ES2343018T3 - Un sistema de transmision optica y metodo de amplificacion. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de transmisión óptica, que comprende: un transmisor óptico, para transmitir luz de una señal; un amplificador óptico de potencia para incrementar la potencia de dicha luz de la señal; una unidad de bombeo remoto, para suministrar luz de bombeo remoto; un amplificador bombeado a distancia, que comprende un medio de ganancia pasivo, para amplificar dicha luz de la señal con la luz de bombeo remoto; una unidad de bombeo Raman, para proporcionar luz de bombeo Raman con el fin de someter a amplificación Raman a dicha luz de la señal; un preamplificador óptico, para amplificar la luz de la señal que ha sido amplificada en potencia, amplificada por bombeo remoto y amplificada por bombeo Raman; y un receptor óptico para recibir la luz de la señal que ha sido amplificada por el preamplificador óptico; conectado a su vez, mediante una fibra óptica; en el que la luz de bombeo remoto es una luz de bombeo en la banda de 1480 nm, la longitud de onda de la luz de bombeo Raman es diferente de la de la luz de bombeo remoto, y la longitud de onda de la luz de bombeo Raman está en el intervalo de 1400 nm a 1499 nm.
Description
Un sistema de transmisión óptica y método de
amplificación.
El presente invento se refiere a un sistema de
transmisión óptica y a un método de amplificación del mismo.
Los sistemas de transmisión óptica están
limitados por las pérdidas en las fibras ópticas. Usualmente, se
necesita una instalación repetidora después de unas decenas de
kilómetros, de modo que pueda conseguirse una transmisión a larga
distancia. Existen dos clases de instalaciones repetidoras de esta
clase: repetidores eléctricos, que emplean conversión
óptica-eléctrica-óptica
(O-E-O); y repetidores ópticos, que
amplifican las señales ópticas directamente en el dominio de la
luz. En la actualidad, los repetidores ópticos se incorporan en la
práctica, en general, utilizando amplificadores de fibra óptica
impurificada con erbio. Tanto en el caso de los repetidores
eléctricos como en el de los repetidores ópticos, generalmente es
necesario un repetidor después de unas decenas o unos centenares de
kiló-
metros.
metros.
El documento "Perspectivas del comportamiento
de los sistemas submarinos de transmisión de gran capacidad y
largas distancias, sin repetidores", de T. Takahashi y otros, en
la Global Telecommunications Conference, de 1998, en el Globecom
'96, Comunicación: La clave para la prosperidad global, Londres,
Reino Unido, 18-22 de Noviembre de 1996, Nueva
York, NY, EE.UU., IEEE, EE.UU. vol. 2, 18 de Noviembre de 1996,
páginas 928-932, ISBN:
0-7808-3336-5,
realiza una revisión técnica de los sistemas amplificadores
bombeados a distancia y examina los diseños de relación señal
óptica y ruido (SNR). En los sistemas amplificadores bombeados a
distancia expuestos, la luz de bombeo activa la amplificación Raman
en la fibra, es decir, la luz de bombeo tiene un efecto de
amplificación Raman. Sin embargo, el sistema no incluye una unidad
de bombeo Raman funcionalmente separada, y las luces de la bomba de
la amplificación bombeada a distancia y la amplificación Raman,
tienen la misma longitud de onda.
El documento "Transmisión sin repetidores a
407 km y 2,5 Gb/s utilizando un modulador de electroabsorción y
post-amplificadores y
pre-amplificadores de fibra impurificada con erbio y
bombeo a distancia", de O. Gautheron y otros, en IEEE Photonics
Technology Letters, IEEE Service Center, Piscataway, NJ, EE.UU.,
vol. 7, núm. 3, del 1 de Marzo de 1995, en las páginas
333-335, ISSN: 1041-1135, describe
una transmisión sin repetidores a 2,5 Gb/s a lo largo de 407 km de
fibra sin dispersión desplazada utilizando un transmisor integrado
con láser/modulador de electroabsorción, un
post-amplificador bombeado a distancia y un
pre-amplificador bombeado a distancia. En una
sección de 20 km existe una pequeña ganancia Raman, como se muestra
en la fig. 2, y la pequeña ganancia Raman es introducida por la
bomba de alta potencia, es decir, la bomba LD núm. 1, que es la
misma bomba y genera luz de bombeo con la misma longitud de onda que
la del amplificador bombeado a distancia.
La patente francesa núm. FR 2745395 describe un
amplificador de fibra óptica impurificado con erbio, destinado a
incrementar la longitud del trayecto de transmisión aumentando la
intensidad de la luz bombeada. En un amplificador 1 de fibra óptica
impurificada con erbio, para amplificar la luz de la señal por medio
de una fibra óptica 7 impurificada con erbio, utilizando una fuente
de bombeo 8 en la banda de 1530 nm, la luz bombeada en la banda de
1530 nm es sometida a amplificación Raman mediante una fuente de luz
9 en la banda de 1430 nm a 1450 nm, en el trayecto de transmisión
de una fibra óptica 5, como se muestra en la fig. 1.
La fig. 1 muestra un diagrama estructural
esquemático de un sistema para realizar una transmisión a larga
distancia mediante repetidores eléctricos.
Como se ilustra en la fig. 1, la potencia óptica
de la luz procedente de una fuente de luz se atenúa continuamente
cuando es transmitida por una fibra óptica y, tras una cierta
distancia, se añade un convertidor
O-E-O a la línea, luego las señales
ópticas continúan siendo transmitidas por la fibra óptica tras
regeneración. Para conseguir una transmisión a una distancia ultra
larga, se necesitan repetidores eléctricos
multi-etapa. Cuando se realiza la transmisión
óptica en trayectos ultra largos mediante repetidores eléctricos, se
tropieza con las siguientes desventajas: 1) Coste elevado. Los
repetidores eléctricos llevan a cabo la regeneración de las señales
mediante conversión fotoeléctrica, muestreo de las señales
eléctricas, decisión, regeneración y conformación, conversión
electroóptica y así sucesivamente, consiguiéndose la conversión
electroóptica y la conversión fotoeléctrica mediante un láser y un
fotodetector, respectivamente, siendo ambos dispositivos ópticos
caros. Es bien sabido que el coste de un repetidor eléctrico es muy
alto, especialmente para un sistema de comunicaciones con
multiplexado por división de longitud de onda, de gran capacidad.
Como cada repetidor eléctrico tiene que desmultiplexar y
multiplexar cada longitud de onda y realizar la conversión
O-E-O de acuerdo con las longitudes
de onda, los equipos necesarios son más complicados y el coste es
extremadamente elevado. 2) no resulta adecuado en situaciones
específicas. Por ejemplo, en caso de comunicación óptica a través de
grandes estrechos marinos, es imposible construir en ellos un
recinto para el equipo y, al mismo tiempo, resulta difícil alimentar
la energía por el fondo marino, por lo que resulta muy difícil
realizar la transmisión óptica mediante repetidores eléctricos. En
el desierto, dada la dificultad existente para la alimentación de
energía, no se puede conseguir la transmisión óptica en trayectos
ultra largos utilizando un esquema de esta clase. 3) Los repetidores
eléctricos exigen mantenimiento. Dado que el software y el hardware
de un repetidor eléctrico son complicados, tienen que ser vigilados
y mantenidos de forma habitual.
La fig. 2 muestra un diagrama estructural
esquemático de un sistema para conseguir la transmisión de larga
distancia mediante repetidores ópticos. Como se muestra en la fig.
2, cuando se realiza una transmisión a larga distancia mediante
repetidores ópticos, las señales ópticas son amplificadas en el
dominio de la luz mediante un amplificador óptico tras su
atenuación en una fibra óptica; luego las señales ópticas continúan
siendo transmitidas por la fibra óptica. Con los repetidores ópticos
multi-etapa, puede conseguirse la transmisión a
larga distancia. Esta tecnología presenta las siguientes
desventajas: 1) Coste elevado del equipo. Dado que se emplean gran
número de dispositivos ópticos, el coste del repetidor óptico es muy
elevado. Además, los repetidores ópticos tienen que colocarse,
normalmente, en un recinto para el equipo y el coste del recinto
también resulta muy elevado. 2) Al igual que los repetidores
eléctricos, los repetidores ópticos no son adecuados para
situaciones específicas. 3) Los repetidores de luz también tienen
que ser vigilados y exigen mantenimiento.
Todos los anteriores problemas están
relacionados, en la técnica anterior, con distancias cortas de
transmisión óptica sin repetidores. Por tanto, se tropieza ahora
con un problema, que requiere una solución urgente, para extender
la distancia de transmisión óptica sin repetidores.
En vista de los problemas anteriores, se
proporciona un sistema de transmisión óptico para extender la
distancia de transmisión óptica sin repetidores.
Para conseguir el objeto antes mencionado, el
invento proporciona un sistema de transmisión óptica, que
comprende:
un transmisor óptico, para transmitir la luz de
la señal;
un amplificador óptico de potencia, para
incrementar la potencia de dicha luz de la señal;
una unidad de bombeo remota, para suministrar
luz de bombeo remota;
un amplificador bombeado a distancia, que
comprende un medio de ganancia pasivo para amplificar dicha luz de
la señal con la luz de bombeo remoto;
una unidad de bombeo Raman, para proporcionar
luz de bombeo Raman para lograr la amplificación Raman de dicha luz
de la señal;
un preamplificador óptico, para amplificar la
luz de la señal que ha sido amplificada en potencia, amplificada
mediante bombeo remoto y amplificada mediante bombeo Raman; y
un receptor óptico, para recibir la luz de la
señal que ha sido amplificada por el preamplificador óptico;
conectado, a su vez, mediante una fibra
óptica;
en el que la luz de bombeo remoto es una luz de
bombeo en la banda de los 1480 nm, la longitud de onda de la luz de
bombeo Raman es diferente de la de la luz de bombeo remoto, y la
longitud de onda de la luz de bombeo Raman está en el intervalo de
entre 1400 nm y 1499 nm.
Cuando la unidad de bombeo Raman y la unidad de
bombeo remoto están situadas en el mismo lado del amplificador de
bombeo remoto, la unidad de bombeo Raman y la unidad de bombeo
remoto están, preferiblemente, integradas para formar una unidad de
bombeo óptico o están integradas, además, con el preamplificador
óptico o el amplificador óptico de potencia para formar una unidad
de amplificación óptica.
De preferencia, el sistema comprende además otra
unidad de bombeo Raman y/u otra unidad de bombeo remoto y otro
amplificador de bombeo remoto situados en el otro lado del
amplificador de bombeo remoto.
El amplificador bombeado a distancia puede ser
una unidad de medio de ganancia impurificado, y el medio de
ganancia puede ser fibra óptica impurificada con erbio o un
dispositivo guía-ondas impurificado con erbio.
El sistema de transmisión óptica de acuerdo con
el invento puede ser utilizado en un sistema de multiplexado por
división de longitud de onda y puede conseguir la transmisión óptica
en trayectos ultra-largos con repetidores
ópticos.
De acuerdo con otro aspecto del invento, se
proporciona un método para amplificación óptica, que comprende:
amplificar la potencia de la luz de la señal
procedente de un transmisor óptico mediante un amplificador óptico
de potencia;
amplificar la luz de la señal amplificada en
potencia bajo la interacción de un medio de ganancia pasivo y luz
de bombeo remoto en un amplificador bombeado a distancia;
amplificar dicha luz de la señal con luz de
bombeo Raman; y
preamplificar la luz de la señal, que ha sido
amplificada en potencia, amplificada por bombeo remoto y amplificada
por bombeo Raman, mediante un preamplificador óptico, y recibir la
luz de la señal en un receptor óptico:
en el que la luz de bombeo remoto es luz de
bombeo en la banda de los 1480 nm, la longitud de onda de la luz de
bombeo Raman es diferente de la de la luz de bombeo remoto, y la
longitud de onda de la luz de bombeo Raman está en un intervalo de
entre 1400 nm y 1499 nm.
Utilizando el sistema y el método de transmisión
óptica del invento, puede ampliarse la distancia de transmisión
óptica en un solo tramo sin repetidores. En comparación con un
sistema de transmisión óptica con repetidores ópticos, el sistema
de acuerdo con el invento puede reducir el número de repetidores
ópticos para conseguir la misma distancia de transmisión óptica.
Por tanto, puede economizarse en el coste del equipo. Al mismo
tiempo, pueden reducirse el mantenimiento y su coste. Además, el
sistema de transmisión óptica del invento puede utilizarse en
lugares en los que reinen condiciones geológicas extremas en los que
se requiere una transmisión en trayectos
ultra-largos, tal como en el desierto y en los
estrechos marinos.
\vskip1.000000\baselineskip
La fig. 1 es un diagrama estructural esquemático
de un sistema de la técnica anterior para realizar una transmisión
a larga distancia mediante repetidores eléctricos;
la fig. 2 es un diagrama estructural esquemático
de un sistema de la técnica anterior para realizar una transmisión
a larga distancia mediante repetidores ópticos;
la fig. 3 es un diagrama estructural esquemático
de un sistema de transmisión óptica de acuerdo con la primera
realización del invento;
la fig. 4 es un diagrama estructural esquemático
de un sistema de transmisión óptica de acuerdo con la segunda
realización del invento;
la fig. 5 es un diagrama estructural esquemático
que muestra la aplicación de un sistema de transmisión óptica de
acuerdo con la segunda realización del invento en un sistema de
multiplexado por división de longitud de onda para trayectos
ultra-largos;
la fig. 6 es un diagrama estructural esquemático
de un sistema de transmisión óptica de acuerdo con la tercera
realización del invento;
la fig. 7 es un diagrama estructural esquemático
de un sistema de transmisión óptica de acuerdo con la cuarta
realización del invento;
la fig. 8 es un diagrama estructural esquemático
de un sistema de transmisión óptica de acuerdo con la quinta
realización del invento;
la fig. 9 es un diagrama estructural esquemático
de un sistema de transmisión óptica de acuerdo con la sexta
realización del invento;
la fig. 10 es un diagrama estructural
esquemático de un sistema de transmisión óptica de acuerdo con la
séptima realización del invento;
la fig. 11 es un diagrama estructural
esquemático de un sistema de transmisión óptica de acuerdo con la
octava realización del invento;
la fig. 12 es un diagrama estructural
esquemático de un sistema de transmisión óptica de acuerdo con la
novena realización del invento;
la fig. 13 es un diagrama estructural
esquemático de un sistema de transmisión óptica de acuerdo con la
décima realización del invento; y
la fig. 14 es un diagrama estructural
esquemático de un sistema de transmisión óptica de acuerdo con la
undécima realización del invento.
\vskip1.000000\baselineskip
Se ilustrará ahora el invento con detalle
haciendo referencia a los dibujos y en conjunto con las
realizaciones, cuyos dibujos y cuyas realizaciones son, todos
ellos, ilustrativos y no tienen fines limitativos.
Antes de introducir las realizaciones
específicas del invento, se ilustrará primero el principio
fundamental del invento. En el invento, la tecnología de
amplificación Raman en fibra óptica, la tecnología de amplificación
óptica en medio impurificado y la tecnología de bombeo óptico
remoto, se emplean sintéticamente.
Utilizando amplificadores ópticos con medio
impurificado como preamplificador y amplificador de potencia óptica,
pueden incrementarse, respectivamente, la potencia óptica de
entrada en la fibra de la luz de la señal y la entrada de potencia
óptica al receptor; la amplificación distribuida se realiza para la
luz de la señal en un enlace de transmisión empleando un
amplificador Raman distribuido; al mismo tiempo, la luz de la señal
se amplifica en el sitio de un medio de ganancia del enlace de
transmisión utilizando un amplificador de bombeo remoto. Es bien
sabido que el sistema de transmisión en trayectos
ultra-largos, es un sistema limitado por la
relación entre señal óptica y ruido. Con la aplicación sintética de
estas tres tecnologías de amplificación óptica, puede reducirse al
mínimo el deterioro de la relación entre señal óptica y ruido del
sistema. En comparación con sistemas repetidores ópticos usuales,
la distancia de transmisión en un tramo único sin repetidores puede
ampliarse notablemente; para un sistema con repetidores ópticos, la
distancia entre dos repetidores ópticos vecinos puede ampliarse
utilizando el presente esquema, y puede reducirse el número de
repetidores ópticos para la misma distancia de transmisión.
Se describirán ahora realizaciones del
invento.
La primera realización (Realización
1)
La fig. 3 es un diagrama estructural esquemático
de un sistema de transmisión óptica de acuerdo con la primera
realización del invento. Como se muestra en la fig. 3, en esta
realización, el sistema óptico de transmisión comprende un
transmisor óptico, un amplificador óptico de potencia, un
amplificador de bombeo remoto, un preamplificador óptico y un
receptor óptico conectados en orden mediante una fibra óptica; el
sistema comprende, además, una unidad de bombeo remota y una unidad
de bombeo Raman, estando acopladas la unidad de bombeo remota y la
unidad de bombeo Raman a la fibra óptica entre el preamplificador
óptico y el amplificador de bombeo remoto (es decir, la luz
procedente de la unidad de bombeo remoto y la unidad de bombeo
Raman, se acopla a la fibra óptica mediante un dispositivo óptico
multiplexador por división de longitud de onda); el primero
proporciona luz de bombeo al amplificador bombeado a distancia, y
el segundo proporciona luz de bombeo para llevar a cabo la
amplificación Raman distribuida sobre la luz de la señal en la
fibra óptica.
En el que el amplificador de bombeo remoto es
una unidad de medio de ganancia impurificado, y su componente
central es un medio de ganancia impurificado, que puede amplificar
la luz de la señal bajo el control de la luz de bombeo remoto. El
medio de ganancia es pasivo. La totalidad del amplificador bombeado
a distancia es, también pasivo. No se necesita fuente de
alimentación y no se requiere su colocación en un recinto para el
equipo. Puede ser enterrado o encontrarse en un tendido aéreo, como
los cables ópticos. Usualmente, se instala en una caja de empalmes
para cables ópticos. El medio de ganancia puede ser una sección de
una fibra óptica impurificada con erbio, o puede ser una guía de
ondas óptica impurificada con erbio u otros medios de ganancia
impurificados.
La unidad de bombeo remoto se instala en el
mismo nodo que el preamplificador óptico, para proporcionar luz de
bombeo. La luz de bombeo es transmitida por la fibra óptica
conectada con el preamplificador. Cuando la luz de bombeo llega al
amplificador de bombeo remoto, el amplificador bombeado a distancia
amplifica la luz de la señal bajo la interacción del medio de
ganancia, la luz de bombeo y la luz de la señal. Para un medio de
ganancia impurificado con erbio, a fin de amplificar la luz de la
señal en la banda de 1550 nm, se necesita que la longitud de onda
de la luz de bombeo esté, usualmente, en la banda de 980 nm o 1480
nm. Como la pérdida de luz de bombeo en la banda de 980 nm en una
fibra óptica es muy elevada mientras que la pérdida de luz de
bombeo en la banda de 1480 nm en una fibra óptica es relativamente
pequeña, la longitud de onda de la luz de bombeo remoto es de 1480
nm y parecida.
La unidad de bombeo Raman también se instala en
el mismo nodo que el preamplificador óptico, para proporcionar luz
de bombeo Raman. La dirección de transmisión de la luz de bombeo
Raman es contraria a la dirección de transmisión de la luz de la
señal. La amplificación Raman distribuida se realiza, para la luz de
la señal, en una fibra óptica conectada con el preamplificador.
Como la banda de longitudes de onda operativa de un sistema de
transmisión a larga distancia está en el valor de 1550 nm y la
longitud de onda pico de la ganancia de la amplificación Raman es
unos 100 nm mayor que la longitud de onda de la luz de bombeo Raman,
la longitud de onda de la luz de bombeo Raman es de 14XX nm (es
decir, está en el intervalo de 1400 nm a 1499 nm), tal como 1425
nm, 1455 nm, 1490 nm, etc. Dicho de otro modo, la longitud de onda
pico de la ganancia de amplificación Raman de la luz de bombeo
Raman proporcionada por la unidad de bombeo Raman, debe corresponder
a la banda de longitudes de onda operativas de la luz de la señal.
Para sistemas que funcionan en la banda L, la longitud de onda de
su luz de bombeo Raman puede superar los 1500 nm.
El preamplificador y el amplificador ópticos de
potencia, que se utilizan para incrementar la potencia óptica de
entrada de la fibra y la entrada de potencia óptica al receptor,
respectivamente, pueden ser amplificadores de fibra óptica
impurificada con erbio, usuales, amplificadores ópticos de
guía-ondas impurificados con erbio o amplificadores
ópticos de medio impurificado de otros tipos.
La unidad de bombeo remota proporciona una
fuente de bombeo para el amplificador de bombeo remoto. Para
garantizar que la fibra óptica, aguas abajo del amplificador de
bombeo remoto sea tan larga como resulte posible, de forma que la
distancia total de transmisión a salvar pueda ser tan larga como sea
posible, con la condición de que la potencia óptica de la luz de
bombeo Raman sea lo bastante grande con fin de garantizar que la
ganancia Raman y el factor de ruido sean óptimos, la luz de bombeo
remoto se acopla primero en una fibra óptica, luego la luz de
bombeo Raman se acopla en la fibra óptica, es decir, el sitio en el
que una unidad de bombeo Raman se acopla a la fibra óptica, se
encuentra entre el preamplificador y el punto de acoplamiento en el
que la unidad de bombeo remoto está acoplada en la fibra óptica.
Cuando la potencia óptica de la luz de bombeo Raman sea
insuficiente, para garantizar suficiente ganancia Raman con el fin
de asegurar que la distancia de transmisión total a salvar sea tan
larga como resulte posible, la luz de bombeo Raman puede acoplarse
primero en la fibra óptica y, luego, se acopla la luz de bombeo
remoto. En este punto, a diferencia de las figuras, el punto de
acoplamiento de la luz de bombeo remoto se encuentra entre el punto
de acoplamiento de la luz de bombeo Raman y el preamplifcador.
Durante el funcionamiento, la luz de la señal
procedente del transmisor óptico entra en una fibra óptica aguas
arriba de un amplificador de bombeo remoto después de ser
amplificada por un amplificador óptico de potencia, y es
amplificada después de alcanzar el amplificador bombeado a
distancia, luego entra en una fibra óptica aguas abajo del
amplificador de bombeo remoto. La luz de la señal es amplificada en
esta fibra óptica por amplificación Raman distribuida, luego entra
en un preamplificador óptico para ulterior amplificación y,
finalmente, entra en un receptor. En caso de que se desprecie la
influencia debida a efectos físicos, tal como dispersión cromática,
efecto de falta de linealidad de la fibra óptica, etc., el sistema
de transmisión en trayectos ultra-largos está
limitado, fundamentalmente, por la potencia óptica y la relación
entre señal óptica y ruido. El problema relacionado con la potencia
óptica puede resolverse perfectamente mediante un amplificador
óptico, pero la relación entre señal óptica y ruido continúa siendo
un problema. En esta realización, se emplea un amplificador Raman
distribuido cuyo factor de ruido es mucho menor que el de un
amplificador de fibra óptica impurificada con erbio, de modo que
puede reducirse notablemente el deterioro de la relación entre señal
óptica y ruido. La función de un amplificador de bombeo remoto en
el sistema es equivalente a la de un amplificador óptico en línea
de un sistema repetidor óptico (como se muestra en la fig. 2). Así,
puede garantizarse que la amplificación se realiza a la potencia
óptica superior de la luz de la señal, por lo que puede reducirse
el deterioro de la relación entre señal óptica y ruido. Es distinto
de un sistema repetidor óptico que emplee amplificadores ópticos en
línea porque el amplificador en línea es un sistema complejo con
software y hardware, necesita fuente de alimentación y tiene que
estar situado en un recinto para el equipo; mientras que el
amplificador de bombeo remoto es pasivo y no requiere fuente de
alimentación ni mantenimiento rutinario, y puede ser enterrado, al
igual que los cables de fibra óptica. Por tanto, utilizando el
sistema óptico de transmisión de esta realización, puede
garantizarse una distancia de transmisión mucho más larga en un
tramo único.
La segunda realización (Realización
2)
La fig. 4 es un diagrama estructural esquemático
de acuerdo con la segunda realización del invento. Como se muestra
en la fig. 4, en comparación con la primera realización, en esta
realización se añade un multiplexador por división de longitud de
onda, en serie entre el transmisor óptico y el amplificador óptico
de potencia, y se añade un desmultiplexador por división de
longitud de onda, en serie entre el preamplificador óptico y el
receptor ótico. El resto de la estructura es el mismo que en la
primera realización. Para simplificar, se omitirá la descripción de
las partes similares; y en la siguiente descripción de otras
realizaciones, se omitirá también la descripción de las partes
similares. Como resultado, se forma un sistema de transmisión
óptica para trayectos ultra-largos, sin repetidores,
con multiplexado por división de longitud de onda.
En un sistema de multiplexado por división de
longitud de onda, el invento presenta ventajas evidentes con
respecto a la técnica anterior. El sistema de multiplexado por
división de longitud de onda transmite una pluralidad de longitudes
de onda y el coste de las instalaciones repetidoras es muy alto.
Utilizando el presente esquema, puede conseguirse un importante
ahorro en el coste.
La realización 1 y la Realización 2 son
aplicables a un sistema repetidor óptico
multi-etapa. El número de repetidores puede
reducirse para la misma distancia de transmisión óptica, de modo que
puede reducirse el coste. La fig. 5 es un diagrama esquemático que
muestra la aplicación de la segunda realización del invento en un
sistema de multiplexado por división de longitud de onda para
trayectos ultra-largos, con repetidores
ópticos.
Como se muestra en la fig. 5, el sistema
comprende un conjunto de transmisores ópticos, un multiplexador por
división de longitud de onda, un amplificador óptico de potencia, un
amplificador de bombeo remoto, uno o más amplificadores ópticos en
línea, un preamplificador óptico, un desmultiplexador por división
de longitud de onda, y un conjunto de receptores ópticos conectados
mediante fibras ópticas. En correspondencia con cada amplificador
óptico en línea, el sistema comprende, además, una unidad de bombeo
remota y una unidad de bombeo Raman, que pueden acoplarse,
respectivamente, en una fibra óptica conectada con sus
correspondientes amplificadores ópticos en línea mediante un
multiplexador por división de longitud de onda. Es decir, en
comparación con la fig. 4, se añaden varios segmentos, cada uno de
los cuales incluye una unidad de bombeo remoto, una unidad de
bombeo Raman y un amplificador bombeado a distancia, y está
conectado con amplificadores ópticos en línea mediante fibras
ópticas, de forma que pueda ampliarse la distancia de transmisión
óptica. En comparación con la técnica anterior, puede reducirse el
número de repetidores ópticos.
La tercera realización (Realización
3)
La fig. 6 es un diagrama estructural esquemático
de un sistema óptico de transmisión de acuerdo con una tercera
realización. Como se muestra en la fig. 6, en comparación con la
Realización 2, la unidad de bombeo remoto y la unidad de bombeo
Raman, están integradas formando una unidad óptica de bombeo. Los
principios del circuito y el juego de software de una unidad de
bombeo Raman son los mismos que los de una unidad de bombeo remoto,
y la unidad de bombeo remoto y la unidad de bombeo Raman tienen que
estar acopladas a una fibra óptica, de manera que puedan integrarse
en una unidad con respecto a las formas del equipo. Además, como se
ha descrito en lo que antecede, la longitud de onda de la luz de
bombeo remoto es de unos 1480 nm, mientras que la longitud de onda
de la luz de bombeo Raman es de 14XX nm y distinta de la longitud de
onda de la luz de bombeo remoto. Así, de hecho, en este esquema
optimizado, las dos unidades de la segunda realización están
integradas como una sola unidad, de forma que se incrementa la
integridad del equipo y se reduce el coste del mismo.
Aparentemente, la unidad de bombeo Raman y la
unidad de bombeo Remoto de la Realización 1 pueden integrarse, del
mismo modo, en una unidad, pudiéndose obtener el mismo
beneficio.
La unidad de bombeo Raman y la unidad de bombeo
remoto son bien conocidas en la técnica anterior. Los principios
fundamentales de la unidad de bombeo Raman y de la unidad de bombeo
remoto son, ambos "láser de bombeo óptico + multiplexador por
división de longitud de onda + circuito excitador + control de
software", pero las longitudes de onda, los circuitos y los
dispositivos específicos empleados, pueden ser diferentes. La unidad
de bombeo Raman y la unidad de bombeo remoto se integran en una
unidad en lo que respecta al atributo del equipo, y el principio
fundamental sigue siendo "láser de bombeo óptico + multiplexador
por división de longitud de onda + circuito excitador + control de
software". Una unidad de bombeo óptico está formada por una
unidad de bombeo Raman y una unidad de bombeo remoto integradas en
lo que respecta al atributo del equipo. Específicamente, el bombeo
Raman (supuestos cuatro láseres de bombeo) y el bombeo remoto
(supuestos dos láseres de bombeo), pueden incorporarse mediante dos
placas de circuito, cada una de las cuales es una unidad, y en cada
placa de circuito hay, respectivamente, cuatro dispositivos de
bombeo y dos dispositivos de bombeo. En este caso, por integración
debe entenderse que dos circuitos se hacen uno, en el que existen
seis dispositivos de bombeo. Como se ha descrito en lo que
antecede, como los principio del circuito son todos iguales, pueden
compartirse gran cantidad de circuitos, de manera que pueden
ahorrarse una placa de circuito y parte de los dispositivos
electrónicos. Al mismo tiempo, como algunos láseres de bombeo pueden
actuar como láseres de bombeo Raman y láseres de bombeo remoto
simultáneamente, en ciertos casos, también pueden ahorrarse algunos
láseres de bombeo. Por tanto, el coste de este esquema es mucho
menor.
La cuarta realización (Realización
4)
La fig. 7 es un diagrama estructural esquemático
de un sistema óptico de transmisión de acuerdo con la cuarta
realización del invento. Como se muestra en la fig. 7 en comparación
con la tercera realización, el preamplificador óptico está
integrado, además, en la unidad óptica de bombeo, de modo que se
forme una unidad óptica de amplificación integrada con una unidad
de bombeo remoto, una unidad de bombeo Raman y un preamplificador
óptico. Estas tres unidades utilizan, todas, láseres de bombeo
óptico y dispositivos pasivos tales como multiplexadores por
división de longitud de onda, etc., y son consistentes en software
y en hardware, de manera que pueden integrarse como una sola
unidad. Este esquema de integración puede aumentar, además, la
integridad del equipo y reducir el coste.
Para una unidad óptica de amplificación, el
principio es el mismo de una unidad óptica de bombeo. También está
integrada en lo que respecta al atributo del equipo, de modo que no
se describirá de nuevo en esta memoria.
La quinta realización (Realización
5)
La fig. 8 es un diagrama estructural esquemático
de un sistema óptico de transmisión de acuerdo con la quinta
realización del invento. Como se muestra en la fig. 8, en
comparación con la primera realización del invento, se añade otra
unidad de bombeo Raman (unidad de bombeo Raman 1) en serie entre las
fibras ópticas que están situadas aguas abajo del amplificador
óptico de potencia y aguas arriba del amplificador de bombeo remoto.
La luz de bombeo de la unidad de bombeo Raman se acopla en una
fibra óptica entre el amplificador óptico de potencia y el
amplificador bombeado a distancia, y es transmitida en la misma
dirección que la luz de la señal. La luz de la señal interacciona
con la luz de bombeo en este segmento de fibra óptica, y es sometida
a amplificación Raman. Utilizando este esquema, puede reducirse la
potencia de salida del amplificador óptico de potencia, es decir,
puede reducirse la potencia de entrada en la fibra. Como la magnitud
de la potencia de entrada en la fibra está estrechamente
relacionada con el efecto no lineal de la fibra óptica, al reducir
la potencia de entrada en la fibra puede reducirse la influencia
del efecto no lineal sobre las señales y puede mejorarse la calidad
de la señal, de modo que puede soportarse una mayor distancia de
transmisión. En este esquema, la amplificación Raman distribuida
también puede conseguirse para la luz de la señal en una fibra
óptica. En comparación con el esquema que utiliza amplificadores de
fibra óptica impurificados con erbio, puede reducirse el deterioro
de la relación entre señal óptica y ruido y puede incrementarse la
distancia de transmisión.
Además, puede conectarse un multiplexador por
división de longitud de onda entre el transmisor óptico y el
amplificador óptico de potencia, y puede conectarse un
desmultiplexador por división de longitud de onda entre el
preamplificador y el receptor óptico, de modo que pueda establecerse
un sistema de multiplexado por división de longitud de onda para
trayectos ultra-largos, sin repetidores.
Asimismo, varios segmentos, cada uno de los
cuales incluye una unidad de bombeo Raman 1, un amplificador de
bombeo remoto, una unidad de bombeo remoto y una unidad de bombeo
Raman, pueden conectarse también con amplificadores ópticos en
línea mediante fibras ópticas, de modo que pueda ampliarse más la
distancia de transmisión óptica. En comparación con la técnica
anterior, puede reducirse el número de repetidores ópticos.
La sexta realización (realización
6)
La fig. 9 es un diagrama estructural esquemático
de un sistema óptico de transmisión de acuerdo con la sexta
realización del invento. Como se muestra en la fig. 9, en
comparación con la Realización 5, la unidad de bombeo remoto y la
unidad de bombeo Raman están integradas como una sola unidad óptica
de bombeo. Por tanto, puede incrementarse la integridad del equipo
y puede economizarse en el coste del dispositivo.
La séptima realización (Realización
7)
La fig. 10 es un diagrama estructural
esquemático de un sistema óptico de transmisión de acuerdo con la
séptima realización del invento. Como se muestra en la fig. 10, en
comparación con la Realización 5, la unidad de bombeo remoto, la
unidad de bombeo Raman y el preamplificador óptico están integrados
como una unidad óptica de amplificación. Por tanto, puede
incrementarse la integridad del equipo y puede economizarse en el
coste del dispositivo. De forma similar a la segunda realización,
se añaden un multiplexador por división de longitud de onda y un
desmultiplexador por división de longitud de onda, de modo que pueda
formarse un sistema óptico de transmisión con multiplexado por
división de longitud de onda, para trayectos
ultra-largos.
La octava realización (Realización
8)
La fig. 11 es un diagrama estructural
esquemático de un sistema óptico de transmisión de acuerdo con la
octava realización del invento. Como se muestra en la fig. 11, en
comparación con la realización 7, la segunda unidad de bombeo Raman
(unidad de bombeo Raman 1) y el amplificador óptico de potencia,
están integrados como una segunda unidad óptica de amplificación
(unidad óptica de amplificación 1).
La novena realización (Realización
9)
La fig. 12 es un diagrama estructural
esquemático de un sistema óptico de transmisión de acuerdo con la
novena realización del invento. Como se muestra en la fig. 12, en
comparación con la realización 5, se añaden otra unidad de bombeo
remoto (unidad de bombeo remoto 1) y otro amplificador bombeado a
distancia (amplificador bombeado a distancia 1). El amplificador
bombeado a distancia 1 está conectado en serie entre el amplificador
óptico de potencia y el amplificador de bombeo remoto mediante
fibras ópticas. La unidad de bombeo remoto 1 proporciona luz de
bombeo, que es transmitida en la misma dirección que la luz de la
señal y que, luego, alcanza el amplificador bombeado a distancia 1.
El amplificador bombeado a distancia 1 amplifica la luz de la señal
utilizando luz de bombeo. Como hay dos amplificadores bombeados a
distancia, ello equivale a que se añadan dos repetidores ópticos en
el enlace de fibra óptica. En comparación con un sistema carente de
estos dos amplificadores de bombeo remotos, la amplificación puede
conseguirse a una potencia óptica superior de la luz de la señal, y
la relación entre señal óptica y ruido aguas arriba del receptor,
puede mantenerse a un nivel más alto. Al mismo tiempo, en el
sistema se emplean, también, amplificación Raman distribuida hacia
delante y amplificación Raman distribuida hacia atrás, y el factor
de ruido de un amplificador Raman es mucho menor que el de un
amplificador de fibra óptica impurificada con erbio, de manera que
puede reducirse el deterioro de la relación entre señal óptica y
ruido. Por tanto, puede soportarse una distancia de transmisión
mucho más larga.
Similarmente, varios segmentos, cada uno de los
cuales incluye un amplificador de bombeo remoto 1, una unidad de
bombeo remoto 1, un amplificador bombeado a distancia, una unidad de
bombeo remoto y una unidad de bombeo Raman, están conectados con
amplificador ópticos en línea mediante fibras ópticas, por lo que
puede ampliarse más la distancia de transmisión óptica. En
comparación con la técnica anterior, puede reducirse el número de
repetidores ópticos.
La décima realización (Realización
10)
La fig. 13 es un diagrama estructural
esquemático de un sistema óptico de transmisión de acuerdo con la
décima realización del invento. Como se muestra en la fig. 13, en
comparación con la realización 9, la unidad de bombeo Raman 1 y la
unidad de bombeo remoto 1 están integradas formando la unidad de
bombeo óptico 1, y la unidad de bombeo Raman y la unidad de bombeo
remoto están integradas formando la unidad de bombeo óptico 2. Por
tanto, puede incrementarse la integridad del equipo y puede
reducirse el coste del equipo.
La undécima realización
(Realización
11)
La fig. 14 es un diagrama estructural
esquemático de un sistema óptico de transmisión de acuerdo con la
undécima realización del invento. Como se muestra en la fig. 14, en
comparación con la realización 9, el amplificador óptico de
potencia, la unidad de bombeo Raman 1 y la unidad de bombeo remoto 1
de la fig. 12 están integradas formando la unidad óptica de
amplificación 1, y el preamplificador óptico, la unidad de bombeo
remoto y la unidad de bombeo Raman de la fig. 12, están integradas
formando la unidad óptica de amplificación 2. Por tanto, puede
incrementarse la integridad del equipo y puede economizarse en el
coste del dispositivo. De manera similar a la segunda realización,
se añaden un multiplexador por división de longitud de onda y un
desmultiplexador por división de longitud de onda, de modo que
pueda formarse un sistema de transmisión óptica con multiplexado
por división de longitud
de onda.
de onda.
A los expertos en la técnica se les ocurrirán
fácilmente ventajas y modificaciones adicionales. Por tanto, el
invento, en sus aspectos más amplios, no está limitado a los
detalles específicos y a las realizaciones representativas
mostradas y descritas en este documento. En consecuencia, pueden
introducirse diversas variaciones y modificaciones sin salirse del
alcance del invento, definido por las reivindicaciones adjuntas y
sus equivalentes.
Claims (26)
1. Un sistema de transmisión óptica, que
comprende:
un transmisor óptico, para transmitir luz de una
señal;
un amplificador óptico de potencia para
incrementar la potencia de dicha luz de la señal;
una unidad de bombeo remoto, para suministrar
luz de bombeo remoto;
un amplificador bombeado a distancia, que
comprende un medio de ganancia pasivo, para amplificar dicha luz de
la señal con la luz de bombeo remoto;
una unidad de bombeo Raman, para proporcionar
luz de bombeo Raman con el fin de someter a amplificación Raman a
dicha luz de la señal;
un preamplificador óptico, para amplificar la
luz de la señal que ha sido amplificada en potencia, amplificada
por bombeo remoto y amplificada por bombeo Raman; y
un receptor óptico para recibir la luz de la
señal que ha sido amplificada por el preamplificador óptico;
conectado a su vez, mediante una fibra
óptica;
en el que
la luz de bombeo remoto es una luz de bombeo en
la banda de 1480 nm, la longitud de onda de la luz de bombeo Raman
es diferente de la de la luz de bombeo remoto, y la longitud de onda
de la luz de bombeo Raman está en el intervalo de 1400 nm a 1499
nm.
\vskip1.000000\baselineskip
2. El sistema de transmisión óptica de acuerdo
con la reivindicación 1, en el que: la unidad de bombeo Raman y la
unidad de bombeo remoto están situadas en el mismo lado del
amplificador bombeado a distancia, y están en el mismo nodo que el
preamplificador óptico o el amplificador óptico de potencia, y la
unidad de bombeo Raman y la unidad de bombeo remoto están
integradas formando una unidad óptica de bombeo.
3. El sistema de transmisión óptica de acuerdo
con la reivindicación 1, en el que: la unidad de bombeo Raman y la
unidad de bombeo remoto están situadas en el mismo lado del
amplificador bombeado a distancia, y están en el mismo nodo que el
preamplificador óptico o el amplificador óptico de potencia, y la
unidad de bombeo Raman y la unidad de bombeo remoto están
integradas con el preamplificador óptico o el amplificador óptico
de potencia formando una unidad óptica de amplificación.
4. El sistema de transmisión óptica de acuerdo
con la reivindicación 1, en el que: la unidad de bombeo Raman y la
unidad de bombeo remoto están situadas en el mismo lado del
amplificador bombeado a distancia, y están en el mismo nodo que el
preamplificador óptico o el amplificador óptico de potencia; y el
sistema comprende, además, otra unidad de bombeo Raman, que está en
el otro lado del amplificador de bombeo remoto, para proporcionar
luz de bombeo Raman, y la luz de bombeo Raman somete a amplificación
Raman a la luz de la señal en la fibra óptica en el otro lado del
amplificador bombeado a distancia.
5. El sistema de transmisión óptica de acuerdo
con la reivindicación 4, en el que:
la unidad de bombeo Raman y la unidad de bombeo
remoto están integradas en una unidad de bombeo óptico; o
la unidad de bombeo Raman y la unidad de bombeo
remoto están integradas con el amplificador óptico de potencia o el
preamplificador óptico para formar una unidad óptica de
amplificación.
\vskip1.000000\baselineskip
6. El sistema de transmisión óptica de acuerdo
con la reivindicación 1, en el que: la unidad de bombeo Raman y la
unidad de bombeo remoto están situadas en el mismo lado del
amplificador bombeado a distancia y están en el mismo nodo que el
preamplificador óptico o el amplificador óptico de potencia; y el
sistema comprende, además, otra unidad de bombeo remoto y otro
amplificador bombeado a distancia;
la otra unidad de bombeo remoto y el otro
amplificador bombeado a distancia están situados en el otro lado
del amplificador bombeado a distancia;
la otra unidad de bombeo remoto está acoplada a
la fibra óptica para proporcionar luz de bombeo remoto que llega al
otro amplificador bombeado a distancia, y el otro amplificador
bombeado a distancia utiliza la luz de bombeo remoto procedente de
la otra unidad de bombeo remoto para amplificar la luz de la
señal.
\vskip1.000000\baselineskip
7. El sistema de transmisión óptica de acuerdo
con la reivindicación 6, en el que:
la unidad de bombeo Raman y la unidad de bombeo
remoto están integradas en una unidad óptica de bombeo; o
la unidad de bombeo Raman y la unidad de bombeo
remoto están integradas con el amplificador óptico de potencia o el
preamplificador óptico para formar una unidad óptica de
amplificación.
\vskip1.000000\baselineskip
8. El sistema de transmisión óptica de acuerdo
con la reivindicación 6, cuyo sistema comprende, además, otra
unidad de bombeo Raman que está en el mismo lado que la otra unidad
de bombeo remoto.
9. El sistema de transmisión óptica de acuerdo
con la reivindicación 8, en el que: la unidad de bombeo Raman y la
unidad de bombeo remoto están integradas formando una unidad óptica
de bombeo, y/o la otra unidad de bombeo Raman y la otra unidad de
bombeo remoto están integradas como una unidad óptica de bombeo.
10. El sistema de transmisión óptica de acuerdo
con la reivindicación 8, en el que: la unidad de bombeo Raman y la
unidad de bombeo remoto están integradas con el amplificador óptico
de potencia o el preamplificador óptico para formar una unidad
óptica de amplificación, y/o la otra unidad de bombeo Raman y la
otra unidad de bombeo remoto están integradas con el amplificador
óptico de potencia o el preamplificador óptico para formar una
unidad óptica de amplificación.
11. El sistema de transmisión óptica de acuerdo
con la reivindicación 1, cuyo sistema comprende, además:
al menos un repetidor óptico; y
un amplificador bombeado a distancia, una unidad
de bombeo remoto y una unidad de bombeo Raman correspondiente a
cada repetidor óptico.
\vskip1.000000\baselineskip
12. El sistema de transmisión óptica de acuerdo
con la reivindicación 4, cuyo sistema comprende, además:
al menos un repetidor óptico; y
una unidad de bombeo remoto, una unidad de
bombeo Raman, un amplificador bombeado a distancia y otra unidad de
bombeo Raman, correspondiente a cada repetidor óptico.
\vskip1.000000\baselineskip
13. El sistema de transmisión óptica de acuerdo
con la reivindicación 5, cuyo sistema comprende, además:
al menos un repetidor óptico; y
una unidad de bombeo remoto, una unidad de
bombeo Raman, un amplificador bombeado a distancia y otra unidad de
bombeo remoto, correspondiente a cada repetidor óptico.
\vskip1.000000\baselineskip
14. El sistema de transmisión óptica de acuerdo
con la reivindicación 6, cuyo sistema comprende, además:
al menos un repetidor óptico; y
una unidad de bombeo remoto, una unidad de
bombeo Raman, un amplificador bombeado a distancia, otra unidad de
bombeo remoto, otro amplificador bombeado a distancia y otra unidad
de bombeo Raman, correspondiente a cada repetidor óptico.
\vskip1.000000\baselineskip
15. El sistema de transmisión óptica de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, en el que el
repetidor óptico es un amplificador óptico en línea.
16. El sistema de transmisión óptica de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que en
caso de que haya al menos dos transmisores ópticos y haya al menos
dos receptores ópticos, el sistema comprende, además:
un multiplexador por división de longitud de
onda que está conectado entre el amplificador óptico de potencia y
el transmisor óptico;
un desmultiplexador por división de longitud de
onda, que está conectado entre el preamplificador óptico y el
receptor óptico.
\vskip1.000000\baselineskip
17. El sistema de transmisión óptica de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que el
amplificador bombeado a distancia es una unidad de medio de ganancia
impurificado, y el medio de ganancia es una fibra óptica
impurificada con erbio o un dispositivo guía-ondas
impurificado con erbio.
18. El sistema de transmisión óptica de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que el
amplificador óptico de potencia y el preamplificador óptico son
amplificadores ópticos de fibra óptica impurificada con erbio o
amplificadores ópticos con guía-ondas impurificados
con erbio.
19. El sistema de transmisión óptica de acuerdo
con la reivindicación 15, en el que el amplificador óptico en línea
es un amplificador de fibra óptica impurificada con erbio o un
amplificador óptico con guía-ondas impurificado con
erbio.
20. El sistema de transmisión óptica de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, en el que la
longitud de onda de la luz de bombeo Raman es una cualquiera
seleccionada de un grupo que consiste en 1425 nm, 1455 nm y 1490
nm.
21. Un método para amplificación óptica en un
sistema de transmisión óptica, que comprende:
amplificar la potencia de la luz de la señal de
un transmisor óptico mediante un amplificador óptico de
potencia;
amplificar la luz de la señal amplificada en
potencia bajo la interacción de un medio de ganancia pasivo y luz
de bombeo remoto en un amplificador bombeado a distancia;
amplificar la luz de la señal amplificada en
potencia con luz de bombeo Raman; y
preamplificar la luz de la señal, que ha sido
amplificada en potencia, amplificada mediante bombeo remoto y
amplificada mediante bombeo Raman, mediante un preamplificador
óptico, y recibir la luz de la señal preamplificada con un receptor
óptico;
en el que
la luz de bombeo remoto es una luz de bombeo en
la banda de los 1480 nm, la longitud de onda de la luz de bombeo
Raman es diferente de la de la luz de bombeo remoto, y la longitud
de onda de la luz de bombeo Raman está en el intervalo de 1400 nm a
1499 nm.
\vskip1.000000\baselineskip
22. El método de acuerdo con la reivindicación
21, en el que la luz de bombeo remoto es proporcionada por una
unidad de bombeo remoto.
23. El método de acuerdo con la reivindicación
21 o la reivindicación 22, en el que la luz de bombeo remoto es
utilizada por el amplificador bombeado a distancia para amplificar
la luz de la señal que ha sido amplificada en potencia.
24. El método de acuerdo con la reivindicación
21, en el que la luz de bombeo Raman es proporcionada por una
unidad de bombeo Raman.
25. El método de acuerdo con la reivindicación
21, en el que el medio de ganancia es una fibra óptica impurificada
con erbio o un dispositivo guía-ondas impurificado
con erbio.
26. El método de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 21 a 25, en el que la longitud de onda de la
luz de bombeo Raman es una cualquiera seleccionada de un grupo que
consiste en 1425 nm, 1455 nm y 1490 nm.
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