DE69530202T2

DE69530202T2 - In einem gehäuse angeordnete optische verstärkervorrichtung

Info

Publication number: DE69530202T2
Application number: DE69530202T
Authority: DE
Inventors: Thomas Harker
Original assignee: Agilent Technologies UK Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 1994-06-22
Filing date: 1995-06-16
Publication date: 2003-12-11
Anticipated expiration: 2015-06-17
Also published as: US5917648A; EP0766878A1; DE69530202D1; GB9412528D0; WO1995035590A1; EP0766878B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf gehäuste optische Verstärkeranordnungen, an die ein optisches Signal an einem Eingang angelegt werden kann und ein verstärktes optisches Signal an einem Ausgang bereitgestellt wird. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf optische Verstärkeranordnungen, bei denen eine Verstärkung mittels einer optischen Verstärkungsfaser, die durch eine optische Pumpe gepumpt wird, bereitgestellt wird.
Das Verfahren einer optischen Verstärkung durch optische Verstärkungsfasern ist bekannt und wird in dieser Anmeldung nicht detailliert beschrieben. Allgemein ausgedrückt enthält die Kernregion der optischen Faser ein Dotierungsmittel, z. B. Erbiumionen, das, sobald es optisch angeregt ist, einen optischen Gewinn für ein optisches Signal mit geeigneter Wellenlänge, das sich entlang der Faser ausbreitet, liefern kann. Das Dotierungsmittel wird durch ein Weiterleiten eines Optische-Pumpe-Signals einer geeigneten Wellenlänge entlang der Faser angeregt. Eine mit Erbium dotierte Faser z. B. kann eine Verstärkung für optische Signale mit Wellenlängen in dem Bereich 1520 nm bis 1580 nm liefern, wenn dieselbe durch ein Optische-Pumpe-Signal mit einer Wellenlänge von etwa 1480 nm oder 980 nm gepumpt wird. Geeignete Fasern und optische Pumpen zum Bereitstellen einer Verstärkung bei verschiedenen Wellenlängen sind kommerziell ohne weiteres verfügbar.
Eine gegenwärtig verfügbare gehäuste optische Verstärkeranordnung ist schematisch in den Fig. 1 und 2 gezeigt. Sie umfaßt eine Anzahl kommerziell verfügbarer optischer Komponenten, deren Anschlußdrähte bzw. Pigtails zusammengespleißt sind, um die erforderliche optische Schaltung für den Verstärker zu bilden. Fig. 1 zeigt schematisch einen zusammengesetzten gehäusten optischen Verstärker 102. Fig. 2 zeigt die Komponenten der Häusung aus Fig. 1, ausgelegt als ein Schlüssel, um klarer zu zeigen, wie die Komponenten miteinander verbunden sind.
Die optische Verstärkeranordnung 102 ist in einem Gehäuse gehäust, das zwei ineinandergreifende Metallfächer 104 und 106, wobei ersteres passive optische Komponenten hält und letzteres eine gedruckte Schaltungsplatine (PCB) 108 hält, auf der optische Komponenten mit elektrischen Verbindungen befestigt sind, aufweist. Die zugeordneten Elektronikkomponenten auf der PCB sind nicht gezeigt. Faserspleiße werden mit Bezugnahme auf die Spleißprotektoren, die dieselben umgeben, angezeigt.
Optische Signale, die durch die optische Verstärkeranordnung 102 verstärkt werden sollen, sind mit einem Eingangsanschlußdraht bzw. Eingangspigtail 110 durch eine Verbindung derselben mit einer optischen Quellenfaser (nicht gezeigt) gekoppelt. Der Eingangsanschlußdraht 110 ist mit dem Eingangsanschlußdraht eines Eingangstrenngliedes 112 durch einen Spleiß 114 gekoppelt, dessen Ausgangsanschlußdraht mit einem ersten Anschlußdraht eines dichroitischen Eingangs-Wellenlängenmultiplexers (-WDM) 116 durch einen Spleiß 118 gekoppelt ist. Der Ausgangsanschlußdraht einer ersten optischen Laserdiodenpumpe 120 ist mit einem zweiten Anschlußdraht des dichroitischen WDM 116 durch einen Spleiß 122 gekoppelt. Der WDM 116 gibt ein kombiniertes optisches Eingangssignal und Optische-Pumpe-Signal an einen dritten Anschlußdraht aus, der mit einem ersten Ende 124 einer 30 m langen, mit Erbium dotierten Faser auf Silikabasis 126 durch einen Spleiß 128 gespleißt ist.
Die Verstärkungsfaser 126 ist auf ein Paar von Wicklungen 130 und 132 gewickelt.
Ein zweites Ende 134 der Verstärkungsfaser 126 ist mit einem ersten Anschlußdraht eines dichroitischen Ausgangs-WDM 136 durch einen Spleiß 137 gekoppelt. Der Ausgangsanschlußdraht einer zweiten optischen Laserdiodenpumpe 138 ist mit einem zweiten Anschlußdraht des Ausgangs-WDM 136 durch einen Spleiß 139 gekoppelt. Der Ausgangs-WDM 136 gibt das Optische-Pumpe-Signal an das zweite Ende 134 der Verstärkungsfaser 126 aus, während ein verstärktes optisches Signal, das von dem zweiten Ende 134 der Verstärkungsfaser 126 empfangen wird, an ein optisches Ausgangstrennglied 140 ausgegeben wird, wobei die Anschlußdrähte des Ausgangs-WDM 136 und des Ausgangstrennglieds 140 durch einen Spleiß 142 gekoppelt sind.
Der Ausgangsanschlußdraht des Ausgangstrenngliedes 140 ist mit dem Eingangsanschlußdraht eines Optische-Faser-Kopplers 144 durch einen Spleiß 146 gekoppelt. Ein Ausgangsanschlußdraht des Kopplers 144 ist mit dem Eingangsanschlußdraht einer Überwachungsdiode 148 durch einen Spleiß 150 gekoppelt, wobei ein zweiter Ausgangsanschlußdraht des Kopplers 144 mit einem Ausgangsanschlußdraht 152 des gehäusten Verstärkers 102 durch einen Spleiß 154 gekoppelt ist.
Die optische Pumpe 120 führt ein Co-Pumpen der Verstärkungsfaser 126 durch, während die optische Pumpe 138 ein Gegenpumpen der Verstärkungsfaser 126 durchführt.
Eine Anordnung dieses allgemeinen Typs ist in der EP-A- 0409258 gezeigt.
Ein alternativer optischer Koppler ist in der EP-B1-0444694 offenbart, in dem Prismen verwendet werden, um den Signalstrahl und den Pumpenstrahl in eine mit Erbium dotierte Faser einzuführen.
Es gibt mehrere Nachteile, die derartigen Anordnungen des Stands der Technik zugeordnet sind. Die Gehäuse sind aufgrund der Einschränkungen, die durch den minimalen Krümmungsradius der Anschlußdrähte der optischen Komponenten gesetzt sind, sperrig.
Die Anforderung, das Eingangstrennglied mit dem Eingangs- WDM zu koppeln, erzeugt einen Kreis einer Faser mit einem Durchmesser von etwa 66 mm, was gemeinsam mit der Länge der optischen Bauelemente und den Spleißprotektoren eine Einschränkung auf die Gehäuseabmessungen in der Ebene des Kreises der Fasern aufstellt. Der Bedarf, die Vorrichtungen über ihre vorgehäusten Anschlußdraht-Eingangs- und - Ausgangsfasern zu koppeln, bedeutet, daß die optischen Signale viele Übergänge zwischen einer geführten und einer nichtgeführten (freien) Ausbreitung an Kollimierungslinsen innerhalb der gehäusten optischen Komponente durchmachen.
Jedes optische Trennglied weist zwei und jeder WDM zumindest zwei oder manchmal drei Kollimatoren auf, die an jedem seiner Eingänge und Ausgänge angeordnet sind. Es besteht außerdem ein Bedarf, die verschiedenen Anschlußdrähte zusammenzuspleißen, was eine arbeitsintensive Operation ist.
Die vorliegende Erfindung möchte eine kompaktere gehäuste optische Verstärkeranordnung schaffen.
Folglich wird eine gehäuste optische Verstärkeranordnung zum Verstärken eines optischen Signals geliefert, wobei die Anordnung einen Eingang zum Empfangen eines optischen Signals von einer optischen Eingangsfaser, einen Ausgang zum Weiterleiten eines verstärkten optischen Signals an eine optische Ausgangsfaser, eine optische Verstärkungsfaser, die Enden aufweist, von denen ein erstes Ende optisch mit dem Eingang gekoppelt ist und ein zweites Ende optisch mit dem Ausgang gekoppelt ist, und eine optische Pumpe aufweist, die dauerhaft an einer thermoelektrischen Kühleinrichtung befestigt und optisch mit dem einen der Enden der optischen Verstärkungsfaser gekoppelt ist, wobei das optische Signal kollimiert und angeordnet ist, um sich ungeführt zwischen dem Eingang und dem ersten Ende der optischen Verstärkungsfaser auszubreiten, wobei das verstärkte optische Signal kollimiert und angeordnet ist, um sich ungeführt zwischen dem zweiten Ende der optischen Verstärkungsfaser und dem Ausgang auszubreiten, wobei das Optische-Pumpe-Licht von der optischen Pumpe kollimiert und angeordnet ist, um sich ungeführt zwischen der optischen Pumpe und dem Ende der Faser auszubreiten, mit dem dieselbe gekoppelt ist, wobei das Optische-Pumpe-Licht von einem einstellbar befestigten Hilfsspiegel reflektiert wird und das reflektierte Optische-Pumpe-Licht und das optische Signal oder das verstärkte optische Signal durch einen einstellbar befestigten dichroitischen Spiegel kombiniert sind, und wobei ein optisches Trennglied zwischen einem oder beiden des Eingangs und des ersten Endes der optischen Verstärkungsfaser und des zweiten Endes der optischen Verstärkungsfaser und des Ausgangs vorhanden ist.
Folglich wird außerdem eine gehäuste optische Verstärkeranordnung zum Verstärken eines optischen Signals geschaffen, wobei die Anordnung einen Eingang zum Empfangen eines optischen Signals von einer optischen Eingangsfaser, einen Ausgang zum Weiterleiten eines verstärkten optischen Signals zu einer optischen Ausgangsfaser, eine optische Verstärkungsfaser, die Enden aufweist, von den ein erstes Ende optisch mit dem Eingang gekoppelt ist und ein zweites Ende optisch mit dem Ausgang gekoppelt ist, und eine optische Pumpe aufweist, die einstellbar an einer thermoelektrischen Kühleinrichtung befestigt und optisch mit einem der Enden der optischen Verstärkungsfaser gekoppelt ist, wobei das optische Signal kollimiert und angeordnet ist, um sich ungeführt zwischen dem Eingang und dem ersten Ende der optischen Verstärkungsfaser auszubreiten, wobei das verstärkte optische Signal kollimiert und angeordnet ist, um sich ungeführt zwischen dem zweiten Ende der optischen Verstärkungsfaser und dem Ausgang auszubreiten, wobei das Optische-Pumpe-Licht von der optischen Pumpe kollimiert und angeordnet ist, um sich ungeführt zwischen der optischen Pumpe und dem Ende der Faser auszubreiten, mit dem dieselbe gekoppelt ist, wobei das Optische-Pumpe-Licht und das optische Signal oder das verstärkte optische Signal durch einen einstellbar befestigten dichroitischen Spiegel kombiniert sind, und wobei ein optisches Trennglied zwischen einem oder beiden des Eingangs und des ersten Endes der optischen Verstärkungsfaser und des zweiten Endes der optischen Verstärkungsfaser und des Ausgangs vorhanden ist.
Es kann Pumpen geben, die mit sowohl dem ersten als auch dem zweiten Ende der Faser gekoppelt sind.
Die Bereitstellung einer derartigen optischen Kopplung des Eingangs, Ausgangs und von Pumpquellen mit dem geeigneten ersten und zweiten Ende der Faser beseitigt die Anforderung nach einer Faserführung zwischen den Komponenten, wobei so die Anzahl von Kollimierungslinsen verglichen mit einer gleichwertigen Anordnung des Stands der Technik und folglich die Anzahl von Geführt-Zu-Ungeführt-Übergängen reduziert wird. Außerdem ist die einzige gekrümmte Faserkomponente die optische Verstärkungsfaser, die zu einem Kreis mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 30 mm verglichen mit etwa 60 mm für eine übliche Übertragungsfaser gebogen werden kann, wobei so die Abmessungen des Gehäuses stark reduziert werden können.
Wenn eine einzelne optische Pumpe verwendet wird, kann dieselbe mit dem ersten oder dem zweiten Ende der optischen Verstärkungsfaser gekoppelt sein. Es ist jedoch nicht unüblich, eine Pumpleistung an beiden Enden der Verstärkungsfaser einzugeben.
Jede optische Pumpe ist vorzugsweise angeordnet, um den Reflexionswinkel des Pumpsignals durch den dichroitischen Spiegel und den Winkel zu minimieren, den der Spiegel dem optischen Signal vorlegt, das sich durch den Spiegel ausbreitet, um Polarisierungsauswirkungen auf eine Reflexion und Übertragung z. B. durch ein Anordnen derselben benachbart zu dem Ende der Faser zu minimieren, mit dem dieselbe optisch gekoppelt ist.
Es ist passend, die optischen Achsen des Eingangs und des ersten Endes der Faser und des Ausgangs und des zweiten Endes der Faser anzuordnen, um zusammenfallend zu sein, wobei es jedoch auch möglich ist, dieselben in einem Winkel mit einem stark reflektierenden Spiegel zwischen denselben zu setzen. Dies würde es ermöglichen, daß der Eingang und der Ausgang in rechten Winkeln zu den optischen Achsen der Enden der Faser, falls bevorzugt, sind.
Das Optische-Pumpe-Licht kann von einem Hilfsspiegel reflektiert werden, bevor es mit dem optischen Signal durch den dichroitischen Spiegel kombiniert wird. Die Verwendung eines derartigen Hilfsspiegels macht es leichter, das Pumpenlicht mit dem optischen Signal auszurichten.
Die 980 nm-Halbleiterpumplaser sind besonders anfällig für eine Verschlechterung, wenn organische Verbindungen ihre Oberflächen verunreinigen. Es wird dann bevorzugt, daß jeder Pumplaser in einem hermetisch abgedichteten Teilgehäuse innerhalb des optischen Verstärkeranordnungsgehäuses enthalten ist. Der dichroitische Spiegel, der die optische Pumpe mit der Verstärkungsfaser koppelt, kann ein optisches Fenster in diesem hermetisch abgedichteten Teilgehäuse bilden. Vorzugsweise jedoch ist jeder Pumplaser innerhalb eines separaten hermetisch abgedichteten Teilgehäuses innerhalb des optischen Verstärkeranordnungsgehäuses enthalten, wobei die Linsen, die das Optische-Pumpe-Licht kollimieren, optische Fenster in den Teilgehäusen bilden.
Es ist üblich, optische Trennglieder an dem Eingang und Ausgang der optischen Verstärkeranordnung, wie oben Bezug nehmend auf die Fig. 1 und 2 beschrieben ist, einzuschließen. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, derartige Trennglieder mit den optischen Pumpen auf einer gemeinsamen thermoelektrischen Kühleinrichtung zu befestigen, um die Temperaturabhängigkeit einer Leistung der Trennglieder zu reduzieren.
Ein neuartiges optisches Trennglied, das in anderen Anwendungen verwendet werden kann, das jedoch besonders geeignet zur Verwendung mit der optischen Verstärkeranordnung der vorliegenden Erfindung ist, weist ein Gehäuse, das ein Durchgangsloch aufweist, und einen 45-Grad-Faraday-Dreher auf, der eine Platte aus einem magnetooptisch aktiven Material aufweist, die innerhalb des Durchgangslochs durch ein Paar ringförmiger Permanentmagneten, einen auf jeder Seite der Platte, angeordnet ist.
Ein derartiges Trennglied ist besonders kompakt und leicht zusammenzusetzen und durch ein Betreiben auf nichtgeführten optischen Signalen kann es einfach in der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zwischen dem Eingang und dem ersten Ende der Faser und dem, zweiten Ende der Faser und dem Ausgang ohne den Bedarf nach zusätzlichen Kollimierungslinsen eingesetzt werden. Es wird darauf verwiesen, daß ein derartiges Trennglied in einer anderen optischen Vorrichtung als der optischen Verstärkervorrichtung der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden könnte. Seine Verwendung ist optional, wird mit der Verstärkeranordnung der vorliegenden Erfindung jedoch bevorzugt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun lediglich beispielhaft Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm einer gehäusten Optische-Faser-verstärkeranordnung des Stands der Technik;
Fig. 2 ein schematisches Diagramm, das Zwischenverbindungen der optischen Komponenten der Anordnung aus Fig. 1 zeigt;
Fig. 3 eine schematische Schnittdraufsicht einer gehäusten Optische-Faser-Verstärkeranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine schematische Schnittdraufsicht einer gehäusten Optische-Faser-Verstärkeranordnung gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine schematische Schnittansicht eines optischen Trenngliedes, das geeignet zur Verwendung mit der Optische-Faser-Verstärkeranordnung von entweder Fig. 3 oder Fig. 4 ist; und
Fig. 6 eine schematische Endansicht des optischen Trenngliedes aus Fig. 5, betrachtet in der Richtung V- V in Fig. 5.
Bezug nehmend auf Fig. 3, die ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, ist eine gehäuste optische Verstärkeranordnung 302 in einem Metallgehäuse 304 gehäust. Der Deckel des Gehäuses ist nicht gezeigt.
Ein optisches Signal, das verstärkt werden soll, ist mit einem Eingang 306 über eine optische Anschlußdrahtfaser 308 gekoppelt, die hermetisch mit einem Glaslötmittel (nicht gezeigt) innerhalb einer Metalldurchführung 310 abgedichtet ist, die einen rohrförmigen Abschnitt 314 aufweist, der durch eine kreisförmige Öffnung 314 in dem Gehäuse 304 läuft. Die Durchführung 310 weist einen ringförmigen Flansch 316 mit einem Radius, der größer als die Öffnung 314 ist, an einem äußeren erhöhten Rand 317 auf, der an das Gehäuse 304 buckelgeschweißt wird, sobald die Durchführung 310 in der Öffnung 314 ausgerichtet wurde.
Eine rohrförmige Einfassung 318, zuerst eine Gleitpassung an der Außenseite des rohrförmigen Abschnitts 312 der Durchführung 310, trägt innerhalb derselben eine Kollimierungslinse 320 an dem Ende der Einfassung 318 entfernt von der Durchführung 310. Die Einfassung 318 wird longitudinal an der Durchführung 310 eingestellt, bis sie positioniert ist, um Licht, das aus der Faser 308 austritt, genau zu kollimieren, woraufhin dieselbe in ihrer Position an der Durchführung 310 befestigt wird. Kollimiertes Licht von der Kollimierungslinse 320 breitet sich durch ein optisches Trennglied 322 (das später detailliert beschrieben ist) zu einem optischen Multiplexer 324 aus.
Der optische Multiplexer 324 weist einen Teilträger 326 mit einem dichroitischen Spiegel 328 (einem mehrschichtigen Hochpaßfilter) auf, der Licht mit einer Frequenz durchläßt, das durch eine mit Erbium dotierte optische Verstärkungsfaser 330 verstärkt werden soll, deren erstes Ende 332 sich in den Teilträger 326 hinein erstreckt und an demselben befestigt ist. Eine mit Erbium dotierte Faser ist z. B. bei Lycom A/S. NKT Alle 75, DK-2605, Brondby, Dänemark und Fibrecore Ltd., York House, School Lane, Chandlers Ford, Hampshire SO5 3DG, England erhältlich. Eine Linse 334 koppelt Licht, das sich von der Kollimierungslinse 320 ausbreitet, in die Verstärkungsfaser 330.
Ebenfalls enthalten in dem Teilträger 326 ist ein 1480 nm- Diodenlaser 336, der in einem hermetisch abgedichteten Teilgehäuse befestigt sein kann. Geeignete Laser werden z. B. durch Hewlett-Packard Ltd., Whithehouse Road, Ipswich, Suffolk, IP1 5PB, England und Lasertron, 37 North Avenue, Burlington, MA 01803, USA hergestellt. Der Laser 326 ist bei diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die optische Pumpe für die Verstärkungsfaser 330. Die Optische-Pumpe-Leistung von dem Laser 336 wird durch eine Linse 338 (die in dem gleichen Teilgehäuse wie der Laser 336 abgedichtet sein kann) kollimiert und durch den dichroitischen Spiegel zu der Linse 334 reflektiert, die dem ersten Ende 332 der Verstärkungsfaser 330 zugeordnet ist, und so in die Faser 330 gekoppelt. Eine Pumpüberwachungsdiode 339 wird verwendet, um den optischen Ausgang der Laserdiode 336 auf eine bekannte Weise zu überwachen.
Ein optisches Signal breitet sich entlang der Faser 330 zu einem zweiten Ende 340 aus, das an einem Teilträger 342 befestigt ist, der das Spiegelbild (entlang der Achse des Faserendes 340) zu einem Teilträger 326 ist, und dessen Komponenten die gleichen Bezugszeichen wie den entsprechenden Komponenten des Teilträgers 326 gegeben sind. Die Optische- Pumpe-Leistung von dem Laser 336 des Teilträgers 342 ist mit dem zweiten Ende 340 der Faser 330 über den dichroitischen Spiegel 328 gekoppelt. In diesem Fall verläßt das optische Signal das zweite Ende 340 der Faser 330, wird durch die Linse 334 kollimiert und durch den dichroitischen Spiegel 328 über ein optisches Trennglied 344 zu einem Ausgang 346 der Verstärkungsanordnung 304 durchgelassen. Das optische Trennglied 344 und der Ausgang 346 sind die gleichen wie das optische Trennglied 322 und der Eingang 306. Die Linse 320 des Ausgangs 346 koppelt das optische Signal von dem zweiten Ende 340 der Faser 330 mit einer Ausgangsfaser 348, die innerhalb einer Durchführung 350 abgedichtet ist, die exakt die gleiche wie die Durchführung 306 ist, und ist mit dem Gehäuse 304 auf die gleiche Weise ausgerichtet und an demselben befestigt.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei Pumplaser 336, einer führt ein Co-Pumpen und der andere ein Gegenpumpen der Faser 330 durch, vorhanden, wobei jedoch nur einer derselben verwendet werden muß.
Die Verstärkungsfaser 330 ist eine 20 m lange, silikabasierte, mit Erbium dotierte optische Faser, die auf eine Wicklung 352 mit einem Radius von 15 mm gewickelt ist.
Die Teilträger 326 und 342 und die optischen Trennglieder 322 und 344 sind alle an einer gemeinsamen thermoelektrischen Kühleinrichtung 354 befestigt, um einen relativ temperaturunempfindlichen Betrieb für die Leistung der Verstärkungsanordnung 302 zu schaffen.
Die verschiedenen elektrischen Eingänge und Ausgänge zu und von den Laserdioden 336, Überwachungsdioden 339 und der thermoelektrischen Kühleinrichtung 354 sind an Sätzen elektrischer Anschlußleitungen 356 und 358 vorgesehen. Die Anschlußleitungen 356 und 358 sind mit dem Gehäuse 304 durch Glaslötmittelabdichtungen auf eine bekannte Weise abgedichtet. Das Gehäuse 302 besteht aus einem Metall, dessen thermische Ausdehnung mit der des Glaslötmittels, z. B. Kovar (Warenzeichen, übereinstimmt.
Fig. 4 zeigt eine Anordnung 502, die im wesentlichen der Anordnung 302 aus Fig. 3 entspricht. Komponenten, die bei beiden der Anordnungen der Fig. 3 und 4 gemeinsam sind, sind nicht wieder beschrieben. Die Anordnung 502 weist jedoch Teilträger 526 und 542 auf, die sich von den entsprechenden Teilanordnungen in Fig. 3 unterscheiden, wobei diese Teilträger nun beschrieben werden.
Jede Teilanordnung weist einen dichroitischen Spiegel 528 auf, der in einem Lichtpfad zwischen einer Kollimierungslinse 320 und einer Linse 534 an jedem Ende der Faser befestigt ist. Ein Laser 536 ist in der Teilanordnung befestigt, wobei sein Ausgang auf einen Spiegel 560 gerichtet ist. Die Spiegel 528 und 560 sind gewinkelt, um das Licht von dem Laser 536 so zu reflektieren, daß dasselbe mit dem Licht ausgerichtet ist, das zwischen der Kollimierungslinse 320 und der Linse 534 durchläuft. Beide diese Spiegel sind einstellbar, um sicherzustellen, daß diese Ausrichtung erzielt wird.
Die benötigte Ausrichtung ist die einer Parallelität und Kolinearität. Dies erfordert eine Einstellung von vier Freiheitsgraden, nämlich einer Bewegung in zwei orthogonalen Ebenen, um eine Parallelität zu erzeugen, und einer Bewegung um zwei orthogonale Achsen, um eine Kolinearität zu erzeugen. Diese Einstellung kann mit der Anordnung aus Fig. 3 erzielt werden, wobei sie jedoch eine Einstellung der Position des Lasers 336 selbst erfordern kann. Um eine gute thermische Leitung zwischen dem Laser und der Kühleinrichtung 354 sicherzustellen, sollte der Laser dauerhaft an der Kühleinrichtung befestigt sein. Die Verwendung des Hilfsspiegels 560 aus Fig. 4 ermöglicht es, daß der Laser dauerhaft in einer Position fest ist und die Ausrichtung durch ein Bewegen der Spiegel 528 und 560 erzielt wird.
Die Trennglieder 322 und 344 sind identisch und werden nun Bezug nehmend auf die Fig. 5 und 6 beschrieben.
Ein Trenngliedgehäuse 458 weist ein kreisförmiges Durchgangsloch 460 auf, das einen ringförmigen Steg 462 umfaßt, der sich an dem Mittelpunkt in das Durchgangsloch 460 hinein erstreckt. Eine 400 nm dicke Platte, hier in der Form einer Scheibe, aus einem Seltene-Erden-Eisengranat 466 mit der gleichen Dicke wie der Steg 462, deren Außenradius der gleiche wie der Innenradius des Stegs 462 ist, wird durch ein Paar ringförmiger Ferromagneten 468, einem an jeder Seite der Platte 466, in Position gehalten, deren Außenradien gleich dem Radius des Durchgangslochs 460 sind, und deren Innenradien kleiner als der Radius der Platte 466 sind.
Die Ferromagneten 468 weisen äußere Oberflächen auf, die bündig mit äußeren Abschnitten 470 des Gehäuses 458 sind, so daß dieselben durch die planaren Oberflächen doppelbrechender, spitz zulaufender Platten 472 aus z. B. Rutil oder Kalzit, gehalten werden können. Die Platten 472 sind lateral an den Oberflächen zu dem Gehäuse 458 durch Vorsprünge 474 angeordnet, gegen die ein Ende jeder Platte 472 anstößt. Die Platten 472 sind an das Gehäuse 458 geklebt, um das vollständige optische Trennglied 332 oder 342 aus Fig. 3 zu bilden.
Die Platte 466 und die Ferromagneten 468 sind dimensioniert und entworfen, um einen 45º-Faraday-Dreher auf eine bekannte Weise zu bilden. Die spitz zulaufenden, doppelbrechenden Platten bilden Polarisierer, die eine Polarisierung unabhängig von einer optischen Trennung auf die Weise, die detailliert in der US-4,548,478 beschrieben ist, liefern. Andere Polarisierungsmittel können verwendet werden, wie z. B. Polarisierungsblätter, wie z. B. ein 200 nm-Polacor- Blatt (Warenzeichen). Die verschiedenen optischen Oberflächen der optischen Komponenten sind auf eine bekannte Weise mit Antireflexionsbeschichtungen versehen.

Claims

1. Eine gehäuste optische Verstärkeranordnung zum Verstärken eines optischen Signals, wobei die Anordnung einen Eingang (306) zum Empfangen eines optischen Signals von einer optischen Eingangsfaser, einen Ausgang (346) zum Weiterleiten eines verstärkten optischen Signals an eine optische Ausgangsfaser, eine optische Verstärkungsfaser (330), die Enden (332, 340) aufweist, von denen ein erstes Ende optisch mit dem Eingang (306) gekoppelt ist und ein zweites Ende optisch mit dem Ausgang (346) gekoppelt ist, und eine optische Pumpe (536) aufweist, die dauerhaft an einer thermoelektrischen Kühleinrichtung (354) befestigt und optisch mit einem der Enden (332, 340) der optischen Verstärkungsfaser (330) gekoppelt ist, wobei das optische Signal kollimiert und angeordnet ist, um sich ungeführt zwischen dem Eingang und dem ersten Ende der optischen Verstärkungsfaser auszubreiten, wobei das verstärkte optische Signal kollimiert und angeordnet ist, um sich ungeführt zwischen dem zweiten Ende der optischen Verstärkungsfaser und dem Ausgang auszubreiten, wobei das Optische-Pumpe-Licht von der optischen Pumpe (536) kollimiert und angeordnet ist, um sich ungeführt zwischen der optischen Pumpe und dem Ende der Faser (332, 340) auszubreiten, mit dem dieselbe gekoppelt ist, wobei das Optische-Pumpe-Licht von einem einstellbar befestigten Hilfsspiegel (560) reflektiert wird und das reflektierte Optische-Pumpe-Licht und das optische Signal oder das verstärkte optische Signal durch einen einstellbar befestigten dichroitischen Spiegel (528) kombiniert sind, und wobei ein optisches Trennglied (322, 344) zwischen einem oder beiden der folgenden Elemente vorhanden ist:

i) dem Eingang (306) und dem ersten Ende (332) der optischen Verstärkungsfaser (330), und

ii) dem zweiten Ende (340) der optischen Verstärkungsfaser (330) und dem Ausgang (346).

2. Eine gehäuste optische Verstärkeranordnung zum Verstärken eines optischen Signals, wobei die Anordnung einen Eingang (306) zum Empfangen eines optischen Signals von einer optischen Eingangsfaser, einen Ausgang (346) zum Weiterleiten eines verstärkten optischen Signals zu einer optischen Ausgangsfaser, eine optische Verstärkungsfaser (330), die Enden (332, 340) aufweist, von denen ein erstes Ende optisch mit dem Eingang (306) gekoppelt ist und ein zweites Ende optisch mit dem Ausgang (346) gekoppelt ist, und eine optische Pumpe (336) aufweist, die einstellbar an einer thermoelektrischen Kühleinrichtung (354) befestigt und optisch mit einem der Enden (332, 340) der optischen Verstärkungsfaser (330) gekoppelt ist, wobei das optische Signal kollimiert und angeordnet ist, um sich ungeführt zwischen dem Eingang und dem ersten Ende der optischen Verstärkungsfaser auszubreiten, wobei das verstärkte optische Signal kollimiert und angeordnet ist, um sich ungeführt zwischen dem zweiten Ende der optischen Verstärkungsfaser und dem Ausgang auszubreiten, wobei das Optische-Pumpe-Licht von der optischen Pumpe (336) kollimiert und angeordnet ist, um sich ungeführt zwischen der optischen Pumpe und dem Ende der Faser (332, 340) auszubreiten, mit dem dieselbe gekoppelt ist, wobei das Optische-Pumpe-Licht und das optische Signal oder das verstärkte optische Signal durch einen einstellbar befestigten dichroitischen Spiegel (328) kombiniert sind, und wobei ein optisches Trennglied (322, 344) zwischen einem oder beiden der folgenden Elemente vorhanden ist:

iii) dem Eingang (306) und dem ersten Ende (332) der optischen Verstärkungsfaser (330), und

iv) dem zweiten Ende (340) der optischen Verstärkungsfaser (330) und dem Ausgang (346).

3. Eine Anordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die optische Pumpe (336, 536) mit dem ersten Ende (332) der optischen Verstärkungsfaser (330) gekoppelt ist.

4. Eine Anordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die optische Pumpe (336, 536) mit dem zweiten Ende (340) der optischen Verstärkungsfaser (330) gekoppelt ist.

5. Eine Anordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der zwei optische Pumpen (336, 536) vorhanden sind, wobei jeweils eine mit dem ersten Ende (332) und dem zweiten Ende (340) der optischen Verstärkungsfaser (330) gekoppelt ist.

6. Eine Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die oder jede optische Pumpe (336, 536) benachbart zu dem Ende (332, 340) der optischen Verstärkungsfaser (330) angeordnet ist, mit der dieselbe optisch gekoppelt ist.

7. Eine Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die optischen Achsen des Eingangs (306) und des ersten Endes (332) der optischen Verstärkungsfaser (330) und die optischen Achsen des Ausgangs (346) und des zweiten Endes (340) der optischen Verstärkungsfaser (330) zusammenfallen.

8. Eine Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die oder jede optische Pumpe (336, 536) hermetisch in der gehäusten optischen Verstärkeranordnung abgedichtet ist.

9. Eine Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die oder jede optische Pumpe (336, 536) fest in der gehäusten optischen Verstärkeranordnung befestigt ist.

10. Eine Anordnung gemäß Anspruch 8 oder 9, bei der die oder jede optische Pumpe (336, 536) in einem hermetisch abgedichteten Teilgehäuse (337) angeordnet ist.

11. Eine Anordnung gemäß Anspruch 10, bei der ein optisches Fenster in dem Teilgehäuse (337) durch eine Kollimatorlinse (338) gebildet ist, die das Licht von der oder jeder optischen Pumpe (336, 536) kollimiert.

12. Eine Anordnung gemäß Anspruch 10, bei der ein optisches Fenster in dem Teilgehäuse (337) durch den dichroitischen Spiegel (328, 528) gebildet ist.

13. Eine Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die oder jede optische Pumpe (336, 536) und das oder jedes optische Trennglied (322, 344) an einer gemeinsamen thermoelektrischen Kühleinrichtung (354) befestigt sind.

14. Eine Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das oder jedes optische Trennglied (322, 244) ein Gehäuse (458), das ein Durchgangsloch (460) mit einem ringförmigen Steg (462) aufweist, der sich in das Durchgangsloch erstreckt, und einen 45º- Faraday-Dreher aufweist, der eine Platte (466) aus einem magnetooptisch aktiven Material (466) aufweist und in dem ringförmigen Steg (462) durch ein Paar ringförmiger Permanentmagneten (468), einen auf jeder Seite der Platte (466), angeordnet ist.

15. Eine Anordnung gemäß Anspruch 14, bei der das oder jedes optische Trennglied (322, 344) ferner Polarisationsplatten (472) aufweist, die lateral durch einen Vorsprung (474) an dem Gehäuse (458) angeordnet sind, gegen den eine Seite jeder Platte (572) anstößt, wobei die Magnete zwischen den Polarisationsplatten und dem Dreher angeordnet sind.

16. Eine Anordnung gemäß Anspruch 15, bei der die Polarisationsplatten (472) des optischen Trenngliedes (322, 344) spitz zulaufende Platten aus einem doppelbrechenden Material sind.