CN1237051A - 光波分复用系统 - Google Patents

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Abstract

一种对不同波长的多个光信号进行波分复用,并通过光纤传输线发送波分复用信号的波分复用光通信系统。该波分复用系统包括用于波分复用具有不同波长的多个光信号的多路复用单元。一个存储单元存储有关把待波分复用的光信号加到或减出帧信号预定时间间隙内的信息,该帧信号由许多时间间隙构成。波分复用系统根据存储的信息,输出监视/控制帧信号。一发射器件将监视/控制信号作为一个其波长不同于多路复用光波长的光信号发送出去。

Description

光波分复用系统
本申请以1998年2月27日递交的日本专利申请10-064749为基础，并要求优先权，该在先申请的内容在本文中作为参考。
因此，1998年2月6日递交的日本专利申请10-26229，1996年5月28日递交的美国专利申请08/655,027，和1997年4月28日递交的美国专利申请08/845,847的全部内容都在本文中作为参考。
本发明涉及一种对不同波长的多个光信号进行波分复用(WDM)，并通过光纤传输线传输波分复用信号的波分复用光通信系统。
在建设未来的多媒体网络时，对建设这种未来多媒体网络所必需的更大容量的光通信系统的需求量将不断增加。与因特网一样，宽带ISBN(B-ISDN)等越来越流行，而且由于在家欣赏信息动画通信需要处理几兆bps信息，所以不久将会需要一兆兆比特传输容量(Tpbs=1,000Gpbs)的干线系统。兆兆比特传输容量比当前电话网64kbps的通信容量大许多数量级。所以，作为实现大通信容量的复用技术，时分复用(“TDM”)，光时分复用(“OTDM”)和波分复用(“WDM”)等等其意义也更大了。
WDM技术利用掺铒光纤放大器(“EDFA”)宽的增益带宽直接以光的形式放大光信号，且该技术有可能是一种用于进行光交叉连接或加/减操作，或用于实现光波网络的灵活的方法。由于WDM技术研究与开发所取得的进展，在基于EDFA的波分复用光纤放大器领域中开发光纤放大器的设想也已经提出来。
波分复用光纤放大器是波分复用通信系统的关键部件。波分复用光纤放大器通常用掺有诸如铒离子(Er3+)等稀土离子的单模光纤来放大有多个波长的波分复用光信号。最典型的掺铒光纤放大器具有宽达4THz的增益带宽，或者从1530nm至1565nm大约35nm的波长范围。利用在该增益带宽内具有几十至一百不同波长的波分复用光信号一步完成放大。
作为波分复用光通信系统关键部件之一的波分复用光纤放大器，存在着以下问题，这些问题是由于不同波长的多个波分复用光信号同时进行放大而产生的。
(1)放大多波长信号所需要的宽带宽特性，
(2)在宽的输入动态范围上增益波长曲线平坦化，
(3)每个信道光输出的可控制性，
(4)色散补偿器的损耗补偿，以及
(5)输入信道数涨落的光输出控制。
此外，波分复用光纤放大器需要具有低噪声和高输出的特性(或在泵浦光功率转换成信号光功率时有高效率的特性)。
当用波分复用的EDFA作光放大中继器(在线放大器)时，在宽的输入动态范围上增益波长曲线的平坦化是一个严重的问题。在宽的动态范围上，即使中继器周期引起的损耗是不同的，仅一个光放大器也足够了。
在接收端必须接收每个波分复用信道，或每个波长，同时保持良好的信号质量。为了实现这种接收，必须确定光放大中继器每个信道输出的上下限。由于光放大中继器不能产生中继器的波形且不能提取其时间标记，由此引起了与每个信道光输出可控制性有关的问题，并因此而使噪声积累起来。确定出上限，以防止信号波形因发生在单模光纤或传输线上的诸如自相位调制(SPM)，交叉相位调制(XPM)，及四波混合(FWM)这些非线性效应而变差。确定下限，以防止信噪比(“SNR”)因光纤放大器中放大的自发辐射(“ASE”)而变劣。光纤放大器的每个信道(每个波长)的光输出必须在上限与下限之间。
由于信号在高传输速率下(如10GHz)传输时波形的失真，引起了与色散补偿器损耗补偿有关的问题。这是因为如果传输线是1.3μm零色散单模光纤(“SMF”)，在有1.55μm波长光的传输线上有大约18ps/nm/km的色散，该色散在EDFA的放大带宽之中。为了克服这一问题，一个方法是为每个中继器提供与中继器之间光纤相反的(负)色散。此外，用光纤放大器来补偿色散补偿器的插入损耗。
当波分复用光纤放大器被应用于光波网络中以实现交叉连接或加/减操作时，与输入信道数涨落的输出光控制有关的问题是一个严重的问题。即，在工作期间，输入到光纤放大器的信道数是变化的。但是，每个信道的输出必须保持在一个预定值。
为了克服与输入信道数涨落的输出光控制有关的问题，需要安排一个用于控制光纤放大器的光维护信道，并用该维护信道应付信道数的变化。
本发明的一个目的是在一个波分复用传输系统中提供一个光维护信道，以在线(在工作的时候)添加和减去一个波长或多个波长。
本发明的目的是由一个包括用于在光纤上多路复用多个具有不同波长光信号的复用器的光传输系统实现的。发射机将用于识别光纤上所载光信号数目的控制信号通过光纤传输出去。该控制信号加载着有关各个不同波长传输速率和传输状态的信息，并载有用于改变光信号数目的控制信息。
本发明进一步的目的是由一个包括用于在光纤上多路复用多个具有不同波长光信号的复用器的光传输系统实现的。发射机将具有与光信号不同波长的控制信号通过光纤传输出去。
现在结合附图更详细地说明本发明，图中相同的参考标记代表相同的元件，其中：
图1A和1B是根据本发明优选实施例的波分复用传输系统的示意图；
图2是SONET STS-1帧的帧格式示意图；
图3是STS-1帧格式的节内务(SOH)和行内务(LOH)示意图；
图4是一个STS-1帧内务的位赋值示意图；
图5是通过n-位复用一个STS-1帧而得到的STS-n帧示意图；
图6是OC-192(STS-192)的帧格式示意图；
图7是图1A和1B波分复用传输系统中有各自波长的光信号的波长分布(信道分布)表；
图8是波分复用/解复用器件WMUX A和WMUX B的基本构成示意图；
图9是在线光放大器LWAW 1-3的基本构成示意图；
图10是根据图6的信道分布转换当前发射器件光信号波长的发送应答器基本构成示意图；
图11是光维护信道的帧格式示意图；
图12是插在光维护信道OSC每个时间间隙内的位信息内容的示意图；
图13是光维护信道OSC时间间隙23内的多帧位的多帧结构示意图；
图14是波分复用/解复用器件中光维护信道接口OSCIA的信号接收单元基本构成的示意图；
图15是波分复用/解复用器件中光维护信道接口OSCIA的信号发射单元基本构成的示意图；
图16是光中继器的光维护信道接口OSCI的基本构成示意图；
图17是安置在RWAA,TWAA,LWAW1，和内务串行接口OHS中的OSC接口OSCIB,OSCIA，和OSCIW1之间连接关系的示意图；
图18是图1A和1B波分复用传输系统中光信号功率与噪声之间关系的示意图；
图19是光放大器具体构成的示意图；
图20是光放大器具体构成的示意图；
图21是光放大器工作的示意图；
图22是光放大器工作的示意图；
图23是光放大器工作的示意图；
图24是光放大器工作的示意图；
图25是光放大器工作的示意图；
图26是图19或图20光放大器的控制单元的示意图；
图27是光放大器控制单元工作的示意图；
图28是光放大器控制单元工作的示意图；
图29A和29B分别是表示DCM损耗和输入功率变化的图形；
图30是在信道数增加/减少时所用的OSC监视/控制信息的具体内容示意图；
图31是在信道数增加/减少时所用的OSC监视/控制信息的具体内容的另一示意图；
图32是在信道数增加/减少时每个光放大器操作顺序的另一示意图；
图33是在信道数增加/减少时每个光放大器操作顺序的另一示意图；
图34是在信道数增加/减少时每个光放大器操作顺序的另一示意图；
图35是在信道数增加/减少时每个光放大器操作顺序的另一示意图；
图36是在信道数增加/减少时每个光放大器操作顺序的另一示意图；
图37是在信道数增加/减少时每个光放大器操作顺序的另一示意图；
图38是在信道数增加/减少时每个光放大器操作顺序的另一示意图；
图39A-40D都是在信道数增加/减少时每个光放大器操作顺序的另外一些示意图；以及
图40A-40D都是在信道数增加/减少时每个光放大器操作顺序的另外一些示意图。
在详细叙述本发明优选实施例的过程中，将参考附图中所表示的实例，其中在所有附图中相同的参考标号表示相同的元件。
图1A和1B表示了本发明优选实施例的光波分复用传输系统。在该光波分复用传输系统中，按北美同步光网络(“SONET”)传输系统所约定的，将不同的波长(信道)分配到比特率为10Gbps的光信号帧OC-192和比特率为2.4Gbps的光信号帧OC-48中。例如，对32个信道实施波分复用，并通过一个单模光纤SMF进行传输。为了进行说明，假设每个光信号都从图1A左端(西端)输入并传输到图1B的右端(东端)，或从右端(东端)输入而传输到图1A的左端(西端)。
位于图1A西端的10Gbps传输器件W1包括一光信号发射单元OSW1和一光接收单元ORW1。光信号发射单元OSW1用符合SONET STS-192帧的10-Gbps电信号调制波长为λ1的光波，并输出符合OC-192光信号帧的波长为λ1(10Gbps)的单一波长光信号。波长λ1的光信号在下一级输出到一光可变衰减器VATA1，该衰减器被安置在波分复用/解复用器件WMUXA的输入端。光信号接收单元ORW1接收符合OC-192光信号帧且波长为λ1(10Gbps)的单一波长光信号，该信号是通过单模光纤从波分复用/解复用器件WMUXA输出端处的光波长解复用器RWDA发出的，且接收单元ORW1还再生出符合STS-192帧的10Gbps电信号。图1B东端的10-Gbps传输器件E1具有与西端的10Gbps传输器件W1相同的结构，并包括一光信号接收单元ORE1和一光发射单元OSE1。光信号接收单元ORE1接收符合OC-192光信号帧且波长为λ1的单一波长光信号，该信号是从前一级波分复用/解复用器件WMUXB输出端处光波长解复用器RWDB发出的，且接收单元ORE1还再生出符合STS-192帧的10Gbps电信号。光信号发射单元OSE1用符合SONETSTS-192帧的10-Gbps电信号调制波长为λ1的光波，并将符合OC-192光信号帧且波长为λ1(10Gbps)的单一波长光信号输出到安置于波分复用/解复用器件WMUXB的输入端的光可变衰减器VATB1中。
同样地，位于图1A西端的2.4Gbps传输器件Wn包括一光信号发射单元OSWn和一光接收单元ORWn。光信号发射单元OSWn用符合SONET STS-48帧的2.4-Gbps电信号调制波长为λn的光波，并将符合OC-48光信号帧的单一波长光信号(2.4Gbps)输出到一光可变衰减器VATAn，该衰减器被安置在波分复用/解复用器件WMUXA的输入端。光信号接收单元ORWn接收符合OC-48光信号帧且波长为λn(2.4Gbps)的单一波长光信号，该信号是通过单模光纤SMF从前一级波分复用/解复用器件WMUXA输出端处的光波长解复用器RWDA发出的，且接收单元ORWn还再生出符合STS-48帧的2.4Gbps电信号。
图1B东端的2.4-Gbps传输器件En具有与图1A西端的2.4Gbps传输器件Wn相同的结构，并包括一光信号接收单元OREn和一光发射单元OSEn。光信号接收单元OREn接收符合OC-48光信号帧且波长为λn(2.4Gbps)的单一波长光信号，该信号是从前一级波分复用/解复用器件WMUXB输出端处的光波长解复用器RWDB发出的，且接收单元OREn还再生出符合STS-48帧的2.4Gbps电信号。光信号发射单元OSEn用符合SONET STS-48帧的2.4-Gbps电信号调制波长为λn的光波，并将符合OC-48光信号帧且波长为λn(2.4Gbps)的单一波长光信号输出到安置于波分复用/解复用器件WMUXB的输入端的光可变衰减器VATBn中。
10-Gbps的传输器件W1和E1及2.4-Gbps的传输器件Wn和En，是构成现有SONET高速光通信网络的光发射器件。图1A和1B所示的光波分复用传输系统，用波分复用/解复用器件WMUXA接收并波分复用(混合)多达32个信道的光信号λ1-λn，这些信号来自于诸如图1A西端的光发射器件W1-Wn这样的光发射器件，且该系统输出一个波分复用光信号(一个WDM信号)。波分复用的光信号输入到一个现有的单模光纤SMF中。为了补偿该单模光纤SMF的损耗，包含有作为光放大光纤的掺铒光纤的波分复用光纤放大器被用作光中继器，利用该中继器波分复用的光信号共同得到放大，并被发送到相对端的光波分复用器WMUXB。光波分复用器(复用/解复用器件)WMUXB将接收到的波分复用信号波长解复用成每个信道的单一波长光信号λ1-λn，并将波长解复用后的信号发送到图1B东端的光发射器件E1-En。
图1B仅仅表示了10Gbps传输器件E1和2.4Dbps的传输器件En。但是，由于波分复用的传输依赖于比特率，一个特定信道可以从一个发射器件例如600-Mbps的发射器件(发射符合OC-12光信号帧的光信号)等等分得一个不同传输速度(比特率)的光信号。
为了实现波分复用传输，每个光发射器件的光传输波长必须不相同。但是，现有的光发射器件不能始终发射具有不同波长的光信号。所以，在光信号输入到波分复用/解复用器件WMUXA和WMUXB之前，先用应答器或波长转换器(未画出)将波长转换成适合于波分复用传输系统的波长。假设将应答器(未画出)安排在图1A和1B中波分复用/解复用器件WUMXA和WMUXB对每个信道的输入和输出端。从光发射器件W1-Wn和E1-En输入到波分复用/解复用器件WMUXA和WMUXB中的光波长，被表示为每个现有系统的不同波长λ1-λn。
具有波长λ1-λn、从现有单一波长光发射器件W1-Wn和E1-En输入到波分复用/解复用器件WMUXA和WMUXB的光信号，被输入到为具有各自波长(即信道)的各个光信号而设置的光可变衰减器(VATA1-VATAn和VATB1-VATBn)中。由于从各个光发射器件输入到光可变衰减器的光信号的发射环境因各个不同的光信号而有所不同，所以光功率幅值是不同的。因此，通过为每个信道设置光可变衰减器，并调节光波分复用器TWMA和TWMB的每个光信号输入幅值，在每个光信号传输经过波分复用传输系统时各波长的输入幅值之差被消除。功率幅值受到光可变衰减器调节的光信号，被输入到光波分复用器TWMA或TWMB中进行波分复用，并作为光波分复用信号(WDM)输出。
然后，将光波分复用信号输入到用于放大和输出该信号的光后置放大器(“TWAA”或“TWAB”)中。光后置放大器TWAA或TWAB是一个波分复用光放大器，并包括用于光放大的掺铒光纤和用于为光放大掺铒光纤提供能量的泵浦光源。在信道数(波长)增加时，可以添加扩展的泵浦光源单元BSTA和BSTB。如果泵浦光送入掺铒光纤，且要求每个信道的输入光信号按预定的增益得到放大，则泵浦光的功率必须与信道数成比例地增加。因此，当泵浦光源提供的泵浦光功率不足时，且光信号不能按预定增益被放大时，则要添加扩展的泵浦光源单元BSRA和BSTB来增加泵浦光功率。
如图1A和1B所示，由光后置放大器TWAA和TWAB放大的部分光波分复用信号被分束并输入到光谱分析仪SAUA或光谱分析仪SAUB。光谱分析仪SAUA和SAUB检测在放大完成之后包含在光波分复用信号中的每个信道光信号功率幅值，并确定该功率幅值是否为合适的值。光谱分析仪SAUA和SAUB将检测结果反馈到光可变衰减器VATA1-VATAn和VATB1-VATBn，每个衰减器设置在每个通道的输入端，为的是调节每个光可变衰减器的衰减量以使光前置放大器TWAA或TWAB的输出幅值适当，且从而调节每个信道光信号幅值。
包含在光波分复用/解复用器件WMUXA中的管理器件MCA单元和HUBA，以及包含在光波分复用/解复用器件WMUXB中的管理器件MCB单元和HUBB，是由LSI等组成的监视器。该器件处理光谱分析仪SAUA和SAUB的检测结果、报警信号等等。详细内容将在下文说明。
光中继器1-3包括光在线放大器LWAW1-LWAW3和LWAE1-LWAE3，并用作放大经过单模光纤而被衰减的光波分复用信号的中继站。扩展泵浦光源单元BSTW1-BSTW3和BSTE1-BSTE2被加载到各个光中继器1-3以及光在线放大器LWAW1-LWAW3和LWAE1-LWAE3。与此同时，光中继器1-3包括HUB1-HUB3和管理单元MC1单元-MC3单元，它们是扩展泵浦光源单元的监视器。
图1A和1B表示了三个光中继器。但是，光中继器的数量不限于三个。所需的中继器数量必须根据传输距离而定。
从光中继器3或光中继器1输出的波分复用光，被输入到设置在波分复用/解复用器件WMUXB或WMUXA的光前置放大器RWAB或RWAA中进行放大。光前置放大器RWAB和RWAA与其它光后置放大器和光在线放大器一样，都是波分复用光放大器。光前置放大器RWAB或RWAA包括一个用于为掺铒光纤提供泵浦光功率的泵浦光源。扩展泵浦光源单元BSTB和BSTA设置在波分复用/解复用器件WMUXB或WMUXA中，而且可以通过为光前置放大器RWAB和RWAA提供该泵浦光源单元，来弥补因信道数量增加所导致的泵浦光功率不足。光前置放大器RWAB和RWAA将放大的光波分复用信号输入到光波分解复用器RWDB和RWDA，信号在该解复用器中被波长解复用(分束)成有各自波长的光信号。用应答器将每个信道的波长解复用信号转换成现有10-Gbps传输器件E1和W1以及2.4-Gbps传输器件En和Wn的光发射器件所输入的波长。
在图1A和1B中，波长为λ1的10-Gbps光信号被输入到光发射器件E1中的光信号接收单元ORE1和光发射器件W1中的光信号接收单元ORW1；而波长为λn的2.4-Gbps光信号被输入到光发射器件En中的光信号接收单元OREn和光发射器件Wn中的光信号接收单元ORWn。即，从光波分复用系统一端的10-Gbps传输器件W1输入的光信号，被发送到另一端的10-Gbps传输器件E1；而从光波分复用系统一端的2.4-Gbps传输器件Wn输入的光信号，被发送到另一端的2.4-Gbps传输器件En。
在图1A和1B中，10-Gbps传输器件W1和E1以及2.4-Gbps传输器件Wn和En是键控型的。在位于下部的光波分复用系统(b)(与上部的光波分复用系统(a)有相同的结构)的两端，分别设置有相应的光信号发射单元OSE1’,OSEn’,OSW1’，及OSWn’和光信号接收单元ORE1’OREn’ORW1’ORWn’。这是因为具有回路(环型)拓扑的网络，即SONET环路网络，是由光波分复用系统(a)和(b)构成的。在下部的光波分复用系统中，左侧和右侧分别对应于图1A的东端和图1B的西端，所以光信号以闭环状态传输。但是，光波分复用系统可能不一定是闭环状态的，还可以用于线性网络。
下面说明SONET传输系统所处理的传输帧，它是图1A和1B所示光波分复用传输系统中λ1-λn各信道所发送的光信号的格式。图2表示SONET所处理的一个基本帧格式(同步传输信号幅值，“STS-1”)。传输帧STS-1包含9×3字节的附加10，在其中存储着各种维护与操作(监视与控制)信息，如帧同步信号，奇偶校验信号等等。此外，传输帧STS-1包含有9×87字节的有效负载20，其中有实际的通信数据。附加10和有效负载20共有9×90字节的信息。90×9字节(=810字节)的帧由SONET以每秒8,000次的速率发送出去，因而产生一个具有90×9×8×8000=51.84Mbps传输速率的信号。SONET的发射系统是一个北美的标准同步多路复用发射系统，符合ITU-T制定的国际标准(同步数字体系“SDH”)。在SDH发射系统中，对应于STS-1的帧称为同步传送模幅值O“STM-O”
如图2和3所示，附加10包括节附加SOH11和行附加LOH12的预备。当进行行终端设备(“LTE”)与加/减多路复用器(“ADM”)之间或ADMs间的通信时，节附加11被终止并且将其内容置于LTE或ADM上；当在LTEs间进行通信时，行附加12被终止且将其内容置于每个LTE上。在SDH中，节附加称为中继节附加(“R-SOH”)，而行附加称为多路复用节附加(“M-SOH”)，两者有时都称为节附加(“SOH”)。
附加10包括各种项目的维护和操作信息。如图4所示，SOH11可以包括：用于建立帧同步的字节A1和A2，节11A中的传输误差监控(位交错奇偶校验“BIP”)字节B1，为了监控节11A而进行通信的数据通信信道(“DCC”)字节D1-D3(192-Kbps数据链)等等。LOH12包括：BIP字节B2，行12A上的自动保护开关(“APS”)字节K1和K2，行12A上的DCC字节D4-D12(576-Kbps数据链)等等。在图2和图4中，指示器字节(pointerbyte)(管理单元，“AU”指示器)13包括传输帧相位与用地址存储于有效负载20中的管理数据单元(虚拟辅助单元“VT”)帧相位之差。该指示器字节13可以迅速建立VT帧同步。
在SONET中，以“n”帧(n=3,12,48,192等等)为字节单元，对具有这种帧结构的基本传输帧(STS-1)实施时分多路复用(字节多路复用)，由此构成图5所示的STS-n帧。如果分别对3,12,48，及192个帧进行字节多路复用，则分别产生高速信号，诸如STS-3(51.84Mbps×3=155.52Mbps)、STS-12(622.08Mbps)、STS-48(2.488Gbps)、或STS-192(9.953Gbps)。应注意，STM-N(N=n/3)对应于具有与STS-n相同传输速率的信号。
如图6所示，用图1A和1B所述的STS-192(光信号帧OC-192)作为例子，帧包括9×576(3×192)字节的附加和9×16,704(87×192)字节的有效负载。但是注意，附加的全部字节都不多路复用。也即，特定的信号(诸如A1、A1、B2(BIP字节)等等)才是n-字节多路复用的。无论多路复用的数目是多少，其它控制信号都保持不变。所以，大多数附加现在是空的。
用图1A和1B所示的光波分复用系统，对32个的信道波分复用作为上述STS-192和48光信号帧的OC-192和48(光载波幅值192和48)，并将波分复用的帧作为波分复用信号在一个单模光纤上发送。
在图1A和1B所示的光波分复用系统中，由光在线放大器LWAW1-LWAW3和LWAE1-LWAE3构成的光中继器1-3，沿着单模光纤传输线SMF的路径设置。用于图1A和1B所示光波分复用系统的光放大器，包括光后置放大器TWAA和TWAB以及光前置放大器RWAB和RWAA，它基本只能放大掺铒光纤放大带宽(增益带宽)内的一个光信号。但是许多情况下，光中继器1-3安装在远离节点W和E的无人看管站点处所以，需要有利用某种装置监视光中继器1-3的功能。此外，图1A和1B所示的光波分复用系统可以波分复用32个具有不同波长(信道)的光信号，并用单模光纤SMF发送该波分复用信号。
在建立系统时，仅发射4波长(信道)光信号并在通信量增加时增多信道数的做法是更经济的。人们非常希望能在不中断系统工作的情况下增加信道数。因为加在掺铒光纤上的泵浦光功率可能有时不足以应付上述的信道数量增加，随着信道数量的增加，必须逐级增加扩展泵浦光源BSTW1-BSTW3,BSTE1-BSTE3BSTABSTB。所以，应根据信道数的增加量控制光中继器1-3的容量。因而，对于图1A和1B所示的光波分复用系统而言，利用了其波长在掺铒光纤增益带宽(通常在大约1520nm至1560nm的波长范围内)之外的光信号来发送用于传输监视/控制光中继器1-3之信号的光维护信道“OSC”。
如图1A和1B所示，光波分复用/解复用器件WMUXA和WMUXB还把光维护信道接口OSCIA和OSCIB输出的监视/控制光信号与经过光前置放大器TWAA和TWAB放大的波分复用光信号(包含32个信道的光信号)进行波分复用，并将波分复用后的信号输入到单模光纤SMF。在每个光中继器1-3中，监视/控制光信号与光在线放大器LWAW1-LWAW3和LWAE1-LWAE3的输入相分离。分出的信号被输入到光维护信道接口OSCIW1-OSCIW3和OSCIE1-OSCIE3，并转换成要发送到HUB1-HUB3的电信号。从HUB1-HUB3输出的监视/控制信号由光维护接口OSCIW1-OSCIW3和OSCIE1-OSCIE3转换成光信号，并作为监视/控制光信号进一步与放大后由光在线放大器LWAW1-LWAW3和LWAE1-LWAE3输出的波分复用光信号进行波分复用。在光波分复用/解复用器件WMUXA和WMUXB中，监视控制光信号与光前置放大器RWAB和RWAA的输入相分离，分出的信号输入到光维护信道接口OSCIA和OSCIB，且输入的信号被转换成电信号。包含在光波分复用/解复用器件WMUXA和WMUXB中的HUBB和HUBA对转换成电信号的监视控制信号进行分析，进而监视和控制光中继器1-3。
图7是举例说明图1A和1B所示光波分复用传输系统中信道分布的表格。根据ITU-T推荐的方案Gmcs,1552.52的光波长被定义为基准波长，信道按照100Ghz(大约0.8nm的波长)间隔的条格(Grid)划分成光波分复用传输系统所用的适合掺铒光纤的波长(信道)分段，如图7所示。由于图1A和1B所示光波分复用传输系统符合该推荐的方案，所以当多路复用4,8,16，和32个波长时，各个波长(信道)分布在用×表示的条格中。光维护信道OSC设定在掺铒光纤增益带宽(放大带宽)之外的光波长1510nm。
当然，该信道分布仅仅是一个例子。根据图7的信道分布，可以多路复用16个波长并用掺铒光纤增益带宽的一半发送出去。掺铒光纤光放大器所要求的宽的带宽特性，比用掺铒光纤整个增益带宽(1530nm至1560nm)时有所改进。
在4波WDM的信道分布情况下，4个信道彼此之间的信道间隔是400GHz(即3.2nm左右)，它是最小信道间隔100GHz的四倍。类似地，在8波WDM情况下，8个信道彼此之间的信道间隔是200GHz(即1.6nm左右)，它是最小信道间隔100GHz的二倍。通常，光滤波器的带宽越窄，光滤波器的成本越高。所以，4波WDM或8波WDM可以用便宜的光滤波器。
现在说明光维护信道OSC的传输格式。图1A和1B所示光波分复用传输系统采用1.544-Mbps DS1格式作为OSC传输格式。图11表示了OSC传输格式，其中子帧Sub1-Sub24构成了OSC传输格式的一帧。1-比特帧的同步位F1-F24分布在各个子帧之间，通过检测子帧F1-F24构成的特定位图来完成帧同步。然后识别出一帧的第一位子帧“Sub”由24个时间段(8位)组成。包含图12所示内容的字节信息插在每个子帧内。时间段23的字节信息具有多帧结构。如图13所示，一个多帧结构由子帧Sub1-Sub24d每一时间段23内的8×24位(24字节)字节信息构成。一个多帧内的字节内容如下。
1)字节1-4(32位)
WCR1-WCR4：波长信道速率
以1比特显示每个信道(波长)的传输速率(10Gbps或2.4Gbps)。
2)字节5-8(32位)
WCS1-WCS4：波长信道状态
用1比特指示出每个信道是忙(正在服务)还是空载(没有服务)。
3)字节9-24
备用(备用字节)
在字节信息中，时间段9-10,13-16和19-24包括控制光放大器所需的控制信息，尤其是增加/减少信道数的控制信息，且它们在设置于波分复用/解复用器件WMUXA和WMUXB及光中继器1-3中的OSC接口OSC工A,OSCIB和OSCIW1-OSCIW3处终止。其它字节信息在管理复合“MC”单元终止，并予以分析。下文将说明在OSC接口终止的信息。
对每个OSC字节信息进行传号码元反转编码和发送。因此，图11所示DS1帧的时钟速度将是1.544×2Mbps。
图8表示了图1A和1B所示的光发射器件W1和波分复用/解复用器件WMUXA的具体结构。图8还表示了组合图1A和1B所示的上级(从西到东)和下级(从东到西)光波分复用传输系统(a)所得到的结构，并表示了一个框架。光传输器件W1的光信号发射单元OSW1包括一个窄带光发射单元1-1。窄带光发射单元1-1由一半导体激光器LD光源和一个用10-Gbps STS-192信号对半导体激光器LD的直流光输出进行幅度调制的外部光调制器Mod组成。适合于LiNbO3晶体的马赫-策德尔光调制器可用作外部光调制器Mod。外部光调制器输出的光信号具有窄的频带宽度。OSW1输出的光信号输入到为每个输入光信号设置的可变衰减器模块VATA1中。在可变衰减器模块VATA1中，光耦合器2-5分离出部分光信号，被用监视器2-2接收该分出的信号。监视器2-2监视节点W处光传输器件W1中的光信号发射单元OSW1是否输出了OC-192信号。该信号被转换成电信号，并输入到光维护信道接口OSCIA2-4。
同时，未被光耦合器2-5分出去的光信号输入到可变衰减器模块VATA1的可变光衰减器2-1中，且功率幅值受到调节。信号从衰减器VAT2-1输入到光多路复用模块TWMA中的光多路复用器3-1。将要与从为其它信道而设置的可变光衰减模块VATA2-VATAn(未画出)中输入且具有不同波长光信号进行波分复用的该光信号，被输入到光多路复用模块TWMA中。光多路复用模块TWMA将波分复用光信号输入到光后置放大器TWAA中。受CPU4-1控制的前置级光放大器4-4对输入到光后置放大器TWAA中的波分复用光信号进行放大，并将其输入到色散补偿模块DCM中的色散偿光纤DCF内。色散偿光纤适合于补偿一个波分复用光信号中每个信道光信号发生的色散，这种色散是由于信号传输通过光前置放大器TWAA与光在线放大器LWAW1之间的单模光纤SMF所导致的，而且该光纤将色散值分配到每个信道的光信号中。其中每个信道光信号分配有适当色散值的波分复用光信号，再次受到后置放大器4-5的放大，并输入到光耦合器4-6。光耦合器4-6分离出的波分复用光信号部分输入到光谱分析单元SAUA中的光谱分析仪5-2，在其中，测量出光前置放大器TWAA放大过的波分复用光信号中所含每个波长(信道)光信号的波长差和功率幅值。
然后将测量结果输入到CPU5-1。CPU5-1处理从光谱分析仪5-1获得的波分复用光信号光谱测量结果，并把这些结果通知VATA中的CPU A1 2-3。根据这些结果，CPUA1控制可变光衰减器2-1的衰减量，并进而控制波长为λ1的光信号功率幅值。例如，如果测出每个信道光信号的波长与图7中所示的条格的不同为预定值(如0.05nm)或更大，则认为已经产生了一个误差。因此，衰减器2-1的衰减量应被设定在信号关断状态，以防止光信号被发射出去。
将监视/控制信号通知光后置放大器TWAA中的OSC接口OSCIA4-3，该信号是OSCIA接口OSCIA2-4从监视器2-2接收到的。OSCIA 4-3检测所接收的监视/控制信号中是否存在错误。如果被告知发生信号关断，则可变衰减器2-1的衰减量变为最大，为的是防止光信号输入到光多路复用器TWMA中。在接收到来自OSC接口OSCIA2-4的监视/控制信号之后，OSCIA4-3将该信号发射到电光转换器EO4-2，在其中该信号转换成具有1510nm波长的监视/检测光信号。WDM耦合器4-7对该信号和光前置放大器TWAA放大并输出的波分复用光信号进行合成。
在不终止于OSCIA4-3所接收的监视控制信号(OSC)的时间段1-7,11,12,17和18中的由系统操作员传达的信息，诸如指令线信号WO、数据通信信道SCC等等，被发送到集线器单元(HUBA)8的附加串行接口OHS8-3。报警检测单元ALM8-5检测出一个报警信号，而同时，发射的信号在HUB8-2与报警检测单元ALM8-5之间受到处理。用ATM元可以在OSCIA2-4,OSCIA4-3与HUB8-2之间，和在OSCIB6-3,OSCIB7-2与HUB8-2之间进行通信。例如，用数据串在OSCIA4-3,OSCIB6-3与OHS8-3之间进行通信。OSCIA2-4,OSCIA4-3,OSCIB6-3，和OSCIB7-2接收来自HUB8-2的监视控制ATM元，分析ATM元的VCI，并根据其内容控制每个单元。此外，OSCIA2-4,OSCIA4-3,OSCIB6-3，和OSCIB7-2从每个单元接收监视控制信号，将信号放入ATM元，并将该元输出到HUB8-2。HUB8-2终止各个OSCI。即，HUB8-2使各个OSCI发出的ATM元一致，也即，HUB8-2分析所发出的ATM元的VCI，根据其内容选择输出到OHS8-3的或输出到每个OSCI的那些，并输出所选择的。HUB8-2与监视控制其本身单元的监视器MON8-4相接。报警ALM8-5监视诸如每个单元报警信息的终止信息，管理器件MCA单元接口信号误差等等信息。监视器MON8-4根据HUB8-2输出的MCA单元中的控制信息提取ATM元中的信息。此外，监视器MON8-4将在该单元中检测到的报警信息等等放ATM元内，并将ATM元输出到HUB8-2。
将HUB8-2中的每条信息通过光电转换器8-1用光信号-OC-2信号(150Mbps)发送到管理器件(管理复合单元“MCA”)。在MCA单元中，信号在电光与光电转换器(EO和OE)9-3之间交换，并用个人计算机接口PCI9-1识别监视控制信息和附加信息。附加信息被发送到OH-MTRX9-2，附加在其中得到处理。控制/监视信息被发送到用作控制台的个人计算机而终止。MCA单元与多个框架共同安排。如，该单元可控制多达6个框架。
在波分复用/解复用器件WMUXA的接收端，当接收来自光中继器1且通过单模光纤SMF的波分复用光信号时，用光前置放大器模块RWAA中的WDM耦合器6-6对监视控制光信号(具有1510nm的波长)进行分束，分束的信号由电光转换器6-2转换成电信号，并由OSC接口OSCIB6-3终止转换的信号。此外，OSCIB6-3从OHS8-3获得附加信息，并根据与HUB8-2通信得到的监视控制信息和附加信息，通过CPU6-1对前置级光放大器6-4和后置级光放大器6-5进行控制。
用于补偿色散的色散补偿模块设置在前置级光放大器6-4与后置级光放大器6-5之间。由于传播通过光中继器1与波分复用/解复用器件WMUXA之间的单模光纤而在每个信道光信号中产生的色散，用色散补偿模块DCM中的色散补偿光纤予以补偿。
用包含在光解复用模块RWDA中的光解复用器7-1将光前置放大器模块RWAA所放大的波分复用光信号分束成具有各自波长的光信号。用PIN光电二极管(PINPD)10-2接收分束的信号，该二极管是光传输器件W1中的光信号接收单元(ORW1)的光接收器。该信号被转换成10-Gbps STS-192信号。
光中继器1的结构表示在图9中。来自单模光纤的波分复用光信号从OPT-IN1至OPT-IN4的任意一个输入到图9所示中继器的框架，并输入到设置在相应板上的光在线放大器模块(LWAW1)。首先，WDM耦合器31-7对监视控制光信号进行分束。然后光电转换器31-3将分出的信号转换成电信号，进而输入到OSC接口(OSCIW1)31-6。OSCIW131-6终断包含上述监视控制信号中用于控制光放大器之控制信息的时间段8-10,13-16和19-24，并将其余的信息发送到OHS32-3。中断的信息被发送到HUB32-2。HUB1模块和管理器件MC的工作与图8所示的相同。
接收到监视控制信号的OSCIW1(31-6)通过与HUB32-2通信来处理该信息，并通过将控制信号输出的CPU31-5来控制前置级放大器31-1和后置级放大器31-2d的放大率。未被WDM耦合器31-7分出的波分复用光信号，由受控于CPU31-5的前置级光放大器31-1进行放大，并用色散补偿模块DCMW1对其进行色散补偿。色散补偿后的信号再由同样受控于CPU31-5的后置级光放大器31-2进行放大。然后，放大后的信号与由电光转换器31-4转换成光信号的监视控制信号合成，并从OPT OUT1至OPT OUT4输出。
图9所示的光中继器包含作为一个框架的光在线放大器模块LWAW1，并表示出可以包括4个模块。通过将光学部件放置在上述一个框架上，可以组装出易于处理的光学器件。
图10是表示用于转换光信号波长所用的应答器结构的示意图，该应答器在图1A和1B中未表示出来。从应答器的输入端输入OC-48光信号。该光信号被输入到光电转换模块41中的2.4-Gbps光电转换器O/E中。从光电转换器41-1输出2.4Gbps的时钟。同时，诸如附加信息这样的图2、13中涉及到的信息，被输入到附加接口OHS41-3，且该信号被发送到HUB42中。此外，为了将来升级，在光电转换模块41的电路板反面布置线路，以使附加信息输入到OHS42-3。
如上所述，OHS42-3发送/接收附加信息，且HUB42-2中断来自OHS41-3的信号。该信息，通过光电转换器42-1作为光信号从HUB42-2发送到管理复合单元中的HED模块43，且光电转换器43-3将该光信号转换成电信号。PCI43-1将已转换成电信号的信息分成附加和监视控制信息。用OH-MTRX 43-2处理附加，而利用作为控制终端的个人计算机PC处理控制信息。
通过控制电光转换器E/O41-2,OHS43-3产生2.4GbpsOC-48的光信号，并输出所产生的信号。同时，该光信号(OC-48)的波长被转换成波分复用系统所分配的信道波长。
图10表示出光电转换模块41的框架1-16所放的内容。从HUB模块42每个框架上的OHS42-3中收集附加信息和监视控制信息，并在其中处理该信息。为每个框架建立应答器，且该应答器设置在一滑轨上，以在光学线路与电路之间做连接。因此，可以制造出具有良好操作性的光纤器件。
图14是表示图8的RWAA中所设置的OSCIB6-3的部分结构示意图。输入到O/E模块6-2的监视控制信号、光信号被转换成电信号。根据转换的数据产生时钟信号，并将光信号输入到CMI解码器52中。然后，CMI解码器52对该数据进行解码，并将其输入到帧同步单元53中。同时，时钟信号也输入到帧同步单元53中。帧同步单元53检测监视控制信号的数据帧。所检测的结果被输入到保护单元55，该单元匹配产生帧的计时。如果测得预定的匹配数，保护单元55就向帧同步单元53发送一个表示帧已经同步的信号。同时，PG54在信号被CMI解码前提取时钟，接收帧产生时的计时，并为实现同步而提供时钟。所产生的时钟输入到帧同步单元53，用于检测帧。
当帧为同步的时候，用于进行帧同步处理的数据和时钟信号都输入到解复用器58，且提取出光放大器监视控制信号(波长信道差错“WCF”，波长信道速率“WCR”，和波长信道状态“WCS”)。BIP计算单元56从帧同步单元53的输出中得到奇偶性，并将奇偶性发送到比较器57中。比较器57在发送的奇偶性与解复用器58中输出的监视控制信号的奇偶位作一比较。如果它们相符，比较器57输出未作改变的监视控制信号，且不在保留单元59中保留信号。从保留单元59输出的监视控制信号被直接发送到HUBA模块8，如图8所示。同时，通过三级保护单元60将保留单元59输出的监视控制信号输入到选择器中。由操作者输入的监视器控制信号(表示为“预备内容(provision)”)，诸如WCR,WCS等等，被输入到选择器61中。当受到操作者借助于预定软件输入的优先信号时，选择器61选择并输出接收到的监视控制信号或操作者输入的监视控制信号，并将选出的信号输出到控制TWAA的本地CPU6-1。
如果在比较器57检验奇偶性时发生差错，处于原先状态的各个监视控制信号，诸如WCF、WCR和WCS，被保留在保留单元59中不予输出。如果等待消除差错或已消除差错，则保留单元59将信号WCF、WCR和WCS发送到HUBA模块。
图15是表示图8所示TWAA中设置的OSCIA4-3部分结构示意图。包括TWM模块的OSCIA4-3，从VATA模块中的OSCIA2-4接收监视控制信号WCF、WCR和WCS，同时接收操作者输入的WCR和WCS。WCF1-WCF32是通过硬件监视其自身状态而产生的信号，并被输入到多路复用器72和检验单元71中。检验单元71检验接收到的信号，监视每个信号，并检验奇偶性等等。检验单元71根据检验的内容，通过控制多路复用器而多路复用和输出WCF1-WCF32。19-Gbps ATM接口将WCR和WCS输入到预备单元73。预备单元73确定操作者的输入是否被转换成VAT模块的输入了。也对WCF作模式设定。即，确定多路复用器是输入了从VAT模块中OSCIA2-4发出的WCF，还是输入了操作者的输入值。
所以，多路复用器76具有从VAT中OSCIA2-4输入的监视控制信号，或由操作者输入的监视控制信号。状态单元74监视各个监视控制信号(WCF、WCR和WCS)的输入情况。
多路复用器76对监视控制信号，诸如WCF、WCR和WCS实施多路复用，并将多路复用后的信号输入到帧发生单元79。BIP计算单元75从多路复用器76输出的信号中读取奇偶性，将该奇偶性反馈给多路复用器76，并将奇偶性的值赋予奇偶位。
来自PG78的时钟输入到帧发生单元79。该时钟是通过用数字化PLL77控制49-MHz振荡器(OX)82输出循环波的相位并将其转换时钟信号而产生的时钟信号。帧发生单元79将来自PG78的时钟信号输入到多路复用器76。多路复用器76根据该时钟信号实施多路复用。帧发生单元78产生的数据帧与时钟信号一起输入到CMI编码单元80进行CMI编码。然后该数据帧与时钟信号一起输入到E/O模块81，并从电信号转换成光信号。该光信号作为监视控制信号与光放大器放大的主信号合成。
图16是如图9所示中继器中LWAW1所包含的OSC接口OSCIW131-6的局部结构示意图。
图16中的OSCIW131-6通过将图14中的OSCIA2-4输出与图15中的OSCIB6-3输入相连接而构成的。即，耦合器分离出的监视控制信号输入到O/E模块91，被转换成电信号。该信号与时钟信号一起输出到CMI解码器92，进而再与时钟信号一起输入到帧同步单元94。保护单元95确认是否获得了上述预定次数的帧同步。PG93读取CMI解码前电信号中的时钟信号，将该时钟信号与来自保护单元95的帧同步信号合成，并将建立时钟后的帧同步输入到帧同步单元94。
实现帧同步所用的监视控制电信号与PG93产生的时钟信号一起输入到解复用器97中，并对各个监视控制信号(WCF、WCR和WCS等等)实施解复用。奇偶位输入比较单元98，在其中，该奇偶位与BIP计算单元96从电信号中读取出来用于实现帧同步的奇偶性作比较。如果它们相符，各个解复用的监视控制信号穿过保留单元99保持不变，并输入到多路复用器104。如果奇偶性不相符，将各个监视控制信号保留在保留单元99中直至它们相符为止。
从保留单元99输出的各个监视控制信号被发送到三级保护单元100，在其中，对其进行三级保护，然后输入到选择器SEL102。操作者通过19Mbps ATM接口将一个指令输入到预备单元101，由操作者输入的WCR或WCS被输入到选择器102。根据操作者输入的优先信号，将本地CPU接收到的监视控制信号或由操作者输入的监视控制信号发送出去。
预备单元101设定一个模式，以确认所接收到的监视控制信号或操作者输入的监视控制信号是否从输出端发送出去了。根据所设定的模式，接收到的监视控制信号或是操作者输入的监视控制信号被输入到多路复用器104进行多路复用。注意，WCF信号是一个不能由操作者设定的参数，且其模式不能改变。BIP计算单元103从多路复用器104输出的信号中读取奇偶性，将该奇偶性反馈到多路复用器104的输入端，并设定奇偶位。
通过数字化地控制振荡器109(DPLL107)输出的49-MHz循环波相位并将其转换成时钟信号(PG106)而产生的信号，被输入到帧发生单元105用于产生帧。如上所述，该信号也输入到多路复用器104中，并为多路复用信号计时。CMI编码单元将合成一帧的监视控制信号与时钟信号一起编码，并根据时钟信号从电信号转换成光信号，再与光放大器放大的主信号合成在一起，并输出到传输线中。
图17(A)-17(C)是说明附图14-16所示RWAA,TWAA和LWAW1中的OSC接口OSCIB,OSCIA和OSCIW1之间接口，和附加串行接口OHS的示意图。
如图17A所示，通过19-Mbps串行数据缆，在HUB模块和TWA中OHSLSI，和OSC接口TWAA,RWAA,LWAW1等等之间进行通信。由于是双向通信，故使用两根缆线。
图17B表示了从OHS至OSCI所要发送数据的格式。数据的第一位是起始位。通过检测该位，可以识别数据是否到达。包含32字节的数据跟在起始位之后。在接收数据时计算出奇偶性，并用数据末端附带的奇偶位来确认该数据是否被完好地接收了。假如图17B中奇偶位是奇数。该奇偶位后面是表示数据结尾的终止位。
图17C表示了从OSCI向OHS发送的数据格式。在该例中，该数据具有基本与图17B中相同的格式。数据从起始位开始，32字节数据区紧接在起始位之后，并且数据以终止位结束。与图17A的情况相同，在接收数据区时计算出奇偶性，并用奇偶位的值与该奇偶性作比较。如果它们相符，则确认该数据被完好地接收了。如果它们不相符，则确认数据没有被完好地接收到。
图18表示了本发明采用光波分复用放大器优选实施例的光波分复用传输系统中信号与噪声的关系。同时，图18还表示了一个设置有直线通信线路的系统，设置有环路通信线路的系统与之类似。
图18的光波分复用传输系统包括光后置放大器TWAA，用于传输光信号的单模光纤传输线SMF，和光前置放大器RWAB。光在线放大器LWAW1-LWAW3和监视控制光信号处理单元OSCIA,OSCIW1,OSCIW2,OSCIW3及OSCIB设置在传输线SMF上。图18的下部表示了所传输光信号与光后置放大器所致噪声(ASE噪声等)的功率变化，和自光放大器TWAA起的距离。光后置放大器TWAA放大的光信号通过传输线SMFA。当光信号到达光在线放大器LWAW1时光信号功率变弱。减弱的光功率被光在线放大器LWAW1放大并发送出去，且以相似的方式再被传输线SMW1衰减。在光信号传输通过传输线SMF时，即在光接收单元接收之后光信号转换成电信号且再生该信号之前，这种过程不断重复。由传输线SMF损耗导致的信号减弱被光放大器反复地放大和发送。如果用掺铒光纤光放大器放大光信号，则将在光放大器中产生噪声，尤其是放大的自发辐射噪声。尽管在传输通过传输线SMF时噪声受到衰减，但是光放大器一起放大光信号的噪声。
由于各个制造商提供的和各个年代制造的传输线SMF都在使用，所以传输线SMF的损耗特性各不相同。即，当光放大器之间的距离(SMF长度)改变时，如果光纤SMF的透明度低，或者如果采用了有拼接点的光纤SMF，则光放大器LWAW1-LWAW3和RAWB必须吸收掉各个光输入功率之间的差，将光信号放大到预定的输出幅值，并输出该信号。
采用WDM光通信系统，波分复用并发送具有多个信道的光信号(主信号)，与之类似，用监视控制传输状态的光维护信道对监视控制信号(监控信号“SV信号”)进行波分复用和发送。主信号在光在线放大器LWAW1-LWAW3和光前置放大器RWAB中被放大。SV信号处理单元OSCIW1-OSCIW3独立地解复用和独立地处理SV信号，再与主信号进行波分复用，并发送出去。
图19和20示意性地表示了图1A和1B波分复用传输系统所用的波分复用光放大器(TWAA,LWAW1-LWAW3，和RWAB)。图19和20的光放大器用于多路复用和发送图1A和1B说明中涉及的32个不同波长的信道。除了加载着主信号(OC-48或OC-192)的具有32个波长的光信号之外，用一个不同于光信号32个波长的波长(光维护信道：掺铒光纤增益带宽之外的波长1510nm)对监视和控制系统的监控信号(SV信号)进行多路复用和发送，以使其处于掺铒光纤增益带宽之外(1510nm)。
当波分复用信号输入到光在线放大器时，WDM光耦合器(WDM1)首先提取出SV信号。然后，将提取出的SV信号输入到WDM2光耦合器(WDM2)中，在其中再次提取SV信号。由于SV信号通过一个WDM耦合器时不能很好地进行波长分离，还存在一部分主信号波长，所以SV信号要通过两个设置成两级的两个WDM光耦合器(WDM1和WDM2)。至此，接收该信号，而且通过完全滤掉主信号波长成分使该SV信号的SN比(信噪比)提高了。分出的SV信号输出到图19和20主信号的光在线放大器的输出端，而用SV信号处理单元(OSCI)进行处理。然后该SV信号再次与主信号合成起来输出到传输线SMF中。
光信号从第一WDM耦合器(WDM1)输出到分束器BS1。分束器BS1按照10比1的比率对整个主信号的功率进行分束，由此10/11的光信号输出到隔离器IS01。
分束器BS1分出的1/11的光信号输入到光输入监视器WDM3中。除去主信号中不包括的波长成分，并用光电二极管PD1接收该信号。光电二极管PD1所接收的主信号幅值输入到自动增益控制/自动功率控制模块AGC/APC中，作为放大介质EDF(掺铒光纤)EDF1输入端的功率幅值。EDF1处在第一级或在前一级中的光放大单元。
发送到隔离器ISO1的光信号不发生改变地输入到EDF1中放大。输出波长为980nm的激光二极管LD1提供放大光信号的能量(泵浦光功率)。输出波长分别为1460nm的激光二极管LD2和LD3也提供能量。激光二极管LD1发出的泵浦光通过WDM耦合器输入到EDF1中。如果发送到EDF1的泵浦光(980nm)在由WDM耦合器混合时损耗很大，则激光二极管LD1的许多输出量会浪费掉。所以，可采用损耗很小的WDM耦合器。
激光二极管LD1的输出波长，利用掺铒光纤“EDF”980nm的吸收带宽，激发掺入的铒离子能级，并依据在掺铒光纤中产生受激辐射原理放大输入的波分复用光。由于EDF的980nm放大带宽的工作带宽(波长范围)较窄，所以需要稳定激光二极管LD1的共振波长。精确的980nm泵浦光可以考虑用滤光器等来提取。与此同时，激光二极管LD2和LD3的泵浦光分别是沿垂直和水平方向偏振的。但是，从LD2和LD3发出的偏振光被偏振分束器(PBS)合成起来。因此两泵浦光能毫无损耗地合成在一起。
偏振合成泵浦光通过WDM耦合器发送到EDF中。用于将泵浦光从激光二极管LD2和LD3发送到PBS的传输线，是可保持激光二极管LD2和LD3输出的泵浦光(激光束)其偏振态的保偏光纤，如采用熊猫光纤。如上所述，激光二极管LD1的泵浦光用于向前激发，而激光二极管LD2和LD3的泵浦光用于向后激发。因此，激光二极管LD1的泵浦光沿着与主信号传输相同的方向行进。同时，激光二极管LD2和LD3的泵浦光沿着光在线放大器输入端方向行进，与主信号的传输方向相反。
隔离器ISO防止激光二极管LD2和LD3的泵浦光反向行进。但是由于激光二极管LD2和LD3的泵浦光不能很好地隔离，所以光电二极管PD1会接收到一些这种泵浦光。当光电二极管PD1接收到部分这种泵浦光时，就不能检测出主信号的实际输入功率幅值，且AGC/APC控制会出问题。因此，用于输入监视信号的1/11波分复用光，被分束器BS1按10比1的比率分束，再通过长的波通滤光器(LWPF)。由此，可以防止激光二极管LD2和LD3的泵浦光反向传播，以使光电二极管PD1只接收主信号(波分复用光)。
激光二极管LD1(共振波长=980nm)和激光二极管LD2和LD3(共振波长=1460nm)用于为EDF1提供放大泵浦能量。激光二极管LD1至LD3起着为EDF1提供充足的放大能量的作用。即，由于当前仅用一个激光二极管可能难以获得充足的泵浦光功率，所以本实施例采用了多个激光二极管。(当然，如果一个激光二极管可以提供充足的泵浦功率，可以只采用一个激光二极管。)此外，当主信号首先输入到EDF1时，激光二极管LD1用于向前激励，并放大衰减的主信号。因为主信号传输通过了很长的光传输线SMF，所以当主信号输入到EDF1时，该主信号的光功率是变小的。如果用EDF放大这种光信号，将会产生噪声。
但是，可以抑制在EDF的980nm波段中放大(可实现接近理论极限的3dB左右)光信号时所引起的噪声，以防主信号湮没在噪声中。但是注意，980nm波段上泵浦能量转换成主信号能量的效率比1480nm波段上的稍稍低一些。所以，在对光信号进行放大时，980nm波段上的放大作为前级，然后在激光二极管LD2和LD3等的1460nm波段做后续级的放大。即，向后激励法用于激光二极管LD2和LD3等的激励，其中在不降低信噪比SN的情况下，把通过EDF的光信号用激光二极管LD1泵浦光放大到某种程度之后，再用激光二极管LD2和LD3的泵浦光进行放大。尽管在对应于激光二极管LD2和LD3共振波长的1460nm波段中EDF的放大特性将引起某些噪声，但是泵浦光功率还是以较高的效率转换到主信号中。由此，得到较高的主信号输出。还要注意，可以采用一个激光二极管，如波长为980nm的LD1，代替所述的三个激光二极管(LD1,LD2，和LD3)。
图21是汇总EDF激励波段特性的图表。如图21所示，EDF有两个可实用的激励波段。一个波段是980nm带，另一个是1480nm带。980nm激励带(EDF的吸收带)具有大约等于970至985nm的15nm宽度。从放大器的NF(噪声图)可得到大约3dB的低噪声理论极限值。但是，泵浦光功率转换到光信号中的效率是63％，这是较低的。
1480nm激励带(吸收带)具有大约等于145至1500nm的50nm范围，这看起来比较宽。请注意，1480nm带包含两个子带1460nm(1450-1470nm)和1480nm(1470-1500nm)。用激光二极管LD2和LD3向后泵浦是在1460nm子带中。所以，如果泵浦波长只是稍微有所偏离，还可以完成放大操作。放大器的NF是4.5dB，这稍稍大一点。但是，泵浦光功率转换到光信号中的效率等于或高于95％，这时很高的值。为了获得满意的放大可采用1480nm带。
返回到图19和20的说明部分，经EDF1放大的光学主信号通过隔离器IS02，并输入到增益均衡器GEQ1中。设置ISO2是要截断从增益均衡器GEQ1和连接器1返回的光。如果存在从增益均衡器GEQ1和连接器1返回的光，EDF1对该光反应灵敏，并开始振荡。因此，EDF1的状态是不稳定的，会导致光放大器性能的变劣。所以，要设置隔离器ISO2防止EDF1状态不稳定。前述的隔离器ISO1也可防止EDF1发生激光二极管LD2和LD3返回光的振荡，这种返回光是到达光在线放大器LWAW1输入单元处的连接器经过反射的光。
增益均衡器GEQ1是一个用来平化EDF增益特性的滤光器。如图22(A)所示，EDF的增益特性1530nm与1560nm之间具有波状特性。因此，如果多路复用的每个信道波长(主信号)都在此波长范围内，则峰值放大率将高，而波谷放大率低。于是，如果用EDF放大波分复用主信号，则各个波长的放大增益是不同的。由此，在放大的波分复用光的不同波长之间将产生幅值差。传输通过传输线的光信号功率必须高一些，以压制住噪声。但是，如果功率太高，非线性效应，如自相位调制，交叉相位调制，四波混合等等将变得明显，而使波形变劣。因此，传输通过传输线的光信号，其每个波长要有功率上限和下限，且每个波长光信号的功率必须在这些上限与下限之内。但是如果各个波长的功率幅值不同，则具有最高幅值的波长其光信号必须依次设置，不能超过上限。所以，即使想使具有其它波长的光信号功率提高也不能增加到上限。由此，各波长的信噪比(SN比)变低，致使传输系统的性能变劣。但是如果各个波长光信号的所有功率幅值都相同，所有光信号可以放大到上限，从而可提高传输系统的性能。所以，EDF由波长变化所引起的涨落可由增益均衡器GEQ1消除。
如图22B所示，增益均衡器GEQ1被制作成其透过率在EDF增益大的部分低，而在增益低的部分透过率高。通过使EDF1所放大的波分复用光通过滤光器，可以得到图22C所示的特性基本平坦的增益。
如图19所示，分束器BS2对增益特性平坦的光输出进行分束，并用光电二极管PD2接收该输出光。光电二极管PD2接收光的结果作为输出光的幅值，被输入到AGC/APC模块。AGC/APC模块对光电二极管PD1在前接收的EDF1输入端功率与光电二极管PD2接收的EDF1输出端功率进行比较，并控制激光二极管LD1-LD3的泵浦光功率，以使放大率(增益)保持不变。AGC/APC模块按此方式对EDF1实施自动增益控制。APC是要控制各个泵浦光源LD1-LD3的输出光功率，以使其保持不变。即，自动功率控制通过监视激光二极管LD1-LD3返回的光或偏置电流而进行控制，以使输出光幅值保持不变。
由于既使反馈了增益不平坦的输出，各个波长的功率也要发散，所以来自EDF1的光要通过增益均衡器GEQ1，并反馈到AGC/APC模块；而当该输出在通过增益均衡器GEQ1之前即被反馈时，由增益均衡器引起的增益损耗将导致不能进行精确的AGC/APC。
图19和20所示的波分复用光放大器，放大具有32个波长的波分复用光。但是如果不是使用所有32个波长，使用哪个波长的光信号取决于购买和安装该系统的用户的选择。因此，不知道要使用哪个波长的光信号。但是如果增益不平坦，系统的性能将随所用的波长而变。因此不能提供如表所示的传输特性。
用增益均衡器可使EDF的增益特性平坦，从而使光在线放大器的放大增益在用任意一个波长时都接近不变。由此，可实现稳定的系统特性。
如上所述，由于输入到光在线放大器中的光信号功率是随光在线放大器所安装的位置而变化的，所以在前级光在线放大器实施AGC/APC。即光传输线所用光在线放大器之间的光纤长度可以随系统结构而变。此外，如果采用当前制造的光纤，则透过率高而损耗小。而以前制造的光纤其透过率低而损耗大。所用，输入到光在线放大器中的光信号功率幅值不是恒定的。
但重要的是，安装在任何条件下光在线放大器都正常地或同样地工作，即使输入的波分复用光信号功率幅值不同。AGC/APC使增益不变，即使输入的波分复用光信号的幅值不同也如此。由此，每个信道的光信号能够以近乎相同的增益得到放大。但是如果输入的波分复用光信号的输入幅值不同，即使增益不变，从EDF输出的放大后的波分复用光输出幅值也是不同的。
当通过标准化光在线放大器而设计系统时，由于输入幅值不同所致的光在线放大器输出幅值的涨落成为问题。所以，穿过分束器BS2的主信号(波分复用光)输入到可变衰减器VATT。如果输入功率增加或泵浦功率到达最大值，则APC转换到AGC。在此情况下，如果总增益EDFs(EDF1,EDF2-1和EDF2-2)保持不变，可得到有关增益所需的波长特性。总增益很重要。EDF2-1和EDF2-2可以补偿EDF1增益的降低，以保持EDF1,EDF2-1和EDF2-2的总增益保持不变。
设置在可变衰减器VATT中的可变衰减器，可以根据所加电压值调节光的衰减量。可变衰减器可以用AGC/APC调节放大后波分复用光的输出功率幅值。通过可变衰减器的光信号由分束器BS3分束。光电二极管PD3接收分出的一路信号。光电二极管PD3所接收的光信号功率幅值输入到ALC模块，并被调节到恒定值。为了将适当功率幅值的波分复用光信号输入到与连接器1和2相连的色散补偿模块DCM中的色散补偿光纤中，和稳定可变衰减器的状态，需要调节光信号的功率幅值。为了提供输出功率，可以用AGC增加激光增益，或用APC降低衰减器的损耗。
色散补偿模块DCM补偿波形的变劣，该改变是由于光信号传输过光传输线所产生的色散而导致的。为了用色散补偿模块DCM中的色散补偿光纤DCF来有效地补偿光信号波形变劣，输入信号的功率幅值必须足够高，以致不会被噪声湮没，同时又不要高到在色散补偿光纤DCF中引起非线性效应。尤其是，色散补偿光纤DCF的芯直径(大约3至4μm)小于普通SMF的芯直径，且光功率集中。所以，有可能发生非线性效应。为了防止色散补偿光纤DCF的非线性效应，必须格外注意输入光信号的功率幅值。所以，要通过在分束器BS3中实施ALC来调节光信号的功率幅值。
如图20所示，输入到色散补偿光纤DCF中的光信号受到色散补偿，并再从连接器2输入到构成后置级光放大单元的EDF2中。该光信号由分束器BS4分束，并由光电二极管PD4接收分出的信号。为了确认色散补偿模块DCM是否连接到光连接器1和2上，由光电二极管PD4接收分出的信号。如果色散补偿模块DCM未连接，EDF1放大的光信号将不改变地向外输出，引起危险情况。所以，光电二极管PD4接收光，以确认来自EDF1的光信号(波分复用光)是否通过了色散补偿模块DCM。把接收到的光发送到AGC/APC模块中。如果光信号已经发送，则不进行处理。如果光信号的输入幅值等于或低于预定值，则确认连接着色散补偿模块DCM，前置级光放大单元和后置级光放大单元的光连接器1和2两者或之一未接通。所以，EDF1的放大率(增益)降低，且光信号的强度设定在无危险的幅值，或者通过停止提供激光二极管LD1-LD3的泵浦光来延缓放大作用。由此，如果色散补偿模块DCM未连接，则从连接器1输出的光信号功率幅值变低，以防止操作者一旦靠近光放大器时的危险情况。
如图20所示，光电二极管PD4接收到的光也输入到AGC模块中，并将光信号功率幅值置于AGC的输入端。透过分束器BS4的主信号输入到使主信号通过的光隔离器ISO3。隔离器ISO3确认光传播的方向，以使EDF2-1不让来自于连接器2的反射光振荡。透过隔离器ISO3的光信号输入到EDF2-1中进行放大。EDF2-1的泵浦光由激光二极管LD4供给，其共振波长为980nm。WDM用耦合器将来自于泵浦光激光二极管LD4的泵浦光与光信号合在一起，并将其发送到EDF2-1。
WDM耦合器可以损耗很小地合并光信号。仅用980nm波段的泵浦光在EDF2-1中上进行放大。如上所述，由于噪声的产生可以抑制到980nm带中理论极限附近，所以该带宽对放大弱信号是有效的。即，输入到EDF2-1的光信号已经通过了长度接近10km的色散补偿光纤DCF。因此光信号功率被衰减了。色散补偿光纤DCF的损耗大于SMF的损耗，假设要补偿的色散大约为1,000ps/nm，则色散补偿光纤DCF的损耗大约将会是10dB。由于输入到EDF2-1的波分复用光要遭受如此大的衰减，故要用980nm波段的泵浦光实现抑制噪声的放大。用AGC模块对激光二极管LD4进行反馈控制，并改变输出功率以调节EDF2-1的增益。
EDF2-1放大的光信号透过光隔离器ISO4，而输入到增益均衡器GEQ2中。增益均衡器GEQ2的工作与图22所述的相同。增益均衡器GEQ2使EDF2-1和EDF2-2的增益特性平坦化。隔离器IS04不输入从增益均衡器GEQ2向EDF2-1反射的光，也防止EDF2-1让返回的光振荡。
由于增益均衡器GDQ2安置在EDF2-1与EDF2-2之间，所以可以得到低噪声图(NF)，并可以保持高效地从泵浦功率转换成信号功率。
通过GEQ2的光信号再透过WDM耦合器和光隔离器ISO，并输入到EDF2-2中。从WDM耦合器输入增强器BST2的泵浦光，该增强器是图19所示的扩展泵浦光源。增强器BST2的内部结构将在下文说明。分束器BS5位于连接器3与WDM耦合器之间。注意，标号1表示图9中的BST2与图20中EDF2-2的连接情况。扩展泵浦光源增强器BST2分出的泵浦光光路，确定了增强器BST2泵浦光是否可恰当地输出。调节了分束器BS5分出的泵浦光功率幅值之后，用光电二极管PD5接收这个功率幅值。
光电二极管PD5得到表示是否恰当地接收来自连接器3泵浦光的结果，并通过线路将该结果通知增强器BST2(未示出)。如果该结果表示无论增强器BST2的泵浦光源是否发出光，光电二极管PD5都没接收到泵浦光，则确定连接器3未接通，泵浦光源的泵浦光可能泄漏，如果有人靠近光放大器将是危险的。因此，关断增强器BST2的泵浦光源。
用向前激励的方法，将增强器BST2的泵浦光提供给EDF2-2。向后激励的方法也可以用于放大光信号的输出。即，采用共振波长为1460nm的激光二极管LD5和LD6。激光二极管LD5和LD6是根据AGC模块的控制来调节EDF2-2增益的内部泵浦光源。此外，作为扩展泵浦光源的增强器BST1连接在连接器4上，以获得大输出的光信号。增强器BST1的内部结构将与增强器BST2一起在下文说明。
应该注意，泵浦LDs的数量，如LD5,LD6和增强器BST1和BST2中的LDs仅仅以举例方式给出。如果需要，可以用较少的LDs获得泵浦功率，泵浦LDs的数量可以减少。
为了监控连接器的连接/断开，按照与分束器BS5相同的方式设置分束器BS6。分束器BS6对增强器BST1的泵浦光分束，且分出的光通过衰减器ATT2由光电二极管PD6接收。接收该光得到的结果通过线路引入增强器BST1，图20中未示出。如果确认连接器4未接通，而与泵浦光源发光与否无关，则关断BST1的泵浦光源。
为了提供光信号输出，EDF2-2采用1480nm波段，在该波段中泵浦光能量转换到光信号中的效率高。为了使整个增益平坦，在EDF2-1输出端设置增益均衡器GEQ2。即，将增益均衡器GEQ2设置在EDF2-1与EDF2-2之间，因为由滤光器组成的该增益均衡器引起大的损耗，可能达到30％的损耗。如图23所示，当该增益均衡器设置在EDF2-2的输出端时，输出的光信号由EDF2-2放大(如：如果光在线放大器的输入是1mW，则大约到300mW)。所以，如果有30％的损耗，则损耗的绝对值也变大(如90mW损耗)，导致单个激光二极管泵浦光源的能量浪费。
如果该增益均衡器插在光信号输出不很大的一级，如当输出为10mW时仅产生1mW损耗，与之对比输出为100mW时有10mW损耗。因此，该增益均衡器设置在EDF2-1与EDF2-2之间。两个增益均衡器GEQ1和GEQ2设置在光在线放大器中的两个位置，以使每个波长的输出幅值基本相等，然后输入到色散补偿光纤DCF中。获得每个波长的允许输出到色散补偿光纤DCF中的最大功率幅值，然后将每个波长以允许的最大功率幅值输入到DCF。
此外，由于EDF1端部和EDF2端部的增益相等，所以易于分别制作放大器EDF’S的部件，然后再将它们组合起来。即EDF1端部的输出由增益均衡器GEQ1平坦化，以使具有各个波长的主信号在每个波长都有均匀的特性。另外，EDF2-1和EDF2-2的端部接收、放大、且均匀化，和输出均匀的光信号。因此，可以交换均匀的光信号，从而便于EDF1和EDF2-1及EDF2-2之间进行接口。通过在上述位置设置增益均衡器GEQ1和GEQ2，可得到制作方面的好处。此外，由于波分复用放大器的结构变复杂了，所以光放大单元(包含EDF1的前放大部分和包含EDF2的后放大部分)和色散补偿模块DCM被制成模块并能与光连接器可连接/断开，从而可进行局部维修、检查和局部替换，并大大降低了操作成本。
EDF2-2输出的光信号穿过用于合并后激励泵浦光的WDM耦合器，再通过隔离器ISO5。隔离器ISO5截断从光在线放大器输出端反射和返回的光，并防止返回的光在EDF2-2中振荡起来。此外，通过隔离器ISO5的光信号再通过WDM耦合器。WDM耦合器不合并波长不相同的光信号，并防止EDF2-2,EDF2-1，或EDF1中EDF的泵浦光输出到光在线放大器之外，而只有主信号穿过其中。即，沿着与主信号传输方向相反的方向传输的光可以被隔离器IS05隔离掉，而沿着与主信号传输同方向传输的光不能被隔离器ISO5隔离掉。所以，要借助于作为仅传输主信号的滤光器的WDM耦合器，防止该泵浦光输入到光在线放大器之外。
用分束器BS7对通过WDM耦合器的光信号进行分束。将分出的一路信号引导到输出端提供给光谱分析仪(光学SPA)。需要时，光学SPA与该端连接，并检查具有各个波长(信道)的波分复用光信号其功率幅值是否相同。由于假设当前状态下所要使用的仅仅是一个光学SPA，并假设其尺寸几乎与图19和图20所示的光在线放大器相同，所以如果连接上光学SPA的话，光在线放大器将比需要的大。因此，在需要时，比如在波分复用信号的数量增加的升级过程中，连接上光学SPA，来检查有各个波长的波分复用光信号其功率是否相同并调节之。
分束器BS7分出的光学主信号输出到分束器BS8，并分成一直向前的主光信号和向着OUT PD7传输的信号。也与分束器BS8相连接的结型PD8监视从光在线放大器输出端(光连接器5)反射的光，并通过线路将控制信号发送到激光二极管LD4,LD5,LD6，增强器BST1，和增强器BST2的泵浦光源(图20中未示出)。用结型PD8监视反射光，如果反射光提高，输出下降，且EDFs2-1和2-2的增益下降，则判断输出端连接器5是断开的。EDFs2-1和2-2的增益受到控制，以使从光在线放大器输出端输出的光信号功率近似等于或小于10mW。
从分束器BS8输出到OUT PD7的光信号强度转换成电信号。该电信号反馈到与光电二极管PD4的光信号一起完成AGC操作的AGC模块中，并反馈到ALC模块，在其中通过控制可变ATT的衰减量而完成ALC操作。ALC操作使光在线放大器的输出功率保持不变。如上所述，来自两个光电二极管PD3和OUT PD7的反馈信号被发送到ALC模块中。
从OUT PD7发送到ALC模块中的反馈与来自光电二极管PD4的反馈合并，并检测增益。由此控制激光二极管LD4,LD5,LD6,增强器BST1和BST2。
未被分束器BS8分出的主光信号(放大的波分复用光)与用WDM耦合器WDM4处理过的SV信号合并，并从光在线放大器的输出端输出。连接器3和4可以分别与增强器BST2和BST1连接，这些增强器是附加的泵浦光源单元，并且在内部激光二极管LD泵浦光功率不足的情况下使用。例如，若多路复用波长数量(信道数)是在1到8之间，内部激光二极管可以为泵浦光提高足够的功率。另一方面，若多路复用波长数量(信道数)是在9到16之间，要连接使用增强器BST1。若多路复用波长数量(信道数)是在17到32之间，要连接使用增强器BST1和BST2。
采用共振波长为1480nm且偏振态不相同的激光二极管LD7和LD8，作为增强器BST1泵浦光源。而且，由于激光二极管LD7和LD8的偏振态不相同，所要用偏振分束器PBS对激光二极管LD7和LD8进行偏振波合成，并通过尾光纤软线将其输出的增强器BST1的输出端。作为偏振波合成的结果，以不同偏振波形式输出的激光二极管泵浦光功率近似为“1+1=2”的关系。所以，设置多个激光二极管的优点可以很好地利用。
而且，BST1中激光二极管LD7和LD8的共振波长与激光二极管LD5和LD6的不同，并且用WDMPBS中的WDM耦合器合成(波分复用)激光二极管LD7和LD8。与之相似，若要合成相同波长的泵浦光，合成光的输出不总是等于总功率，因为泵浦光之间有相位差。但是，若用WDM耦合器合成波长原本就不同的泵浦光，总功率将有理想的关系“1+1=2”。因此可得到其功率近似等于激光二极管LDs所有光的总功率的泵浦光。
如上所述，激光二极管LD5和LD6的共振波长与激光二极管LD7和LD8的共振波长不同，且EDF2-2在1480nm带具有宽的吸收带。因此，1460nm和1480nm的泵浦光都在同一波段中被吸收，所以可以用作泵浦光。如上所述，用WDM耦合器合成具有不同波长的泵浦光，以便获得输出大的泵浦光。同时，如图24所示，光信号的放大操作可以在EDF的工作波段中完成。
如图20所示，用偏振分束器PBS合成激光二极管LD7和LD8的输出光之后，用分束器9对合成的光进行分束。分出的光通过衰减器ATT由光电二极管PD9接收。光电二极管PD9监视BST1中的激光二极管LD7和LD8的输出幅值是否正常，并监视合成激光二极管LD7和LD8输出所得的泵浦光功率幅值是否近似低于10mW，以确认BST1的尾光纤软线连接器4是否断开。如果根据光接收的结果确认连接器4是断开的，则从AGC模块向各个激光二极管发出指令以减小其输出。因此，进行泵浦光源LD1-LD3的APC，以将LD1-LD3的输出幅值降低。
在增强器BST1中，具有相同共振波长(1480nm)的泵浦光源LD7和LD8用偏振分束器PBS进行偏振波合成，并将泵浦光输出。为了简化结构，激光二极管LD7和LD8只在开与关之间切换。不进行AGC和APC操作。如果共振波长为1480nm的半导体激光器输出功率低，共振波长将向短波方向平移。例如，若共振波长移到1469nm附近，将不能用WDM PBS模块中的WDM耦合器把它与共振波长为1460nm的激光二极管LD5和LD6合成。如上所述，因为WDM耦合器是为将1480nm泵浦输入光从增强器BST1输入到EDF2-2而设计的，所以增强器BST1输出的共振波长为1460nm的泵浦光不能有效地输入到EDF2-2中。因此，激光二极管LD7和LD8共振波长固定在1480nm上。例如，若信道数为9至12，仅让激光二极管LD7在最大功率状态下工作即可。若信道数为13至16，则让激光二极管LD7和LD8在最大功率状态下工作。激励功率可以用AGC模块控制内部激光二极管LD5和LD6的输出功率来进行调节。
增强器BST2包括共振波长为1460nm的激光二极管LD9和LD10，和共振波长为1480nm的激光二极管LD11和LD12。激光二极管LD9和LD10的偏振不同于激光二极管LD11和LD12的。激光二极管LD9和LD10由偏振分束器PBS进行合成。而且，偏振波合成的激光二极管LD9和LD10的输出，与偏振波合成的激光二极管LD11和LD12的输出，由WDM耦合器再合成并输出。此外，合成的泵浦光在增强器BST2中由分束器BS10分束，并通过衰减器ATT4由光电二极管PD10接收。然后根据光电二极管PD10的光接收结果，确认各个激光二极管是否正确地工作。
没有被分束器BS10分出的大部分泵浦光通过连接器3发送到EDF2-2中。此外，光电二极管PD5确认连接器3是否正确连接。如果确认连接器3是断开的，则控制激光二极管LD9-LD12，以使从增强器BST2输出的泵浦光功率降低到对操作者眼睛没有危险的程度，并用光电二极管PD10检测增强器BST2的输出功率。在BST2中，用光电二极管PD10监视从WDM耦合器输出的总泵浦光功率，以使激光二极管1d9-1d12总是同时工作。BST2不具有所讨论过的BST1的技术问题。
如果将增强器BST1，或者增强器BST1和BST2连接上，则AGC模块使增益保持不变。但仅仅是道过激光二极管的开与关来控制增强器BST1和BST2。通过改变内部激光二极管LD4,LD5和LD6的输出进行微调。
此外，由于多个增强器BSTs，如增强器BST1和BST2，可以放在一个框架上，且与光在线放大器连接，所以光在线放大器有可能具有不同电导线连接和泵浦光连接。在此情况下，增强器BST1和BST2最初输出小的泵浦光，这对操作者的眼睛没有危险。如果增强器BST1和BST2与光在线放大器连接，则用光电二极管PD5或PD6监测该连接，并识别连接器3和4是否接通。然后从AGC模块发出继续增加泵浦光输出的指令。如果进行同一增强器与同一光在线放大器的泵浦光连接和电连接，在泵浦光输出幅值为该级最大幅值的情况下不会有问题。但是，如果连接出现错误，增加泵浦光输出的指令被发送到光在线放大器未输出泵浦光的增强器中。如果通过电导线接收到指令的增强器其泵浦光未连接到同一光在线放大器上，则该泵浦光会输入到另一个光在线放大器中，这会导致不正常的现象。此外，如果尾光纤软线没有连接上，高强度的泵浦光将泄露到外面，若操作者的眼睛暴露在该光线之下是很危险的。
所以，如果光在线放大器监测增强器BST1和BST2的连接，泵浦光的功率将稍稍增加(如，达到一安全光功率)，即使有光泄露出去。如果根据增加泵浦光功率的指令泵浦光功率稍有增加，则光在线放大器端确认尾光纤软线的连接和电导线的连接正确，并将加大泵浦光功率的指令发到增强器。
如上所述，通过将泵浦光功率按两级设定在对操作者没有危险的功率范围(在安全的发光状态下)内，并确认光在线放大器的端部连接正确后再加大泵浦光功率，可以避免高功率的泵浦光或泵浦光输入到错误的光在线放大器中的危险。
图19和20所示的光在线放大器用光电二极管监视光信号输出的总功率。因此如果多路复用波长数增加，将出现以下问题。假设在光传输线上传输的光信号每个波长的功率幅值都有上下限，且四个波长进行多路复用，并在最初设定的一级发送出去。在此情况下，四个不同波长的光信号都被发送出去，使功率在传输线的上下限之内。如果多路复用波长数量增加到8个，则光在线放大器会在增大波分复用光信号总功率的同时，把光信号的功率抑制到较低的幅值。这是因为光在线放大器监视波分复用光信号的总功率。
波分复用每个波长的光信号功率幅值会等于或低于传输线的下限。其结果是，不能保持传输系统的的性能。因此，如果多路复用的波长数量增加，要用SV信号通知每个光在线放大器。在接到通知后，在波长数增加时光在线放大器暂停ALC。因为光在线放大器也用作AGC放大器，如果波长数量增加该光在线放大器仍以恒定增益放大光信号。然后光在线放大器重新启动ALC，并将光信号功率幅值重置到预定值。利用SV信号，把为新的多路复用波长数而设定的整个光信号功率幅值设定在ALC模块中。在此方法中，可以在不设置新结构的条件下处理多路复用波长数量的增加。
而且，泵浦光功率必须与多路复用波长的数量一起增加。如果需要高功率的泵浦光，首先用该光在线放大器在噪声特性或噪声图“NF”好的980nm波段进行放大，然后在高效的1480nm波段进行放大。这种情况表示在图25中。图25的水平轴对应于EDF从进入端到出射端的距离，而垂直轴表示放大的光信号功率。图25表示980nm波段和1480nm波段的泵浦光。由于980nm波段的泵浦光是向前激励的，所有泵浦光从EDF的进入端输入，并随着其向后传播被消耗掉。此外，由于1480nm波段的泵浦光是向后激励的，所有泵浦光是从EDF出射端向着进入端输入的，并随着其向前传播被消耗掉。同时，光信号从进入端向着出射端传输。所以，光信号的功率是在其向着出射端前进的过程中逐渐放大的。如上所述，通过在980nm波段完成放大并在1480nm波段进行充分的放大，有较好噪声特性的光信号得到放大。
参考图19和20所述的光在线放大器的结构，也用于光后置放大器和光前置放大器。但是注意，光后置放大器不包括WDMs1和2，它们用于在输入端从波分复用光信号中分离SV信号，光前置放大器不包括WDM4，它用于在输出端将SV信号与波分复用光信号合成。
接下来，参考图26说明在图19和20中述及的波分复用光放大器，尤其涉及光在线放大器LWAW1的控制电路。下述监视信号输入到光信号监视电路120中。
1)由光电二极管PD1检测的前置级光放大单元的光输入幅值，
2)由光电二极管PD2检测的前置级光放大单元的光输出幅值，
3)由光电二极管PD3检测的可变光衰减器VATT的光输出幅值(色散补偿模块DCM的光输入幅值)，
4)由光电二极管PD4检测的后置级光放大单元的光输入幅值(色散补偿模块DCM的光输出幅值)，
5)由光电二极管PD8检测的来自光连接器的反射光量，
6)由OUT PD7检测的后置级光放大单元的光输出幅值，
7)由光电二极管PD6和PD10检测的来自泵浦光源单元BST1和BST2的泵浦光检测信号。
如图26所示，光信号监视电路120将这些监视结果输入到构成AGC/ALC模块的控制电路132，并用偏压控制电路122控制泵浦光源模块121中的各个激光二极管LD1-LD3的偏置电压，以控制激光二极管LD1-LD3的输出功率。温度控制电路123控制相应LD1-LD3的温度，以使温度保持不变。由光信号监视电路120检测出的前置级放大单元和衰减器VAT的监视信号，通过模/数转换电路125输入到CPU131。偏置电压值和周围空气温度信息，分别从偏置电压控制电路122和周围空气温度传感器124输入到A/D转换电路125。后置级光放大单元中的AGC模块以相似的方式工作。
CPU131处理从I/O端口输入的各条监视信息，并将工作状态，报警信号，监视信息等等作为监视/控制信号输出到光维护信道接口OSCIW1。CPU131分析从光维护信道接口OSCIW1接收的监视控制信息，并输出用于激活偏压控制电路122和127、温度控制电路123和128的信号，以开和关泵浦光源模块121和126。
接下来，参考图27和28示出的状态转变示意图，说明控制光在线放大器LWAW1的CPU131的工作情况
如上所述，WDM光放大器可以用于放大32信道的波分复用光信号。CPU131控制WDM光放大器的状态，实现各种监视处理，并进行外部通信(具体地，通过OSC进行的监视控制信息通信)。用图1A和1B所示的波分复用传输系统，不同的信息条目(如OC-192,OC-48等等)加载在要波分复用的多个波长(信道)上，并用一个单模光纤发送多路复用的波长。该系统可以大大地提高传输容量。该系统所用的光放大器必须以相同的增益放大每一个波长。而且，随着通信需求的增加，光放大器必须能使波长(信道)数量能遥控地增加/减少(如，在每个信道传输容量从2.4Gbps增加到10Gbps时，必须减少波长的数量)，且必须在使用过程中能使信道数量增加/减少(服务中的可升级性)。参考图27和28说明能够应付这些功能的CPU131其工作状态/转变。
如图27所示，电源关闭状态A是光放大器电源关闭的状态。在输入停止状态B下，光放大器的输入等于或小于输入复位阈值，且没有能量提供给前置级和后置级放大单元的泵浦光源激光二极管LD1-LD3和激光二极管LD4-LD6。
在预置级安全出光状态C下，前置级放大单元的EDF模块1的增益达到一设定值(AGC设定电压)，但输出的是安全光幅值。后置级放大单元的输入幅值低于输入复位阈值，且由于色散补偿模块DCM未连接或光连接器1和2不正常连接，后置级放大单元中的泵浦光源激光二极管LD4-LD6处于暂停状态。BST1和BST2也处于暂停状态。
在安全出光状态D下，光放大器的输出端连接器5处于释放状态，且光输出功率被控制在对人体安全的程度。如果启动“激光安全允许”，则光放大器处于安全出光状态D。如果在最初设定的时候接收到“激光安全禁止”，则状态不转变到安全出光状态D。状态转变示意图中的安全出光“OFF”(激光安全禁止)对应于从安全出光状态变为正常出光状态的转变，而且当安全出光状态是向着ALC状态E1转变时，不检测状态转变示意图中的安全出光“ON”(激光安全ON)情况下输出连接器5的插入/拔出。BST1和BST2也处于暂停状态。在安全出光状态或是正常出光状态下，均响应于安全出光“ON”/“OFF”指令对EDF1的工作进行控制。
在ALC状态E1下，通信可以实际地进行通信。在ALC状态E1，根据波长数量信息和光放大器数量，用暂停的可变光衰减器实施输出(总量)恒定控制。
在AGC状态E2下，可变光衰减器ATT的衰减量是固定的，且AGC/APC模块和AGC模块分别进行控制，以使前置级EDF1模块1和后置级EDF模块2的增益保持不变。在AGC状态E1下，可变光衰减器ATT被控制，使波分复用光信号在输出端的输出总量保持恒定。同时，在AGC状态E2，总输出固定在平均值(此状态称为冻结状态)。如果波长数量(信道数)以低于AGC控制速度的速度增加/减少，则对现有信道(继续提供服务的信道)的输出无效，因为增益是不变。该状态是正常出光状态的一种。
此外，在AGC状态E2，扩展泵浦光源增强器BST1和BST2模块可增/减少。增加模块数量的过程与参考图19和20所描述的相同。各种状态和状态转变在下文中还要详细说明。
如图26和28所示，在从电源OFF状态向输入断开状态的转变中，为光放大单元供电，从OSC接收“预备”(操作信息)和“条件”(条件设定)，并进行初始化设定。由于使泵浦光源LD的温度达到预定值需要一段时间，所用控制在这一级开始。
输入断开状态，是光放大器的输入功率(光电二极管PD1的输出)等于或低于硬件所设定输入复位阈值的状态，而且有输入断开信号从光信号监视电路120输出到CPU131中。另外，在输入断开状态，前置级和后置级光放大单元的泵浦光源激光二极管D1-LD4和激光二极管LD3-LD4上没有加偏置电流。
如果CPU131检测到输入断开信号，CPU131将向OSCIW1输出一个报警信号LOL(光损耗)。注意，输入复位阈值取决于信道的数量。如果作为读取输入断开状态中信道数的结果，信道数为“O”,CPU131保持在输入断开状态。从输入断开状态向着预置级安全出光状态的转变包括以下内容；
(1)检测从光电二极管PD1输入的光等于或大于输入复位值的情况；
(2)开始为前置级放大单元中泵浦光源LD1-LD3提供偏置电流。设定AGC/APC模块的时间常数，以使得前置级EDF模块的增益缓慢达到预定值。
(3)ALC模块实施控制，以便通过适度降低可变衰减器ATT的衰减量，使可变衰减器ATT的波分复用光输出缓慢地变到安全出光量。由于可变衰减器ATT的输出幅值(衰减量)设定在一个对人体安全的值，所以既使没有连接色散补偿模块DCM，也不必担心会发射出对人体有危险的出光量。在该转变中，后置级放大单元中的泵浦光源LD4-LD6上未加偏置电流。
在预置级安全出光状态下，尽管前置级EDF模块1的增益达到预定值(AGC设定电压)，用ALC模块将EDF模块1的输出幅值控制在安全出光量。由于色散补偿模决DCM未连接或未连接好，在预置级安全出光状态下，后置级EDF模块2的输入幅值低于输入复位阈值，且后置级EDF模块2中的泵浦光源LD4-LD6的工作处于暂停状态。
从预置级安全出光状态向安全出光状态的转变包括：
(1)检测由光电二极管PD4测出的后置级放大单元输出幅值等于或大于输入复位阈值的情况。
(2)为了补偿色散补偿光纤DCF的损耗，用ALC模块调节可变衰减器ATT的衰减量。
特别是，控制ATT的衰减量，以使后放大器部件(受PD4监视的)的输入幅值等于后放大器部件输入幅值的参考值(dBm/ch，如-12dBm/ch)。如果波长的数量为四个，则该参考值设定为-6dBm/ch(=-12+6(四个波长))。
(3)开始用AGC模块为后置级EDF模块2中的泵浦光源LD4-LD6提供偏置电流。AGC模块缓慢地增大后置级EDF模块2的增益。预设安全出光电压，以使后置级EDF模块2的输出幅值保持在安全出光量。AGC模块有两个参考值，安全出光预设电压和AGC预设电压，并通过模拟最大化电路，控制着泵浦LDs的驱动电压。
从安全出光状态向ALC状态的转变包括以下内容：
(1)如果OUT PD7检测到的输出光功率与光电二极管PD8检测的反射光功率之比超过预定值(如果反射光功率减少)，检测光连接器5的连接情况。
(2)将AGC设定电压缓慢地增加到预定值。
(3)解除安全出光设定电压。
ALC状态与AGC状态之间的转变包括以下内容：
(1)从光维护信道接收用于转换AGC模式的信号。
(2)当接收到用于ALC模块的转换信号时，固定可变衰减器ATT的衰减量。光放大器工作在AGC模式下(恒定增益控制模式)
(3)从OSC接收波长数量(信道数)信息。检查扩展泵浦光源增强器BST1和BST2的数量是增加还是减少了。通过OSC告知连接BST1和BST2。
(4)在用OSC完成波长数(信道数)增加/减少的基础上，检测用于转换AGC模式的信号的断开情况。
(5)将ALC设定电压更新到对应于该波长数量(信道数)的值，并从ALC模块输出该电压值。此外，更新对应于该波长数的输入和输出阈值，并用ALC模块开始ALC控制。
从ALC状态向安全出光状态的转变包括以下内容：
(1)如果OUT PD7检测到的输出光功率与光电二极管PD8检测的反射光功率之比等于或低于预定值(如果反射光功率增加)，检测输出端的光连接器5的断开情况。
(2)把后EDF2的AGC模式的安全出光设定电压接通。
(3)降低后置级EDF中AGC模块的AGC设定电压(断开AGC设定电压)。
从AGC状态向安全出光状态的转变包括以下内容：
(1)如果OUT PD7检测到的输出光功率与光电二极管PD8检测的反射光功率之比等于或低于预定值(如果反射光功率增加)，检测输出端的光连接器5的断开情况。
(2)后EDF2的AGC模块的安全出光设定电压接通。
(3)降低后置级EDF中AGC模块的AGC设定电压(断开AGC设定电压)。
从各个状态向输入终止状态的转变包括以下内容：
(1)如果来自光电二极管PD1的输入幅值等于或小于阈值，检测输入终止的情况。
(2)将AGC模块的AGC设定电压设定为“0”
(3)将ALC模块的安全出光设定电压设定为“0”
(4)将AGC/ALC模块的AGC设定电压设定为“0”
(5)将ALC模块的ALC设定电压设定为“0”
图29A是表示DCM损耗变化的图表。图29B是表示输入功率变化的图表。图29A和29B表示了如何利用衰减实现与色散补偿损耗或输入功率幅值元关的同一输出功率。参见图29A，如果没有DCM损耗，就要采用更大的衰减。相反，如果DCM损耗越大，所用的衰减就越小。与之相似，在图29B中，如果衰减器的输入功率越大，用于平衡该功率的衰减就大。如果输入衰减器的功率小，所需的衰减就小。
接下来，将参考图30至40说明用图1A和1B所示波分复用系统中光维护信道OSC增加/减少信道数的程序。
在图1A和1B所示波分复用系统中，在在线状态(服务状态)下，用波长为1510nm的光维护信道OSC的DS1帧(在图11中示出)来控制信道的增加/减少。用DS1帧的OSC-AIS字节(时间间隙9)发送增加/减少信道数量的控制信号。OSC-AIS字节的内容表示在图30和31中。此外，图32-37表示了在信道数增加/减少时各个光放大器(TWAA,LWAWs1-3,RWAB)的工作程序。工作流程图表示在图38-40中。
操作者首先用波分复用/解复用器件WMUXA的控制板输入表示信道1-32比特率是2.4Gbps还是10Gbps，和信道1-32是处于服务状态(“IS”)还是处于非服务状态(“OOS”)的预备信息(使用信息)，并在信道数增加/减少时，更新加/减信道的使用信息(图38和图32的步骤S1)。
将使用信息发送到波分复用/解复用器件WMUXA的OSC接口(OSCIA)。OSC接口OSCIA将每个信道的比特率信息(WCR)和IS/OOS信息(WCS)发送到光中继器1-3,OSCIWs1-3，且相对端的波分复用/解复用器件WMUXB的OSCIB使用OSC中时间间隙23的多帧字节中WCR和WSC字节，并用OSC-AIS字节的命令“c”告知WCR和WSC字节的变化。
然后操作者用控制板输入一个命令，用于将各个光放大器(TWAA,LWAWs，和RWAB)的模式从ALC模式改变成AGC模式。该命令被发送到OSC接口OSCIA和TWAA的CPU。光后置放大器TWAA的模式从ALC模式改变成AGC模式。OSC接口OSCIA在OSC的DS1帧中OSC-AIS字节里按预定方案设置位b2至b5，并将这些位发送到各个光放大器(LWAWs1-3和RWAB)中的光维护信道接口OSCIWs1-3和OSCIB(见图32和图38至40的S2)。
光维护信道接口OSCIWs1-3和OSCIB将OSC-AIS字节中位b2至b5的内容通知各个光放大器中的CPUs。如果CPUs检测到从ALC模式向AGC模式转变的命令，则CPUs控制从ALC模式向AGC模式的转变。在各个光中继器和波分复用/解复用器件WMUXB中，当光在线放大器LWAW1-3和光前置放大器RWAB已经转变到AGC模式时，用OSC的时间间隙5和6中的DCC字节，将完成模式转变的消息发送到WMUXA(见图34和图38至40的S3)。
MCA单元确定在信道数增加/减少时，是否有必要在各个光放大器中增加/减少扩展泵浦光源增强器BST1和2。如果“是”，MCA单元向各个中继器1-3和波分复用/解复用器件WMUXB发出命分以确定是否用OSC-AIS字节的命令“d”连接上增强器BST1或2。此外，MCA单元向光后置放大器TWAA的CPU发出验证自己器件(WMUXA)的光后置放大器TWAA中扩展泵浦光源增强器BST1和2连接状态的命令。例如，如果信道数在1至8之间，仅使用内部泵浦光源LD1-6产生的泵浦光功率。如果信道数在9至16之间，除了用内部泵浦光源激光二极管LD1-6之外，还必须通过让扩展泵浦光源增强器BST1工作来增加泵浦光功率。而如果信道数在17至32之间，增强器BST1和2都必须工作起来。如图38-40的54中所示，用OSC的DCC字节发送各个光中继器1-3中光在线放大器LWAW1-3的增强器BST1和2的连接验证信息，并用波分复用/解复用器件WMUXA中的管理器件MCA进行验证(见图38-40的S4)。
接着，如图35和图38-40的S5所示，实际增加/减少了一个信道。然后，波分复用/解复用器件WMUXA和WMUXB中光谱分析仪SAUA和SAUB的CPUs根据新的新的信息来更新设定值。CPUs加大光衰减器VATA1-32和VATBs1-32的衰减量，这取决于加/减了几个信道，并用SAUA验证该信道是处于输入终止状态。如图38-40的56-59中所示的，在验证之后，用光谱分析仪SAUA和SAUB和光可变衰减器VATA和VATB的CPUs调节波分复用/解复用器件WMUXA和WMUXB的光可变衰减器VATA1-32和VATBs1-32的衰减量，并设定出最佳值。
MCA单元将更新波长(信道)信息的命令发送到光中继器1-3和波分复用/解复用器件WMUXB中。该命令是由OSCIA作为OSC中OSC-AIS字节的“g”发送出去的。除了波分复用/解复用器件WMUXA之外，光中继器1-3和波分复用/解复用器件WMUXB用WCR和WCS字节的信息更新信道信息。此外，如图38-40的S11所示，根据更新的信道信息改变光放大器的CPU所用的、和图26-28所说明的各个阈值和设定值。
如图38-40的S12所示，各个光中继器1-3和波分复用/解复用器件WMUXB用OSC的DCC字节通知MCA单元，向ALC模式转变的准备就绪。
接着，管理器件MAC命令所有光放大器从AGC模式转变成ALC模式。从AGC模式转变成ALC模式的通知是用OSC的OSC-AIS字节的命令“h”进行的。当每个光放大器的CPU接收的OSC的命令“h”,CPU执行控制操作，以便完成从AGC模式转变成ALC模式。如图36和图38-40的S12所示，当完成向ALC模式的转变之后，各个光中继器1-3和波分复用/解复用器件WMUXB用OSC的DCCs通知MCA向ALC模式的转变已经完成，即各个光放大器工作在正常出光状态下。如果各个光中继器1-3用奇偶校验位检测到光维护信道OSC的错误(监视/控制光信号停止(光的损耗)，监视/控制信号信道未连接好(设备的损耗))和接收错误，则在OSC-AIS字节的b1位上设置一个标识位。然后将检测到的错误通知下游端。
如上所做的详细说明，本发明提供了一种波分复用光通信系统的光放大器，它克服了前面所述的问题，并可以用光维护信道来控制在线(在系统工作时)的光放大器。
上述说明是用一个波分复用光信号作为实例给出的。但是，本发明的光放大器当然也可以用于单波光信号。
尽管已经结合优选实施例和实例对本发明进行了说明，但应该理解，符合上述原理的改变，对本领域的普通技术人员而言是显而易见的，没有违背本发明的构思和范围。所以，本发明不限于优选的实施例和实例，而包括所述的改变。

Claims (18)

1．一种光传输系统，包括
一个在光纤上多路复用具有不同波长的多个光信号的多路复用器；和
一个在光纤上发送控制信号的发送器，该控制信号识别光纤上加载的光信号数量。
2．根据权利要求1光传输系统，其中控制信号具有不同于要在光纤上发送的光信号波长的波长。
3．根据权利要求2光传输系统，还包括具有一定放大波长范围的光放大器，多个光信号处于放大波长范围内，且控制信号处于放大波长范围之外。
4．根据权利要求1光传输系统，其中控制信号加载着各个不同波长的传输速率和传输状态的信息，和用于改变光信号数量的控制信息。
5．根据权利要求1光传输系统，还包括光放大器，它具有：
掺杂稀土元素的光纤；及
为掺杂稀土元素光纤提供泵浦光的可变泵浦光源，该泵浦光随光纤上所载光信号数量而变。
6．根据权利要求5光传输系统，其中可变泵浦光源是一个模块数可改变泵浦光源，且通过改变模块数量来改变泵浦光。
7．根据权利要求5光传输系统，其中通过改变单个单一光源的输出改变来自可变泵浦光源的泵浦光。
8．根据权利要求1光传输系统还包括：
加/减多路复用器，以将光信号增加到光纤上或从光纤上取出光信号；以及
一比较器，用于比较光纤上所载的光信号数量与增加到光纤上的信号数量或从光纤上取出的光信号数量，并根据所作的比较改变控制信号。
9．根据权利要求1光传输系统，还包括一转发器(transponder)，以将光信号从原波长转变到将要多路复用的波长上。
10．根据权利要求9光传输系统，其中具有多个转发器，每个光信号对应一个转发器。
11．一种光传输系统，包括：
一个在光纤上多路复用具有不同波长的多个光信号的多路复用器；和
一个在光纤上发送控制信号的发送器，该控制信号具有不同于要在光纤上发送的光信号波长的波长。
12．根据权利要求11光传输系统，其中控制信号识别光纤上加载的光信号数量。
13．根据权利要求11光传输系统，还包括具有一定放大波长范围的光放大器，多个光信号处于该放大波长范围内，且控制信号处于该放大波长范围之外。
14．根据权利要求11光传输系统，还包括光放大器，它具有：
掺杂稀土元素的光纤；及
为掺杂稀土元素光纤提供泵浦光的可变泵浦光源，该泵浦光随光纤上所载光信号数量而变。
15．根据权利要求14光传输系统，其中可变泵浦光源是一个模块数可改变泵浦光源，且通过改变模块数量来改变泵浦光。
16．根据权利要求14光传输系统，其中通过改变单个单一光源的输出改变来自可变泵浦光源的泵浦光。
17．根据权利要求11光传输系统，还包括：
加/减多路复用器，以将光信号加到光纤上或从光纤上取出光信号；以及
一比较器，用于比较光纤上所载的光信号数量与加到光纤上的信号数量或从光纤上取出的光信号数量，并根据所作的比较改变控制信号。
18．根据权利要求11光传输系统，还包括一转发器，以将光信号从原波长转变到将要多路复用的波长上。
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