CN1279398C - 具有源于滤光的增益提高的喇曼放大器以及光学传输*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光纤喇曼放大器，包括：一段单模光纤，所述单模光纤包括在利用至少一个预定波长λP的光学信号激励时，借助预定波段内的喇曼散射来产生光的受激辐射的纤芯，其中所述预定波段包括至少一个信号波长λs；使输入光学信号与所述单模光纤段耦接的第一装置；使光学激励信号与所述单模光纤段耦接的第二装置；截止频率稍低于最低频率输入信号的频率的高通滤光器，并且所述高通滤光器沿所述单模光纤段方向设置；其中所述用于耦接光学激励信号的第二装置包括多个光纤段，在相邻光纤段之间设置有高通滤光器，激励信号作为输入提供给所述多个光纤段中的第一光纤段，并且所述多个光纤段中的最后一个光纤段的输出耦合到所述单模光纤段。

Description

具有源于滤光的增益提高的喇曼放大器 以及光学传输***
技术领域
本发明涉及喇曼放大器，更具体地说，本发明涉及在喇曼放大器中加入一个或多个高通滤光器，以便提高放大器增益，并且提高激励转换效率。
背景技术
在文献中，喇曼放大的主题为人们众所周知。激励喇曼放大是一种非线性光学处理，其中强烈的激励波被注入诸如传播一个或多个光学信号的光纤之类的媒体中。就熔融石英光纤来说，如果激励波的频率近似于13THz，大于信号波的频率，则激励波将借助激励喇曼散射放大信号波。例如，波长1450纳米的激励波将放大波长约为1550纳米的光学信号。
在过去的几年内，已使用了各种光纤喇曼放大器结构，在这些结构中，通过改变激励功率，光纤长度和光纤成分，适应了放大器的增益特性。在一些结构中，激励信号和光学信号可“一起传播”通过光纤。但是，在大多数情况下，激励信号和光学信号是“反向传播的”，因为这种方案便于放大信号，同时使激励信号-光学信号交叉干扰降至最低。此外，反向传播方案允许使用提供组合的多路复用和隔离功能的光环行器。
迄今为止构造的大多数的单一激励信号，单一光学信号放大器已被优化，供当激励频率和信号频率被调谐到喇曼增益系数的峰值(即，上面关于熔融石英提及的13THz值)附近时使用。但是，由于石英光纤和和锗光纤中喇曼增益系数开始于激励频率，在小得多的间隙下也可实现信号放大。最近，多个激励波长已被用于进一步扩展放大带宽。增益补偿滤光器也已和单个或多个激励信号一起使用，以便为多个光学信号提供相当平直的放大窗口。
但是，迄今为止，常规的喇曼放大器的一个显著缺陷是存在于***中的任何“光学噪声”也将被放大。光学噪声的起源可以是光学信号或激励信号的边模，或者是由激励信号的自发喇曼散射产生的光学噪声。噪声放大的数量取决于远离激励信号的光学噪声的频移，以及取决于激励功率。在强激励放大器中，噪声放大可以是大到足以导致激励信号损耗。此外，频移高于光学信号的光学噪声能够吸收光学信号中所含的部分能量，并且导致光学信号损耗。
这样，在本领域中存在克服和光纤喇曼放大器中的光学噪声相关的问题的需要。
发明内容
现有技术中存在的上述问题由本发明解决，本发明涉及在喇曼放大器中加入一个或多个高通滤光器，以便提高放大器增益，并且提高激励转换效率。
根据本发明的一个方面，提供了一种光纤喇曼放大器，包括：
一段单模光纤，所述单模光纤包括在利用至少一个预定波长λP的光学信号激励时，借助预定波段内的喇曼散射来产生光的受激辐射的纤芯，其中所述预定波段包括至少一个信号波长λS；
使至少一个输入光学信号与所述单模光纤段耦接的第一装置；
使至少一个光学激励信号与所述单模光纤段耦接的第二装置；和
截止频率稍低于最低频率输入信号的频率的高通滤光器，并且所述高通滤光器沿所述单模光纤段方向设置；
其中所述用于耦接至少一个光学激励信号的第二装置包括多个光纤段，并且在相邻光纤段之间设置有高通滤光器，至少一个激励信号作为输入提供给所述多个光纤段中的第一光纤段，并且所述多个光纤段中的最后一个光纤段的输出耦合到所述单模光纤段。
优选地，所述至少一个输入信号包括多个输入信号，每个输入信号在不同的频率下和具有稍低于所述最低输入信号频率的截止频率的所述高通滤光器一起工作。
优选地，所述至少一个光学激励信号包括多个光学激励信号。
优选地，所述多个光学激励信号包括一对光学激励信号，所述光学激励信号对被配置为通过利用所述信号对的第一光学激励信号放大所述信号对的第二光学激励信号，并且利用放大后的所述第二光学激励信号放大所述至少一个输入光学信号，以提供二级激励。
优选地，所述高通滤光器包括分离的滤光装置。
优选地，所述分离的滤光装置包括沿所述单模光纤的长度方向设置的多个独立的滤光器。
优选地，所述分离的滤光装置包括沿所述单模光纤段设置在预定位置的单个高通滤光器。
根据本发明的另一个方面，提供了一种光纤喇曼放大器，包括：
一段单模光纤，所述单模光纤包括用于在利用至少一个预定波长λp的光学激励信号激励时，借助预定波段内的喇曼散射来产生光的受激辐射的纤芯，其中所述预定波段包括至少一个信号波长λs；
用于产生所述至少一个光学激励信号的激励源，所述激励源位于远离所述单模光纤段的预定位置；
用于使至少一个输入光学信号与所述单模光纤段耦接的第一装置；
用于使至少一个光学激励信号与所述单模光纤段耦接的第二装置；和
截止频率稍低于最低频率激励的截止频率的高通滤光器，所述高通滤光器设置在所述激励源和所述单模光纤段之间；
其中所述用于耦接至少一个光学激励信号的第二装置包括多个光纤段，并且在相邻光纤段之间设置高通滤光器，至少一个激励信号作为输入提供给所述多个光纤段中的第一光纤段，并且所述多个光纤段中的最后一个光纤段的输出耦接到所述单模光纤段。
根据本发明的再一个方面，提供了一种在这种环境中的光学传输***，即所述环境包括用于提供至少一个预定波长λs的输入光学信号的光发射器以及用于接收所述至少一个输入光学信号的光接收器，所述光学传输***包括：
设置在所述光发射器和所述光接收器之间的光学信号通路，所述光学信号通路包含至少一个光学放大器装置，所述光学放大器装置包括：
一段单模光纤，所述单模光纤包括纤芯，所述纤芯在利用至少一个预定波长λp的光学信号激励时，借助预定波段内的喇曼散射来产生光的受激辐射，其中所述预定波段包含至少一个信号波长λs；
用于将至少一个输入信号与所述单模光纤段相耦接的第一装置；
用于使至少一个光学激励信号与所述单模光纤段耦接的第二装置；和
截止频率稍低于最低频率输入信号的截止频率的高通滤光器，所述高通滤光器沿所述单模光纤段设置；
其中所述用于耦接至少一个光学激励信号的第二装置包括多个光纤段，并且在相邻光纤段之间设置高通滤光器，至少一个激励信号作为输入提供给所述多个光纤段中的第一光纤段，并且所述多个光纤段中的最后一个光纤段的输出耦接到所述单模光纤段。
根据本发明的再一个方面，提供了一种在这种环境中的光学传输***，所述环境包括用于提供至少一个预定波长λs的输入光学信号的光发射器，以及用于接收所述至少一个输入光学信号的光接收器，所述光学传输***包括：
设置在所述光发射器和所述光接收器之间的光学信号通路，所述光学信号通路包括至少一个光学放大器装置，所述光学放大器装置包括：
一段单模光纤，所述单模光纤包括用于在利用至少一个预定波长λp的光学信号激励时，借助预定波段内的喇曼散射来产生光的受激辐射的纤芯，所述预定波段包括至少所述信号波长λs；
用于提供至少一个光学激励的远程激励源，所述远程激励设置在距离所述单模光纤段一个预定距离处；
用于使来自于所述光学信号通路的所述至少一个输入光学信号与所述单模光纤段耦接的第一装置；
用于使所述远程激励源与所述单模光纤段耦接的第二装置；和
截止频率稍低于最低频率光学激励的截止频率的高通滤光器，所述高通滤光器沿所述光学传输通路，设置在所述远程激励和所述单模光纤段之间；
其中所述用于耦接至少一个光学激励信号的第二装置包括多个光纤段，并且在相邻光纤段之间设置高通滤光器，至少一个激励信号作为输入提供给所述多个光纤段中的第一光纤段，并且所述多个光纤段中的最后一个光纤段的输出耦接到所述单模光纤段。
根据本发明的基本构思，在放大器结构中加入一个高通滤光器，这里所述高通滤光器具有稍低于信号频率的截止频率，在该频率下损耗低，在不希望的光学噪声频率下损耗高。在利用多个输入信号的结构中，高通滤光器被配置成具有稍低于最低信号频率的截止频率。最终得到的在喇曼噪声频率下的高损耗将降低光学噪声和激励信号及输入信号的相互作用。于是，可增大放大器的信号增益，并提高激励转换效率。
在一个实施例中，高通滤光器可包括一个分立的元件，例如熔融石英耦合器，介电叠层结构，或者长周期布拉格光栅。为了降低沿光纤长度方向的噪声相干作用，可使用多个滤光器。
在备选实施例中，高通滤光器可以是通过把吸收离子嵌入传输光纤的芯部，或者围绕光线芯部设置吸收层实现的“分布式”滤光器。
在“远程”激励应用中也可使用根据本发明的高通滤光，这里激励输入从放大媒体中被物理地位移。高通滤光器被设计成具有稍低于激励频率的截止频率，在该频率下损耗低，在不想要的光学噪声频率下损耗高。在利用多个输入激励信号的结构中，高通滤光器被配置成具有稍低于最低激励频率的截止频率。最终得到的在喇曼噪声频率下的高损耗将降低光学噪声和激励信号的相互作用，从而允许更大的激励功率到达放大媒体。从而，可增大放大器的信号增益，并提高激励转换效率。
高通滤光还可在所谓的“二级”喇曼放大器中用于消除噪声(从而增大增益，并且提高激励转换效率)，这里，第一激励信号被用于放大第二激励信号，第二激励信号随后被用于放大一个或多个信息信号。
附图说明
参考附图并根据下述说明，本发明的各种及其它实施例将是显而易见的。
现在参见附图，
图1图解说明了例证的现有光纤喇曼放大器结构；
图2是在不存在施加的信号的情况下，在现有技术的光纤喇曼放大器结构(例如如图1中所示)中，沿放大媒体长度方向上，激励喇曼散射(SRD)噪声的模拟演变曲线图；
图3是在不存在施加的信号的情况下，在现有技术的光纤喇曼放大器结构(例如如图1中所示)中，随注入的激励功率而变化的SRS噪声的模拟曲线图；
图4是在存在低频偏移信号(即在低于激励频率的频率3THz下)的情况下，现有技术的光纤喇曼放大器结构(例如如图1中所示)的模拟曲线图；
图5图解说明了根据本发明形成的光纤喇曼放大器的第一实施例，该实施例包括设置在两段***光纤之间的高通滤光器；
图6是本发明的图5实施例的信号输出光谱的模拟曲线图，高通滤光器位于10km传输光纤之后；
图7是本发明的图5实施例的信号增益-激励功率的模拟曲线图，高通滤光器位于10km传输光纤之后；
图8是在存在高频偏移输入信号(即，在低于激励频率的13.2HTz频率下)的情况下，常规的现有光纤喇曼放大器结构(例如如图1中所示)的模拟曲线图；
图9是在施加相同的高频偏移输入信号的情况下，本发明的结构的模拟曲线图；
图10是本发明的结构的高频偏移信号增益-激励功率的模拟曲线图，高通滤光器位于10km传输光纤之后；
图11图解说明了本发明的一个备选实施例，所述实施例包括沿光纤喇曼放大器的长度方向分布的一组三个高通滤光器；
图12是本发明的又一个实施例，本实施例利用了中段隔离和高通滤光；
图13图解说明了本发明的，利用远程激励和高通滤光，并且在放大媒体中加入高通滤光，以便提高放大器增益的实施例；
图14图解说明了根据本发明的利用高通滤光的“二级”激励光纤放大器；
图15图解说明了本发明的另一实施例，所述实施例把二级激励及远程激励和本发明的高通滤光结合在一起；
图16表示了利用根据本发明的连成一串的若干光纤喇曼放大器的例证光学通信***；
图17图解说明了利用根据本发明形成的远程激励光纤喇曼放大器的备选点对点光学通信***。
具体实施方式
图1图解说明了例证的现有技术光纤喇曼放大器10。如图所示，预定波长λs(例如，1550纳米)的输入信号S被输入第一环行器12。可使用其它耦合结构，这里环行器只是用于举例(并且在环行器既提供多路复用，又提供隔离的意义上，环行器被认为是“优选的”)。预定波长λP(例如，1450纳米)的激励信号P被输入第二环行器14。要指出的是各种其它现有结构可使用若干独立的激励信号，以及若干输入信号。出于清楚的原因，图1的结构只图解说明了一种输入信号和一种激励信号。参见图1，放大区包括串联设置在环行器14和12之间，分别标记为16和18的两段光纤。第一段16的长度被标记为L1，第二段18的长度被标记为L2。这种特定的现有结构是“反向传播”型光纤喇曼放大器的例证，激励波和信号波沿相反方向通过放大器10。随后，放大后的信号SA从第二环行器14输出，未被放大过程耗尽的任何剩余激励信号将从环行器12输出。
如上所述，光纤喇曼放大器将不可避免地放大频率低于注入放大器的激励信号，以及所需信号频率的任何光学噪声。由于光学噪声吸收激励信号及所需信号中所含的能量，因此信号增益将被降低。图2是在不存在任何施加的信号的情况下，存在于诸如图1的放大器之类的结构中的激励喇曼散射(SRS)噪声的模拟曲线图。图2的特定曲线图与2W(33dBm)激励功率相关。在下面的所有模拟中，假定白噪声背景伴随着激励信号。该噪声起因于几个来源，包括自发喇曼散射，源于激光源的边模等。为了便于模拟，连续噪声背景将被视为为离散函数。于是每个这种离散分量被假定为携带SΔf的能量，这里S被定义为光谱噪声密度，Δf是与该分量相关的频率范围。在该模拟中，使用了300GHz的噪声间隔Δf，并且每个噪声中的能量被假定为-50dBm。简单起见，忽略了任何反向或自发散射。光纤***的参数为L＝50km，α＝0.2Db/km，Aeff＝50μm2。并联喇曼增益系数的一半用于近似极化随机效应。对于短距离(即，长度较短的光纤段16和18)来说，噪声放大优先发生于12.3THz增益峰值，并且随后偏移到14.7THz线。如图所示，SRS门限(即，激励功率和噪声功率相同的点)产生于21.7km处。在该门限距离之外，位于14.7THz线的光激励第二级喇曼光(～25THz)。
图3是和图1的结构相关的另一模拟曲线图，在这种情况下，该图图解说明了喇曼噪声放大的激励功率相关性。要指出的是由于激励功率被增大到3W，产生了显著大量的第二级SRS。另外还要指出的是由于激励功率被增大，在较高的频移下，频率比激励信号频率约低3THz的噪声把相当大量的能量传给光线。
在存在SRS噪声的情况下，在使用强激励的喇曼放大器中，低频移(LF)输入信号将遭受损耗。图4是在图1的结构方面，具有2W输入激励功率的低频喇曼放大器光谱的模拟曲线图(唯一的差别在于信号被一同注入)。如图所示，信号首先受到源于激励的适度增益(在18.0km，G＝10.5Db)，但是随后在较高的频移下，产生喇曼光线的高损耗(在50km输出端处，G＝-17.6dB)。该损耗代表10dB的衰减，以及7.6dB的喇曼感应损耗。
根据本发明，通过在光纤喇曼放大器结构中加入高通滤光器(具有稍低于信号频率的截止频率)，可显示提高输入信号增益。图5图解说明了根据本发明，在第一单模光纤段24和第二单模光纤段26之间的信号通路中加入高通滤光器22，形成的例证喇曼放大器20。通过分别改变光纤段24和26的比率L1/L2，可优化高通滤光器22的位置(用增益方面的增加来表示)。和现有的结构一样，对于本发明的该实施例来说，信号S通过第一环行器28被输入放大器20，激励信号P通过第二环行器30被输入，这里以相对于信号S的反向传播波的形式提供激励信号P。放大后的信号SA从第二环行器30输出放大器20，任何剩余的激励信号P从第一环行器28输出放大器20。
根据本发明，滤光器22的截止频率被设定为稍低于信号S的输入信号频率，从而通过输入信号及具有更高频率的所有光分量。滤光器22将剧激地衰减频率低于输入信号频率的所有光分量。按照这种方式，当激励信号P和输入信号S传播通过滤光器22时，它们受到的损耗较低，而不想要的光学噪声分量将被显著衰减。在一个实施例中，高通滤光器22可包括熔融石英耦合器。另一方面，叠层介电结构可用于形成滤光器22。在另一个实施例中，高通滤光器22可包括长周期布拉格光栅。一般说来，可使用能够形成高通滤光器的任何适当的结构。
图6图解说明了在常规的光纤喇曼放大器中，加入本发明的高通滤光器的模拟结果，对于本特定实施例来说，在10km光纤之后***该滤光器，并且对于低于滤光器截止频率的所有频率来说，该滤光器表现出50dB的滤除率。如图所示，高通滤光器的加入降低了较高频移下光线的输入信号和激励信号损耗，导致约为+13.3dB的低频信号增益。于是，在本发明的该特定实施例中，高通滤光器的加入提供了和未滤光放大器相比，高30.9dB的增益(为了便于比较，图示于图6中)。
图7是详细表示作为输入激励功率的函数的低频偏移(LF)信号增益的模拟曲线图。对于低于1.0W的激励功率来说，LF信号增益按照未损耗的增益近似值增加。但是，对于1.0W和更高的激励功率来说，当不使用高通滤光器时，LF信号增益被显著降低。这归因于较高频偏的光学噪声引起的激励信号和输入信号损耗。通过在10km的传输光纤后加入高通滤光器，根据本发明，信号增益再次按照未损耗的增益近似值增大。但是要指出的是，虽然通过利用高通滤光器，提高了激励转换效率，但是信号增益并不能达到能量守恒极限(即激励光子完全转变为信号光子)。
和低频输入信号的情况一样，还可和用于放大高频偏移输入信号的结构一起使用高通滤光器。图8是具有3W输入激励功率和1mW共注入信号的常规高频喇曼放大器光谱的模拟图。这种情况下，信号损耗起因于第二级SRS引起的损耗。如图所示，3W(34.8dBm)激励功率在13.2THz喇曼峰值处，将其能量传送给信号。信号功率在4.7km距离处超过激励功率，并在7.2km处达到32.9dB的最大增益。之后，该信号放大第二级喇曼光，并且因此被第二级喇曼光损耗。在50km光纤输出端的增益为-10.4dB。
通过在该特定结构中加入高通滤光器，在该模拟图中实现了增益的显示提高，如图9中所示。在该特定结构中，在10km光纤后***高通滤光器，以消除第二级SRS。借助该滤光器，现在50km光纤输出端的增益约为+24.3dB。于是，通过在高频光纤喇曼放大器结构中加入高通滤光器，实现了比未滤光放大器高34.7dB的增益提高。
图10是详细说明作为输入激励功率的函数的高频偏移信号增益的模拟曲线图。即使是对于0.5W的激励功率，高频增益也偏离未损耗的增益近似值，并且快速达到能量守恒极限(即，激励光子完全转换为信号光子)。但是，在2.0W及更高的激励功率下，当不应用高通滤光时，由于第二级SRS引起的信号损耗，信号增益被显著降低。通过利用根据本发明的高通滤光器，信号增益再次被增大到接近于能量守恒极限。
图11图解说明了本发明的利用沿放大光纤设置的若干独立的高通滤光器的备选实施例40。在该特定实施例中，预定波长λs的输入信号S被输入第一环行器42，预定波长λP的激励信号P被输入第二环行器44。光纤放大器部分包括如图11中所示设置的四段光纤46，48，50和52。在本实施例中，加入了一组三个高通滤光器，第一个滤光器54设置在光纤段46和48之间，第二个滤光器56设置在光纤段48和50之间，第三个滤光器设置在光纤段50和52之间。作为沿光纤喇曼放大器的长度方向设置多个离散滤光器的备选方案，可使用一种“分布式”滤光器结构。例如，可把吸收离子***传输光纤的纤芯中，以滤出不想要的光学噪声。在另一实施例中，可围绕光纤的纤芯设置一层光学吸收材料，用于滤出噪声。一般说来，可使用能够提供所需的高通滤光的任何结构，并且所有些结构被认为是落在本发明的精神和范围之内。
图12图解说明了本发明的实施例60，本实施例利用了包括高通滤光器的“中段”隔离器。如图所示，信号S被输入第一环行器62，激励信号P被输入第二环行器64。在第一段光纤68和第二段光纤70之间设置中段隔离器66，如图所示，这里隔离器66通过利用一对波分多路复用器76和78，允许反向传播的激励信号P和信号S通过两个独立的通路72和74。在与信号S相关的通路72中加入了光学隔离器80，以防止信号S的反射部分，以及光学噪声沿相反方向传播。通过对信号S和激励信号P使用独立的通路，激励信号P不被隔离80衰减。这种隔离允许第一段光纤68中更高效的信号放大，并降低了归因于双重瑞利散射的噪声。如图所示，本发明的高通滤光器被设置在具有隔离器80的通路72中，从而为输入信号提供所需的滤光，以便消除光学噪声成分。通过改变L1/L2的比值，可优化隔离器66的位置(用增益方面的增加，以及噪声指数方面的降低来表示)。
在光学通信***中还存在喇曼光纤放大器中使用的激励位于距离放大光纤一定距离的结构。定义为“远程激励”结构，需要强的激励信号。在这种情况下，甚至在其进入放大器结构之前，激励信号(在常规结构中)会把其相当大量的能量传给喇曼噪声。图13图解说明了本发明的例证结构90，结构90把高通滤光和远程激励结合在一起，以便于更大量的激励功率进入放大器结构中。如图所示，激励P被设置在距离光纤放大器92一定距离的地方，这里激励信号在被输入放大器92之前，首先通过第一段光纤94和第二段光纤96传播。根据本发明，在第一段光纤94和第二段光纤96之间，设置高通滤光器98。滤光器的截止频率被设定为稍低于激励频率，于是将剧烈衰减低于激励频率的所有光分量。于是，高通滤光器98降低不想要的光学噪声分量引起的激励信号能量损耗，并使当激励信号P被输入第一环行器100时，和激励信号P一起传播的光学噪声的存在降低到最小。输入信号S被输入第二环行器102。要理解的是光纤喇曼放大器92可包括常规的光纤放大器或者上面描述的本发明的任意结构，上面描述的本发明的任意结构沿第一段光纤106和第二段光纤108之间的信号通路加入了另一个高通滤光器104，以便进一步降低放大器自身内光学噪声的存在。
在本发明的结构中也可利用光纤喇曼放大器中的“二级”激励。二级激励指的是使用第一激励信号放大第二激励信号，随后使用第二激励信号放大一个或多个信号。图14图解说明了在本发明的结构中，使用二级激励的例证光纤喇曼放大器110。在该结构中，第一激励信号P1被输入第一环行器112，第二激励信号P2被输入第二环行器114。对该具体实施例来说，信号S也被输入第二环行器114。光纤喇曼放大器110包括两段独立的放大光纤，分别标记为116和118，高通滤光器120被设置在这两段光纤116和118之间。如图15中所示，在本发明的另一实施例中，可把远程激励和二级激励的原理结合在一起。在该结构中，第一激励信号P1传播通过第一段光纤130，通过第一高通滤光器132，随后通过第二段光纤134，第二段光纤134的末端作为输入端与第一环行器136耦接。如图所示，第二激励信号P2和输入信号S被输入第二环行器138。第二高通滤光器140包含在放大器内，并放置在第一段放大光纤142和第二段放大光纤144之间。
存在各种类型的要求放大传输的光学信号的光学传输***，本发明的光纤喇曼放大器可适用于这些***。例如，长距离传输光学***需要在沿传输全长设置在预定位置的若干光学放大器，以防止***内不可接受的衰减水平。图16以简化方框图的形式图解说明了能够使用本发明的光纤喇曼放大器的长距离光学传输***200。如图所示，一个或多个工作于相关信号波长λ1-λN下的输入信号S1-SN被输入波分多路复用器210，波分多路复用器210用于把所述多个输入信号多路传输到光学信号通路220上，这里通路220可包括光纤，光波导管，或者支持光学传输的其它任何适当的媒体。在传播距离L1之后，沿光学信号通路220传播被充分衰减，以致需要放大。如图16中所示，设置第一光纤喇曼放大器230，以便放大若干输入信号，这里可使用根据本发明的利用高通滤光器240的光纤喇曼放大器的各种实施例中的任意实施例。和上面描述的结构的情况一样，高通滤光器240的截止频率被设定为稍低于所述若干频率λ1-λN中的最低信号频率。之后，放大后的光学信号沿第二光学通路250传播，并在本发明的光纤喇曼放大器260中被再次放大。一般说来，在所述若干信号到达其目的地之前，可使用任意所需数值的光纤跨距及任意数目的光纤喇曼放大器，在本例中，所述目的地为波分多路分解器270，所述波分多路分解器270用于沿若干独立的接收信号通路分离出所述若干传输信号S1-SN。
图17图解说明了利用本发明的光纤喇曼放大器的备选光学通信***结构。如图所示，光学通信***300被用于传输工作于相关信号波长λ1-λN下的多个光学信号S1-SN(或者在一种简单情况下，单个光学信号S)，通过利用波分多路复用器(WDM)320，所述多个信号被多路复用到单个光学信号通路310上。如图所示，沿光学信号通路310设置一个光纤喇曼放大器330，在本实施例中，使用远程激励P(这里激励P可包括一个或多个独立的激励源，每个激励源在不同的激励波长λP1-λPM下工作)。光纤喇曼放大器330可包括常规的光纤放大器或者本发明的至少包括一个高通滤光器350的光纤喇曼放大器，这里滤光器350的截止频率被设定为稍低于与信号波长λ1-λN相关的最低信号频率。如图17中所示，按照远程激励结构，沿激励通路370需要一个高通滤光器360，高通滤光器360被用于使远程激励源P与光纤喇曼放大器330耦接。

Claims (19)

1.一种光纤喇曼放大器，包括：
一段单模光纤，所述单模光纤包括在利用至少一个预定波长λP的光学信号激励时，借助预定波段内的喇曼散射来产生光的受激辐射的纤芯，其中所述预定波段包括至少一个信号波长λS；
使至少一个输入光学信号与所述单模光纤段耦接的第一装置；
使至少一个光学激励信号与所述单模光纤段耦接的第二装置；和
截止频率稍低于最低频率输入信号的频率的高通滤光器，并且所述高通滤光器沿所述单模光纤段方向设置；
其中所述用于耦接至少一个光学激励信号的第二装置包括多个光纤段，并且在相邻光纤段之间设置有高通滤光器，至少一个激励信号作为输入提供给所述多个光纤段中的第一光纤段，并且所述多个光纤段中的最后一个光纤段的输出耦合到所述单模光纤段。
2.按照权利要求1所述的光纤喇曼放大器，其中所述至少一个输入信号包括多个输入信号，每个输入信号在不同的频率下和具有稍低于所述最低输入信号频率的截止频率的所述高通滤光器一起工作。
3.按照权利要求1所述的光纤喇曼放大器，其中所述至少一个光学激励信号包括多个光学激励信号。
4.按照权利要求3所述的光纤喇曼放大器，其中所述多个光学激励信号包括一对光学激励信号，所述光学激励信号对被配置为通过利用所述信号对的第一光学激励信号放大所述信号对的第二光学激励信号，并且利用放大后的所述第二光学激励信号放大所述至少一个输入光学信号，以提供二级激励。
5.按照权利要求1所述的光纤喇曼放大器，其中所述截止频率稍低于最低频率输入信号的频率的高通滤光器包括分离的滤光装置。
6.按照权利要求5所述的光纤喇曼放大器，其中所述分离的滤光装置包括沿所述单模光纤的长度方向设置的多个独立的滤光器。
7.按照权利要求5所述的光纤喇曼放大器，其中所述分离的滤光装置包括沿所述单模光纤段设置在预定位置的单个高通滤光器。
8.按照权利要求5所述的光纤喇曼放大器，其中所述滤光装置包括分布式滤光器。
9.按照权利要求8所述的光纤喇曼放大器，其中所述分布式滤光器包括围绕放大光纤的纤芯设置的一层吸收材料。
10.按照权利要求8所述的光纤喇曼放大器，其中所述分布式滤光器包括设置在放大光纤的纤芯中的吸收离子。
11、一种光纤喇曼放大器，包括：
一段单模光纤，所述单模光纤包括用于在利用至少一个预定波长λp的光学激励信号激励时，借助预定波段内的喇曼散射来产生光的受激辐射的纤芯，其中所述预定波段包括至少一个信号波长λs；
用于产生所述至少一个光学激励信号的激励源，所述激励源位于远离所述单模光纤段的预定位置；
用于使至少一个输入光学信号与所述单模光纤段耦接的第一装置；
用于使至少一个光学激励信号与所述单模光纤段耦接的第二装置；和
截止频率稍低于最低频率激励的截止频率的高通滤光器，所述高通滤光器设置在所述激励源和所述单模光纤段之间；
其中所述用于耦接至少一个光学激励信号的第二装置包括多个光纤段，并且在相邻光纤段之间设置高通滤光器，至少一个激励信号作为输入提供给所述多个光纤段中的第一光纤段，并且所述多个光纤段中的最后一个光纤段的输出耦接到所述单模光纤段。
12、按照权利要求11所述的光纤喇曼放大器，其中所述光纤喇曼放大器进一步包括沿所述单模光纤段设置的第二高通滤波器，所述第二高通滤波器的截止频率稍低于最低频率输入光学信号的截止频率。
13、一种在这种环境中的光学传输***，即所述环境包括用于提供至少一个预定波长λs的输入光学信号的光发射器以及用于接收所述至少一个输入光学信号的光接收器，所述光学传输***包括：
设置在所述光发射器和所述光接收器之间的光学信号通路，所述光学信号通路包含至少一个光学放大器装置，所述光学放大器装置包括：
一段单模光纤，所述单模光纤包括纤芯，所述纤芯在利用至少一个预定波长λp的光学信号激励时，借助预定波段内的喇曼散射来产生光的受激辐射，其中所述预定波段包含至少一个信号波长λs；
用于将至少一个输入信号与所述单模光纤段相耦接的第一装置；
用于使至少一个光学激励信号与所述单模光纤段耦接的第二装置；和
截止频率稍低于最低频率输入信号的截止频率的高通滤光器，所述高通滤光器沿所述单模光纤段设置；
其中所述用于耦接至少一个光学激励信号的第二装置包括多个光纤段，并且在相邻光纤段之间设置高通滤光器，至少一个激励信号作为输入提供给所述多个光纤段中的第一光纤段，并且所述多个光纤段中的最后一个光纤段的输出耦接到所述单模光纤段。
14、按照权利要求13所述的光学传输***，其中所述***包括沿所述光学信号通路串联设置的多个光纤喇曼放大器。
15、按照权利要求13所述的光学传输***，其中所述光发射器包括来自于多个独立光源的多个独立光学信号，以及用于组合所述多个独立信号且将所述多个独立信号耦接到所述光学信号通路上的波分多路复用器。
16、按照权利要求13所述的光学传输***，其中所述光接收器响应于多个独立光学信号，并且包括用于分离所述多个信号且将所述多个信号分配到独立的输出信号通路上的波分多路分解器。
17、按照权利要求13所述的光学传输***，其中至少一个光纤喇曼放大器包括远程激励的光纤放大器，所述远程激励的光纤放大器包括设置在远程激励源和所述单模光纤段之间的高通滤光器。
18、一种在这种环境中的光学传输***，所述环境包括用于提供至少一个预定波长λs的输入光学信号的光发射器，以及用于接收所述至少一个输入光学信号的光接收器，所述光学传输***包括：
设置在所述光发射器和所述光接收器之间的光学信号通路，所述光学信号通路包括至少一个光学放大器装置，所述光学放大器装置包括：
一段单模光纤，所述单模光纤包括用于在利用至少一个预定波长λp的光学信号激励时，借助预定波段内的喇曼散射来产生光的受激辐射的纤芯，所述预定波段包括至少所述信号波长λs；
用于提供至少一个光学激励的远程激励源，所述远程激励源设置在距离所述单模光纤段一个预定距离处；
用于使来自于所述光学信号通路的所述至少一个输入光学信号与所述单模光纤段耦接的第一装置；
用于使所述远程激励源与所述单模光纤段耦接的第二装置；和
截止频率稍低于最低频率光学激励的截止频率的高通滤光器，所述高通滤光器沿所述光学传输通路，设置在所述远程激励和所述单模光纤段之间；
其中所述用于耦接至少一个光学激励信号的第二装置包括多个光纤段，并且在相邻光纤段之间设置高通滤光器，至少一个激励信号作为输入提供给所述多个光纤段中的第一光纤段，并且所述多个光纤段中的最后一个光纤段的输出耦接到所述单模光纤段。
19、按照权利要求13所述的光学传输***，其中所述***进一步包括沿所述单模光纤段设置的至少一个高通滤波器，所述至少一个高通滤波器的截止频率稍低于最低频率输入信号的截止频率。
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