DE60301482T2

DE60301482T2 - Pumpenergiequelle, Verfahren zur Pumpenergieerzeugung für ein optisches Übertragungssystem und ein optisches Übertragungssystem

Info

Publication number: DE60301482T2
Application number: DE60301482T
Authority: DE
Inventors: Cahterine Martinelli
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2003-02-18
Filing date: 2003-02-18
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2023-02-19
Also published as: DE60301482D1; EP1450501A1; US7162119B2; ATE303683T1; EP1450501B1; US20040161190A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Pumpenergiequelle zum Einspeisen von Pumpenergie in ein optisches Übertragungssystem, das ein optisches Signal über eine Lichtleitfaser überträgt, insbesondere ein optisches Übertragungssystem, in welchem ein Strahl der besagten Pumpenergie derart in besagte Lichtleitfaser eingespeist wird, daß sich der besagte Strahl der besagten Pumpenergie in der gleichen Richtung wie das besagte optische Signal ausbreitet.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zum Einspeisen von Pumpenergie in ein optisches Übertragungssystem zur Übertragung eines optischen Signals über eine Lichtleitfaser, insbesondere ein optisches Übertragungssystem, in welchem ein Strahl der besagten Pumpenergie derart in besagte Lichtleitfaser eingespeist wird, daß sich der besagte Strahl der besagten Pumpenergie in der gleichen Richtung wie das besagte optische Signal ausbreitet.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich außerdem auf ein optisches Übertragungssystem, beinhaltend einen oder mehrere Lichtleitfaserabschnitte zum Übertragen eines optischen Signals über besagte Lichtleitfaser, und ferner beinhaltend eine Pumpenergiequelle zur Bereitstellung von Pumpenergie.
Eine derartige Pumpenergiequelle, ein Verfahren zum Einspeisen von Pumpenergie in ein optisches Übertragungssystem und ein optisches Übertragungssystem sind aus dem Dokument WO 02/056510 A2 bekannt. In der zusammenfassenden Patentbeschreibung aus Japan, Band 2002, Nr. 2 vom 2. April 2002 sowie in JP 2001 305594 A wird ein optischer parametrischer Verstärker mit verbesserter Verstärkung beschrieben. Diesem Dokument zufolge werden Pumplichtstrahlen, welche eine erste Wellenlänge haben, und Signallichtstrahlen, welche eine zweite Wellenlänge haben, in ein optisch nichtlineares Medium dritter Ordnung eingespeist, wobei die Signallichtstrahlen, welche die zweite Wellenlänge haben, verstärkt und durch einen optischen parametrischen Prozeß ausgegeben werden. Der Verstärker ist mit einem optischen Verstärker, welcher die Pumplichtstrahlen verstärkt, sowie mit einem Mittel versehen, das Licht, welches andere Wellenlängen als die Wellenlängen der Pumplichtstrahlen aufweist, aus den vom optischen Verstärker ausgegebenen Lichtstrahlen eliminiert und die Pumplichtstrahlen in das Medium einspeist.
Im Artikel "Novel pumping schemes for thulium doped fiber amplifier", Optical Fiber Communication Conference, Technical Digest Post-Conference Edition, Baltimore, MD, 7. bis 10. März 2000, New York, IEEE, US, Band 2 von 4, 7. März 2002, Seiten 14 bis 16, wird ein Pumpverfahren für thuliumdotierte Faserverstärker beschrieben. Diesem Dokument zufolge ist ein bidirektionales Pumpen im Hinblick auf die Verstärkung und den Leistungskonversionswirkungsgrad wesentlich zweckmäßiger als unidirektionales Pumpen.
Im Dokument EP 1 111 741 A2 wird ein Faserverstärker wie zum Beispiel ein mit einem Seltenerd-Metall dotierter Faserverstärker beschrieben, der mindestens zwei getrennte Abschnitte einer dotierten Faser beinhaltet, wobei restliche Pumpleistung, die in einer Stufe des Verstärkers verbleibt, in den anderen Abschnitt der dotierten Faser eingekoppelt und von dieser wiederverwendet wird. Insbesondere wird ein zweiter und längerer Abschnitt der Faser von einem extern zugeführten Pumpsignal direkt gepumpt, während ein erster und kürzerer Abschnitt der Faser die restliche Pumpleistung aus dem zweiten Abschnitt als Pumpsignaleingang nutzt.
Pumpenergiequellen des obengenannten Typs kommen verbreitet in optischen Übertragungssystemen zur Anwendung, die eine Lichtleitfaser beinhalten, welche als Wellenleiter zur Führung eines optischen Signals wirkt. Da optische Signale bei ihrer Ausbreitung über eine Lichtleitfaser gedämpft werden, ist eine Verstärkung besagter optischer Signale wünschenswert.
Optische Verstärker nach dem Stand der Technik sind beispielsweise erbiumdotierte Faserverstärker (Erbium-Doped Fiber Amplifiers, EDFAs) und Raman-Verstärker, von denen letzterer den wohlbekannten Effekt der stimulierten Raman-Streuung (Stimulated Raman Scattering, SRS) ausnutzen. Beide erfordern keine Konvertierung des optischen Signals in ein elektrisches Signal, bevor die Verstärkung erfolgt. Allgemein bieten Raman-Verstärker den Vorteil, daß die Verstärkung optischer Signale direkt in einer gewöhnlichen Lichtleitfaser erzielt wird, während EDFA-Systeme zum Erzielen einer Verstärkung beispielsweise erbiumdotierte Lichtleitfaserabschnitte erfordern.
Raman-Verstärker lassen sich auf zweierlei Weise konfigurieren, und zwar in vorwärtsgepumpter Konfiguration, bei der sich ein Pumpenergiestrahl in der gleichen Richtung wie das zu verstärkende optische Signal ausbreitet, und in rückwärtsgepumpter Konfiguration, bei der sich ein Pumpenergiestrahl in der dem zu verstärkenden optischen Signal entgegengesetzten Richtung ausbreitet. Ausbreitung in der gleichen Richtung bedeutet, daß sowohl die Pumpenergie als auch das zu verstärkende optische Signal in der gleichen Richtung fortschreiten, während eine Ausbreitung in entgegengesetzter Richtung einen Zustand beschreibt, in dem die besagte Pumpenergie und das besagte optische Signal in entgegengesetzten Richtungen fortschreiten.
Das Vorwärtspumpen gilt als aussichtsreiche Technik und läßt sich auch mit dem Rückwärtspumpen kombinieren, was eine Verbesserung des optischen Signal-Rausch-Verhältnisses (Optical Signal-to-Noise Ratio, OSNR) und eine Verminderung der doppelten Raleigh-Streuung ermöglicht.
Allerdings erzeugen heute übliche Pumpenergiequellen wie etwa die gängigen Diodenlaser ein vergleichsweise hohes relatives Intensitätsrauschen (Relative Intensity Noise, RIN), also unerwünschte Amplitudenschwankungen der Intensität eines Ausgangsstrahls. Für die meisten Laserarten weist das besagte RIN eine 1/f-Charakteristik auf, was bedeutet, daß das RIN bei niedrigen Modulationsfrequenzen f maximal ist. Bei höheren Frequenzen ist das RIN durch weißes Rauschen begrenzt, das gleichzeitig auch das minimale RIN definiert.
Das besagte RIN wird auf das optische System übertragen, während das besagte optische Signal durch Raman-Verstärkung verstärkt wird, vor allem in einer vorwärtsgepumpten Konfiguration, weil der Vorgang der Raman-Streuung, auf welchem die besagte Raman-Verstärkung basiert, ein nahezu momentaner Vorgang ist. Selbst hochfrequente Schwankungen der besagten Pumpenergiequelle beeinflussen also die Verstärkung des besagten optischen Signals, was in höchstem Maße unerwünscht ist.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist folglich die Bereitstellung einer Pumpenergiequelle, vorzugsweise mit einem niedrigen RIN, ein verbessertes optisches Übertragungssystem und ein verbessertes Verfahren zum Einspeisen von Pumpenergie in ein optisches Übertragungssystem.
Dieses Ziel wird mit einer Pumpenergiequelle gemäß der Präambel von Anspruch 1 durch eine zusätzliche Lichtleitfaser erreicht, die in der Lage ist, einem optischen Signal, das sich in der besagten zusätzlichen Lichtleitfaser ausbreitet, eine Raman-Verstärkung zu verleihen, durch eine zusätzliche Quelle, welche ein zusätzliches Quellsignal liefert, das in besagte zusätzliche Lichtleitfaser eingespeist werden kann, sowie durch eine zusätzliche Pumpe, welche ein zusätzliches Pumpsignal liefert, das in besagte zusätzliche Lichtleitfaser eingespeist werden kann, so daß es sich entgegengesetzt zum besagten zusätzlichen Quellsignal ausbreitet. Das besagte zusätzliche Pumpsignal breitet sich also im Vergleich zum zusätzlichen Quellsignal in entgegengesetzter Richtung aus.
Da sich das zusätzliche Pumpsignal erfindungsgemäß entgegengesetzt zum besagten zusätzlichen Quellsignal ausbreitet, wird das besagte zusätzliche Quellsignal durch Raman-Verstärkung innerhalb der besagten zusätzlichen Lichtleitfaser in rückwärtsgepumpter Konfiguration verstärkt, was besonders im Hinblick auf die RIN-Übertragung vom besagten zusätzlichen Pumpsignal auf besagtes zusätzliches Quellsignal von Vorteil ist.
Dies ist darauf zurückzuführen, daß Amplitudenschwankungen des besagten zusätzlichen Pumpsignals während der Raman-Verstärkung des zusätzlichen Quellsignals innerhalb der rückwärtsgepumpten Konfiguration ausgemittelt werden, da z.B. jedes einzelne Bit eines digitalen zusätzlichen Quellsignals mehrere Millisekunden des zusätzlichen Pumpsignals sieht. Es findet also – im interessierenden Frequenzbereich von z.B. 50 kHz bis 10 GHz – praktisch keine Übertragung des RINs vom zusätzlichen Pumpsignal auf das zusätzliche Quellsignal statt.
In einem niedrigeren Frequenzbereich von 0 kHz bis etwa 10 kHz erfolgt keine RIN-Übertragung vom zusätzlichen Pumpsignal auf das zusätzliche Quellsignal, was auf ein Phänomen zurückzuführen ist, das als Tiefpaßverhalten der oben beschriebenen RIN-Übertragung einer Raman-Verstärkung vom rückwärtsgepumpten Typ bezeichnet werden kann.
Die besagte RIN-Übertragung im niedrigeren Frequenzbereich wirkt sich jedoch nicht auf die Übertragung eines derart verstärkten optischen Signals aus, weil die Eingangsstufen von optischen Übertragungsempfängern im oben erwähnten Frequenzbereich von etwa 50 kHz bis etwa 10 GHz gewöhnlich ein Bandpaßverhalten zeigen.
In einer vorwärtsgepumpten Konfiguration zeigt die RIN-Übertragung ein Tiefpaßverhalten, das ausschließlich auf die Dispersion der Faser zurückzuführen ist. Daher beschränkt sich die RIN-Übertragung in einer vorwärtsgepumpten Konfiguration auf einen bestimmten (Tiefpaß-) Frequenzbereich mit Grenzfrequenzen im Bereich von einigen zehn MHz. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dies durch Raman-Verstärkung des besagten zusätzlichen Quellsignals mittels Rückwärtspumpen des besagten zusätzlichen Pumpsignals vermieden.
Auf diese Weise kann das RIN des verstärkten zusätzlichen Quellsignals, das durch rückwärtsgepumpte Raman-Verstärkung des besagten zusätzlichen Quellsignals mit dem besagten zusätzlichen Pumpsignal erzielt wird, sehr niedrig gehalten werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet die besagte zusätzliche Quelle einen Distributed-Feedback-Laser (DFB-Laser), der ein zusätzliches Quellsignal mit sehr niedrigem RIN erzeugt. Auf diese Weise sind weitere Verbesserungen im Hinblick auf ein niedriges RIN des besagten verstärkten zusätzlichen Quellsignals möglich. Natürlich sind zum Erzeugen des zusätzlichen Quellsignals auch andere Arten von Laserquellen verwendbar, die ein sehr niedriges RIN aufweisen. Allgemein ist gemäß einer weiteren Variante der Erfindung das RIN des besagten zusätzlichen Quellsignals vorteilhafterweise niedriger als das RIN des besagten zusätzlichen Pumpsignals.
Insgesamt hat das verstärkte zusätzliche Quellsignal im interessierenden Frequenzbereich von 50 kHz bis 10 GHz ungefähr dasselbe niedrige RIN wie das zusätzliche Quellsignal selbst.
Das verstärkte zusätzliche Quellsignal kann zur Raman-Verstärkung des optischen Signals des optischen Übertragungssystems verwendet werden. Wegen des niedrigen RINs des verstärkten zusätzlichen Quellsignals ist es möglich, das verstärkte zusätzliche Quellsignal vorteilhafterweise als Pumpsignal für die Raman-Verstärkung des besagten optischen Signals in einer rückwärtsgepumpten Konfiguration zu verwenden.
Um die Raman-Verstärkung in der besagten zusätzlichen Faser wie oben beschrieben zu ermöglichen, wird mit einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, daß eine Wellenlänge des besagten zusätzlichen Quellsignals größer ist als eine Wellenlänge des besagten zusätzlichen Pumpsignals. In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform liegt die Wellenlängendifferenz zwischen dem besagten zusätzlichen Quellsignal und dem besagten zusätzlichen Pumpsignal in einem Bereich von etwa 80 nm bis 120 nm, damit eine zur Raman-Verstärkung gehörende Raman-Verstärkungsbandbreite optimal genutzt wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das besagte zusätzliche Quellsignal der besagten zusätzlichen Quelle depolarisiert ist und/oder eine hohe spektrale Bandbreite aufweist.
Eine Depolarisation des besagten zusätzlichen Quellsignals trägt zur Minimierung der Polarisationsabhängigkeit der Raman-Verstärkung bei.
Eine hohe spektrale Bandbreite verringert den Einfluß des Brillouin-Effekts, der eine Wechselwirkung zwischen einem optischen Signalen und akustischen Wellen beschreibt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine optische Leistung des besagten zusätzlichen Pumpsignals größer ist als eine optische Leistung des besagten zusätzlichen Quellsignals, damit genügend Energie für die Verstärkung zur Verfügung steht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet das zusätzliche Quellsignal mehrere Quell-Wellenlängen, so daß die Pumpenergiequelle auch in optischen Übertragungssystemen, die im Wellenlängenmultiplexbetrieb (Wavelength Division Multiplex, WDM) arbeiten, eingesetzt werden kann, beispielsweise zur gleichzeitigen Verstärkung mehrerer Wellenlängenkanäle des besagten optischen Signals.
Mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, daß die besagte zusätzliche Pumpe mindestens einen Diodenlaser beinhaltet.
Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet die besagte zusätzliche Pumpe mindestens einen Raman-Faserlaser. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, da ein Raman-Faserlaser eine hohe Ausgangsleistung hat und sich daher ideal zum Pumpen eines anderen Signals eignet.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Pumpenergiequelle gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Restleistung des besagten zusätzlichen Pumpsignals, die in ein erstes Ende der besagten zusätzlichen Lichtleitfaser eingespeist wird, an einem zweiten Ende der besagten zusätzlichen Lichtleitfaser zurückgewonnen werden kann. Auf diese Weise kann die optische Restleistung des zusätzlichen Pumpsignals wiederverwendet werden, was eine optische Leistung des besagten zusätzlichen Pumpsignals, das in das erste Ende der zusätzlichen Lichtleitfaser eingespeist wird, minus der zum Verstärken des besagten zusätzlichen Quellsignals aufgewendeten Energie, welche vom Leistungskonversionswirkungsgrad der Raman-Verstärkung abhängt, sowie Ausbreitungsverlusten aufgrund der Ausbreitung vom ersten Ende zum zweiten Ende der zusätzlichen Lichtleitfaser ergibt.
Eine weitere Lösung für das Ziel der vorliegenden Erfindung ist durch ein Verfahren zum Einspeisen von Pumpenergie in ein optisches Übertragungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung gegeben.
Eine Lösung für das Ziel der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf das besagte optische Übertragungssystem ist durch die besagte Pumpenergiequelle gekennzeichnet, beinhaltend eine zusätzliche Lichtleitfaser, die in der Lage ist, einem optischen Signal, das sich auf der besagten zusätzlichen Lichtleitfaser ausbreitet, eine Raman-Verstärkung zu verleihen, ferner eine zusätzliche Quelle, welche ein zusätzliches Quellsignal liefert, das in besagte zusätzliche Lichtleitfaser eingespeist werden kann, sowie eine zusätzliche Pumpe, welche ein zusätzliches Pumpsignal liefert, das in besagte zusätzliche Lichtleitfaser eingespeist werden kann, so daß es sich entgegengesetzt zum besagten zusätzlichen Quellsignal ausbreitet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des optischen Übertragungssystems kann ein Strahl der besagten Pumpenergie in die besagte Lichtleitfaser eingespeist werden, so daß sich der besagte Strahl besagter Pumpenergie in der gleichen Richtung wie das besagte optische Signal ausbreitet. Die Pumpenergiequelle ist vorteilhafterweise gemäß der vorliegenden Erfindung ausgelegt.
Gemäß einer weiteren erfinderischen Lösung ist vorgesehen, daß die besagte Pumpenergie der besagten Pumpenergiequelle in einen ersten Abschnitt der besagten Lichtleitfaser eingespeist wird und daß eine optische Restleistung des besagten zusätzlichen Pumpsignals zurückgewonnen wird, so daß es wiederverwendet werden kann.
In einer sehr vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die besagte zurückgewonnene optische Restleistung in einen vorhergehenden Abschnitt der besagten Lichtleitfaser eingespeist, vorzugsweise um ein Rückwärtspumpen zweiter Ordnung des besagten optischen Signals zu bewerkstelligen, d.h. es gibt zwei Verstärkungsstufen, von denen jede eine Raman-Verstärkung eines optischen Signals bewerkstelligt. Somit ist es möglich, die zurückgewonnene optische Restleistung ohne großen Aufwand im selben Übertragungssystem wiederzuverwenden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise eine Rückwärtspumpquelle erster Ordnung vorgesehen, die Rückwärtspumpenergie erster Ordnung liefert. Ein Ausgangssignal dieser Rückwärtspumpquelle erster Ordnung kann wiederum durch Raman-Verstärkung mittels der besagten zurückgewonnenen optischen Restleistung verstärkt werden, die zusammen mit der besagten Rückwärtspumpenergie erster Ordnung in den besagten vorhergehenden Abschnitt der besagten Lichtleitfaser eingespeist wird und so ein Rückwärtspumpen zweiter Ordnung bewirkt.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden unter Bezug auf die Zeichnungen in der folgenden ausführlichen Beschreibung präsentiert.
1 zeigt eine Ausführungsform der Pumpenergiequelle gemäß der vorliegenden Erfindung,
2a zeigt eine erste Ausführungsform eines optischen Übertragungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung, und
2b zeigt eine zweite Ausführungsform eines optischen Übertragungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
In 1 ist eine Pumpenergiequelle 20 dargestellt, die optische Pumpenergie E_P in Form eines Energiestrahls in ein optisches Übertragungssystem einspeist, das in 1 nicht dargestellt ist.
Die besagte Pumpenergiequelle 20 beinhaltet eine zusätzliche Faser 1, die in der Lage ist, einem optischen Signal, das sich in der besagten zusätzlichen Lichtleitfaser 1 ausbreitet, eine Raman-Verstärkung zu verleihen. Die besagte zusätzliche Lichtleitfaser 1 ist an ihrem ersten Ende 1a über einen Multiplexer 4 mit einer zusätzlichen Pumpe 3 verbunden. Ferner ist die besagte zusätzliche Lichtleitfaser 1 an ihrem zweiten Ende 1b über einen weiteren Multiplexer 4 mit einer zusätzlichen Quelle 2 verbunden.
Die zusätzliche Quelle 2 beinhaltet einen (hier nicht dargestellten) Distributed-Feedback-Laser (DFB-Laser), der ein zusätzliches Quellsignal E_s mit einer Wellenlänge von etwa 1420 nm erzeugt, welches ein sehr niedriges relatives Intensitätsrauschen (Relative Intensity Noise, RIN) aufweist und über den Multiplexer 4 in die besagte zusätzliche Lichtleitfaser 1 eingespeist wird. Das besagte zusätzliche Quellsignal E_s hat überdies eine niedrige optische Leistung, die im mW-Bereich liegt. Die spektrale Bandbreite des besagten zusätzlichen Quellsignals E_s ist vorzugsweise verhältnismäßig groß, um eine Brillouin-Streuung, insbesondere in weiteren Stufen nach einer Verstärkung des besagten zusätzlichen Quellsignals E_s, zu verhindern.
Da dem besagten zusätzlichen Quellsignal E_s eine Raman-Verstärkung gemäß der nachstehenden Beschreibung verliehen werden soll, wird es außerdem depolarisiert (was hier nicht dargestellt ist), bevor es in die Lichtleitfaser 1 gelangt, in welcher die Raman-Verstärkung stattfindet, um eine durch die Raman-Verstärkung induzierte polarisationsabhängige Verstärkung zu verhindern.
Im Gegensatz zur zusätzlichen Quelle 2 ist die zusätzliche Pumpe 3, die beispielsweise einen (hier nicht dargestellten) Diodenlaser beinhaltet, nicht mit dem zweiten Ende 1b der zusätzlichen Lichtleitfaser 1, sondern mit dem ersten Ende 1a der zusätzlichen Lichtleitfaser 1 verbunden. Daher breitet sich ein von der besagten zusätzlichen Pumpe 3 erzeugtes und über den Multiplexer 4 in die besagte zusätzliche Lichtleitfaser 1 eingespeistes zusätzliches Pumpsignal E_p_aux entgegengesetzt zur Richtung des besagten zusätzlichen Quellsignals E_s in der zusätzlichen Lichtleitfaser 1 aus, wodurch eine rückwärtsgepumpte Konfiguration definiert wird.
Die Wellenlänge des zusätzlichen Pumpsignals E_p_aux beträgt etwa 1320 nm und liegt somit um eine Raman-Größenordnung niedriger als die Wellenlänge des besagten zusätzlichen Quellsignals E_s.
Da die Wellenlänge des besagten zusätzlichen Quellsignals E_s größer als die Wellenlänge des besagten zusätzlichen Pumpsignals E_p_aux ist und eine optische Leistung des besagten zusätzlichen Pumpsignals E_p_aux etwa 1 W beträgt, also bedeutend größer als die optische Leistung des besagten zusätzlichen Quellsignals E_s ist, das lediglich eine optische Leistung in der Größenordnung mW aufweist, wirkt eine stimulierte Raman-Verstärkung auf das besagte zusätzliche Quellsignal E_s in besagter zusätzlicher Lichtleitfaser 1.
Das so verstärkte zusätzliche Quellsignal E_s verläßt die zusätzliche Lichtleitfaser 1 über deren erstes Ende 1a durch den Multiplexer 4, wo es als Pumpenergie E_p zum Pumpen eines optischen Signals beispielsweise mittels Raman-Verstärkung verwendet werden kann.
Wegen der Tiefpaßcharakteristik der RIN-Übertragung vom besagten zusätzlichen Pumpsignal E_p_aux auf das besagte zusätzliche Quellsignal E_s und des anfänglich niedrigen RINs des besagten zusätzlichen Quellsignals E_s hat auch die Pumpenergie E_p ein sehr niedriges RIN, insbesondere in dem vom optischen Übertragungssystem verwendeten Frequenzbereich von 50 kHz bis 10 GHz. Daher kann die Pumpenergie E_p in einer vorwärtsgepumpten Konfiguration zur Raman-Verstärkung eines optischen Signals verwendet werden, ohne daß sich dies ungünstig auf das besagte optische Signal hinsichtlich seines RINs auswirkt.
Da der Leistungkonversionswirkungsgrad der Raman-Verstärkung gewöhnlich nicht 100% erreicht, kann die optische Restleistung E_p_aux' des besagten zusätzlichen Pumpsignals E_p_aux, die nicht in Pumpenergie E_p umgewandelt wurde, am zweiten Ende 1b der zusätzlichen Lichtleitfaser 1 zurückgewonnen werden, was durch Extrahieren über den Multiplexer 4 bewerkstelligt wird.
Diese optische Restleistung E_p_aux' kann wiederverwendet werden, wodurch der Leistungkonversionswirkungsgrad der dargestellten Pumpenergiequelle 20 steigt.
Eine erste Ausführungsform eines optischen Übertragungssystems 100 gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 2a dargestellt.
Das besagte optische Übertragungssystem 100 beinhaltet verschiedene Abschnitte i-1, i einer Lichtleitfaser, von denen jeder in 2a durch ein gestricheltes Rechteck bezeichnet ist. Wie man sieht, ist zwischen dem ersten Abschnitt i und dem vorhergehenden Abschnitt i-1 eine Verstärkungsstufe vorgesehen, die über einen Multiplexer 4 mit dem jeweiligen Abschnitt i, i-1 verbunden ist.
Die Verstärkungsstufe beinhaltet einen gängigen erbiumdotierten Faserverstärker (Erbium-Doped Fiber Amplifier, EDFA) 5 und eine Pumpenergiequelle 20. Die in 2a durch ein gestricheltes Rechteck bezeichnete besagte Pumpenergiequelle 20 hat eine Detailstruktur, die in 1 dargestellt ist.
Gemäß der obigen Beschreibung wird die von der Pumpenergiequelle 20 in Form eines Pumpenergiestrahls E_p abgegebene Pumpenergie über den Multiplexer 4 in den ersten Abschnitt i des optischen Übertragungssystems 100 eingespeist. Die Pumpenergie E_p breitet sich in der gleichen Richtung aus wie ein (hier nicht dargestelltes) optisches Signal, das – in 2a von links nach rechts – über die besagten Abschnitte i-1, i der Lichtleitfaser übertragen wird, und kann somit eine Raman-Verstärkung des besagten optischen Signals bewirken. In diesem Fall handelt es sich um eine Raman-Verstärkung vom vorwärtsgepumpten Typ. Da aber der Pumpenergiestrahl E_p gemäß der vorliegenden Erfindung ein sehr geringes RIN aufweist, wirkt sich jegliche RIN- Übertragung von der besagten Pumpenergie E_p auf das besagte optische Signal nicht nachteilig auf das besagte optische Signal aus.
Eine weitere Ausführungsform des optischen Übertragungssystems 100 ist in 2b dargestellt. Wie man sieht, wird die zurückgewonnene optische Restleistung E_p_aux' (vgl. auch 1) zusammen mit einem Strahl von Rückwärts-Pumpenergie erster Ordnung E_p_1 einem weiteren Multiplexer 4 zugeführt.
Die Rückwärts-Pumpenergie erster Ordnung E_p_1 wird in einer mehrere Diodenlaser beinhaltende Rückwärts-Pumpquelle 6 erster Ordnung erzeugt und durch Raman-Verstärkung mittels der besagten zurückgewonnenen optischen Restleistung E_p_aux' verstärkt, die aus der besagten Pumpenergiequelle 20 stammt. Auf diese Weise ist es möglich, die zurückgewonnene optische Restleistung E_p_aux' wiederzuverwenden. Die so verstärkte Rückwärts-Pumpenergie erster Ordnung E_p_1 wird anschließend zur Raman-Verstärkung des optischen Signals verwendet, das sich über den vorhergehenden Abschnitt i-1 der Lichtleitfaser in einer rückwärtsgepumpten Konfiguration ausbreitet.
Zusätzlich zum EDFA 5 und der Pumpenergiequelle 20 beinhaltet die Verstärkerstufe auch (hier nicht dargestellte) Mittel zur Dispersionskompensation, um die nachteiligen Auswirkungen der Dispersion auf die Signalqualität des optischen Signals zu mindern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beinhaltet das zusätzliche Quellsignal E_s mehrere Quellen-Wellenlängen, was durch Kombination mehrerer Quellsignale unterschiedlicher Wellenlängen erreicht werden kann, von denen jedes vorzugsweise ein niedriges RIN aufweist und beispielsweise mit (hier nicht dargestellten) separaten Lasermodulen erzeugt werden kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beinhaltet die zusätzliche Pumpe 3 mindestens einen (hier nicht dargestellten) Raman-Faserlaser, der sich wegen seiner hohen optischen Ausgangsleitung ideal zum optischen Pumpen eignet.

Claims

Pumpenergiequelle (20) zum Einspeisen von Pumpenergie (E_p) in ein optisches Übertragungssystem (100), welches ein optisches Signal auf einer Lichtleitfaser überträgt, insbesondere ein optisches Übertragungssystem (100), in welchem ein Strahl der besagten Pumpenergie E_p derart in besagte Lichtleitfaser eingespeist wird, daß sich der besagte Strahl der besagten Pumpenergie E_p zusammen mit dem besagten optischen Signal ausbreitet, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Lichtleitfaser (1), die in der Lage ist, einem optischen Signal, das sich auf der besagten zusätzlichen Lichtleitfaser (1) ausbreitet, eine Raman-Verstärkung zu verleihen, durch eine zusätzliche Quelle (2), welche ein zusätzliches Quellsignal (E_s) liefert, das in besagte zusätzliche Lichtleitfaser (1) eingespeist werden kann, sowie durch eine zusätzliche Pumpe (3), welche ein zusätzliches Pumpsignal (E_p_aux) liefert, das in besagte zusätzliche Lichtleitfaser (1) eingespeist werden kann, so daß es sich entgegengesetzt zum besagten zusätzlichen Quellsignal (E_s) ausbreitet.
Pumpenergiequelle (20) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wellenlänge des besagten zusätzlichen Quellsignals (E_s) größer ist als eine Wellenlänge des besagten zusätzlichen Pumpsignals (E_p_aux).
Pumpenergiequelle (20) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte zusätzliche Quellsignal (E_s) der besagten zusätzlichen Quelle (2) depolarisiert ist und/oder eine hohe spektrale Bandbreite aufweist.
Pumpenergiequelle (20) gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Leistung des besagten zusätzlichen Pumpsignals (E_p_aux) größer ist als eine optische Leistung des besagten zusätzlichen Quellsignals (E_s).
Pumpenergiequelle (20) gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein relatives Intensitätsrauschen (Relative Intensity Noise, RIN) des besagten zusätzlichen Quellsignals (E_s) kleiner ist als ein relatives Intensitätsrauschen (RIN) des besagten zusätzlichen Pumpsignals (E_p_aux).
Pumpenergiequelle (20) gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte zusätzliche Quellsignal (E_s) mehrere Quell-Wellenlängen beinhaltet.
Pumpenergiequelle (20) gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte zusätzliche Pumpe (3) mindestens einen Diodenlaser und/oder mindestens einen Raman-Faserlaser beinhaltet.
Pumpenergiequelle (20) gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte zusätzliche Quelle (2) einen Distributed-Feedback-Laser (DFB-Laser) beinhaltet.
Pumpenergiequelle (20) gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Restleistung (E_p_aux') des besagten zusätzlichen Pumpsignals (E_p_aux), die in ein erstes Ende (1a) der besagten zusätzlichen Lichtleitfaser (1) eingespeist wird, an einem zweiten Ende (1b) der besagten zusätzlichen Lichtleitfaser (1) zurückgewonnen werden kann.
Verfahren zum Einspeisen von Pumpenergie in ein optisches Übertragungssystem (100) zum Übertragen eines optischen Signals innerhalb einer Lichtleitfaser, insbesondere ein optisches Übertragungssystem (100), in welchem ein Strahl der besagten Pumpenergie (E_p) derart in besagte Lichtleitfaser eingespeist wird, daß sich der besagte Strahl der besagten Pumpenergie (E_p) zusammen mit dem besagten optischen Signal ausbreitet, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte, – ein zusätzliches Quellsignal (E_s) in eine Lichtleitfaser (1) einzuspeisen, die in der Lage ist, einem optischen Signal, das sich in dieser ausbreitet, eine Raman-Verstärkung zu verleihen, und – ein zusätzliches Pumpsignal (E_p_aux) derart in besagte Lichtleitfaser (1) einzuspeisen, daß sie sich entgegengesetzt zum zusätzlichen Quellsignal (E_s) ausbreitet.
Verfahren gemäß Anspruch 10, gekennzeichnet durch die Verwendung einer zusätzlichen Quelle (2) und/oder einer zusätzlichen Pumpe (3) und/oder einer Pumpenergiequelle (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.
Optisches Übertragungssystem (100), beinhaltend einen oder mehrere Lichtleitfaserabschnitte (i-1, i) zum Übertragen eines optischen Signals über besagte Lichtleitfaser, und ferner beinhaltend eine Pumpenergiequelle (20) zur Bereitstellung von Pumpenergie (E_p), gekennzeichnet durch besagte Pumpenergiequelle (20), beinhaltend eine zusätzliche Lichtleitfaser (1), die in der Lage ist, einem optischen Signal, das sich auf der besagten zusätzlichen Lichtleitfaser (1) ausbreitet, eine Raman-Verstärkung zu verleihen, ferner eine zusätzliche Quelle (2), welche ein zusätzliches Quellsignal (E_s) liefert, das in besagte zusätzliche Lichtleitfaser (1) eingespeist werden kann, sowie eine zusätzliche Pumpe (3), welche ein zusätzliches Pumpsignal (E_p_aux) liefert, das in besagte zusätzliche Lichtleitfaser (1) derart eingespeist werden kann, daß es sich entgegengesetzt zum besagten zusätzlichen Quellsignal (E_s) ausbreitet.
Optisches Übertragungssystem (100) gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strahl der besagten Pumpenergie (E_p) derart in besagte Lichtleitfaser eingespeist werden kann, daß sich der besagte Strahl der besagten Pumpenergie (E_p) in der gleichen Richtung wie das besagte optische Signal ausbreitet.
Optisches Übertragungssystem (100) gemäß Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch eine Pumpenergiequelle (20) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9.
Optisches Übertragungssystem (100) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Pumpenergie (E_p) der besagten Pumpenergiequelle (20) in einen ersten Abschnitt (i) der besagten Lichtleitfaser eingespeist wird, sowie dadurch, daß eine optische Restleistung (E_p_aux') des besagten zusätzlichen Pumpsignals (E_p_aux) zurückgewonnen wird.
Optisches Übertragungssystem (100) gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte zurückgewonnene optische Restleistung (E_p_aux') in einen vorhergehenden Abschnitt (i-1) der besagten Lichtleitfaser eingespeist wird, um vorzugsweise ein Rückwärtspumpen zweiter Ordnung des besagten optischen Signals zu bewerkstelligen.
Optisches Übertragungssystem (100) gemäß Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Rückwärts-Pumpquelle (6) erster Ordnung.