用于光学系统中的喇曼放大的级联喇曼泵
阅读：259发布：2020-07-31
专利汇可以提供用于光学系统中的喇曼放大的级联喇曼泵专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开一种 泵 激模 块 ，它包括：喇曼放大光传输系统的级联喇曼 激光器 。通过基本抑制喇曼泵的输出 频谱 中 波长 小于特定波长λn并在与λn给定间隔内所需泵激波的发射波峰，可以大大减小来自级联喇曼泵的喇曼放大 信号 中非线性现象，例如，喇曼辅助三波混频。具有零色散的泵激非零色散光纤包括在发射信号的波长范围与泵激信号的波长范围之间。，下面是用于光学系统中的喇曼放大的级联喇曼泵专利的具体信息内容。
1.一种用于喇曼放大的泵激模块，包括：喇曼谱线中心波长为 λ1，λ2，...λn，n≥2的级联喇曼泵激源，其中两个相邻波长之间的波长 差对应于斯托克斯位移，主发射谱线是在λn，而低级喇曼谱线是在λ1， λ2，...λn-1，其中设置在主发射谱线以下小于250nm波长范围内低级 喇曼谱线的输出功率小于主发射谱线的输出功率至少40dB。
2.按照权利要求1的泵激模块，其中设置在主发射谱线以下小 于350nm的波长范围内低级喇曼谱线相对于主发射谱线的输出功率 之差大于40dB。
3.按照权利要求1或2的泵激模块，其中每个低级喇曼谱线与 主发射谱线的输出功率之差大于主发射谱线40dB。
4.按照权利要求1的泵激模块，其中λX以下小于250nm的每 个波长输出功率与λn的输出功率之差大于40dB。
5.按照权利要求1至3中一个的泵激模块，其中主发射谱线与 低级喇曼谱线的输出功率之差不小于50dB。
6.按照权利要求1至3中一个的泵激模块，其中主发射谱线与 低级喇曼谱线的输出功率之差不小于60dB。
7.按照以上权利要求中一个的泵激模块，还包括：至少一个波 长选择元件。
8.一种光传输系统，包括：
发射站，用于发送预定波长范围内的光信号；
光纤传输线，用于传输发射站发送的光信号；
接收站，用于接收沿光纤传输线发射的光信号；
光耦合到光纤传输线的泵激模块，用于泵激预定波长范围内的光 至少进入沿光纤传输线的部分光纤，从而引起发射光信号的喇曼放大，
其特征是，泵激模块包括：喇曼谱线中心波长为λ1，λ2，...λn， n≥2的级联喇曼泵激源，其中两个相邻波长之间的波长差对应于斯托 克斯位移，主发射谱线是在λn，其中设置在小于主发射谱线250nm 的波长范围内低级喇曼谱线λ1，λ2，...λn-1与主发射谱线的输出功率 之差大于40dB。
9.按照权利要求8的光传输系统，其中设置在小于主发射谱线 350nm的波长范围内低级喇曼谱线与主发射谱线的输出功率之差大 于40dB。
10.按照权利要求8或9中任何一个的光传输系统，其中每个低 级喇曼谱线与主发射谱线的光功率之差大于40dB。
11.按照权利要求8至10中任何一个的光传输系统，其中主发 射谱线与低级喇曼谱线的输出功率之差不小于50dB。
12.按照权利要求8至11中任何一个的光传输系统，其中主发 射谱线与低级喇曼谱线的输出功率之差不小于60dB。
13.按照权利要求8至12中任何一个的光传输系统，其中光纤 传输线中的喇曼放大部分包括：有零色散的光纤段，它包含在发射光 信号的波长范围与主发射泵激波的波长范围之间。
14.按照权利要求13的光传输系统，其中光纤传输线的喇曼放 大部分中光纤段的零色散包含在1420与1520nm之间。
15.按照权利要求14的光传输系统，其中光纤传输线的喇曼放 大部分中光纤段的零色散包含在1430与1510nm之间。
16.一种用于放大光传输信号的方法，包括：
基于存在多个喇曼谱线λ1，λ2，...λn，n≥2，互相之间的间隔为 斯托克斯位移，级联喇曼过程产生泵激辐射，其中主发射泵激波的中 心波长为λn；
基本抑制泵激辐射中低级喇曼谱线的输出功率，该低级喇曼谱线 设置在主发射谱线λn以下至少250nm的波长范围内；
耦合泵激辐射进入光纤，为的是在光纤中引起喇曼放大，和
耦合光纤中的光传输信号，从而喇曼放大该传输信号。
技术领域
本发明涉及喇曼放大传输系统的喇曼泵激源。更具体地说，本发 明涉及利用喇曼放大的光纤通信系统。
背景技术
分布式喇曼放大在光通信系统中变得越来越重要，特别是在高比 特率波分复用(WDM)系统中。分布式放大的重要优点是，有效的 光信噪比远远低于离散放大器的光信噪比，例如，有相同增益的掺铒 光纤放大器(EDFA)。
喇曼放大器以及喇曼激光器利用受激喇曼散射(SRS)，一种可 以引起光纤中宽带光增益的的非线性效应。利用称之为泵激辐射的较 低波长下强辐射，SRS可用于放大某个波长的光信号。喇曼增益是由 强光与构成光纤的玻璃中光声子相互作用的结果。当信号传向中继器 或接收终端时，传输光纤本身用作该信号的放大媒体，形成的增益分 布在一段(通常是几十公里)光纤上。
最近以来，人们的注意力还被吸引到采用离散或集总喇曼放大的 光传输系统。在常规的EDFA中利用离散喇曼放大器的一个优点是， 它能够扩展到信号波长的S波段(约为1460-1530nm的短波长波段)。
U.S.Patent No.6,310,716中给出一个具有离散喇曼光纤放大器 的传输系统例子。
喇曼散射是光声子引起的非弹性光散射，光声子是材料的振动模 式。在喇曼散射中，某个频率的入射光子被转换成位移频率的另一个 光子，其位移量是由材料的振动模式确定。存在两种类型散射：若散 射光子的能量小于入光子的能量，则为斯托克斯散射，或者，若散射 光子获得能量，则为反斯托克斯散射。对于强泵激波，大部分泵激能 量可以快速地转换到媒体内的斯托克斯波(反斯托克斯辐射强度远远 小于斯托克斯辐射强度)。
在喇曼放大中，斯托克斯波被泵激波的SRS放大。由于材料的 非晶态性质，石英玻璃光纤支持大范围的光声子频率。石英玻璃的这 个重要特征允许在大的喇曼带宽上进行放大。对于典型的掺锗石英光 纤，喇曼增益频谱包括相对宽的频带(高达40THz)，其宽的波峰在 泵激频率以下位移13THz，相当于1500nm的波长向上位移约100 nm。图1表示在1455nm泵激波长下典型喇曼增益曲线作为掺锗石英 光纤波长的函数。
在信号波与泵激波沿相同方向传播的情况下可以利用喇曼放大， 但也可以使泵激波沿相反的传播方向传播，即，传播到信号发射机。 这两种泵激方案分别称之为前向(或同向传播)和后向(或反向传播) 泵激。不同波长下的多个泵激光束可用于扩展或平坦喇曼放大的增益 曲线。
U.S.Patent No.5,763,280中描述一个包括光纤喇曼放大器的光 纤通信系统例子。
当前的长途通信链接通常利用波分复用技术(WDM)和零色散 或低色散光纤以增大容量和扩展信号再生之间的距离。然而，由于存 在非线性现象，例如，四波混频(FWM)，在WDM系统中利用零 色散或低色散传输光纤可以导致严重的性能降级。为了减小FWM， 零色散波长应当在传输波段之外，通常是C波段(1530-1565nm)或 L波段(1565-1610nm)。在传输波段中具有可控色散量和低衰减的 光纤称之为非零色散位移(NZD)光纤，它是在ITU-T建议书G.655 中所规定的。商品化NZD光纤的例子是TrueWave(Lucent公司的 注册商标)，LEAF和MetroCor(Corning公司的注册商标)，和 FreeLight(Pirelli的注册商标)。
遗憾的是，在包含喇曼放大器的WDM系统中，NZD光纤的零 色散波长往往是在喇曼泵激波长的范围内，例如，1430-1510nm。由 于喇曼泵激与信号之间的非线性参量放大现象，例如，FWM，这可以 导致放大信号中噪声的增大。
EP专利申请号No.1130825中描述一种设计成限制调制不稳定性 的传输光纤，在任何所需泵激波长下展示非正色散或大于+1.5 ps/nm/km的色散。在EP1130825中，确保传输光纤的零色散波长中 心不是在泵激波长与信号波长之间，我们就说FWM的存在是减小的。
本申请人观察到，限制NZD传输光纤的可能选择可以限制现在 和未来WDM或DWDM(密集WDM)系统的设计，或限制喇曼放大 应用于利用NZD光纤的现有光学系统中。
Sylvestre T.等人在“Raman-assisted parametric frequency conversion in a normally dispersive single-mode fibre”一文中描述三 波混频(TWM)相互作用中非相位匹配波的功率增益增强，该文发 表在Optics Letters，col.24，No.22，p.1561-1563(1999)。在正常色 散单模光纤中通过强泵激与弱反斯托克斯信号的混合，可以参量产生 大的斯托克斯波，然后借助于喇曼增益被有效地放大。这种现象称之 为喇曼辅助TWM。
具有脉动ωp的强泵激波与具有脉动ω1＝ωp+Ω的弱反斯托克斯波 之间相互作用可以诱发反斯托克斯波的能量转换成脉动ω2＝ωp-Ω的 斯托克斯波(闲频信号)。在不存在喇曼放大的情况下，相位匹配条 件避免在光纤色散与零色散相差悬殊的频谱区域中发生相互作用。在 这种情况下，能量交换沿传播光纤周期性地增大和减小，因此，平均 转移的总光功率为零。当SRS开始起作用时，能量转移的周期性中断。 喇曼灵敏度的反对称性诱发反斯托克斯波的有效频率转换成斯托克斯 波ω2，还发生在高度失配的混频条件下，即，光纤是正常色散光纤。
喇曼放大要求利用强泵激源以产生沿传输光纤纤芯的放大。我们 知道诸如Fabry-Perot或DFB激光器的半导体激光器可以作为喇曼放 大器的泵激源。然而，当前大多数半导体激光器的输出功率通常是在 150-200mW之间，在长距离传输系统的应用中可能不足够高，在该 系统中需要增大无中继的跨距。
在喇曼放大的连续波(cw)泵激源中，级联喇曼激光器已获得特 别的关注，因为它们具有高的输出功率并能够选择发射波长。级联喇 曼激光器利用级联效应，相继多个喇曼频率/能量的位移可以产生很大 的波长总位移。通常，引入单个辐射波长(来自主光源)并在多级中 发生波长位移以得到所需的较长波长。频率选择元件，例如，一组光 栅，在几个高级斯托克斯谱线的增益媒体内，逐渐地提高位移共振波 长的功率。输出的发射波长对应于泵激源内产生的高级次斯托克斯泵 激波长。因此，级联喇曼泵能使喇曼放大发生在大范围的不同波长上。 通过合适地选取级联的喇曼增益，原则上可以在1300nm与1600nm 之间的整个电信窗口提供增益。
U.S.Patent No.5,323,404中描述一个级联喇曼激光器或放大器 的例子。公开的装置包含一段光纤和限定光学腔的互相隔开反射装置， 其中光学腔至少包括部分长度的光纤。反射装置至少包括两对反射器， 与每个所述反射器相关的是反射波段的中心波长，其中给定对中两个 反射器有相同的中心波长，因此，给定对中反射器限定辐射波长λi的 光学腔长度Li，其中i＝1，2，...n≥2，它们基本上等于反射器的所述 中心波长。U.S.5,323,404中的优选反射器是内联折射率光栅。我们说 所有光栅有所需的高反射率，其中心波长的反射率基本上为100％ (＞98％)，且反射曲线的FHWM通常是在2-8nm的范围内。借助 于弱反射耦合器使喇曼级次n被耦合出去。
EP专利申请号No.0938172中描述另一个级联光纤喇曼装置例 子。
本申请人已观察到，还存在残余的低级喇曼谱线，其强度不超过 最高级谱线强度的千分之几，它与最高级发射谱线一起严重影响喇曼 放大光学系统的性能。
喇曼放大器以及喇曼激光器利用受激喇曼散射(SRS)，一种可 以引起光纤中宽带光增益的的非线性效应。利用称之为泵激辐射的较 低波长下强辐射，SRS可用于放大某个波长的光信号。喇曼增益是由 强光与构成光纤的玻璃中光声子相互作用的结果。当信号传向中继器 或接收终端时，传输光纤本身用作该信号的放大媒体，形成的增益分 布在一段(通常是几十公里)光纤上。
最近以来，人们的注意力还被吸引到采用离散或集总喇曼放大的 光传输系统。在常规的EDFA中利用离散喇曼放大器的一个优点是， 它能够扩展到信号波长的S波段(约为1460-1530nm的短波长波段)。
U.S.Patent No.6,310,716中给出一个具有离散喇曼光纤放大器 的传输系统例子。
喇曼散射是光声子引起的非弹性光散射，光声子是材料的振动模 式。在喇曼散射中，某个频率的入射光子被转换成位移频率的另一个 光子，其位移量是由材料的振动模式确定。存在两种类型散射：若散 射光子的能量小于入光子的能量，则为斯托克斯散射，或者，若散射 光子获得能量，则为反斯托克斯散射。对于强泵激波，大部分泵激能 量可以快速地转换到媒体内的斯托克斯波(反斯托克斯辐射强度远远 小于斯托克斯辐射强度)。
在喇曼放大中，斯托克斯波被泵激波的SRS放大。由于材料的 非晶态性质，石英玻璃光纤支持大范围的光声子频率。石英玻璃的这 个重要特征允许在大的喇曼带宽上进行放大。对于典型的掺锗石英光 纤，喇曼增益频谱包括相对宽的频带(高达40THz)，其宽的波峰在 泵激频率以下位移13THz，相当于1500nm的波长向上位移约100 nm。图1表示在1455nm泵激波长下典型喇曼增益曲线作为掺锗石英 光纤波长的函数。
在信号波与泵激波沿相同方向传播的情况下可以利用喇曼放大， 但也可以使泵激波沿相反的传播方向传播，即，传播到信号发射机。 这两种泵激方案分别称之为前向(或同向传播)和后向(或反向传播) 泵激。不同波长下的多个泵激光束可用于扩展或平坦喇曼放大的增益 曲线。
U.S.Patent No.5,763,280中描述一个包括光纤喇曼放大器的光 纤通信系统例子。
当前的长途通信链接通常利用波分复用技术(WDM)和零色散 或低色散光纤以增大容量和扩展信号再生之间的距离。然而，由于存 在非线性现象，例如，四波混频(FWM)，在WDM系统中利用零 色散或低色散传输光纤可以导致严重的性能降级。为了减小FWM， 零色散波长应当在传输波段之外，通常是C波段(1530-1565nm)或 L波段(1565-1610nm)。在传输波段中具有可控色散量和低衰减的 光纤称之为非零色散位移(NZD)光纤，它是在ITU-T建议书G.655 中所规定的。商品化NZD光纤的例子是TrueWave(Lucent公司的 注册商标)，LEAF和MetroCor(Corning公司的注册商标)，和 FreeLight(Pirelli的注册商标)。
遗憾的是，在包含喇曼放大器的WDM系统中，NZD光纤的零 色散波长往往是在喇曼泵激波长的范围内，例如，1430-1510nm。由 于喇曼泵激与信号之间的非线性参量放大现象，例如，FWM，这可以 导致放大信号中噪声的增大。
EP专利申请号No.1130825中描述一种设计成限制调制不稳定性 的传输光纤，在任何所需泵激波长下展示非正色散或大于+1.5 ps/nm/km的色散。在EP1130825中，确保传输光纤的零色散波长中 心不是在泵激波长与信号波长之间，我们就说FWM的存在是减小的。
本申请人观察到，限制NZD传输光纤的可能选择可以限制现在 和未来WDM或DWDM(密集WDM)系统的设计，或限制喇曼放大 应用于利用NZD光纤的现有光学系统中。
Sylvestre T.等人在“Raman-assisted parametric frequency conversion in a normally dispersive single-mode fibre”一文中描述三 波混频(TWM)相互作用中非相位匹配波的功率增益增强，该文发 表在Optics Letters，col.24，No.22，p.1561-1563(1999)。在正常色 散单模光纤中通过强泵激与弱反斯托克斯信号的混合，可以参量产生 大的斯托克斯波，然后借助于喇曼增益被有效地放大。这种现象称之 为喇曼辅助TWM。
具有脉动ωp的强泵激波与具有脉动ω1＝ωp+Ω的弱反斯托克斯波 之间相互作用可以诱发反斯托克斯波的能量转换成脉动ω2＝ωp-Ω的 斯托克斯波(闲频信号)。在不存在喇曼放大的情况下，相位匹配条 件避免在光纤色散与零色散相差悬殊的频谱区域中发生相互作用。在 这种情况下，能量交换沿传播光纤周期性地增大和减小，因此，平均 转移的总光功率为零。当SRS开始起作用时，能量转移的周期性中断。 喇曼灵敏度的反对称性诱发反斯托克斯波的有效频率转换成斯托克斯 波ω2，还发生在高度失配的混频条件下，即，光纤是正常色散光纤。
喇曼放大要求利用强泵激源以产生沿传输光纤纤芯的放大。我们 知道诸如Fabry-Perot或DFB激光器的半导体激光器可以作为喇曼放 大器的泵激源。然而，当前大多数半导体激光器的输出功率通常是在 150-200mW之间，在长距离传输系统的应用中可能不足够高，在该 系统中需要增大无中继的跨距。
在喇曼放大的连续波(cw)泵激源中，级联喇曼激光器已获得特 别的关注，因为它们具有高的输出功率并能够选择发射波长。级联喇 曼激光器利用级联效应，相继多个喇曼频率/能量的位移可以产生很大 的波长总位移。通常，引入单个辐射波长(来自主光源)并在多级中 发生波长位移以得到所需的较长波长。频率选择元件，例如，一组光 栅，在几个高级斯托克斯谱线的增益媒体内，逐渐地提高位移共振波 长的功率。输出的发射波长对应于泵激源内产生的高级次斯托克斯泵 激波长。因此，级联喇曼泵能使喇曼放大发生在大范围的不同波长上。 通过合适地选取级联的喇曼增益，原则上可以在1300nm与1600nm 之间的整个电信窗口提供增益。
U.S.Patent No.5,323,404中描述一个级联喇曼激光器或放大器 的例子。公开的装置包含一段光纤和限定光学腔的互相隔开反射装置， 其中光学腔至少包括部分长度的光纤。反射装置至少包括两对反射器， 与每个所述反射器相关的是反射波段的中心波长，其中给定对中两个 反射器有相同的中心波长，因此，给定对中反射器限定辐射波长λi的 光学腔长度Li，其中i＝1，2，...n≥2，它们基本上等于反射器的所述 中心波长。U.S.5,323,404中的优选反射器是内联折射率光栅。我们说 所有光栅有所需的高反射率，其中心波长的反射率基本上为100％ (＞98％)，且反射曲线的FHWM通常是在2-8nm的范围内。借助 于弱反射耦合器使喇曼级次n被耦合出去。
EP专利申请号No.0938172中描述另一个级联光纤喇曼装置例 子。
本申请人已观察到，还存在残余的低级喇曼谱线，其强度不超过 最高级谱线强度的千分之几，它与最高级发射谱线一起严重影响喇曼 放大光学系统的性能。
发明内容
本申请者发现，通过基本抑制喇曼泵的输出频谱中波长小于特定 波长λn并在与λn给定间隔内所需泵激波的发射波峰，可以大大减小 来自级联喇曼泵的喇曼放大信号中非线性现象，波长λn也称之为主发 射谱线(波峰)或泵激波。在短于泵激波的波长λ1，λ2，...λn-1上发 射的波峰称之为次级谱线，它包括低级喇曼谱线的剩余分量，以及可 能来自主光源的主发射波峰的剩余分量。基本抑制应当至少发生在次 级谱线，其中心波长是在λn的主发射谱线波长以下的250nm内，最 好是在λn以下的350nm内。更好的是，借助于波长选择元件，可以 基本抑制级联激光器的输出频谱中所有低级喇曼谱线。基本抑制次级 谱线的输出频谱意味着，次级谱线的输出功率小于主发射谱线输出功 率的40dB，最好是不小于至少50dB，更好的是不小于至少60dB。
在一个优选实施例中，λn以下小于250nm的每个波长输出功率 与λn的输出功率之差大于40dB。
本发明者假设，喇曼辅助TWM发生在主发射泵激波与级联喇曼 泵频谱的低级喇曼波峰之间，特别是当传输光纤的零色散波长是在泵 激波长与信号波长之间。还可以在多个低级喇曼波峰与泵激波之间发 生更复杂的参量相互作用。这些非线性现象不利地影响通过放大光纤 的喇曼增益，即使低级喇曼波峰是从喇曼泵发射的，其强度远远低于 主发射谱线的强度，例如，它们的输出功率之差达到20-30dB。
在一个方面，本发明涉及用于喇曼放大的泵激模块，包括：喇曼 谱线中心波长为λ1，λ2，...λn，n≥2的级联喇曼泵激源，其中两个相 邻波长之间的波长差对应于斯托克斯位移，主发射谱线是在λn，而低 级喇曼谱线是在λ1，λ2，...λn-1，其中设置在主发射谱线以下小于250 nm波长范围内的低级喇曼谱线的输出功率至少小于主发射谱线40 dB。
在另一个方面，本发明涉及光传输系统，包括：
发射站，用于发送预定波长范围内的光信号；
光纤传输线，用于传输发射站发送的光信号；
接收站，用于接收沿光纤传输线发射的光信号；
光耦合到光纤传输线的泵激模块，用于泵激预定波长范围内的光 至少进入沿光纤传输线的部分光纤，从而引起发射光信号的喇曼放大，
其特征是，泵激模块包括：喇曼谱线中心波长为λ1，λ2，...λn， n≥2的级联喇曼泵激源，其中两个相邻波长之间的波长差对应于斯托 克斯位移，主发射谱线是在λn，其中设置在小于主发射谱线250nm 的波长范围内低级喇曼谱线λ1，λ2，...λn-1与主发射谱线的输出功率 之差大于40dB。
最好是，光纤传输线中的喇曼放大部分包括：有零色散的光纤段， 它包含在发射光信号的波长范围与主发射泵激波的波长范围之间。更 好的是，光纤传输线的喇曼放大部分中光纤段的零色散是在1420与 1520nm之间，最好是在1430与1510nm之间。
本发明还涉及一种用于放大光传输信号的方法，包括：
基于存在多个喇曼谱线λ1，λ2，...λn，n≥2，互相之间的间隔为 斯托克斯位移，级联喇曼过程产生泵激辐射，其中主发射泵激波的中 心波长为λn；
基本抑制泵激辐射中低级喇曼谱线的输出功率，低级喇曼谱线设 置在主发射谱线λn以下至少250nm的波长范围内；
耦合泵激辐射进入光纤，为的是在光纤中引起喇曼放大，和
耦合光纤中的光传输信号，从而喇曼放大该传输信号。
上述的附图说明本发明的优选实施例，它与以下的描述一起解释 本发明的原理。应当明白，这些附图和描述不是对本发明的限制。
在一个优选实施例中，λn以下小于250nm的每个波长输出功率 与λn的输出功率之差大于40dB。
本发明者假设，喇曼辅助TWM发生在主发射泵激波与级联喇曼 泵频谱的低级喇曼波峰之间，特别是当传输光纤的零色散波长是在泵 激波长与信号波长之间。还可以在多个低级喇曼波峰与泵激波之间发 生更复杂的参量相互作用。这些非线性现象不利地影响通过放大光纤 的喇曼增益，即使低级喇曼波峰是从喇曼泵发射的，其强度远远低于 主发射谱线的强度，例如，它们的输出功率之差达到20-30dB。
在一个方面，本发明涉及用于喇曼放大的泵激模块，包括：喇曼 谱线中心波长为λ1，λ2，...λn，n≥2的级联喇曼泵激源，其中两个相 邻波长之间的波长差对应于斯托克斯位移，主发射谱线是在λn，而低 级喇曼谱线是在λ1，λ2，...λn-1，其中设置在主发射谱线以下小于250 nm波长范围内的低级喇曼谱线的输出功率至少小于主发射谱线40 dB。
在另一个方面，本发明涉及光传输系统，包括：
发射站，用于发送预定波长范围内的光信号；
光纤传输线，用于传输发射站发送的光信号；
接收站，用于接收沿光纤传输线发射的光信号；
光耦合到光纤传输线的泵激模块，用于泵激预定波长范围内的光 至少进入沿光纤传输线的部分光纤，从而引起发射光信号的喇曼放大，
其特征是，泵激模块包括：喇曼谱线中心波长为λ1，λ2，...λn， n≥2的级联喇曼泵激源，其中两个相邻波长之间的波长差对应于斯托 克斯位移，主发射谱线是在λn，其中设置在小于主发射谱线250nm 的波长范围内低级喇曼谱线λ1，λ2，...λn-1与主发射谱线的输出功率 之差大于40dB。
最好是，光纤传输线中的喇曼放大部分包括：有零色散的光纤段， 它包含在发射光信号的波长范围与主发射泵激波的波长范围之间。更 好的是，光纤传输线的喇曼放大部分中光纤段的零色散是在1420与 1520nm之间，最好是在1430与1510nm之间。
本发明还涉及一种用于放大光传输信号的方法，包括：
基于存在多个喇曼谱线λ1，λ2，...λn，n≥2，互相之间的间隔为 斯托克斯位移，级联喇曼过程产生泵激辐射，其中主发射泵激波的中 心波长为λn；
基本抑制泵激辐射中低级喇曼谱线的输出功率，低级喇曼谱线设 置在主发射谱线λn以下至少250nm的波长范围内；
耦合泵激辐射进入光纤，为的是在光纤中引起喇曼放大，和
耦合光纤中的光传输信号，从而喇曼放大该传输信号。
上述的附图说明本发明的优选实施例，它与以下的描述一起解释 本发明的原理。应当明白，这些附图和描述不是对本发明的限制。
附图说明
图1是掺锗石英光纤在1455nm泵激波长下的典型测量喇曼增益 谱。
图2是用于测试本发明的实验装置示意图。
图3是级联喇曼激光器的对数比例功率输出频谱，其主发射泵激 波约在1455nm。
图4表示有图3所示输出频谱的同向传播喇曼泵中喇曼放大光纤 的放大自发辐射(ASE)。测量是在100mW至500mW的不同泵激 功率范围内进行的。
图5表示有图2所示输出频谱的反向传播喇曼泵中喇曼放大光纤 的ASE。测量是在100mW至600mW的不同泵激功率范围内进行的。
图6是图3所示级联喇曼激光器的对数比例功率输出频谱，其中 已清除次级发射谱线。
图7表示有图6所示输出频谱的同向传播喇曼泵中喇曼放大光纤 的ASE，即，在抑制次级发射波峰之后。测量是在100mW至650mW 的不同泵激功率范围内进行的。
图8表示具有图3所示发射频谱(实线)和图6所示输出频谱(虚 线)的650mW功率喇曼泵中喇曼放大光纤的反向传播ASE，其中基 本抑制次级发射波峰。
图9是约1485nm主发射泵激波的激联喇曼激光器中功率输出频 谱。
图10表示有图9所示输出频谱的同向传播喇曼泵中喇曼放大光 纤的ASE，其中泵激功率为150mW。
图11表示按照本发明的光传输系统。
图2是用于测试本发明的实验装置示意图。
图3是级联喇曼激光器的对数比例功率输出频谱，其主发射泵激 波约在1455nm。
图4表示有图3所示输出频谱的同向传播喇曼泵中喇曼放大光纤 的放大自发辐射(ASE)。测量是在100mW至500mW的不同泵激 功率范围内进行的。
图5表示有图2所示输出频谱的反向传播喇曼泵中喇曼放大光纤 的ASE。测量是在100mW至600mW的不同泵激功率范围内进行的。
图6是图3所示级联喇曼激光器的对数比例功率输出频谱，其中 已清除次级发射谱线。
图7表示有图6所示输出频谱的同向传播喇曼泵中喇曼放大光纤 的ASE，即，在抑制次级发射波峰之后。测量是在100mW至650mW 的不同泵激功率范围内进行的。
图8表示具有图3所示发射频谱(实线)和图6所示输出频谱(虚 线)的650mW功率喇曼泵中喇曼放大光纤的反向传播ASE，其中基 本抑制次级发射波峰。
图9是约1485nm主发射泵激波的激联喇曼激光器中功率输出频 谱。
图10表示有图9所示输出频谱的同向传播喇曼泵中喇曼放大光 纤的ASE，其中泵激功率为150mW。
图11表示按照本发明的光传输系统。
具体实施方式
在具有分布式喇曼放大的系统中，喇曼增益和放大自发辐射 (ASE)的产生是沿传输光纤长度方向分布的。为了确定噪声性能， 考虑等效噪声指数往往是有用的。分布式喇曼放大器的等效噪声指数 NFeq定义为等效离散放大器的噪声指数，该放大器放置在光纤跨距的 末端，并有与分布式放大器相同的开关增益GON/OFF和相同的总放大 自发噪声功率PASE：
其中ν是信号频率，和Δν是检测器的分辨率带宽，例如，光接收 机。
喇曼开关增益GON/OFF的定义为
其中L是光纤跨距(m)，α＝αsln(10)/104，其中αs是在信号 波长下的衰减系数(dB/km)，PsIN是输入信号功率(W)，和PsOUT 是输出信号功率(W)。
图2表示喇曼放大光传输系统的典型实验装置示意图，该装置用 于测量喇曼增益和ASE。信号源2连接到光环行器3的门“a”。可变 衰减器8放置在信号源2与环行器3之间，为的是限制发送到放大器 输入端的发射功率。信号被引导通过环行器3的门“b”进入传输光纤4。 在光纤的相反输入端，放大的信号传输通过复用器5的共同端口“C”： 本例子的复用器是1480/1550nm双向单模复用装置。复用器5的反射 端口标记为“R”，而传输端口标记为“P”。喇曼泵激模块12包括：中 心波长为λn主发射谱线的级联喇曼激光器1。泵激信号注入通过耦合 器6，并通过复用器5的端口“R”进入光纤4。利用耦合到复用器5端 口“P”的光谱分析仪(OSA)9测量产生的开关喇曼增益GON/OFF。在 这个例子中，耦合器6是90/10耦合器，它通过“90％”端口衰减0.97dB， 耦合器6连接到复用器5的反射端口“R”。耦合器6的“10％”端口连 接到功率计10，它在测量期间监测喇曼泵的发射功率。
按照本发明的一个实施例，波长选择元件7，例如，滤波器，放 置在喇曼泵激源1输出端的喇曼泵激模块12中。波长选择元件基本抑 制级联激光器的输出频谱中可能出现的波峰，该波峰位于较低的波长 区并在与主发射谱线λn的给定波长距离内。基本抑制次级波峰，例如， 低级次喇曼谱线，应当导致其波峰强度与主发射谱线之差大于40dB， 最好不小于50dB，更好的是不小于60dB。基本抑制应当发生在至少 低级喇曼谱线中，其中心波长包含在主发射谱线λn以下波长的250nm 内，最好是在λn以下波长的350nm内。更好的是，借助于波长选择 元件，可以基本抑制级联激光器的输出频谱中所有低级喇曼谱线。
在同向传播泵激方案中还完成用于喇曼放大的多个实验。在这种 情况下，通过在环行器3的端口“d”连接OSA 9，可以改变图2中的 实验装置。
例1
泵激源1包括：IPG-Photonics Corporation(USA)制造的cw 非偏振级联喇曼激光器，型号为PYL-1-1455/1486-P，它有约1455nm 和1485nm不同发射波长的两个可选择级联激光器。这个例子的泵激 源中发射频谱的中心波长约为λn＝1455nm，其半最大值处的全带宽 (FWHM)为2-3nm，图3表示泵激输出的总泵激功率为250mW(在 耦合器6之后测量的频谱)。低波长下的发射谱线(即，低级喇曼谱 线)λj，j＝1，...，n-1(n＝5)在频谱中是可见的，其中λn-1＜λn。低级 喇曼谱线与λn主发射波峰之间的强度差约为25-35dB。换句话说，图 3所示喇曼激光器的约98％发射功率集中在围绕λn的2-3nm内。
图4表示有图3所示输出频谱的同向传播喇曼泵激放大光纤中任 意单位，对数(dB)比例的ASE频谱。测量是在100mW至500mW 的不同泵激功率范围内进行的。喇曼放大的传输光纤是长度约为52 km的NZD光纤，在约1460nm下具有零色散。
在对应于所有泵激功率的最大增益区的图4所示ASE曲线中观 察到明显的异常性。这些异常性出现在图4中，其中尖锐波峰重叠宽 的增益曲线，特别是在1550-1570nm的区域，其原因很可能是由于参 量增益，即，泵激波与信号波之间参量相互作用，例如，喇曼辅助 TWM。在这个语境下，频谱异常性定义为光纤的实际增益曲线与相 同光纤中仅有基本喇曼放大的增益曲线之间任何重大的偏差，增大或 耗尽，即，喇曼放大主要源于喇曼截面。曲线的重大偏差是指在测量 ASE曲线的实验噪声之上约0.2dB或更大，该重大偏差主要源于喇曼 截面。
图5表示与图4相同实验条件下的ASE曲线，但它是反向传播 喇曼泵激。测量是在100mW至600mW的不同泵激功率下进行的。 同样地，ASE曲线展示具有强异常性的参量区，特别是在相对高的泵 激功率下(＞350mW)。
图6表示有图3所示输出频谱的级联喇曼激光器功率谱，但它是 在借助于波长选择元件基本抑制次级谱线之后。在图6所示的例子中， 借助于放置在其输出端的滤波器7，基本清除喇曼级联激光器输出功 率谱中的低级斯托克斯谱线。在泵激频谱中可以观察到仅在约1220 nm处有剩余波峰，其输出功率比主泵激波的输出功率小50dB。在这 个例子中，在泵激源之前放置两个串联连接的1480/1550复用耦合器， New Focus(USA)制造的型号“Pump Mux”，我们得到泵激频谱的波 长选择。
本发明不限制于特定类型的波长选择元件。应当选择这样的波长 选择元件，例如，滤波器，它可以抑制主发射波长以下至少250nm 的所有波峰。适合于本发明目的的其他滤波器例子是干涉滤波器或 Fabry-Perot滤波器。或者，适合于实施本发明的波长选择可以是喇曼 泵激源的物理部分，例如，可以在泵外壳内部的输出连接器之前安装 滤波器，或专业人员熟知的任何其他配置。
图7表示图4和5所示光纤放大器中任意单位，对数比例的ASE 曲线，但是它有图6所示输出频谱沿同向传播喇曼泵，即，在基本抑 制低级发射波峰之后。测量是在100mW至650mW的不同泵激功率 下进行的。对应于最大增益区域中的异常性已消失，而且在最大增益 的区域中，ASE曲线展示喇曼放大石英光纤的典型形状。
在图8中可以清楚地看出“清除”喇曼泵激单元功率谱的效应， 其中对图3所示频谱的反向传播喇曼泵激与图6所示频谱的反向传播 喇曼泵激的ASE曲线进行比较。两个泵的泵激功率都是650mW，它 们的频谱区域是在1400nm与1640nm之间的范围内。可以观察到这 两条ASE曲线之间的重大差别，因为通过包含低级喇曼波峰(图3) 的泵激源曲线与有滤波泵激源的泵(图6)中ASE曲线进行比较，前 者的功率超过后者约高达8dB，而后者有喇曼增益曲线的典型形状。 约1455nm处的波峰对应于泵激波。可以在约1460-1470nm范围内 的ASE曲线中观察到较小的波峰，该范围对应于传输光纤的零色散， 这个较小的波峰可能是由于调制不稳定性。在泵激波峰与最大增益区 之间波长范围内ASE曲线的高本底可以归结为喇曼增益增强的不同 非线性现象组合。
例2
图9表示IPG-Photonics制造的型号为PYL-1-1455/1486-P cw级 联喇曼激光器的输出功率谱，其中选取主发射谱线约为1485nm的激 光器。带内光功率，即，主发射谱线中心的功率，约为总发射功率的 98％。在图8所示频谱中出现三个低级喇曼波峰，它们与1485nm主 发射谱线的峰值差约为15-25dB。
图10表示有图9所示输出功率谱和150mW泵激功率的同向传 播泵的ASE曲线。喇曼放大的传输光纤是例1中的传输光纤。由于参 量增益，在最大增益区域中观察到强的异常波峰，即，中心约在1590 nm。若我们注意到图9的输出频谱中前两个低级喇曼谱线λn-1和λn-2 在频谱中不是清晰可见的，则这个结果具有特别重要的意义。然而， 喇曼增益在最大增益区遭受非线性畸变。为了有效地减小喇曼放大的 非线性畸变，我们建议应当抑制主发射波(λn)波长以下至少250nm 波长范围内所有的次级波峰。
例3
图11表示按照本发明光传输系统的示意图，包括：发射站21， 适合于通过光纤传输线14发射光信号；和接收站13，适合于接收来 自光纤传输线14的光信号。发射站21包括多个发射机21a，21b， ...21m；例如m是32，64或128。接收站13包括多个接收机13a， 13b，...13m。传输系统可以包括发射站和接收站以及发射信号的光纤 路经，其方向与光纤传输线14的方向相反。沿两个方向运行的终端和 线路设备往往分享安装场所和设施。
发射站21中包含的发射机使光信号耦合到光纤传输线14。典型 的是，每个发射机可以包括激光源，它适合于发射有预定波长的连续 波光信号；和外部光调制器，例如，铌酸锂调制器，它适合于在激光 源发射的连续波光信号上叠加预定高频率或比特率的业务信号，例如， 10Gbit/s或40Gbit/s。或者，可以利用业务信号直接调制激光源。光 信号辐射的优选波长范围是在1460nm与1650nm之间。每个发射机 还可以包括可变光衰减器，它适合于给每个信号波长设置预定的功率 电平(预加重电平)。复用装置15复用多个发射机发射的不同信号波 长。这种复用装置可以是任何类型的复用装置(或复用装置的组合)， 例如，熔融光纤或平面型光耦合器，Mach-Zehnder装置，AWG(阵 列式波导光栅)，干涉滤波器，微型光滤波器，等等。
每个接收机适合于把输入光信号转换成电信号。去复用装置18 允许从单条光路径分开不同信号波长到多条光路径，每条路径是以接 收机终止。去复用装置可以是任何类型的去复用装置(或去复用装置 的组合)，例如，熔融光纤或平面型光耦合器，Mach-Zehnder装置， AWG(阵列式波导光栅)，干涉滤波器，微型光滤波器，等等。
光学系统还可以包括：在发射端放置的后置放大器19和/或在接 收站之前放置的前置放大器20。如果需要，色散补偿模块，例如，色 散补偿光纤，可以包含在光学系统中，为的是补偿光纤跨距中或一个 或多个光纤跨距之后累积的色散。
光纤传输线14至少包括一条传输光纤。光纤传输线14中使用的 传输光纤是单模光纤。
按照本发明的N个光泵激模块是沿光纤传输线14设置的，为的 是把光纤传输线14分成多个光纤跨距。在图11中，仅仅展示三个光 纤跨距。两个泵激模块16a和16b是沿光纤传输线14设置，因此，可 以识别光纤跨距14a，14b，和14c。光纤14a和14b分别是由泵激模 块16a和16b作反向泵激，而WDM耦合器17沿光纤长度方向提供 分布式放大。每个泵激模块16包括：级联喇曼泵激源和波长选择元件， 它们的作用是使光泵激模块的输出功率谱有泵激波下的主发射谱线， 它与泵激波长以下至少250nm的波长范围内低级喇曼谱线输出功率 谱至少相差40dB。
在一个优选实施例中，光纤跨距14a和14b是非零色散(NZD) 光纤，其零色散波长是在约1420nm与1520nm之间，最好是在1430 nm与1510nm之间。
当然，在以上光传输系统的例子中，还可以考虑同向传播泵激方 案。
虽然以上的描述涉及分布式喇曼放大，本发明一般也适用于利用 喇曼放大并包括级联喇曼泵激源的光学系统。例如，可以设想包括离 散喇曼放大器的光学系统作为本发明一种可能的应用。在离散喇曼放 大器的情况下，光学泵激模块包含在有放大媒体的光学增益模块中， 例如，放大媒体是一段光纤。
此外，本发明可应用于包括混合放大器的光学系统，该系统至少 包含集总放大器，例如，EDFA和TDFA(TDFA＝掺铥光纤放大器)， 以及分布式或离散喇曼放大器。
其中ν是信号频率，和Δν是检测器的分辨率带宽，例如，光接收 机。
喇曼开关增益GON/OFF的定义为
其中L是光纤跨距(m)，α＝αsln(10)/104，其中αs是在信号 波长下的衰减系数(dB/km)，PsIN是输入信号功率(W)，和PsOUT 是输出信号功率(W)。
图2表示喇曼放大光传输系统的典型实验装置示意图，该装置用 于测量喇曼增益和ASE。信号源2连接到光环行器3的门“a”。可变 衰减器8放置在信号源2与环行器3之间，为的是限制发送到放大器 输入端的发射功率。信号被引导通过环行器3的门“b”进入传输光纤4。 在光纤的相反输入端，放大的信号传输通过复用器5的共同端口“C”： 本例子的复用器是1480/1550nm双向单模复用装置。复用器5的反射 端口标记为“R”，而传输端口标记为“P”。喇曼泵激模块12包括：中 心波长为λn主发射谱线的级联喇曼激光器1。泵激信号注入通过耦合 器6，并通过复用器5的端口“R”进入光纤4。利用耦合到复用器5端 口“P”的光谱分析仪(OSA)9测量产生的开关喇曼增益GON/OFF。在 这个例子中，耦合器6是90/10耦合器，它通过“90％”端口衰减0.97dB， 耦合器6连接到复用器5的反射端口“R”。耦合器6的“10％”端口连 接到功率计10，它在测量期间监测喇曼泵的发射功率。
按照本发明的一个实施例，波长选择元件7，例如，滤波器，放 置在喇曼泵激源1输出端的喇曼泵激模块12中。波长选择元件基本抑 制级联激光器的输出频谱中可能出现的波峰，该波峰位于较低的波长 区并在与主发射谱线λn的给定波长距离内。基本抑制次级波峰，例如， 低级次喇曼谱线，应当导致其波峰强度与主发射谱线之差大于40dB， 最好不小于50dB，更好的是不小于60dB。基本抑制应当发生在至少 低级喇曼谱线中，其中心波长包含在主发射谱线λn以下波长的250nm 内，最好是在λn以下波长的350nm内。更好的是，借助于波长选择 元件，可以基本抑制级联激光器的输出频谱中所有低级喇曼谱线。
在同向传播泵激方案中还完成用于喇曼放大的多个实验。在这种 情况下，通过在环行器3的端口“d”连接OSA 9，可以改变图2中的 实验装置。
例1
泵激源1包括：IPG-Photonics Corporation(USA)制造的cw 非偏振级联喇曼激光器，型号为PYL-1-1455/1486-P，它有约1455nm 和1485nm不同发射波长的两个可选择级联激光器。这个例子的泵激 源中发射频谱的中心波长约为λn＝1455nm，其半最大值处的全带宽 (FWHM)为2-3nm，图3表示泵激输出的总泵激功率为250mW(在 耦合器6之后测量的频谱)。低波长下的发射谱线(即，低级喇曼谱 线)λj，j＝1，...，n-1(n＝5)在频谱中是可见的，其中λn-1＜λn。低级 喇曼谱线与λn主发射波峰之间的强度差约为25-35dB。换句话说，图 3所示喇曼激光器的约98％发射功率集中在围绕λn的2-3nm内。
图4表示有图3所示输出频谱的同向传播喇曼泵激放大光纤中任 意单位，对数(dB)比例的ASE频谱。测量是在100mW至500mW 的不同泵激功率范围内进行的。喇曼放大的传输光纤是长度约为52 km的NZD光纤，在约1460nm下具有零色散。
在对应于所有泵激功率的最大增益区的图4所示ASE曲线中观 察到明显的异常性。这些异常性出现在图4中，其中尖锐波峰重叠宽 的增益曲线，特别是在1550-1570nm的区域，其原因很可能是由于参 量增益，即，泵激波与信号波之间参量相互作用，例如，喇曼辅助 TWM。在这个语境下，频谱异常性定义为光纤的实际增益曲线与相 同光纤中仅有基本喇曼放大的增益曲线之间任何重大的偏差，增大或 耗尽，即，喇曼放大主要源于喇曼截面。曲线的重大偏差是指在测量 ASE曲线的实验噪声之上约0.2dB或更大，该重大偏差主要源于喇曼 截面。
图5表示与图4相同实验条件下的ASE曲线，但它是反向传播 喇曼泵激。测量是在100mW至600mW的不同泵激功率下进行的。 同样地，ASE曲线展示具有强异常性的参量区，特别是在相对高的泵 激功率下(＞350mW)。
图6表示有图3所示输出频谱的级联喇曼激光器功率谱，但它是 在借助于波长选择元件基本抑制次级谱线之后。在图6所示的例子中， 借助于放置在其输出端的滤波器7，基本清除喇曼级联激光器输出功 率谱中的低级斯托克斯谱线。在泵激频谱中可以观察到仅在约1220 nm处有剩余波峰，其输出功率比主泵激波的输出功率小50dB。在这 个例子中，在泵激源之前放置两个串联连接的1480/1550复用耦合器， New Focus(USA)制造的型号“Pump Mux”，我们得到泵激频谱的波 长选择。
本发明不限制于特定类型的波长选择元件。应当选择这样的波长 选择元件，例如，滤波器，它可以抑制主发射波长以下至少250nm 的所有波峰。适合于本发明目的的其他滤波器例子是干涉滤波器或 Fabry-Perot滤波器。或者，适合于实施本发明的波长选择可以是喇曼 泵激源的物理部分，例如，可以在泵外壳内部的输出连接器之前安装 滤波器，或专业人员熟知的任何其他配置。
图7表示图4和5所示光纤放大器中任意单位，对数比例的ASE 曲线，但是它有图6所示输出频谱沿同向传播喇曼泵，即，在基本抑 制低级发射波峰之后。测量是在100mW至650mW的不同泵激功率 下进行的。对应于最大增益区域中的异常性已消失，而且在最大增益 的区域中，ASE曲线展示喇曼放大石英光纤的典型形状。
在图8中可以清楚地看出“清除”喇曼泵激单元功率谱的效应， 其中对图3所示频谱的反向传播喇曼泵激与图6所示频谱的反向传播 喇曼泵激的ASE曲线进行比较。两个泵的泵激功率都是650mW，它 们的频谱区域是在1400nm与1640nm之间的范围内。可以观察到这 两条ASE曲线之间的重大差别，因为通过包含低级喇曼波峰(图3) 的泵激源曲线与有滤波泵激源的泵(图6)中ASE曲线进行比较，前 者的功率超过后者约高达8dB，而后者有喇曼增益曲线的典型形状。 约1455nm处的波峰对应于泵激波。可以在约1460-1470nm范围内 的ASE曲线中观察到较小的波峰，该范围对应于传输光纤的零色散， 这个较小的波峰可能是由于调制不稳定性。在泵激波峰与最大增益区 之间波长范围内ASE曲线的高本底可以归结为喇曼增益增强的不同 非线性现象组合。
例2
图9表示IPG-Photonics制造的型号为PYL-1-1455/1486-P cw级 联喇曼激光器的输出功率谱，其中选取主发射谱线约为1485nm的激 光器。带内光功率，即，主发射谱线中心的功率，约为总发射功率的 98％。在图8所示频谱中出现三个低级喇曼波峰，它们与1485nm主 发射谱线的峰值差约为15-25dB。
图10表示有图9所示输出功率谱和150mW泵激功率的同向传 播泵的ASE曲线。喇曼放大的传输光纤是例1中的传输光纤。由于参 量增益，在最大增益区域中观察到强的异常波峰，即，中心约在1590 nm。若我们注意到图9的输出频谱中前两个低级喇曼谱线λn-1和λn-2 在频谱中不是清晰可见的，则这个结果具有特别重要的意义。然而， 喇曼增益在最大增益区遭受非线性畸变。为了有效地减小喇曼放大的 非线性畸变，我们建议应当抑制主发射波(λn)波长以下至少250nm 波长范围内所有的次级波峰。
例3
图11表示按照本发明光传输系统的示意图，包括：发射站21， 适合于通过光纤传输线14发射光信号；和接收站13，适合于接收来 自光纤传输线14的光信号。发射站21包括多个发射机21a，21b， ...21m；例如m是32，64或128。接收站13包括多个接收机13a， 13b，...13m。传输系统可以包括发射站和接收站以及发射信号的光纤 路经，其方向与光纤传输线14的方向相反。沿两个方向运行的终端和 线路设备往往分享安装场所和设施。
发射站21中包含的发射机使光信号耦合到光纤传输线14。典型 的是，每个发射机可以包括激光源，它适合于发射有预定波长的连续 波光信号；和外部光调制器，例如，铌酸锂调制器，它适合于在激光 源发射的连续波光信号上叠加预定高频率或比特率的业务信号，例如， 10Gbit/s或40Gbit/s。或者，可以利用业务信号直接调制激光源。光 信号辐射的优选波长范围是在1460nm与1650nm之间。每个发射机 还可以包括可变光衰减器，它适合于给每个信号波长设置预定的功率 电平(预加重电平)。复用装置15复用多个发射机发射的不同信号波 长。这种复用装置可以是任何类型的复用装置(或复用装置的组合)， 例如，熔融光纤或平面型光耦合器，Mach-Zehnder装置，AWG(阵 列式波导光栅)，干涉滤波器，微型光滤波器，等等。
每个接收机适合于把输入光信号转换成电信号。去复用装置18 允许从单条光路径分开不同信号波长到多条光路径，每条路径是以接 收机终止。去复用装置可以是任何类型的去复用装置(或去复用装置 的组合)，例如，熔融光纤或平面型光耦合器，Mach-Zehnder装置， AWG(阵列式波导光栅)，干涉滤波器，微型光滤波器，等等。
光学系统还可以包括：在发射端放置的后置放大器19和/或在接 收站之前放置的前置放大器20。如果需要，色散补偿模块，例如，色 散补偿光纤，可以包含在光学系统中，为的是补偿光纤跨距中或一个 或多个光纤跨距之后累积的色散。
光纤传输线14至少包括一条传输光纤。光纤传输线14中使用的 传输光纤是单模光纤。
按照本发明的N个光泵激模块是沿光纤传输线14设置的，为的 是把光纤传输线14分成多个光纤跨距。在图11中，仅仅展示三个光 纤跨距。两个泵激模块16a和16b是沿光纤传输线14设置，因此，可 以识别光纤跨距14a，14b，和14c。光纤14a和14b分别是由泵激模 块16a和16b作反向泵激，而WDM耦合器17沿光纤长度方向提供 分布式放大。每个泵激模块16包括：级联喇曼泵激源和波长选择元件， 它们的作用是使光泵激模块的输出功率谱有泵激波下的主发射谱线， 它与泵激波长以下至少250nm的波长范围内低级喇曼谱线输出功率 谱至少相差40dB。
在一个优选实施例中，光纤跨距14a和14b是非零色散(NZD) 光纤，其零色散波长是在约1420nm与1520nm之间，最好是在1430 nm与1510nm之间。
当然，在以上光传输系统的例子中，还可以考虑同向传播泵激方 案。
虽然以上的描述涉及分布式喇曼放大，本发明一般也适用于利用 喇曼放大并包括级联喇曼泵激源的光学系统。例如，可以设想包括离 散喇曼放大器的光学系统作为本发明一种可能的应用。在离散喇曼放 大器的情况下，光学泵激模块包含在有放大媒体的光学增益模块中， 例如，放大媒体是一段光纤。
此外，本发明可应用于包括混合放大器的光学系统，该系统至少 包含集总放大器，例如，EDFA和TDFA(TDFA＝掺铥光纤放大器)， 以及分布式或离散喇曼放大器。
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