CN101379736B - 光学放大传输系统中的增益倾斜管理 - Google Patents

Abstract

光学传输系统可以包括用被布置来管理增益倾斜的较高增益中继器和较低增益中继器的组合。较高增益中继器和较低增益中继器可以被布置为允许净增益在预定的可接受的净增益偏移范围内变化(例如在零上下变化)。在一个实施例中，较高增益中继器具有高于标称跨度损耗值的标称增益值；较低增益中继器具有低于所述标称跨度损耗值的标称增益值。

Description

光学放大传输系统中的增益倾斜管理

技术领域

本发明一般涉及光通信。更具体的，本发明涉及通过使用具有不同增益值的光学放大器的组合在光学放大传输系统中管理增益倾斜。 

背景技术

诸如远程海底光学传输系统的光学传输系统，可以用于远距离传输光学信号。但是，这些远程光学传输系统，会遭受许多因素导致的信号恶化，例如，除了在组装拼接时引起的损耗之外，还有由于热噪声引起的损耗和由光纤缺陷导致的散射。这些和其它因素一起衰减了传播通过传输系统的光学信号。 

为了解决这个问题，在沿着传输系统的预定位置光学放大光学信号。光学传输系统可以包括连接到光纤光缆各节的中继器。中继器可以包括用于放大在传输系统中每个方向传输的光学信号的光学放大器。中继器和一节光纤光缆的一般一起构成一传输跨度，多个传输跨度构成一光学传输段。可以将系统设计为，使得由每个中继器提供的放大(即中继器增益)补偿在先前的传输跨度中的信号损耗(即跨度损耗)。 

在现有的最优传输段设计中，一般将所有的跨度设计为相对于增益、增益形状和噪声成分具有相同的标称值。例如，所有的放大器可以相同并且所有光缆节具有相同的标称损耗。中继器可以设计为对于每个传输跨度，在给定的波长范围内产生平坦的增益。因此，在现有的最优传输段中，理想上，每个中继器的标称增益等于每个光缆节的标称损耗，以便提供大约为零的净增益。 

为了减少传统海底光学传输系统的成本，中继器定制设计为支持最长的可能中继器间距，该最长可能中继器间距是与建议的传输段的性能和容量要求相一致。这个方法的一个结果是中继器增益代码的增殖，每个新的传输段设计产生为这个特定段设计优化的新的增益代码。最近，已经构建了有效利用现有的库存来满足客户的容量、时间表和性能要求的传输系统。但是，当使用库存的中继器，得到的段设计可能在中继器计数或段增益形状方面是次优的。 

除了在新系统以外还有在利用库存的中继器以延长的中继器间距 构建的系统中，尽管尽最大努力匹配中继器增益和跨度损耗，中继器增益和跨度损耗之间的不平衡已经成为一个问题。在系统组装期间，例如，拼接损耗中的不确定性和适应具有与标称设计损耗不同的损耗的光缆的需要可能导致净增益显著偏离传输系统的理想零净增益。不平衡也可能由在系统修理期间增加的损耗导致，例如，由于增加额外的光缆和拼接导致。 

中继器增益和跨度损耗之间的不平衡可能对光学信号质量产生不利的影响。特别的，当组装的传输跨度中的跨度损耗超过中继器增益，可能产生负的增益倾斜。如这里所使用的，增益倾斜是对于给定的波长范围在最高信道功率和最低信道功率之间的差值(例如，以dB为单位)。负的增益倾斜可能危害通信系统的光信噪比(OSNR)，可能消耗预增强的动态范围，并且可能损害线路监视系统(LMS)的操作。 

这个问题的一个解决方案包括根据需要通过在联结器(coupling)或接头(joint)中向光路增加线路附加(build-out)衰减器(LBO)，或者通过在增益均衡接头(GEJ)中增加的倾斜滤波器，来监视增益倾斜和管理增益倾斜，以便将系统增益维持在可接受的限度内。当测量到的增益倾斜是正的，可以增加LBO；当测量到的增益倾斜是负的，可以增加GEJ。当增加了GEJ，中继器之间的光缆跨度可能需要缩短，以便补偿由插入GEJ本身引起的跨度损耗。或者，当在标称损耗跨度中插入GEJ，跨度损耗增加了损耗，这引入了负的增益倾斜。因此，向传输系统增加GEJ增加了损耗，这降低了OSNR，并且增加了成本。 

因此，需要一种在使用有限数量的非优中继器的光学放大传输系统中管理增益倾斜的方法。还存在对使用有限数量的中继器代码的光学传输系统的简化设计和制造的需要。 

附图说明

应结合以下附图参考下文的详细说明，其中相似的标号表示相似的部件： 

图1是其中增益倾斜得到管理的光学传输系统的示意图，与本发明一个实施例一致。 

图2是示出最优中继器间距和传输段长度的关系图，这个关系是基于对使用色散斜度管理的光纤(DSMF)的光学传输系统的一个实施例的示范性计算机模拟的基础上得到的。 

图3是示出在使用色散斜度管理的光纤的光学传输系统中，对于较高增益中继器和较低增益中继器的不同布置的净增益和中继器位置的关系图。 

图4是示出使用色散斜度管理的光纤的光学传输系统的示范实施例中，不同净增益偏移对该光学传输系统的示范实施例的性能影响的关系图。 

图5是示出最优中继器间距和段长度的关系，这种关系是基于对使用非斜度管理的光纤类型的光学传输系统的一个实施例的示范性计算机模拟而得出的。 

图6是示出在使用非斜度管理的光纤类型的光学传输系统中，对于较高增益中继器和较低增益中继器的不同布置的净增益和中继器位置的关系图。 

图7是示出在使用非斜度管理的光纤类型的光学传输系统的示范实施例中，不同净增益偏移对该光学传输系统的示范实施例的性能影响的关系图。 

具体实施方式

参考图1，详细描述了依照本发明一个实施例的光学传输系统100。总体来说，光学传输系统100可以包括被布置用于管理该系统中的增益倾斜的具有不同增益值的光学放大器或中继器的组合，。这里描述的概念可以用来管理在正被组装的新传输系统中或者在现有传输系统的修理中的增益倾斜。传输系统100和这里所述的概念可以在本领域技术人员已知的光学传输系统中实现，诸如远程波分复用(WDM)和密集波分复用(DWDM)系统。 

光学传输系统100的一个实施例可以包括一系列传输跨度102-1到102-n，每个传输跨度包括与中继器106-1到106-n耦合的光纤光缆跨度104-1到104-n。多个传输跨度102-1到102-n可以耦合在一起构成传输段110。光缆跨度104-1到104-n中的每一个可以包括一个或多个用于传输光学信号的光纤，并且中继器106-1到106-n中的每一个可以包括一个或多个用于放大所传输的光学信号的光学放大器。在光学传输系统100提供双向传输的一个实施例中，光缆跨度104-1到104-n中的每一个包括至少两个光纤跨度用于在每个方向传输光学信号，并且中继器106-1到106-n中的每一个包括至少两个光学放大器用于放大分别在光 纤跨度上在每个方向传输的信号。光学传输系统100还可以包括用于发射和/或接收光学信号的发射器/接收器终端120、122。 

尽管这个示范性实施例仅描述的是双向传输系统，本领域的技术人员将认识到这里所述的概念也可以应用于用于在一个方向传输和放大光学信号的包括光纤或光缆跨度和光学放大器或中继器的单向传输系统。应理解，依照本发明的系统和方法可以结合到多种网络部件和配置中。这里的图示示范实施例只是作为解释，而不是限制。 

传输段110可以设计为具有均匀的中继器间距(即光缆跨度104-1到104-n长度均匀)并且具有不同类型的中继器106-1到106-n的混合，这些中继器具有不同的增益值。传输跨度102-1到102-n的每一个可以具有标称跨度损耗值(L)，该标称跨度损耗值基于例如光缆中使用的光纤的类型、光缆跨度的长度和拼接。中继器106-1到106-n可以具有相对较高的标称增益值(G_H)或低于较高标称增益值的相对较低的标称增益值(G_L)。具有较高标称增益值(G_H)的中继器称为较高增益中继器，并且具有较低标称增益值(G_L)的中继器称为较低增益中继器。如这里使用的，“标称”指的是可以与实际量不同的指定的或理论的量。本领域技术人员将理解，传输跨度和中继器可以设计为分别具有标称损耗和增益值，但是实际损耗和增益值可以与标称值不同。 

在给定传输段110中，对于传输跨度102-1到102-n中的每一个，标称跨度损耗值(L)一般可以相同。在一个实施例中，较高增益中继器的较高标称增益值(G_H)可以比标称跨度损耗值(L)高，并且较低增益中继器的较低标称增益值(G_L)可以比标称跨度损耗值(L)低。在另一个实施例中，较高增益中继器的较高标称增益值(G_H)可以比标称跨度损耗值(L)高，并且较低增益中继器的较低标称增益值(G_L)可以与标称跨度损耗值(L)大致相等。 

传输段110可以包括较高增益中继器和较低增益中继器的混合，这些较高增益中继器和较低增益中继器被选择和安排为使得在几个传输跨度102-1到102-n上传输段110上的累积的损耗与在这些传输跨度102-1到102-n中的中继器106-1到106-n的累积的标称增益大致匹配。在传输段110中，光路起于段110的输入终于段110的输出。例如，对于在箭头130的方向上移动的光学信号，光路在位于段110的第一端132的输入开始，并且在位于该段的第二端134的输出结束。对于在箭头136 的相反方向移动的光学信号，光路在位于段110的第二端134的输入开始，并且在位于段110的第一端132的输出结束。 

可以在沿着光路或段110的长度的每一个点定义光路的净增益(G_N)。在光路中的给定点，净增益(G_N)是光缆化光纤损耗(L)和在该光路的输入和该给定点之间的中继器106-1到106-n的标称增益(G_L，G_H)之和。使用在中继器106-1到106-n的输出处的净增益(G_N)的值，可以定义增益向量G_N＝[G_N1，G_N2，G_N3，...，G_Nn]，其中： 

$G_{\mathrm{Ni}}=\underset{k=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}{G}_k+\underset{k=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}{L}_k$

G_k是中继器k的标称增益，并且L_k是光缆跨度k的损耗。在沿光路上各点上，净增益G_N在零上和/或下变化的量称为增益偏移。 

可以在传输段110中布置具有标称增益G_H和G_L的中继器，使得增益向量G_N保持在预定的可接受的增益偏移之内(例如接近于零)，并且对于在中继器106-1到106-n中每一个的输出处的净增益G_Ni具有偏向正值的偏离。这个设计原则可以使用图1所示的传输段110举例说明。依照一种布置，前三个中继器106-1，106-2，106-3可以具有较高增益值(G_H)，第四个中继器106-4可以具有较低增益值(G_L)，并且第五个中继器106-5处可以具有较高增益值(G_H)。如果在这个示范设计中最优布置了中继器，则在前三个中继器106-1，106-2，106-3处的输出的净增益(G_N1，G_N2，G_N3)应是正的，并且在第四个中继器106-4处的净增益(G_N4)应是零或负的。依照一种替代布置，第四个中继器106-4可以具有较高增益值(G_H)，并且第五个中继器106-5处可以具有较低增益值(G_L)。如果在这种替代布置中在所有五个中继器106-1到106-5的输出处的净增益(G_N1，G_N2，G_N3，G_N4，G_N5)都是正的，则本领域技术人员将认识到在该段110中较早部分应已使用较低增益中继器，以便维持净增益接近于零。 

为了进一步示出如何布置具有较高增益值和较低增益值的中继器来管理增益倾斜和优化光路，考虑三个不同示范段设计。在这些示范设计中，传输段110的长度大约是3150km，标称跨度长度大约是105km。标称跨度损耗大约是22dB，中继器的数目是30，并且中继器增益值(或代码)大约是18dB(G_L)和23dB(G_H)。表1示出了用案例1-3标示的 三种不同段设计的净增益向量。 

表1 

在案例1和2中，每第五个中继器具有较低增益值(即18dB)。在案例2中，第一个较低增益中继器是在位置三(3)，而在案例1中，第 一个较低增益中继器是在位置五(5)。案例2被更好地优化，因为净增益距零的最大偏移(即增益偏移)较小，并且因为从该段两端来看净增益向量相同。在案例1中，在从位置一(1)处的中继器到位置三十(30)处的中继器的方向上，净增益总是零或正的，但是在相反方向上，净增益总是零或负的，因为在位置三十(30)处的第一个中继器的增益比跨度损耗低4dB。 

案例3示出了一种次优的设计，其中五个较高增益中继器后跟随一个低增益中继器。在案例3的次优设计中，净增益总是正的，并且与案例2的最大净增益2dB相比增加到高值(即7dB)。因此，案例3中的增益偏移比案例2中的增益偏移高。案例2中的净增益2dB在28nm产生1dB的正的增益倾斜。 

尽管现在可以描述一些示范实施例，本领域技术人员将理解具有不同的光缆长度、不同的中继器数目和/或不同的中继器布局的其它实施例也是可能的。本领域技术人员还将理解，其它的标称损耗值和标称增益值以及中继器增益和光纤跨度损耗的组合也是可能的。尽管上述的段使用具有两种标称增益值的两种不同的中继器类型，在该段中也可以使用具有其它增益值的其它中继器类型(例如中值增益中继器)。 

可以用相对较小组的中继器类型(例如较高增益中继器和较低增益中继器)来设计不同长度的接近最优的传输段。在传输系统的寿命周期期间使用较高增益中继器和较低增益中继器有多个好处。在系统组装期间，通过将某个位置的中继器类型改变为将净增益带回零的中继器类型，可以管理增益倾斜。例如，如果累积了负的增益倾斜，可以用较高增益中继器替换较低增益中继器。利用较高增益中继器和较低增益中继器的库存，无需添加GEJ并且无需向光路添加额外的损耗就可以管理增益倾斜，从而保持OSNR。 

从备用中继器和系统修理角度来说，使用较高增益中继器和较低增益中继器还提供了好处。如果具有高于标称跨度损失的增益的较高增益中继器用作备用中继器，则较高增益可以补偿由修理操作添加到系统中的一些或所有损耗(例如额外的光缆和拼接)。这可以减少或消除在修理过的系统中对附加中继器的需要来保持可接受的增益形状和OSNR。使用较高增益中继器和较低增益中继器来管理增益倾斜还可以最小化库存中所需的中继器的类型的数目，从而简化中继器的制造和支持。另 外，使用不同的中继器类型来管理增益倾斜使得采用多个供应商的中继器来实现系统设计变得更为容易。 

依照遵从本发明的一种设计和构建光学传输段的方法，为该段确定中继器间距(或标称跨度长度)来实现所需的系统传输性能(例如OSNR、增益形状、路径平均功率和Q因子)。可以通过考虑在每个中继器具有与跨度损耗匹配的标称增益的系统中中继器间距，来确定中继器间距。如下面详细描述的，可以执行计算机模拟来确定使用匹配中继器的中继器间距或标称跨度长度(即标称增益＝跨度损耗)。本领域技术人员将认识到可以使用多种不同方法来为光学传输段确定中继器间距或标称跨度长度。标称跨度损耗可以基于标称跨度长度和其它因素，诸如光纤的类型和跨度的拼接，来确定。 

如上所述，随后可以将中继器耦合到具有所选跨度长度的光缆跨度并且进行布置，使得该段中的净增益在预定的可接受的净增益偏移内在零净增益的上下变化。可以从较高增益中继器和较低增益中继器选择中继器，并且将其分配到传输段中的每个位置，使得光缆在若干跨度上累积的损耗近似等于在这些跨度中的中继器的累积的标称增益。可以基于与所选的中继器间距和跨度长度相应的标称跨度损耗来设计和/或选择较高增益中继器和较低增益中继器。例如，较高增益中继器可以具有比标称跨度损耗值高的标称增益值，并且较低增益中继器可以具有比标称跨度损失值低的标准增益值。 

可替代地，可以基于正构建的光学传输段中使用的可用中继器(例如库存的中继器)的标称增益值来确定中继器间距。例如，可以选择中继器间距或标称跨度长度，使得标称跨度损耗比可得到的中继器中的一些中继器的增益高，并且比其它可得到的中继器的增益低。 

只使用少量中继器代码(即中继器标称增益值)就可以构建很大范围的传输段长度。一个实施例方法使用较高增益中继器和较低增益中继器的组合，中继器的数目与只使用为特定的段长度、容量和光纤类型优化的一种中继器代码的系统中中继器的数目相等。可以组合和布置较高增益中继器和较低增益中继器，来管理净增益的累积(即中继器增益减去跨度损耗)以便得到一个不太可能对系统性能产生显著影响的可接受的净增益偏移。如下面讨论的示范系统和模拟结果所示，小于大约10dB的净增益偏移可能不会造成性能的显著恶化。 

如下面结合光学传输系统的示范设计所描述的，可以使用计算机模拟来确定中继器间距(或跨度长度)并且评估中继器不同的布置。该模拟可以使用本领域技术人员已知的现有的光通信系统模拟器来执行。 

图2-4示出了使用传输跨度的传输系统的一个例子的模拟结果，该传输系统包括色散斜度管理的光纤(DSMF)，确切的说是 

单模(SM)光纤和从OFS获得的 

反向色散光纤(IDF)。 

SM光纤具有大约0.184dB/km的衰减，大约-0.00017dB/km/nm的衰减斜度，在1550nm处约16.8ps/nm/km的色散，约0.057ps/nm²的色散溢出。 

IDF光纤具有大于0.234dB/km的衰减值，大约-0.00049dB/km/nm的衰减斜度，在1550nm处约-44.0ps/nm/km的色散，约-0.120ps/nm²的色散溢出。 

DSMF传输跨度中的光纤混合可以是大约70％的Allwave光纤和30％的IDF光纤，并且平均光纤衰减(排除拼接损耗)约为0.199dB/km，平均色散约为-1.5ps/nm/km。每十个传输跨度后可以跟随只包括Allwave光纤的补偿跨度，并且补偿跨度可以包括增益形状校正滤波器来校正从未校正的中继器增益形状得到的累积的增益形状。在这个例子中，跨度损耗预算可以包括0.6dB的光缆保护层的拼接损耗，0.3dB的中级跨度Allwave IDF拼接损耗和0.4dB的未计划拼接损耗，每30km一个，每个拼接会有0.1dB的损耗。以该例中的假定的光纤属性为例，120km的传输跨度的平均跨度损耗(在色散图的一个周期中11个跨度上平均)大约是25.1dB，并且在跨度长度上每减少5km减少1dB。 

在这个示范模拟中，假定是没有增益平坦滤波器的窄带中继器，并且可用的中继器带宽大约是18nm。最大中继器功率假定为15.5dBm，并且中继器可以具有大约4.5dB的噪声系数。在该示范模拟期间，系统加载33.33GHz信道间距的64个信道，并且假定传输使用11.5Gbit/s的线路速率。该示范模拟使用OOK(开/关键)调制，全AM(100％调制深度)和无相位调制。示范模拟使用包含在5个簇中的15个信道，位于传输带的两个边缘和中心，来确定该示范段的总体性能。 

基于这个示范系统和模拟，确定最优中继器间距是提供在长度变化的数字线路段(DLS)上支持64个信道的最低中继器计数的间距。如图2所示，在这个示范系统中，对于3000km、6000km和9000km的DLS长度，最优中继器间距分别是120km、100km和90km。这个最优中继 器间距的确定假定，对于给定的DLS，中继器间距和中继器增益在整个系统中是相同的。图2还示出了中继器间距作为DLS长度的函数支持16、32、64、96和128信道。这些模拟结果表明90km或更长的中继器间距可以用来在具有上述示范光纤特性的不长于9000km的DLS上支持64信道。将中继器间距维持在120km之下，可以将多路径故障保持在可容忍的水平。 

依照这个示范模拟，为使用100km跨度的6000kmDLS确定和评估一种中继器布置。如果使用先前的将中继器增益与跨度损耗匹配的技术来构建使用100km跨度的6000kmDLS，则可以使用60个匹配中继器，每个中继器对应于100km的光纤跨度具有21.2dB的增益。依照本发明，这样的6000km系统中的每个匹配中继器可以用具有大约19.2dB的标称较低增益值(G_L)的较低增益中继器或具有大约25.1dB的标称较高增益值(G_H)的较高增益中继器来替代。在这个例子中，19.2dB的较低标称增益一般对应于90km跨度中的跨度损耗，25.1dB的较高标称增益一般对应于120km跨度的跨度损耗。 

图3示出了依照本发明的两个示范6000kmDLS结构的净增益偏移。在10dB净增益偏移结构中，前五个中继器用较低增益中继器(即19.2dB)来替代，在第五个中继器后产生大约-10dB的净增益，接下来的五个中继器用较高增益中继器(即25.1dB)来替代，产生第五个中继器后大约10dB的净增益。对十五个跨度可以继续这种操作，将净增益偏移维持在大约10dB。在20dB净增益偏移结构中，布置较低增益中继器和较高增益中继器以便将净增益偏移维持在大约20dB。 

图4示出了系统性能Q作为净增益偏移的函数，其包括线性Q(对于该带中的所有信道相同)，该线性Q基于在中继器链中的噪声累积和模拟信道的最小和平均Q。这个图表明示范系统容忍相对较大的累积净增益而不会使得10dB的净增益偏移显著恶化，并且对于20dB的净增益偏移只有0.2dB的不利结果。 

图5-7示出了传输系统的另一个例子的模拟结果，该传输系统使用包括非斜度管理光纤类型特别是 

大模光纤(LMF)和从OFS可获得的 

非色散偏离光纤(NDSF)光纤的传输跨度。在这个例子中，传输跨度是完全的LMF，并且周期性地用NDSF光纤加以补偿。LMF光纤具有大约0.214dB/km的衰减，大约-0.00022dB/km/nm的衰减 斜度，在1550nm处约-2.8ps/nm/km的色散，大约0.111ps/nm²的色散溢出。NDSF光纤具有大约0.196dB/km的衰减值，大约-0.00017dB/km/nm的衰减斜度，在1550nm处16.8ps/nm/km的色散，大约0.057ps/nm²的色散溢出。该模拟的其它假定与上述的DSMF系统设计的相同。 

图5示出了最优中继器间距作为DLS长度的函数。模拟结果表明对于1500km、2000km和4000km和6000km的DLS长度，最优中继器间距分别是120km、115km、100km和75km。黑线示出了非线性界限，超过这个界限系统性能由于非线性损伤而严重恶化。 

依照这个示范模拟，为4000kmDLS确定和评估一种中继器布置。如果使用匹配中继器构建4000km的DLS，对应于22.3dB跨度的100km的中继器间距对支持64信道最优。依照本发明，在使用100km中继器间距的4000kmDLS中，可以使用具有标称增益值26.9dB的较高增益中继器和具有标称增益值16.9dB的较低增益中继器的组合。在这个例子中，26.9dB的较高标称增益对应于120km LMF-NDSF跨度的标称跨度损耗，16.9dB的较低标称增益对应于75km LMF-NDSF跨度的标称跨度损耗。 

图6示出了分别提供5dB、10dB和20dB的净增益偏移的三个示范4000km DLS结构的净增益图。图7示出了对于这个示范LMF-NDSF系统模拟系统性能作为净增益偏移的函数。与上面所述的示范DSMF系统类似，模拟结果表明通过使用具有两个不同增益值(或代码)的两种中继器来替代具有一个最优增益值的单中继器，特别是如果最大净增益偏移维持在10dB以下时，发生不显著的Q恶化，。 

尽管上述的示范实施例示出了光纤跨度、较高增益中继器和较低增益中继器的基本周期性的布置，但是本领域技术人员将理解在光缆组装中较高增益中继器的放置和较低增益中继器的放置可以由各个光纤光缆跨度所需特性来确定。本领域技术人员将认识到可以使用具有不同属性的其它光纤类型。尽管上述例子示出了在特定增益偏移对系统性能的不明显影响，但本领域技术人员将理解其它增益偏移也可能是可行的并且可以依赖于系统参数和特性。 

依照替代实施例，可以使用用于传输跨度的标准中继器、较高增益中继器和诸如附加线路(LBO)的添加的损耗，来管理增益倾斜。依照这个实施例，可以为使用当前实际使用的标称中继器增益与标称跨度损 失匹配的方法来为系统设计标准(或标称)中继器。可以使用相同的一般组件但是具有较高增益来设计较高增益中继器，例如，当使用EDFA的时候利用较长的掺铒光纤(EDF)。 

可以测量增益倾斜以便确定标准中继器、较高增益中继器和LBO的合适布置。如果在系统组装期间累积过量的负增益倾斜，则可以用较高增益中继器替代标准或标称中继器。如果在系统组装期间累积过量的正增益倾斜，则可以向一个或多个跨度添加损耗，例如通过在光缆/中继器联合器或光缆-到光缆的拼接箱中增加一个或多个LBO。通过使用较高增益中继器和LBO，可以管理增益倾斜而无需缩短传输跨度的长度并且无需使用GEJ。较高增益中继器也可以用作备用中继器，这可以减少在深水维修时在湿的设备中需要额外中继器的可能性。 

总的来说，本发明的实施例提供了在光学系统中管理增益倾斜的系统和方法。依照一个实施例，光学传输系统包括多个较高增益光学放大器和多个较低增益光学放大器。较高增益光学放大器每一个具有较高的标称增益值，并且较低增益光学放大器每一个具有比该较高标称增益值低的较低的标称增益值。将多个光纤跨度耦合到光学放大器，并且设置较高增益光学放大器和较低增益光学放大器，以允许在该光学传输系统中的不同点的净增益在预定可接受的净增益偏移内变化。 

依照另一个实施例，光学传输系统包括多个耦合在一起的传输跨度。每一个传输跨度具有标称跨度损耗值，并且包括光纤光缆跨度和耦合到该光纤光缆跨度的光学中继器。每一个传输跨度中的光学中继器具有高于标称跨度损耗值的较高标称增益值或低于跨度损耗值的较低标称增益值，以允许该传输系统中在不同点处的净增益在预定的可接受的净增益偏移之内变化。 

依照另一个实施例，管理光学传输段中的增益倾斜的方法包括为该光学传输系统中的传输跨度确定标称跨度损耗值，并且提供多个较高增益中继器和多个较低增益中继器，每个较高增益中继器具有比标称跨度损耗值高的较高标称增益值，并且每个较低增益中继器具有比标称跨度损耗值低的较低标称增益值。在传输段中布置较高增益中继器和较低增益中继器，使得在该光学传输段中不同点处的净增益在预定的可接受的净增益偏移内变化。 

依照另一个实施例，一种构建光学传输段的方法包括依据标称跨度损耗和基本上等于标称跨度损耗的标称中继器增益，来确定光学传输段中的中继器间距。该方法还包括提供多个对应于中继器间距的光纤光缆跨度，每个具有较高标称增益值的多个较高增益中继器，和每个具有低于该较高标称增益值的较低标称增益值的多个较低增益中继器。中继器连接到光纤光缆跨度以构成传输跨度。布置较高增益中继器和较低增益中继器，使得在该光学传输段中不同点处的净增益在预定的可接受的净增益偏移内变化。

依照另一个实施例，一种管理光学传输段内的增益倾斜的方法包括提供包括多个光纤光缆跨度和多个耦合到光纤光缆跨度的中继器的光学传输段。监视该光学传输段内的增益倾斜。如果在该传输段内的一中继器位置累积了负的增益倾斜，则用较高增益中继器替换在该中继器位置的中继器，该较高增益中继器具有比被替换的中继器的标称增益值高的标称增益值。 

因此，可以使用一较小组的中继器代码(即中继器标称增益值)来支持很广范围的容量、段长度和光纤类型要求，而无需额外的中继器并且系统性能基本上没有退化。这简化了光通信系统的设计和制造过程。 

应强调本发明的上述实施例仅是实施方式的可能例子，陈述它只是用于对本发明的原则的清楚理解。可以对本发明的上述实施例进行许多修改和变化，本质上不偏离本发明的精神和原则。所有这样的修改和变化均意在包括在本发明和这个公开的范围内，并且被下述权利要求保护。 

Claims (24)

1.一种光学传输系统，包括：

多个较高增益光学放大器，每个在多个光学信号信道上具有较高标称增益值；

多个较低增益光学放大器，每个在所述多个光学信号信道上具有低于所述较高标称增益值的较低标称增益值；

多个与所述光学放大器耦合的光纤跨度，其中所述较高增益光学放大器和所述较低增益光学放大器被布置为，允许在所述多个光学信号信道上的净增益在所述较高增益光学放大器和所述较低增益光学放大器的每一个的输出处在预定的可接受的净增益偏移范围内变化，

其中通过所述光纤跨度和所述光学放大器的一个方向的净增益向量与通过光纤跨度和所述光学放大器的另一个方向的净增益向量相同，所述净增益向量由在所述光学放大器各输出处的净增益的值表示，并且其中在所述光学放大器之一的相应输出处的所述净增益是在相应输出处的光缆光纤损耗和在相应输出处的光学放大器的标称增益之和。

2.权利要求1所述的光学传输系统，其中所述每个光纤跨度的标称跨度损耗值低于所述较高标称增益值并且高于较低标称增益值。

3.权利要求2所述的光学传输系统，其中每个所述光纤跨度的所述标称跨度损耗值基本相同。

4.权利要求1所述的光学传输系统，其中在所述光学传输系统的一端的所述净增益大致等于零。

5.权利要求1所述的光学传输系统，其中所述预定的可接受的净增益偏移小于10dB。

6.权利要求1所述的光学传输系统，其中所述光纤跨度中的至少一个包括拼接在一起的多个光纤。

7.权利要求1所述的光学传输系统，其中所述光学放大器具有基本相同的间距。

8.权利要求1所述的光学传输系统，进一步包括用于将光学信号传输通过所述光纤跨度的光发射器。

9.权利要求8所述的光学传输系统，进一步包括用于接收传输通过所述光纤跨度的光学信号的光接收器。

10.权利要求1所述的系统，其中所述光学放大器是掺铒光纤放大器。

11.一种光学传输系统，包括：

多个耦合在一起的传输跨度，每个所述传输跨度在多个光学信号信道上具有标称跨度损耗值并且包括光纤光缆跨度和与所述光纤光缆跨度耦合的光学中继器，其中每个所述传输跨度中的所述光学中继器在所述多个光学信号信道上具有高于所述标称跨度损耗值的较高标称增益值或在所述多个光学信号信道上低于所述标称跨度损耗值的较低标称增益值，以便允许在所述多个光学信号信道上的净增益在每个所述传输跨度中的光学中继器的输出处在预定的可接受的净增益偏移内变化，其中通过所述传输跨度的一个方向的净增益向量与通过所述中继器和所述传输跨度的另一个方向的净增益向量相同。

12.权利要求11所述的光学传输系统，其中所述净增益在零的上下变化。

13.权利要求11所述的光学传输系统，其中所述预定的可接受的净增益偏移小于10dB。

14.权利要求11所述的光学传输系统，其中每一个所述光纤光缆跨度包括至少第一和第二光纤跨度，用于在至少第一和第二方向传输光学信号。

15.权利要求14所述的光学传输系统，其中每个所述中继器包括至少第一和第二光学放大器，用于放大在所述至少第一和第二方向传输的光学信号。

16.一种管理光学传输段中的增益倾斜的方法，所述方法包括：

为所述光学传输段中的传输跨度确定标称跨度损耗值；

提供多个较高增益中继器，每个较高增益中继器具有高于所述标称跨度损耗值的较高标称增益值；

提供多个较低增益中继器，每个较低增益中继器具有低于所述标称跨度损耗值的较低标称增益值；

在所述光学传输段中布置所述较高增益中继器和所述较低增益中继器，使得在所述光学传输段中的不同点处的净增益在预定的可接受的净增益偏移内变化，并且使得通过所述中继器和所述传输跨度的一个方向的净增益向量与通过所述中继器和所述传输跨度的另一个方向的净增益向量相同。

17.权利要求16所述的方法，其中在所述光学传输段的一端的所述净增益大约是零。

18.权利要求16所述的方法，其中所述预定的可接受的净增益偏移小于10dB。

19.一种构建光学传输段以管理光学系统中增益倾斜的方法，所述方法包括：

根据标称跨度损耗和与所述标称跨度损耗基本上相等的标称中继器增益，确定所述光学传输段中的中继器间距；

提供对应于所述中继器间距的多个光纤光缆跨度；

提供多个分别具有较高标称增益值的较高增益中继器；

提供多个较低增益中继器，每一个较低增益中继器具有低于所述较高标称增益值的较低标称增益值；

将所述中继器连接到所述光纤光缆跨度以构成传输跨度，其中所述较高增益中继器和所述较低增益中继器被布置为使得在所述光学传输段的不同点的净增益在预定的可接受的净增益偏移内变化，其中连接所述中继器包括在累积负增益倾斜的位置连接较高增益中继器；以及

在累积正增益倾斜的位置连接附加线路(LBO)。

20.权利要求19所述的方法，其中所述较低标称增益值等于标称跨度损耗值。

21.权利要求19所述的方法，其中所述较高标称增益值高于所述标称跨度损耗值，并且其中所述较低标称增益值低于所述标称跨度损耗值。

22.一种管理光学传输系统中的增益倾斜的方法，所述方法包括：

提供包括多个光纤光缆跨度和耦合到所述光纤光缆跨度的多个中继器的光学传输段；

监视所述光学传输段中的增益倾斜；

如果在所述光学传输段中的中继器位置累积了负的增益倾斜，则用较高增益中继器替代在所述中继器位置的所述中继器，该较高增益中继器具有比所述被替换的中继器的标称增益值高的标称增益值。

23.权利要求22的方法，进一步包括：

如果累积了正的增益倾斜，则向所述光缆跨度的至少之一添加至少一个附加线路(LBO)。

24.权利要求22所述的方法，进一步包括：

如果在所述光学传输段中的中继器位置累积了正的增益倾斜，则用较低增益中继器替代在所述中继器位置的所述中继器，该较低增益中继器具有比所述被替换的中继器的所述标称增益值低的标称增益值。

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