光学通信系统中的增益均衡误差管理的制作方法

1.本公开的实施例涉及光学通信系统领域。更具体地，本公开至少涉及用于管理光学通信系统中的增益均衡误差的技术。


背景技术：

2.长途光学通信系统，例如海底光学通信系统通常会受到多种因素造成的信号衰减的影响，包括散射、吸收和弯曲。为了补偿衰减，这些长距离系统可以包括一系列光学放大器，这些光学放大器沿着信号传输路径间隔开，并被配置为以允许在接收机处进行可靠检测的方式放大或增强光学信号。根据传输路径的长度，沿着该路径定位的光学放大器的数量(以及它们之间的长度)可能会变化。
3.长距离光学通信系统中常用的光学放大器可以是掺铒光纤放大器(edfa)，它包括掺有铒(一种稀土元素)的光纤，其可以通过激光(例如，980nm波长区域、1480nm波长区域)激励，以增强某些波长的入射光学信号的强度。已知edfa输出与波长相关的增益。因此，当诸如具有多个光学信道的波分复用(wdm)光学信号之类的光学信号被edfa放大时，wdm信号波长内的一些波长可以比其他波长放大得更多。
4.为了协调波长放大中的不一致性，可以使用增益平坦滤波器(gff)或增益均衡滤波器(gef)将光学信号中的波长恢复或校正到大致相同或专门设计的强度，这通常是已知的或被称为增益均衡或增益平坦。然而，在长途光学通信系统中校正增益时，实现持续的均衡精度可能既具有挑战性又要求很高。例如，在中继器中使用的gff可能具有有限的精度或分辨率，因此，累积的增益相关误差可以通过gef(通常布置在单独的gef主体中)定期清理，以将系统中的总增益失真保持在预定义的设计限值内。
5.gff或gef可以利用各种增益校正技术，包括但不限于短周期布拉格光栅滤波器(sp-bfg)、倾斜布拉格光栅滤波器(s-bgf)、长周期光栅滤波器(lp-gf)和薄膜滤波器(tff)。通常，表现出或几乎没有背向反射的非反射滤波器，例如s-bgf、lp-gf和tff，在edfa的gff输出处不需要额外的隔离器(见图10a)。然而，诸如sp-bfg之类的反射滤波器在gff输出处确实需要额外的隔离器(见图10b)。这种隔离器给传播的光学信号增加了不希望有的损耗。因此，非反射gff或gef在组件和系统级别上都提供了设计优势，因为减少无源组件(例如光学隔离器)的总数可能会减少损耗，并提高设计中的成本和功率效率。
6.然而，使用非反射gff或gef的一个缺点是，非反射滤波器的分辨率通常比反射滤波器的分辨率差。结果，由非反射滤波器产生的增益误差具有增益形状变化，该增益形状变化对于清除滤波器来说可能太剧烈或太快而无法有效补救，这可能在接收机处产生明显超过设计限值的增益变化。


技术实现要素：

7.提供了用于管理光学通信系统中的增益均衡误差的技术。例如，多级增益校正滤波器可以被配置为至少校正由光学通信系统中使用的传统非反射增益校正技术产生的增
益均衡误差。多级滤波器可以至少包括用于校正大部分传输带宽中的增益均衡误差的宽带增益校正滤波器和用于校正带宽的窄区域中的误差的窄带增益校正滤波器。一个或多个多级滤波器可以在系统的中继器中实现(其可以被称为混合gff)，或者可以被包括在独立主体中(其可以被称为混合gef)。
8.在一个实施例中，增益校正滤波器可以至少包括第一滤波器和不同于第一滤波器的第二滤波器。例如，第一滤波器可以被配置为校正光学传输带宽的第一部分中的增益均衡误差，第二滤波器可以被配置为校正光学传输带宽的第二部分中的增益均衡误差，其中光学传输带宽的第一部分可以比第二部分宽。第一和第二校正滤波器可以具有在整个传输带宽中互补的特性。
9.在另一个实施例中，一种方法可以至少包括通过第一滤波器校正光学传输带宽的第一部分中的增益均衡误差，以及通过第二滤波器校正光学传输带宽的第二部分中的增益均衡误差。例如，第一滤波器可以不同于第二滤波器，并且光学传输带宽的第一部分可以比第二部分宽。
10.在又一个实施例中，一种系统可以包括沿着光纤电缆布置和间隔开的至少一个中继器，其中该至少一个中继器可以包括多个掺铒光纤放大器(edfa)，并且还可以包括多个混合增益校正滤波器，每个混合增益校正滤波器耦合到该至少一个中继器的每个edfa的输出。例如，每个混合增益校正滤波器可以至少包括第一滤波器和不同于第一滤波器的第二滤波器，其中第一滤波器可以被配置为校正光学传输带宽的第一部分中的增益均衡误差，并且第二滤波器可以被配置为校正光学传输带宽的第二部分中的增益均衡误差。光学传输带宽的第一部分可以比第二部分更宽。
附图说明
11.图1示出了示例光学通信系统。
12.图2示出了升高的增益均衡误差的示例。
13.图3示出了使用混合滤波器的增益均衡的示例。
14.图4a示出了第一示例混合滤波器。
15.图4b示出了第二示例混合滤波器。
16.图5示出了布置在中继器中的示例混合gff。
17.图6示出了布置在gef主体中的示例混合gef。
18.图7示出了示例混合gff实施方式。
19.图8示出了第一示例混合gef实施方式。
20.图9示出了第二示例混合gef实施方式。
21.图10a示出了具有非反射gff的edfa。
22.图10b示出了具有反射gff的edfa。
具体实施方式
23.本发明涉及用于在使用或实现至少传统的非反射增益平坦或均衡技术的光学通信系统中管理、校正或以其他方式协调不希望的增益均衡误差的技术。根据实施例，多级滤波器(其在本文中可以被称为“混合”滤波器、混合gff或混合gef)可以至少结合宽带和窄带
1至127-n连接，光纤117-1到117-n和127-1至127-n可以与支持附加路径对的光纤一起包括在光纤电缆中。每个中继器131可以包括用于每个路径对的一对放大器119、129，并且可以包括用于附加路径对的附加放大器。光学放大器119、129可以利用edfa或其他稀土掺杂光纤放大器，例如，拉曼放大器、半导体光学放大器(soa)。耦合路径133-1至133-n可以耦合在光路111、121之间，例如，在中继器131-1至131-n中的一个或多个中。可以理解的是，本文中使用的术语“耦合(couple)”或“耦合(coupled)”广泛地指任何连接(connection)、连接(connecting)、耦合、链路或链接，无论是直接或间接连接，还是有线或无线连接，并不一定意味着耦合的组件或元件彼此直接连接。
31.尽管示出并描述了光学通信系统101的示例性实施例，但光学通信系统101的变化也在本公开的范围内。光学通信系统101可以包括例如更多的光路对和更多或更少的中继器。可替换地，光学通信系统101可以不包括任何光学放大器，或者可以包括适合于在连接中继器的光纤内或包含在一个或多个中继器131内的光纤内通过拉曼放大来实现光学增益的光学泵浦电源，而不是光学放大器。
32.此外，可以理解的是，发射机、接收机、包含发射机和接收机的转发器，或用于发送和接收数据的任何其他合适设备，可以包括至少一个存储器和一个或多个处理器(例如，cpu、asic、fgpa、任何常规处理器等)，以执行存储在存储器中的指令。
33.图2示出了根据实施例的由传统的非反射增益校正滤波器(例如，gff、gef)产生的升高的增益均衡误差200的示例。为了便于解释，该示例基于12个中继器(例如，12个跨度)之后的累积增益均衡误差。如上图所示，增益误差(例如，以db为单位)在1525nm和1530nm波长之间具有快速或相对剧烈的变化，如虚线框所示。可以理解，随着光学信号在更多中继器的跨度上被放大，增益误差的残余形状的这种变化可能变得更加剧烈。
34.当放大的光学信号在12个中继器之后通过传统的非反射增益校正滤波器(如果布置在中继器中，则可以是gff，如果布置在单独的gef主体中，则可以是gef)时，传统滤波器输出的均衡误差可能在光学带宽的一个或多个相对侧或极端区域升高。可能存在使用反射增益校正滤波器的系统设计情况，也导致均衡误差也升高。例如，如下图所示，增益均衡误差在带宽的左侧显著升高，如虚线框所示。如上所述，诸如所示的升高的增益均衡误差之类的误差可以通过光学通信系统传播，并且可以产生明显超过与(多个)系统接收机相关联的设计限值的增益变化。
35.图3示出了根据实施例的使用混合增益校正滤波器的增益均衡300的示例。为了便于解释，上面关于图2描述的12个中继器上累积的增益均衡误差将用于描述图3的混合增益均衡300。
36.如图所示，混合增益校正滤波器可以是多级滤波器，并且可以至少包括滤波器302和304。例如，滤波器302可以是宽带增益校正滤波器(在本文中其可以简单地被称为宽带滤波器)，而滤波器304可以是窄带增益校正滤波器(其可以被称为窄带滤波器)。宽带滤波器302可以校正或均衡大部分(如果不是全部的话)带宽中的增益形状的变化(例如，增益形状误差)，这由右侧的图中的实线(宽带滤波器302形状)示出。因此，宽带滤波器302的输出可以表现出均衡误差形状，该均衡误差形状在大部分或全部传输带宽中具有基本平坦的、低峰间变化。
37.在进一步的示例中，窄带滤波器304可以校正或均衡带宽的窄区域中的增益形状
的变化(例如，增益形状误差)，如右侧图中的虚线(窄带滤波器304形状)所示。窄区域可以是预定或预定义的带宽范围，其可以基于系统和/或组件设计。窄带滤波器304的输出也可以表现出均衡误差形状，该均衡误差形状在窄带宽区域中具有基本平坦的低峰间变化。因此，由混合增益校正滤波器的宽带滤波器302和窄带滤波器304一起产生的光学信号的均衡误差的形状可以是基本平滑和平坦的，如左下图所示(例如，图2的下图中升高的增益均衡误差已经被去除)。
38.可以理解，宽带通滤波器可以是具有增益校正技术的任何类型的宽带光学滤波器，该增益校正技术被配置为至少校正或均衡增益形状及其在大部分或全部传输带宽中的变化。窄带滤波器可以被理解为具有增益校正技术的任何类型的窄带光学滤波器，该增益校正技术被配置为在传输带宽的窄区域中至少校正或均衡增益形状及其变化。可以进一步理解的是，图3中所示的混合增益校正滤波器可以是布置在中继器中的混合gff，或者可以是布置在单独的gef主体中的混合gef，这将在下面进一步详细描述。此外，可以考虑混合滤波器的滤波器302和304的各种布置，例如，可以首先布置窄带滤波器304，然后可以布置宽带滤波器302，或者在示例中，混合增益校正滤波器中可以包括两个以上的滤波器(例如，滤波器的数量和类型取决于系统设计目标、约束条件等)。
39.图4a和图4b示出了根据实施例的混合增益校正滤波器402和404的不同示例以及可以在其中实现的不同技术。如图4a所示，例如，混合增益校正滤波器402可以至少包括宽带gff和窄带gff，两者都可以基于非反射技术，如图所示(例如，宽带和窄带gff都是非反射滤波器)。由于混合滤波器402的每一级都采用非反射技术，因此可以理解，不需要在级之间或在第二级之后布置或耦合诸如隔离器之类的其他附加组件。
40.在另一示例中，如图4b所示，混合增益校正滤波器404还可以包括宽带gff和窄带gff。然而，宽带gff可以基于反射技术(例如，宽带gff是反射滤波器)，而窄带gff可以基于反射或非反射技术(例如，窄带gff可以是反射滤波器或非反射滤波器)。并且，由于混合增益校正滤波器404的宽带gff基于反射技术，因此可以在宽带gff和窄带gff之间布置或耦合至少一个隔离器，以解释并实质上抵消由宽带gff的反射特性引起的任何背向反射或干扰。如果需要，还可以在混合滤波器的下游或上游添加附加的隔离器。
41.虽然在混合增益校正滤波器402和404中使用并显示了gff，但可以理解的是，滤波器402和404的宽带和窄带滤波器可以是gef。此外，如上所述，滤波器级的布置、顺序、数量等可以至少根据系统或组件设计而变化，例如，混合滤波器404的反射宽带gff可以布置在窄带gff之后。此外，可以理解，为了节省空间和组装成本，混合滤波器的一个或多个级可以组合在单个封装中，例如，两个或更多个tff可以放置在一个外壳、壳体、封装等中。可以进一步理解，混合滤波器和/或其方面可以是线性调频的或非线性调频的，例如，线性调频可以被配置为在传输带宽上是均匀的或可变的。
42.图5示出了根据实施例的布置在中继器中的示例混合gff 501。例如，由虚线框概括的中继器可以包括(例如，物理地容纳或封闭)多个edfa，例如图5中所示的一个edfa。edfa可以包括各种内部组件，例如掺铒光纤、(多个)隔离器、(多个)抽头等。
43.如图所示，混合gff 501可以被布置在中继器中的edfa的输出处和/或耦合到该输出。如上所述，混合gff 501可以至少包括gff 502和gff 504，gff 502可以是宽带gff，gff 504可以是窄带gff。类似的混合gff可以布置在中继器中的其他附加edfa的输出处和/或耦
合到中继器中的其他附加edfa的输出。如下面将进一步详细描述的，混合gff，例如混合gff 501，可以被布置在每个“第n个”中继器中，其中n是至少基于系统或组件设计而选择的预定或预定义数量。因此，混合gff 501可以校正或均衡已经在n个跨度上累积的增益的形状。混合gff 501可以耦合到放大器的输入，放置在多级放大器的级之间，或者放置在有源光纤(例如掺铒光纤)内，具有泵浦旁路或不具有泵浦旁路。它也可以用于宽带放大器中的任何其他布置和放置，如c+l频带edfa，其包括单独的c频带和l频带edfa部分。
44.图6示出了根据实施例的布置在gef主体中的示例混合gef 601。例如，gef主体可以是单独的和独立的物理组件，其包括或容纳多个混合gef(包括混合gef 601)。因此，gef主体可以与中继器分开。可以理解，在gef主体中布置或配置的gef的数量可以变化，并且取决于中继器中edfa的数量(例如，光学通信系统中的光纤数量)。
45.如图所示，类似于图5的混合gff 501，混合gef 601可以至少包括gff 602和gff 604，gff 602可以是宽带gef，gff 604可以是窄带gef。在示例中，gef主体可以耦合到中继器，使得gef主体中的每个混合gef耦合或连接到中继器的每个edfa输出。至少在这方面，gef主体中的混合gef与混合gff一样有效地运行，除了gef至少在中继器外部。因此，有利的是，混合gef和相应的gef主体允许在光学通信系统中的战略位置进行设计灵活性和增益校正，特别是在具有中继器的传统系统中，这些中继器不容易用混合gff配置或修改。
46.除了上述实施例和示例之外，还可以考虑更复杂的增益校正布置。例如，窄带滤波器可以被配置为在应用宽带滤波器的光学传输带宽上的多个位置校正增益形状。此外，宽带滤波器可以被设计为覆盖整个传输带宽。此外，还考虑了混合增益校正滤波器的各种配置。例如，混合增益校正可以周期性地(例如，每12个中继器)应用于中继器本身或被设计为耦合到中继器的单独主体中，这将在下面进一步描述。
47.图7示出了根据实施例的光学通信系统中的示例混合gff实现700。例如，图7示出了光学通信系统的单向部分，该单向部分具有耦合或连接在发射机(tx)和接收机(rx)之间的至少三根分离的光纤。中继器702、704、n、n+1、n+m可以在发射机和接收机之间以预定的距离、间隔或跨度布置和间隔开，以用于放大在三根光纤中的每根上发送的光学信号。如图所示，每个中继器(除了中继器n和n+m)可以包括至少三个edfa和至少三个常规gff，它们耦合在与每根光纤相对应的edfa的输出处。中继器n和n+m中的每个还包括至少三个edfa，但是代替传统的gff，三个混合gff可以耦合到各自的edfa输出，如图所示。图7中还示出了可以耦合到中继器n+m的常规gef主体706(包含至少三个常规gef)。通常，可以理解的是，中继器中用于一个传输方向的放大器的最小数量等于或大于一。
48.如上所述，中继器n和n+m的混合gff可以被配置为校正或均衡在多个中继器跨度上累积的增益形状的任何变化或误差。在实施例中，混合gff的间隔可以至少部分地基于最佳增益校正能力和/或系统设计来预定。例如，最佳混合gff间距可以是中继器n和中继器n+m之间的距离(例如，在“第m个”中继器或中继器跨度m之后)。可以理解，该距离可以大于或小于m。
49.图8示出了根据实施例的光学通信系统中的示例混合gef实现800。图8的光学通信系统可以类似于图7所示的系统，因为该系统的至少单向部分在发射机和接收机之间具有三根单独的光纤，并且还包括中继器802、804、n和n+1，每个中继器具有三个edfa和三个对应于相应光纤的常规gff。
50.如图所示，混合gef主体806可以包括至少三个混合gef，并且gef主体806可以耦合到中继器n，以便至少校正或均衡累积的增益形状变化或误差，如上所述。中继器n中的每个gff输出被耦合到gef主体806的相应混合gef。利用混合gef的许多优点之一是，它们可以提供安装或配置灵活性，这允许将混合增益校正滤波器容易地集成到现有系统环境中，例如不能容易地修改的传统系统。
51.图9示出了根据实施例的光学通信系统中的示例双向混合gef实施方式900。图9的光学通信系统可以类似于图8所示的系统，除了该系统是双向的。类似于gef主体806，具有混合gef的一个或多个gef主体可以耦合到系统的一个或多个中继器，如图所示。由于通信系统是双向的，所示的两个gef主体具有至少六个单独的混合gef，其中三个对应于一个方向上的三根光纤，而其余三个对应于相反方向上的三根光纤。
52.可以理解的是，在一些示例中，混合gff和混合gef实施方式在同一通信系统中都是可能的，以进一步提高增益均衡误差校正能力。例如，混合gff可以包括在每个第n个中继器中，而具有混合gef的gef主体可以耦合到每个第m个中继器，以此类推。
53.上述多级增益校正滤波器在许多方面是有利的。如上所述，在光学通信系统的中继器(或传统的gef主体)中使用传统的非反射增益校正技术可能是重要的，因为它可以减少中继器中的无源组件(例如，隔离器)的总数，这可以最终提高系统的功率性能并节省各种与系统相关的成本。因此，上述混合增益校正滤波器(例如，混合gff、混合gef)校正由系统中的传统非反射增益校正滤波器产生的增益形状的任何不希望的变化(例如，增益均衡误差)。这有利地允许在光学通信系统中继续使用传统的非反射增益校正技术，而不会产生增益均衡误差通过系统传播的负面和不希望的影响。此外，混合gff或gef的级可以以不同的方式布置，并且可以在其中实现各种类型的技术(例如，反射、非反射)。在放大器增益形状的情况下，(多个)混合gef或(多个)混合gff也可能是有利的，其中非混合滤波器的使用(基于反射或非反射技术)导致接收机处的增益均衡误差升高。
54.在此，公开了用于管理使用或实现传统增益校正技术的光学通信系统中的增益均衡误差的新颖和创造性技术。本公开的范围不受本文所描述的特定实施例的限制。事实上，除了本文所描述的那些实施例和本公开的修改之外，本公开的其他各种实施例和修改对于本领域的普通技术人员来说将从前述描述和附图中显而易见。
55.因此，此类其他实施例和修改旨在落入本公开的范围内。此外，尽管本公开是在用于特定目的的特定环境中的特定实现的上下文中描述的，但是本领域普通技术人员将认识到其有用性不限于此，并且本公开可以用于任何数量的目的在任何数量的环境中有利地实现。因此，以下提出的权利要求应根据本文所述的本公开的全部广度和精神来解释。

技术特征：
1.一种与光学放大器组合使用的增益校正滤波器，包括：第一滤波器；和不同于所述第一滤波器的第二滤波器，其中：所述第一滤波器被配置为校正光学传输带宽的第一部分中的增益均衡误差，所述第二滤波器被配置为校正所述光学传输带宽的第二部分中的增益均衡误差，并且所述光学传输带宽的所述第一部分比所述第二部分更宽。2.根据权利要求1所述的增益校正滤波器，其中：所述第一滤波器是宽带增益校正滤波器，所述第一部分是所述光学传输带宽的大部分或全部，并且所述第二滤波器是窄带增益校正滤波器，并且其中，所述第二部分是所述光学传输带宽的窄区域。3.根据权利要求2所述的增益校正滤波器，其中，所述增益校正滤波器被布置在中继器中，并且所述宽带增益校正滤波器和所述窄带增益校正滤波器是增益平坦滤波器(gff)。4.根据权利要求2所述的增益校正滤波器，其中，所述校正滤波器被布置在独立主体中，并且所述宽带增益校正滤波器和所述窄带增益校正滤波器是增益均衡滤波器(gef)。5.根据权利要求1所述的增益校正滤波器，其中：所述第一滤波器是反射滤波器或非反射滤波器，并且当所述第一滤波器是所述反射滤波器时，至少一个隔离器被布置在所述第一滤波器和所述第二滤波器之间。6.一种方法，包括：通过第一滤波器来校正光学传输带宽的第一部分中的增益均衡误差；以及通过第二滤波器来校正所述光学传输带宽的第二部分中的增益均衡误差，以及其中，所述第一滤波器不同于所述第二滤波器，并且其中，所述光学传输带宽的所述第一部分比所述第二部分更宽。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一滤波器是宽带增益校正滤波器，其中，所述第一部分是所述光学传输带宽的大部分或全部，并且其中，所述第二滤波器是窄带增益校正滤波器，并且其中，所述第二部分是所述光学传输带宽的窄区域。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述增益校正滤波器被布置在中继器中，并且所述宽带增益校正滤波器和所述窄带增益校正滤波器是增益平坦滤波器(gff)。9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述校正滤波器被布置在独立主体中，并且所述宽带增益校正滤波器和所述窄带增益校正滤波器是增益均衡滤波器(gef)。10.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一滤波器是反射滤波器或非反射滤波器，并且其中，如果所述第一滤波器是所述反射滤波器，则至少一个隔离器被布置在所述第一滤波器和所述第二滤波器之间。11.一种系统，包括：至少一个中继器，其沿光纤电缆布置并间隔开，所述至少一个中继器包括多个掺铒光纤放大器(edfa)；和
多个混合增益校正滤波器，每个混合增益校正滤波器耦合到所述至少一个中继器的每个edfa的输出，其中，每个混合增益校正滤波器包括：第一滤波器；和不同于所述第一滤波器的第二滤波器，其中：所述第一滤波器被配置为校正光学传输带宽的第一部分中的增益均衡误差，所述第二滤波器被配置为校正所述光学传输带宽的第二部分中的增益均衡误差，并且所述光学传输带宽的所述第一部分比所述第二部分更宽。12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述第一滤波器是宽带增益校正滤波器，并且其中，所述第一部分是所述光学传输带宽的大部分或全部，并且其中，所述第二滤波器是窄带增益校正滤波器，并且其中，所述第二部分是所述光学传输带宽的窄区域。13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述多个混合增益校正滤波器被布置在所述至少一个中继器中，并且所述宽带增益校正滤波器和所述窄带增益校正滤波器是混合增益平坦滤波器(gff)。14.根据权利要求12所述的系统，其中，所述多个混合增益校正滤波器被布置在独立主体中，其中，所述独立主体耦合到所述至少一个中继器，并且所述宽带增益校正滤波器和所述窄带增益校正滤波器是混合增益均衡滤波器(gef)。15.根据权利要求11所述的系统，其中，所述第一滤波器是反射滤波器或非反射滤波器，并且其中，如果所述第一滤波器是所述反射滤波器，则至少一个隔离器被布置在所述第一滤波器和所述第二滤波器之间。

技术总结
提供了用于管理光学通信系统中的增益均衡误差的技术。例如，多级增益校正滤波器可以被配置为至少校正由分辨率不足的滤波器产生的增益均衡误差，例如，在光学通信系统中使用的常规非反射增益校正技术。多级滤波器可以至少包括用于校正大部分传输带宽中的增益均衡误差的宽带增益校正滤波器和用于校正带宽的窄区域中的误差的窄带增益校正滤波器。一个或多个多级滤波器可以在系统的中继器中实现(其可以被称为混合GFF)，或者可以被包括在独立主体中(其可以被称为混合GEF)。体中(其可以被称为混合GEF)。体中(其可以被称为混合GEF)。


技术研发人员：德米特里
受保护的技术使用者：萨伯康姆有限责任公司
技术研发日：2021.09.08
技术公布日：2023/7/12