率的变化。

为了检测C波段的放大信号光的功率和L波段的放大信号光的功率，可以在光放大介质115和116的每个输出处提供抽头和光接收元件。光接收元件接收由抽头分割的信号光，并且输出与光放大介质115和116的每个输出功率对应的幅度的电流。在这种情况下，基于由光接收元件检测到的C波段和L波段的信号光的功率，控制电路101可以控制耦合器105A的分割比。例如，控制电路101以C波段的信号光的功率和L波段的信号光的功率彼此相等的这种方式控制耦合器105A的分割比。

可替代地，控制电路101可以预先存储激励光源102的驱动状态以及耦合器105A的分割比与光放大介质115和116的输出功率或增益的关系。控制电路101可以以光放大介质115和116各自以预定的输出功率或增益进行操作的这种方式控制耦合器105A的分割比和激励光源102的激励光功率。

此外，在下行线中，控制电路101控制耦合器106A的分割比和激励光源102的激励光功率，使得光放大介质125和126可以以用预定的输出功率或增益进行操作的这种方式各自控制。在光中继器100A的操作期间，耦合器105A和106A的分割比可以由已经从光中继器100A的外部通过未示出的路径接收到指令的控制电路101改变。

如上所述，在根据第二示例实施例的光中继器100A中，通过使用作为C波段的激励光源的980nm波段的LD来激励用于L波段的光放大介质116和126。为此，类似于根据第一示例实施例的光中继器100，在光中继器100A中，可以使光中继器的尺寸和功耗较小。

此外，在根据本示例实施例的光中继器100A中，使用具有可变分割比的耦合器105A和106A。通过这种配置，可以将不同功率的激励光提供给不同波长波段的相应光放大介质。结果，根据本示例实施例的光中继器100A可以基于光放大介质115至116和125至126之间的放大特性的差异来抑制输出功率或增益的变化。

第三示例实施例

在第二示例实施例中，上面描述了通过使用耦合器105A和106A用C波段和L波段之间不同的激励光功率激励光放大介质的配置。在第三示例实施例中，描述了通过改变耦合器的分割比来提供在上行线和下行线之间不同功率的激励光的配置。

图3是示出根据本发明第三示例实施例的光中继器100B的配置示例的框图。类似于第一和第二示例实施例，光中继器100B用于在C波段和L波段二者的波长波段上进行放大的海底光缆系统。

光中继器100B与根据第一示例实施例的光中继器100的不同之处在于包括耦合器103A和104A而不是耦合器103和104。由于除了耦合器103A和104A之外，光中继器100B的配置与光中继器100的配置相同，因此下面适当地省略已经描述的元件的描述。

光中继器100B包括控制电路101、激励光源102、耦合器103A至104A和105至106、多路复用器/多路分离器111至114和121至124以及光放大介质115至116和125至126。

激励光源102中的LD1和LD2的激励光由耦合器103A耦合，并分配给耦合器105和106。LD3和LD4的激励光由耦合器104A耦合，并分配到耦合器105和106。耦合器103A和104A类似于第二示例实施例的耦合器105A和106A，并且是可从外部控制分割比的可变分割比耦合器。耦合器103A和104A的分割比可以由从控制电路101输出的电信号来控制。

耦合器105经由多路复用器/多路分离器113和114向上行线上的光放大介质115和116提供激励光。耦合器106经由多路复用器/多路分离器123和124向下行线上的光放大介质125和126提供激励光。

通过控制耦合器103A和104A的分割比，由激励光源102输出的激励光的功率可以按照上行线和下行线之间不同的比率分配。例如，当从上行线(UP OUT)上的输出单元到下一个中继器的距离大于从下行线(DOWN OUT)上的输出单元到下一个中继器的距离时，上行线上的光放大介质115和116需要比下行线上的光功率更高的光功率(或增益)。在这种情况下，根据本示例实施例的光中继器100B以耦合器105侧上的比率变大的这种方式控制耦合器103A和104A的分割比，使得由激励光源102输出的更大激励光功率可以分配到上行线侧。应注意，当更大的激励光功率可分配给上行线侧时，可以独立地控制耦合器103A、104A的分割比，或可以按照这种相同方式进行控制。当安装光中继器100B时，可以基于实际使用条件来设定耦合器103A和104A的分割比。实际使用条件可以包括光中继器的输出功率和增益、相距相邻中继器的距离以及光传输线路的损耗。在光中继器100B的操作期间，耦合器103A和104A的分割比可以由已经从光中继器100B的外部经由未示出的路径接收到指令的控制电路101改变。

包括这种配置的光中继器100B可以向相同波长波段的光放大介质提供上行线和下行线之间不同的激励光功率。结果，除了根据第一示例实施例的光中继器100的有利效果之外，光中继器100B可以进一步在不同于上行线和下行线之间的条件下实现相同波长波段的光放大介质的激励。例如，即使当相距另一个光中继器的距离在上行线和下行线之间不同时，光中继器100B也可提供适于每一个方向的激励光功率。

第三示例实施例的修改示例

其中耦合器103A和104A的分割比受到控制的第三示例实施例的配置可以与其中耦合器105A和106A的分割比受到控制的第二示例实施例的配置同时一起使用。通过使用分割比可变的耦合器103A至106A来代替耦合器103至106，可在C波段的光放大介质和L波段的光放大介质之间调节激励光功率的分配比，并且也可以在上行线和下行线之间调节激励光功率的分配比。换句话说，通过该配置，可以实现第二示例实施例和第三示例实施例二者的有利效果。

第四示例实施例

图4是示出根据本发明第四示例实施例的光中继器200的配置示例的框图。光中继器200放大多个不同波长波段的信号光。图4中的“IN”和“OUT”分别表示信号光的输入和输出。光中继器200包括激励光源201、耦合器202、多路复用器/多路分离器211至214以及光放大介质215至216。

激励光源201生成激励光放大介质215至216的激励光。激励光源201共同用于在不同波长波段上进行放大。激励光源201例如包括激光二极管。激励光源201例如输出作为980nm波段的单一波长波段的激励光。激励光输入到耦合器202。耦合器202将激励光分配到多路复用器/多路分离器213和214。耦合器202例如是1×2光耦合器。

多路复用器/多路分离器211和212对第一波长波段(例如，C波段)和第二波长波段(例如，L波段)的信号光进行解多路复用或多路复用。多路复用器/多路分离器213对第一波长波段的信号光和激励光进行多路复用。多路复用器/多路分离器214对第二波长波段的信号光和激励光进行多路复用。

光放大介质215用激励光来放大第一波长波段的信号光。光放大介质216用激励光来放大第二波长波段的信号光。

图5是示出光中继器200的操作示例的流程图。以下，参考图5描述光中继器200的操作。多路复用器/多路分离器211将输入信号光分离成第一波长波段和第二波长波段(图5中的步骤S01)。激励光源201生成激励光(步骤S02)。耦合器202分割激励光(步骤S03)。步骤S01至S03的顺序不限于上述。

多路复用器/多路分离器213对第一波长波段的信号光和从耦合器202的一个输出端输出的激励光进行多路复用，并将多路复用的光输入到光放大介质215。多路复用器/多路分离器214对第二波长波段的信号光和从耦合器202的另一个输出端输出的激励光进行解多路复用，并且将多路复用的光输入到光放大介质216。换句话说，多路复用器/多路分离器213对第一波长波段的信号光和激励光进行多路复用，并且多路复用器/多路分离器214对第二波长波段的信号光和激励光进行多路复用。然后，将多路复用的光分别输入到不同的光放大介质(步骤S04)。

光放大介质215放大第一波长波段的信号光，并且光放大介质216放大第二波长波段的信号光(步骤S05)。多路复用器/多路分离器212对第一波长波段的放大信号光和第二波长波段的放大信号光进行多路复用，并输出多路复用的光(步骤S06)。

在根据第四示例实施例的光中继器200中，相同的激励光源201用于第一波长波段上的放大以及第二波长波段上的放大。例如，通常使用与激励光源201的波长波段不同的波长波段的激励光源的光放大介质216也通过使用用于激励光放大介质215的激励光源201来激励。结果，光中继器200可以同时对第一波长波段的信号光和第二波长波段的信号光进行放大，并且将激励光源201共同用于第一和第二波长波段，由此与激励光源用于相应波长波段的配置的那些尺寸和功耗相比，使得光中继器的尺寸和功耗能够更小。

第四示例实施例的另一表达

根据第四示例实施例的光中继器200的有利效果也可以通过以下修改示例来实现。用括号书写与图4中的元件符号对应的元件的参考符号。换句话说，光中继器200的修改示例包括激励光源(201)以及第一和第二光放大介质(215和216)。激励光源(201)是生成单一波长波段的激励光的激励光源。第一光放大介质(215)是由激励光源(201)的激励光激励并且其放大波段为第一波长波段的光放大介质。第二光放大介质(216)是由激励光源(201)的激励光激励并且其放大波段为第二波长波段的光放大介质。第二光放大介质(216)的放大波段不同于第一光放大介质(215)的放大波段。

根据具有这种配置的光中继器200的修改示例，可以同时对第一波长波段的信号光和第二波长波段的信号光进行放大。通过使用共同用于第一和第二波长波段的激励光源(201)，与激励光源的用于相应波长波段的配置的尺寸和功耗相比，可以使光中继器的尺寸和功耗更小。

尽管以上参考示例实施例描述了本申请的发明，但是本申请的发明不限于上述示例实施例。本领域技术人员可以理解的各种修改可以在本发明的范围内根据本申请的发明的配置和细节进行。

此外，相应示例实施例中描述的配置不一定彼此排除。本发明的功能和有益效果可以通过将上述示例实施例的全部或部分组合而成的配置来实现。

本申请要求基于2015年9月29日提交的日本专利申请第2015-190597号的优先权，其全部公开内容并入本文。

[参考符号列表]

100、100A、100B、200、900 光中继器

91 C波段光放大器

92 L波段光放大器

101、911、921 控制电路

102、201、912、922 激励光源

103至106、103A至106A、202 耦合器

111至114、121至124、211至214 多路复用器/多路分离器

115、116、125、126、215、216、913、923 光放大介质。