TW515150B

TW515150B - Gain control in Raman amplifiers

Info

Publication number: TW515150B
Application number: TW090120442A
Authority: TW
Inventors: Alan Frank Evans; Ashiqur Rahman; Stuart Gray; Pavle Gavrilovic
Original assignee: Corning Inc
Priority date: 2000-08-18
Filing date: 2001-08-18
Publication date: 2002-12-21
Also published as: CA2423401A1; US6724524B1; WO2002017520A1; EP1310055A1; JP2004519702A; AU2001268557A1; CN1531792A

Description

515150 A7 B7 五、發明説明（/ ) 發明領域：本發明是關於里曼放大器，以及這些放大器的增益控制。發明背景：典型的光學通訊系統利用多個分離放大器，放置在長距離（超過5公里）的傳輸光纖之間。這些分離放大器通常是摻雜铒的光纖放大器，也稱為EDFA。這些摻雜铒光纖放大器之間的距離，通常稱為”間距長度"。一般的間距長度疋25到1〇〇公里。當通訊信號行經兩個摻雜斜放大器之間的傳輸光纖時，此信號會衰減，而這些摻雜斜光纖放大器可以加強信號的強度。人們已經知道光學通訊系統可以利用分布里曼光纖放大器以配合摻雜鋼:光纖放大器。這些分布里曼光纖放大器利用傳輸光纖作為它們的增益媒介。當分布里曼光纖放大為被利用來配合摻雜鲜光纖放大器時，光學通訊系統中的間距數目可以增加2倍或更多。此外，摻雜铒放大器之間的間距長度也可以顯著地增加。里曼放大器的增益效能決定於各種傳輪光纖特性，例如泵運光的吸收、光纖的有效面積、以及里曼增益係數。經濟部中夬榡準局員工消費合作社印衷這些傳輸光纖的特性在不同的光纖類型之間可能不同，而且也可能由於單一光纖類型内的製造差異而不同。因此，對於某個相同的泵運功率量，相同長度的不同間距可以提供不同的里曼增益。對於小佶號和單一泵運波長的里曼增益如下：

II — II ——#! (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) M5150

五、發明説明（i )

Gain = exp A. ^-Qxp(-aFL))Pp 經濟部中央標準局員工消費合作社印製其tgR疋里曼增益係數，ap是果運吸收山f是有效面積，L是光纖長度，而Pp是錢功率。目此，如財數u^ 、或祕間距到間距（或者從間距_光_光纖)不同Ρ 那麼里曼增益也會不同。此小信號指岐比祕提供的始泵運功率小至少聽，優紐小則麵錄。它是非心信號，即不會改變光學泵運功率分布（沿著光纖長度）。 “光學通訊系統被設計成在光纖間距之間具有預定的增益。如^果由分布里曼光纖放大器所提供的增益量，跟所需曰要（預定）的增益不同，那麼進入換雜斜光纖放大器的信號輸入功率，會與此摻雜铒光纖放大器被設計的輸入功^不° 同，而由此摻雜铒光纖放大器所提供的增益頻譜就會傾斜。此問題會進-步由接下來的分布光纖放大器，和接下來的摻雜铒光纖放大器擴大。發明大要：根據本發明的-方面，里曼雄放大器包含:傳輸光纖、至少一個光學泵以提供光學泵運功率給此傳輸光纖、至少一個泵運功率檢測器以檢測光學泵運功率、至少一個信號檢測器以檢測傳播過此傳輸光纖的信號功率。此里曼）纖放大器也包含控制器以調整由泵所提供的泵運功率，以便調整由此里曼光纖放大器所提供的增益或信號功率。根據本發明的實施例，在里曼光纖放大器中控制增益的方法包含至少兩個光學泵以供給波長^的功率；以及至光 ml—---,#! (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4^T^X297公釐） Γ 五少兩個光學如供給至少另—做的功率。此方法包=底下的步驟：⑴決定每—光學泵的泵運驅動電流C1，使知由相同波長騎提供的功率量大約相同；（ii)決定豕 _動電A相對於彼此的比值;（i i i)使用這些泵運驅動電流來驅動光學泵，同時維持·比值；（iv)決定每—栗運波長所提供的總泵運功率Pi;(v)相對於彼此成比例地來調整驅動電流Ci以提供泵運功率Pi。本發明的其他特色及優點將會在底下的詳細描述中說明。對於㈣熟悉此技術的人可以從錄述巾，或者根據底下的洋細6兒明、申請專利範圍及附圖所描述的此項發明以做實際操作而清楚地了解到這些特色及優點。必須要明白的是，前面的一般描述和底下的詳細描述都只是本發明的細，是絲為在巾請專利範圍中所定義的本發明的本質及特色提供全盤的了解或_。附圖是用來對本發明提供更it-步的了解，在鱗人而構成了本說明書的-部分。這些附圖說明了本發明的各種實施例，加上對它們的描述，共同來解釋本發明的原理及運作。附圖簡要說明：經濟部中央橾準局員工消費合作社印製第-圖A和B圖（圖1A和1B)顯示分布里曼光纖放大器中增益控制程序的流程圖。第二圖（圖2)簡要地顯示本發明之分布里曼光纖放大器的第一實施例。第二圖（圖3)簡要地顯示本發明之分布里曼放大器的弟二貫施例。本紙張尺舰财關家縣（CNS ) A4規格（ 515150 A7 五、發明説明（斗）蛵濟、那中央標準局員工消費合作社印製，第四圖（圖4)顯示丸個相同類型之傳輪光纖範例的里曼增益頻譜，及這些曲線最大和最小值之間的相對差異。第五圖（圖5)顯示九個相同類型之傳輸光纖範例的里曼增益頻譜，以及這些曲線最大和最小值之間的相對差異，其中偏移被減掉，使得平均差異大約以0· 0為中心。第六圖A(圖6A)顯示圖2中的里曼光纖放大器，在完成增益控制程序步驟170後的里曼增益頻譜。第六圖B(圖6B)顯示里曼光纖放大器在完成增益控制程序步驟180後的里曼增益頻譜。附圖元件符號說明：分布里曼光纖放大器1〇，1〇，；雷射二極管泵12曳12八, ，12B，12B’；傳輸光纖13;偏極多工器14A，14B;波長多工器16;分接頭18，18A，18B;泵監視器19A，19B;反向散射，視器20A，20B;波長區分多工器21;分接頭22;泵監視器22A，22B;輸入璋23A;輸出埠23B;增益平坦化光束濾波為24;信號監視器25;波長區分多工器26, 26B;窄頻寬區分多工器27A，27B;曲線9〇, 120;校準相同波長之泵的泵運電流以提供相等的泵運功率45;選擇導向信號波長 5〇;規定這些信號波長的里曼信號增益60;關閉所有泵70 ;測量並監視輸入導向信號功率80;由第一波長開始9〇; 打開所有λ!泵並且增加泵運驅動電流同時導向信號的里 =增益持續到圼曼增益達到一個規定量100;記錄提供規定之增盈所需要的泵運功率110;如果有超過一組泵運波長進行下一組泵並且重複步驟100-150否則進行步驟170，張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（公麼） h I----------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 515150 A7 五、發明説明（ΐτ) 此4果運辨比已經設定好贼使用記_功率來打開所有泵並監視信號增益並且重新設定泵運功率的比例，以 2規定的增益170;分職變每—泵運功率聰％以觀察曰凰的改麦18〇•，调整泵運功率來降低增益漣波190。洋細說明： ^本發明的實施例利用至少一個優先地是幾個里曼泵運雷身^以控制分布里曼放大器的里曼增益。更詳細地說，唯一控制演算法提供所需要的增益控制，並且提供分布里曼放大器之彈性隨插及用運作所需要的反饋。特別地，增益控制被界定為增益大小和/或增益形狀的控制。如上面所描述的，里曼放大器的增益效能決定於各種傳輸光纖的特性。由於這些參數從光纖到光纖的變動，因此相同長度的不同光纖會產生不同的里曼增益。本發明的改進里曼光纖放大器可以調整里曼泵運雷射的泵運功率以補償從光纖到光纖的變異，使得傳輸系統的每一光纖間距都能提供所需要的里曼增益，即使當光纖的特性從間距到間距不同時。所需要的里曼增益優先地在每一間距都相同（也就是從間距到間距沒有改變），因為這樣的話，經濟部中夬標準局員工消費合作杜印製 ----------— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 進入後續EDFA(或另一類型之分離放大器）的輸入信號功率才可以維持相同。根據本發明實施例，此分布里曼光纖放大器含有一個控制器可以自動調整泵運功率以補償泵的老化。最後，此分布里曼光纖放大器也提供啟始特性以便在潛在性損壞之最大光學泵運功率被施加之前確保光學線路的連續性。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210^297公釐） 515150 經濟部中央標準局員工消費合作社印製五、發明説明U ) 當輸入信號彳Μ、(也就是當_功率不 =ίίΡ減寺，里曼增益跟泵運功率心指數比例。5泵運功率ΡΡ的適當調整可以將里曼增j果在-些應用中，如果傳輸系統中的間距長度彼此 ΓΓΪ曼持為恆定值。這就稱為恆定增: 換式。或者，泵運功率也可以加以調整以便將信率保持為規定值。這就稱為恆定功率模式。； :增益漣波是增⑽著信號波長的變動。為了加寬里曼光纖放大益的增益頻譜並且降低此增益漣波里纖放大器最好彻里曼泵來提供多於_個波長的泵運^率。里曼光纖放大H中里曼糾波長和辨經過選擇為所有信號提傭定的增益職。為了轉此狀的增益形狀 ’我們需要各別地控制每1運波長的總功率。我們利用顯示在圖1A和1B中的程序來達到此各別的栗運功率控制，其將在底下說明。此光纖特性程序的實施例顯示在齡中的分布里1光纖放大ϋΐο。另_實施姻’顯示在圖3中。這些分布里曼光纖放大⑸〇，1()，__泵運波長又r λ%以及總共四個雷射二極管泵12A、12A，、丨邡、i2B，（波長兩個泵）。這些錢供光學泵運功率至長距離的單核傳輸光纖13。要注意的是，雖然使用四個光學泵是較好的’但是也可以使用總共兩個泵(每—波長λι、L各一個）。對於長距離通訊系統，傳輸光纖13的長度最好大5公里。更優先地，傳輸光纖13的長度大公里。而最優先地，此長度大於80公里。泵運波長λι，h在刪毫微米到 ------------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) 公釐 515150 A7 --—-__^—一 BI五、發明説明（{了）經濟部中央標準局員工消費合作社印製 1510¾微米的範圍内。在此實施例中，每一光學泵UA、 12A、12B、12B的泵運功率在5毫瓦到25〇毫瓦之間。每 -波長λ!的兩佩所提供的光學功率偏極性域此相互垂直。我們已經規定當波似㈣導向诚進人分布里恩光纖放大職1〇,，並且每i運波長UiiU2)的兩個X 泵都被打開時，此分布里曼光纖放大器將分別提供里曼增 gh。在里哭光纖放大杰10, 10’中，進入傳輸光纖之每一導向信號波長之小信號的起動功率大約是0分貝米。由泵12A ' 12A’、12B、12B’所提供的總光學泵運功率大約是50◦毫瓦。相同波長的泵運訊號由偏極多工器14A， 14B耗合在-起。然後不同的系運波長^和^由一個窄頻 π波長多工$16結合在-起。栗運波長的數目可以大於2 。多個栗所提供的泵運功率可以由φ連的窄頻寬波長區分多工器、或單_多光纖輸人波長區分多玉器結合在一起。在圖2的分布里曼放大器1〇中兩個98/2%的分接頭18Α 和18Β，分別位於偏極多工器μ、14Β，和窄頻帶波長多工器 16之間以分出一小部分的泵運功率作為監視之用。更詳細地說，大部分的泵運功率被提供至窄頻寬波長區分多工器 16,同時有一些泵運功率由泵監視器19A(為λι)和ΐ9β(為又2)進行檢測。監視器19A，19B可以是例如光電二極管檢測器。任何經由傳輸光纖傳播到這些泵的反向泵運功率，被提供給反向散射監視器20A，2〇B。這些監視器可以是例如，^^(Rayleigh)反向散射監視器。這些監視器2〇α 2〇β 的功能將在稍後的說明中描述。波長區分多工器21將波長本紙張尺度適用中國國家標率（CNS) M規格（ζ1〇χ297公董） /0 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂五、發明説明（f ) Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 h，λ2的泵運功率(相對於信號光學功率反向傳播的功率 )耦合到傳輸光纖13上。第二分接頭22被放置在輸出埠23Β 和選擇性的增盈平坦化光束渡波器24之間將小部份的光學信號引導到信號監視器或檢測器25中。圖3類似於圖2,但是放大器10,利用單一分接頭18放置於波長區分多工器26和輸入琿23Α之間。然後，小部分的分接光(2%)在波長區分多工器26Β和窄頻寬區分多工器27Α， 27β之間，被分流並***到各別的泵運監視器19Α，19Β、反向散射監視器20Α，20Β，和信號監視器25。現在我們將參考圖1Α和1Β，對里曼光纖放大器的增益控制程序提供一般說明。更詳細的說明將在更底下描述。首先，我們校準泵運電流，並且選擇一組特定的信號波長（它可以是一個或多個信號，或是放大自發發射來源）以作為分布里曼放大器的導向信號。（這相當於圖1A的步驟 45和50)。第二，我們規定當每一里曼泵單獨運作時，導向仏號將達到多少里曼增益（分貝）。（這相當於圖1A的步驟 60)。一旦我們有了此規格，然後對此通訊系統的每一間距（也就是對每一分布里曼放大器），我們送出導向信號並且監視每一栗運波長各別的泵運功率。也就是說，某個波長的聚被打開，而所有其他波長的泵則被關閉。更詳細地說，當所有果被關閉時，我們監視輸入導向信號的信號功率。然後，我們打開一個波長的所有泵。一旦這些泵被打開後，我們慢慢增加它們的驅動電流Ci，同時榷定每一泵產生相同置的光學功率。這是在觀察導向信號之里曼增益量的 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁}

’IT 本紙浪尺度顧巾_家縣（⑽）峨格（2似297公襲）!/ 10515150 A7 B7 五、發明説明（f 經濟部中夬標準局員工消費合作社印製同時來完成。（這相當於圖1A的步驟70-100)。一旦導向信號的里曼增益達到規定的增益量，我們記錄存在此光纖中的泵運功率，以及這些泵的相對驅動電流G。（這是圖ία的步驟110)。然後，我們關閉對應於此波長的泵，並且以相同的方式繼續設定其他泵的泵運功率和泵運驅動電流。（這相當於圖1A的步驟160)。最後，我們重新調整泵運功率同時監視信號增益以降低增益漣波。（這相當於圖1A和化的步驟 170-190)。為了說明里曼光纖放大器中的增益控制程序，我們將參考圖2和3的里曼光纖放大器範例。為了設置分布里曼光纖放大器10,1〇’以提供預定的里曼增益量，我們校準泵12A 、12A’、12B、12B’如下·· 我們打開泵12A，經由分接監視器19A來監視它的功率，並且記錄電流值匕以獲得預定的光學泵運功率量。然後我們關閉泵12A並打開泵12A，，此泵12A，提供跟泵12A相同波長的泵運功率。我們監視它的驅動電流C2,以獲得跟泵12A 相同的泵運功率量。知道這兩個驅動電流(Ci，C2)的比值，可以使我們總是驅動泵12A，12A’以提供相同的泵運功率量。我們對泵12B和泵12B，（針對波長Ad實施類似的設定，並且兄錄驅動電流比C3, Q，這些是需要的以便讓泵12艮 12B’提供相等的光學泵運功率。如果有超過兩個泵運波長 L，對波長λλ4等等重複此程序。（這相當於圖以的步驟t5)。現在•們關閉所有果選擇導向信號“並且規定里又立曰里gi。然後我們送出導向信號K例如又亳 p氏張尺度適用中國國(CNS) A4規格( -------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 515150

發明説明（G() —I ί· Κ · 經濟部中央標準局員工消費合作社印製微米），並且在信號制H或信號監視挪鮮對鹿於 12A和2A (也就疋波長⑽兩個泵)，並且慢慢增加它們的驅動電流a C2(將電流比保持恆定，以便由這些栗提供相同量的功率），並且監視此信號增益。當信號增益達到預定細時，我們記錄泵運電流(對泵12A和果m，分別為 G和G)。（這相當於圖1A的步驟9〇-U〇)。如果在使用最大允許電流驅動之後，仍絲法達翁號增益④，那麼我們可以考慮使航提供更高錢功率·以取代這些果。接下來，我們關閉栗12A和12A，，並且打開泵12B和12β,。在這之後，我們慢慢增加它們的電流(將它們的電流比保持恆定）。料向信號增錢到預定值㊉時，我們記錄泵運電流(對栗12B和泵12B，分別為G和C〇。為了讓所有泵一起運作以便獲得所需要的增益形狀，我們使用驅動電流& ，C3,和Q來分別打開泵12A，12A，，12B，12B，。（這相當於圖 1B的步驟_。這就結束了遞迴A，也就歧立了規定信號增益的泵運功率比。最後，經由改變總光學功率同時將泵運功率比保持相同（也就疋將粟運電流比。··a:G:C4保持相同），我們可以對相同的彳§號結構獲得不同的增益量。我們經由監視總增益，同時改變總泵運功率以達到此增益;其中總增益被定義成：（當所有泵打開時，在信號監視器的總信號功率）/(當所有泵關閉時，在信號監視器的總信號功率）（圖卟的步驟17〇 )。這就結東了遞迴B，也就是決定了達到規定增益所需要本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) M規格（Z10><297公釐） I? — — — — ———#! (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 515150 A7 ------------五、發明説明（（ϋ ) 2 經濟部中央摞準局員工消費合作杜印製的泵運功率。詳細地說，遞迴C的優先實施例利用了超過信號於視哭 ^緊放在這些監視器25前面的光學濾波器或波長=工ς 訊器兀件，限制了入射在每一監視器上的信號波長頻寬。以這種方式，每-監視器對胁單—錢，或錢的窄波長頻帶。因為圖1Β步驟180和190的輸出，是每一泵運波長功< 率的調整，目此在此優先實施例中欲調整之自自參數運，長）的數目等於輸入參數(信號監視器）的數目，以限制為最佳化。這種水準的監視和控制是較好的，因為它可以碉整泵運功率以提供傳輸系統所指定之準確度内的預定頻譜增益形狀。比紐波長之數目辭的信號監視器甚至更^ ^雖然平坦形狀被視為是較好的頻譜增益形狀，但是也可能為其他形狀，而且可能是預定決定的。 …在傳輸光纖中，里曼增益頻譜的光學頻率尖峰比泵運頻率還低大約13· 2兆兆赫茲，相當於比特定泵運波長還多約=5¾微米。結果，最低的信號頻率頻帶與最低的泵運頻率取強烈耦合，也就是說在這些頻率頻帶之間有一個線性 2應。此對應對於大到最高信號頻帶和最高泵運頻率中的每各別k號頻帶和泵運頻率都是真的。由於此頻率對應，因此不只圖2和3之信號監視器25的數目等於泵運頻率的。數^ ’而且它們的光學頻率也優先地經由光學濾、波器或波，多工解訊m錄鄕運光學頻秋㈣· 2兆兆赫絲為中心。料細地說，最低的信號鮮頻帶優先地比最低的泵運頻率低丨3· 2兆兆赫茲。次低的信號頻率頻帶優先 —— —— ——— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4口

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五、發明説明（丨I ) i應該比次η低的|運頻率低大·.狄兆赫g，如此一直下去，到達最高的信號頻率鮮和最高的泵運頻率。底下將對遞迴C的優先方法提供更多細節。 η如果由任何信號檢測騎翁的增益比設定值還高或遥低，那麼監視器25會產生電子誤差電壓或電流。此電壓或電流被使絲重_整泵運光學功率。細，泵對果和 =虎對信號的功麵移，會使得麟馳法完全線性，也就是說任何|_整事實上會改變整個信號頻譜。然而，經由持續假定雜_，蚁反複幾相達到㈣，此程序仍然可以執行。換句話說，在第―次電子誤差_之果運功率到達反饋迴路之後，所產生的信號頻譜將更平坦（或是任何其他預疋的頻f晋形狀）。接下來的反饋迴路頻譜形狀’直到它符合指定之準確度内的預定目當於圖1B的步驟180和190)。經濟部中央檩準局員工消費合作社印製此步驟的範例是針對兩個泵運波長，配合圖^和阳來說明。在此範例中，此信號頻譜被***成兩個頻帶。當所 μ要的疋平坦頻谱時，這些頻帶***處適當的選擇將在兩個L號檢測為上產生相等的光學功率。參考圖阳曲線12^) 這是在接近波長頻帶的中間。當每一波長具有相等的泵運功率以及增益為10分貝時，圖6Α顯示出這些信號的平均增益形狀。圖6Α的y軸相當於里曼增益，其定義為泵運雷射打開時的輸出信號功率除以泵運雷射關閉時的輪出信號功率。X軸代表，微米的波長。曲線90顯示增益跟波長的相關、性（也就是增益漣波）。如果信號在接近頻譜的中央（在此 515150

4 經濟部中央樣準局員工消費合作杜印製範例中疋1546毫微米）被***，那麼在最低波長的監視器中很明顯地具有更大的功率。_旦人射在兩個監視器上的功率被调整到相等，同時轉蚊的總增益，那麼增益漣波可以跟3個波長設計理想上的-樣平坦。此方法是遞迴c 的特定實施例，顯示在圖6B中。y軸是里曼增益，絲為果運雷射打開時的輸出信號功率除以泵運雷射關閉時的輪出 "L號功率。X軸代表宅微米的波長。曲線12〇顯示增益跟波長的相關性。圖6A中線90的增益漣波，從ι·7分貝下降到圖 6B中線120的〇· 9分貝。增加泵的數目可以進一步改進漣波，但是需要花費更多的硬體，以及更複雜的演算法，並且需要更多的遞迴。步驟50(圖1A)中導向波長xgi的選擇配合圖4來說明。為了降低增益漣波，最好利用不同波長人i的導向信號λg 。圖4中最左邊的垂直軸相當於里曼增益係數gr(被定義成每單位栗運功率下，每單位光纖長度的信號增益)除以有效面積。水平軸為波長。曲線Ai代表九個不同光纖樣本所測得的里曼增益，這些樣本構成了利用於分布里曼放大器1 〇, 10中的傳輸光纖範例。要注意的是，在此里曼增益頻譜中，大部分的差異是由於恆定偏移所致。此偏移可以由調整栗運功率加以處理。事實上，這九個增益曲線(線Ai)經過重新標準化以便在一個波長處彼此交會。該波長應該是代表平均、怪定DC偏移的波長。圖4的第二y軸（也就是右邊的y軸）顯示增益頻譜之間的相對差異，也就是光纖樣本之間的最大差異除以最小的增益頻譜。這些差異以曲線B來 .1— — II ——,0! (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4. 紙張尺度適财賴家縣（CNS) A4規格（21Gx297公菱）lb 515150 A7 _ B7 5 五、發明説明（丨3 ) 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製表示。圖5的第二y軸顯示減掉DC基底的差異。特別要注意的是，當所有泵都打開時這些泵會在彼此之間轉移能量。應該決定出增益值幻和取以補償此能量的轉移。這些信號也可能經由里曼過程來交換能量，因而造成了額外的增益傾斜。因為EDFA經過設計，可以使用内voa 以去除增益傾斜，因此此效應最好由肋以來補償。我們可以經由監視來自於泵分接頭的泵運功率以控制泵的老化。一旦我們已經建立了這些泵的驅動電流G，C2， (λ Q之後，使用它們各別的驅動電流來打開泵12A，12A,， 12B，12B。然後我們觀察並記錄分別專用於泵運波長入!，入2之泵監視器22A，22B中的泵運功率，並且將它們作為控制ό又疋點。我們繼縯監視在這些又丨和又2泵監視器中#的泵運功率。假定我們在^泵監視器25中觀察到泵運功率下降(跟苓考功率作比較）。（這種功率下降通常是由於泵的老化）。為了修正此泵運功率的下降，我們增加泵運電流以增加對應的泵運功率（也就是泵12A和泵12Α，（ λι波長）的驅動電流G，G;泵12Β和泵12Β，（又2波長）的驅動電流(：3， C4)’直到λi裝視器25的功率達到參考功率。我們可以單獨控制每一波長又i的功率，因此可以經由電子反饋電路來負責每一波長之泵的老化。要注意的是，每一泵可能單獨老化。然而，此演算法調整在監視器波長的兩個泵。很幸運地，當泵老化時，由存在於兩個垂直偏極中逐漸不平衡的功率量所產生的偏極相關增益可以忽略。此演算法在發生泵故障時具有額外的優點。如果每一

(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ，1Τ 16515150 A7 B7 五、發明説明（叫）泵是單獨控制，那麼一個泵的故障未必會改變其他泵的狀態。如果兩個栗12A，12A，，或12B，12B，被一起控制，那麼一個泵的故障會將另一泵驅動到它的最大電流設定。雖然設定的增益無法被維持，但是這是軟體故障，還是可以達到最南可能的增益。系運訊號反向散射檢測器2〇A，20B可以產生另一個特性，我們將它稱為軟體起動。如上面所述，在圖2和3顯示的實施例中，監視器20A，20B是雷利反向散射監視器。也可以使用其他反向散射監視器。經濟部中央標準局員工消費合作社印製 — I — II---#! (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 聚運反向散射是一種現象，其將促使小量的泵運光線以泵運方向之相互反向傳播。在此實施例中，泵運光線以光學彳5號的方向來傳播。此反向散射泵運功率包含大約總泵運功率的〇·〇〇1。如果此反向散射功率的量下降到低於某個值（2或更多倍)，表示光學連接器可能有問題，例如由於在連接器介面的***損耗。同樣地，如果反向散射的量高於某個值（2或更多倍)，也表示可能有問題，例如由於在連接裔介面的高反射。如果2〇〇毫瓦或5〇〇毫瓦的泵運功率碰撞在該光學連接器上，該光學連接器可能會受到損壞。這可能對傳輸光纖13造成顯著的損壞。本發明的改進里曼光纖放大器避免了這樣的問題。更u羊細地a兒，經由監視仏號的輸出埠，我們確定了光學線路的連續性。並不施加泵運功率，除非檢測到信號功率。然而，也有可能檢測到經由骯髒或匹配不良之光纖連接器來的信號。如上面所描述，施加大約200毫瓦到500毫瓦 M5150

、發明説明（ 7 的泵運功率可能損壞或破壞光學連接器。為了避免此問題，泵分接頭將小比例從傳輸光纖行進回來的泵運功率，粞合到泵，並且提供此分接泵運功率至光電二極管。此光電二極官檢測反向散射泵運功率。此反向散射功率要不是被傳輸光纖重新捕獲之泵運功率的雷利散射，就是從匹配不良之連接器或拼接反射的散射。施加小量的泵運功率，並且知道從傳輸光纖中雷利散射的預期功率，我們可以在高功率被施加之前，以及在連接器被破壞之前，決定是否有任何故障連接器或線路問題。比雷利噪音底部值大兩倍，或小兩倍的檢測功率將假定為來自於連接器或線路中的問題。我們可以進一步想到，此反向散射監視器例如雷利監視器可以被使用來檢測由環境引起的光纖衰減改變，或是由於信號通道之減少或增加所產生的改變。由於例如微彎曲而對光纖衰減造成的改變會在反向散射功率造成相對的改變。此信號也可以被反饋到泵以維持恆定的增益。最後，信號分接頭可以用來監視信號的損耗。為了確定眼睛的安全，如果檢測到信號損耗在小於5〇毫秒内將會起動泵為立即斷路。經濟部中央標準局員工消費合作社印製 — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 結果，我們相信為了實際使用里曼放大，這裡所描述的特性：初始光纖特性、泵老化的反饋控制、以及快速的泵斷路都是需要的。因而，熟知此技術者了解本發明能夠達成各種變化及改變，這些變化以及改變並不會脫離下列申請專利範圍界定出之本發明範圍與精神。度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） '9

Claims

515150 A8 B8 C8 D8 8 11 經濟部中央檩率局員工消費合作枉六、申請專利範圍 1. 一種里曼光纖放大器，其包含： (1)傳送光纖； (ii) 至少一個泵運功率感測器； (iii) 至少一個泵，其光學地耦合至傳送光纖以及泵運功率感測器； (iv) 至少一個成號感測為，其光學地耗合至傳送光纖以感測傳播通過傳送光纖之訊號功率； (v) 控制器，（a)光學地連接至泵運功率感測器以及訊號感測器，以及(b)使用由至少一個泵運功率感測器以及訊號感測器所提供之訊號，該控制器調整由至少一個泵所提供之泵運功率，以調整由里曼光纖放大器所提供之增益或保持由訊號感測器所感測之訊號功率在預先決定範圍内。 2·依據申請專利範圍第1項之里曼光纖放大器，其中控制器調整由至少一個泵所提供之泵運功率以保持由里曼放大器所提供之固定訊號增益值。 3.依據申請專利範圍第丨項之里曼光纖放大器，其中控制器調整由至少一個泵所提供之泵運功率以保持由里曼放大器所提供之固定輸出訊號值。 4·依據申請專利範圍第1項之里曼光纖放大器，其中更進一步包含至少一個反向散射反射鏡。 5_依據申請專利範圍第2項之里曼光纖放大器，其中更進一步包含至少一個增益平坦濾波器。 6·依據申請專利範圍第1項之里曼光纖放大器，其中更進一步包含至少一個泵運功率分接頭，該功率分接頭供應光學氏張尺度適用中國國家標準（CNS)以規格（2iGX297公釐） — —II----% — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 515150

ABCD 9 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝功率至系運功率制II以及至少-個訊號分接頭，該訊號分接頭供應光學功率至訊號感測器。 7. 依據申請專利範圍第1項之里曼光纖放大器，其中具有至少兩個光學泵，该栗提供不同的泵運波長。 8. 依據申請專利範圍第1項之里曼光纖放大器，其中一種波長具有至少兩個泵以及另外一種波長具有至少兩個泵。 9·依據申請專利範圍第1項之里曼光纖放大器，其中（丨）控制器包含電子感測器，其將使訊號分接頭所提供運載訊號之光學功率轉變為電子訊號，該控制器使用電子訊號以決" 定出訊號功率值是否低於或高於該預先決定範圍；以及、 (11)泵運驅動器，其調整至少一個泵之驅動電流以調整訊號功率值回到預先決定之訊號功率值。 10·、種控制里艾光纖放大器增益之方法，該里曼光纖放大器為申請專利範圍第9項之里曼光纖放大器，其中放大器包 έ至>、個光學泵，該泵供應至少一種波長;(i之功率，該方法包含下列步驟：，/ (i)種波長下之兩個泵決定出每一光學泵之泵驅動電流 G，使得由相同波長之泵所提供之功率值為相同的； Gi)—種波長下之兩個泵決定出，驅動電流彼此相對比值; (ill) 一種波長下之兩個泵利用該泵運驅動電流驅動光學粟，同時保持該比值； (iv)遞迴地決疋出母一系運波長所提供之總栗運功率&; 相對彼此適當地調整驅動電流Ci以產生泵運功率Pi。 11·依據申請專利範圍第10項之方法，其中更進一步包含下各紙張尺度適用）M規格（2ι〇χ29聰）_ ....... I I - 1 ——— I — #! (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂— % 515150 8 8 8 8 ABCD 20 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製六、申請專利範圍列步驟： (i)監測功率移除之泵功率Pi，以及 (11)假如至少一個泵功率Pi移除，提高相對應光學泵之驅動電流，因而保持該里曼光纖放大器之增益頻譜。 12.依據申請專利範圍第丨〇項之方法，其中更進一步包含下列步驟·_ (1)監測訊號增益以決定出訊號增益是否低於或高於預先決定之增益範圍；以及 (iiMk如增盈在預先決定之增益範圍外，再按比例改變泵運功率以提供增益在預先決定增益範圍内。 13·依據申請專利範圍第1項之里曼光纖放大器，其中更進一步包含： (a) 反向散射監視器，該反向散射監視器量測反向散射之泵運訊號以及決定出反向散射值是否在預先決定範圍内；及 (b) 控制器運作上連接至訊號感測器以及至少一個光學泵，當量測反向散射值在預先決定值範圍外時該控制器關閉至少一個光學泵。 14·依據申請專利範圍第1項之里曼光纖放大器，其中反向散射監視器為雷利（Rayle、igh)反向散射監視器以及雷利反向散射監視器感測訊號頻道數目之變化。 15.依據申請專利範圍第1項之里曼光纖放大器，其中里曼光纖放大器為分散光纖放大器，其包含超過5公里單模傳送光纖作為增益介質。衣紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（210X297公慶）丨_ — II——#! (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂—