FI103236B - Valoviestintäjärjestelmä - Google Patents

Description

103236

Valoviestintäjärjestelmä

Esillä oleva keksintö liittyy optiseen viestintäjärjestelmään. Esillä oleva keksintö aikaansaa erityisesti optisen viestintäjärjestelmän uuden laiteko-5 koonpanon, joka käsittää optisista kuiduista koostuvan optisen siirtojohdon sekä passiivisen optisen kuituvahvistimen.

On kehitetty sellaisia optisia viestintäjärjestelmiä, jotka käyttävät optista kuitua signaalin siirtojohtona. Nämä järjestelmät hyötyvät optisen kuidun pienistä häviöistä ja laajakaistaominaisuuksista. Tämän vuoksi, mitä tulee op-10 tisten kuitujen käyttöön optisissa viestintäjärjestelmissä, niin on tutkittu eri teknologioita ja sovellutuksia, kuten koherenttia valoa käyttäviä siirtojärjestelmiä, voimakkuusmodulointi-/suorailmaisujärjestelmiä jne.

Eräs viime aikoina tutkittu teknologia on optinen kuituvahvistin, joka käyttää Er-seostetun (Erbium-seostetun) optisen kuidun tai muun sellaisen 15 vahvistusilmiötä. Er-seostettu optinen kuitu tehdään seostamalla tavanomainen optinen kuitumateriaali harvinaisiin maametalleihin kuuluvalla erbium-alkuaineella. Tällaisella optisella kuituvahvistimella on joukko edullisia ominaisuuksia, kuten suuri vahvistus, pieni väliinkytkemisvaimennus, ei polari-saatioriippuvuutta, pieni kohina, suuri saturaatioulostulo jne. Tämäntyyppisellä 20 vahvistimella suoritettu onnistunut siirtokoe, jossa ei käytetty toistimia, antoi tulokseksi siirtotaajuuden 1,8 Gb/s 212 km matkalla (The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers of Japan, Light Communication System Study Society OCS 89-3). Lisäksi on harkittu vahvistimen käyttämistä yhteistoiminnassa optisen siirtojohdon kanssa järjestelmässä, jossa on il 25 suuri määrä itsenäisiä vastaanottimia (so. kaapeli-TV -tilaajia) (The Institute of

Television Engineering of Japan, Technical Report 1989 (K. Kikushima, et ai. PD 22, Optical Fiber communication Conference '90)). Yleisesti optisten kuitu-vahvistimien kehityksen odotetaan suuresti myötävaikuttavan tulevaisuuden optisten viestintäjärjestelmien parantamiseen.

30 Kuvio 4 (tunnettu tekniikka) on Er-seostettua optista kuitua käyttävän ; ·* optisen kuituvahvistimen peruslaitekokoonpanon lohkokaavio.

Optinen kuituvahvistin 210 (kuviossa 4 katkoviivalla ympäröity) käsittää optisen kuidun 31, jonka tulonapa on liitetty optiseen lähettimeen 200, optisen kuidun 32, jonka lähtönäpä on liitetty optiseen vastaanottimeen 202, 35 sekä Er-seostetun optisen kuidun 35, joka on liitetty optisten kuitujen 31 ja 32 väliin optoerottimilla 33 ja 34. Herätevalonlähde 36 on liitetty Er-seostettuun optiseen kuituun 35 multipleksoivan valoyhdistimen 36a välityksellä. Heräte- 103236 2 valon ja ASE:n (Amplified Spontaneus Emission; vahvistettu spontaani emissio) eliminoimiseksi optisesta siirtojohdosta suodin 35a on sijoitettu optoerotti-men 34 ja optisen kuidun 32 väliin.

Optoerottimet 33 ja 34 ovat ei-resiprookkisia optisia elementtejä, jot-5 ka siirtävät valoa vain yhteen suuntaan. Optoerottimet 33 ja 34 tukahduttavat Er-seostetun optisen kuidun 35 laservärähtelyn. Siksi tässä järjestelmässä optoerottimet 33 tai 34 estävät kaikkien valosignaalien etenemisen lähettimeen vastaanottimesta.

Optisen viestintäjärjestelmän käytännön toiminnassa voi kuitenkin 10 olla tarpeen suorittaa kaksisuuntainen optisen signaalin siirto yhden ainoan optisen kuitujohdon kautta tai valvoa optisen siirtojohdon tilaa käyttämällä optista aika-alueessa toimivaa reflektometriä (OTDR, optical time domain reflec-tometer). Tarkkailemalla optiseen kuituun syntynyttä Rayleigh'n takasironta-valoa optisen kuidun toisessa pääteosassa OTDR voi ilmaista erilaisia vikati-15 loja (so. epäjatkuvuuksia tai katkoksia), joita voi esiintyä missä tahansa optisen kuidun osassa.

Kuvio 5 (tunnettu tekniikka) on Er-seostetun kuidun käsittävää optista kuituvahvistinta käyttävän optisen viestintäjärjestelmän esimerkin lohko-kaavio. Optinen signaali siirtyy lähetysasemalta 400 vahvistinaseman 410 20 kautta vastaanottoasemalle 420.

Lähetysasemassa 400 on OTDR 41 ja optinen lähetin 42. OTDR 41 ja optinen lähetin 42 on liitetty optiseen kuituun 44 yhteisen optisen yhdistimen 43 välityksellä. Optinen kuitu 44 toimii siirtojohtona ja on liitetty Er-seostettuihin optisiin kuituihin 46 optoerottimen 45 välityksellä, ja Er-seostetun optisen ΜΙ! 25 dun 46 päätenapa on liitetty tähtihaaroittimen 48 tuloporttiin optoerottimen 47 välityksellä. Tähtihaaroittimen 48 emissioportti on liitetty useisiin optisiin kuituihin 49a, jotka kukin on liitetty vahvistimeen 49. Käytännössä optoerotin 45 on liitetty Er-seostettuun optiseen kuituun 46 multipleksoivan optisen yhdistimen ' 46a välityksellä, joka on sovitettu syöttämään puolijohdelaserin 46b antama ! 30 herätelaservalo Er-seostettuun optiseen kuituun 46. Lisäksi välittömästi opto- : erottimen 47 ja tähtihaaroittimen 48 jälkeen on liitetty suodin 46c.

Asemalta 40 esimerkiksi 1,55 mm kaistalla lähetetty optinen signaali vahvistetaan Er-seostetulla optisella kuidulla 46, joka on herätetty 1,48 mm kaista puolijohdelaserilla, ja se etenee sitten jokaiseen vastaanottimeen 49 35 tähtihaaroittimen 48 ja optisen kuidun 49a kautta. Tällöin OTDR:ää 41, johon on asennettu esimerkiksi 1,31 mm kaistan alueen puolijohdelaseri, käyttämällä . keskustoimistossa 400 on mahdollista valvoa optisen kuidun 44 tilaa.

3 103236 Tässä optisessa viestintäjärjestelmässä, koska optoerottimet on sijoitettu optisen kuidun 44, Er-seostetun optisen kuidun 46 ja tähtihaaroittimen 48 muodostamaan valonsiirtojohtoon, on kuitenkin mahdotonta lähettää optista signaalia vastaanottimelta 49 keskustoimistoon 400. Lisäksi samaten se 5 alue, jota OTDR 41 pystyy valvomaan, on rajoitettu osaan A keskustoimistosta 400 optoerottimelle 45.

Esillä olevan keksinnön tavoite tästä syystä on aikaansaada optista kuitua käyttävä optinen viestintäjärjestelmä, jossa on optinen kuituvahvistin ja joka sallii optisen signaalin kaksisuuntaisen siirron lähettimen ja vastaanotti-10 men välillä. Esillä olevan keksinnön lisätavoitteena on mahdollistaa signaalin keskustoimistossa tapahtuva optisten kuitujen tilan valvonta kautta koko optisen viestintäjärjestelmän.

Näiden tavoitteiden saavuttamiseksi esitetään optinen viestintäjärjestelmä, joka käsittää ensimmäisen optisen kuituelimen, joka siirtää optisia 15 signaaleja ensimmäisessä suunnassa, ja joka käsittää osia, joilla jokaisella on ensimmäinen ja toinen pää; elimen, joka on kytketty ensimmäisen optisen kuituelimen ensimmäisen osan toiseen päähän ja ensimmäisen optisen kuituelimen toisen osan ensimmäiseen päähän, ja joka vahvistaa ensimmäisessä suunnassa siirrettäviä 20 ensimmäisiä optisia signaaleja; elimen, joka on kytketty ensimmäisen optisen kuituelimen ensimmäisen osan ensimmäiseen päähän, ensimmäisessä suunnassa lähetettävien ensimmäisten optisten signaalien antamiseksi ensimmäiseen optiseen kuitueli-meen, ” 25 elimen, joka on kytketty ensimmäisen optisen kuituelimen toisen osan toiseen päähän, ensimmäisessä suunnassa lähetettävien ensimmäisten optisten signaalien vastaanottamista varten; ja ensimmäisen elimen ensimmäisen optisen kuituelimen tilojen valvomiseksi.

30 Keksinnön mukaiselle optiselle viestintäjärjestelmälle on tunnus- 'omaista, että toisen optisen kuituelimen, joka siirtää toisia optisia signaaleja toisessa suunnassa, joka toinen suunta on olennaisesti vastakkainen ensimmäisen suunnan suhteen, toisen optisen kuituelimen käsittäessä ensimmäisen pään, joka on kytketty ensimmäisen optisen kuituelimen ensimmäi-35 sen osaan, ja toisen pään, joka on kytketty ensimmäisen optisen kuituelimen toiseen osaan, toisen optisen kuituelimen sivuttaessa mainitun vahvistavan • elimen; 103236 4 kolmannen optisen kuituelimen, joka käsittää ensimmäisen ja toisen pään, herätevaloa syöttävän välineen kytkemiseksi vahvistavalle optiselle kuidulle mainitussa vahvistavassa elimessä, kolmannen optisen kuituelimen ensimmäisen pään ollessa kytketty mainittuun syöttövälineeseen ja 5 kolmannen kuituelimen toisen pään ollessa kytketty mainittuun vahvistavaan optiseen kuituun; toiset välineet kolmannen optisen kuidun tilojen valvomiseksi; ensimmäiset vastaanottovälineet vahvistavan elimen vahvistamien optisten signaalien vastaanottamiseksi ja vahvistavan elimen toimintatilojen 10 valvomiseksi vahvistettujen optisten signaalien mukaisesti; ja ensimmäisen kytkentäelimen toisten valvontavälineiden ja toisten vastaanottovälineiden kytkemiseksi selektiivisesti kolmannen optisen kuituelimen ensimmäiseen päähän; ja että ensimmäinen valvontaelin lisäksi valvoo toisen optisen kuitue-15 limen tiloja.

Optinen viestintäjärjestelmä käyttää optista kuitujohtoa optisen signaalin siirtojohtona. Optinen kuitujohto sisältää kaksiosaisen runkojohdon optisen kuidun, jossa kummassakin osassa on ensimmäinen ja toinen pää. Ensimmäisen osan ensimmäinen pää on liitetty keskustoimistoon. Optisessa , 20 kuituvahvistimessa on ensimmäinen ja toinen napa, joihin kumpaankin on lii- i tetty optoerotin. Runkojohdon optisen kuidun ensimmäisen osan toinen pää on liitetty optoerottimeen, joka on liitetty optisen kuituvahvistimen ensimmäiseen napaan, ja runkojohdon optisen kuidun toisen osan ensimmäinen pää on liitetty optoerottimeen, joka on liitetty optisen kuituvahvistimen toiseen napaan, j !! 25 Optinen viestintäjärjestelmä käsittää lisäksi tilaajan optiset kuidut.

! Kussakin tilaajan optisessa kuidussa on alkupään napa, joka on liitetty runko- johdon optisen kuidun toisen osan toiseen napaan, ja loppupään napa, joka on liitetty vastaavaan vastaanottimeen.

Ohittava optinen siirtojohto käsittää optisen kuidun, jossa on ensim-30 mäinen ja toinen pää. Ohittavan optisen siirtojohdon optisen kuidun ensimmäi-nen pää on liitetty sekä runkojohdon optisen kuidun ensimmäiseen osaan että optoerottimeen, joka on liitetty optisen kuituvahvistimen ensimmäiseen napaan ensimmäisen multipleksoivan/demultipleksoivan valoyhdistimen välityksellä. Ohittavan optisen siirtojohdon optisen kuidun toinen napa on liitetty sekä run-35 kojohdon optisen kuidun toiseen osaan että optoerottimeen, joka on liitetty optisen kuituvahvistimen toiseen napaan toisen multipleksoivan/demultiplek-• ; soivan valoyhdistimen välityksellä.

5 103236

Esillä olevan keksinnön mukaisen optisen viestintäjärjestelmän pääpiirre on, että ohittavan optisen siirtojohdon optinen kuitu toimii rinnakkain optisen kuituvahvistimen kanssa ja sallii siten optisten signaalien etenemisen tilaajalta takaisin keskustoimistoon.

5 Optista kuituvahvistinta käyttävässä tavanomaisessa optisessa kui- tujohdossa on käytetty optoerottimia, jotka ovat ei-resiprookkisia elementtejä, estämään optisen kuituvahvistimen värähtelyt. Siksi optisten signaalien eteneminen on estetty muussa kuin ennalta määrätyssä siirtosuunnassa. Käytännössä voi kuitenkin olla tarpeellista lähettää signaaleja tilaajalta keskustoimisto toon tai valvoa koko optisen siirtojohdon tilaa. Näissä tapauksissa on mahdotonta käyttää optista kuituvahvistinta käyttävää optista siirtojohtoa.

Esillä olevan keksinnön mukaisessa optisessa viestintäjärjestelmässä optinen kuitujohto ohittaa optisen kuituvahvistimen ja optisen kuituvahvistimen kumpaankin päähän sijoitetut optoerottimet. Siten tilaajalta keskus-15 toimistoon etenevä optinen signaali kulkee tämän ohittavan optisen kuitujoh-don kautta. Tässä järjestelmässä kaksisuuntainen optinen signaalin siirto on mahdollinen, ja OTDR pystyy valvomaan koko optista kuitujohtoa. Lisäksi koska voidaan suorittaa kaksisuuntainen signaalin siirto, on mahdollista ilmaista signaalijohdon viat tähtihaaroittimella tai muulla sellaisella haaroitetuissa yk-20 sittäisten vastaanottimien signaalijohdoissa. Tämän suorittamiseksi kullekin vastaanottimelle on etukäteen annettu ennalta määrätty osoite, ja kutsusig-naali liitetään lähetysasemalta lähetetyn optisen signaalin osaksi. Siksi on mahdollista ilmaista, milloin kutsusignaali on päätynyt tilaajalle onnistuneesti ja milloin jokin tilaaja ei ole kehittänyt vastausta kutsusignaaliin, ja sellaisen ti-25 laajan, joka ei ole kehittänyt vastausta, optisessa kuitujohdossa oletetaan olevan vikoja.

Lisäksi jos herätevalo syötetään keskustoimistossa käyttäen toista optista kuitua, on myös mahdollista valvoa optisen kuituvahvistimen käyttötilaa tämän riippumattoman optisen pumppauskuidun kautta. Toisin sanoen haa-30 roittava yhdistin on liitetty optiseen kuituvahvistimeen optisen kuituvahvistimen T toisen navan jälkeen vahvistetun signaalin haaroittamiseksi ja haaroitetun sig naalin palauttamiseksi keskustoimistoon edellä mainitun riippumattoman op-- tisen kuidun kautta. Siksi on mahdollista valvoa sekä optisen kuituvahvistimen että siirrossa käytettävän optisen kuitujohdon käyttötilaa. Tätä optisen kuitu-35 vahvistimen valvontaa voidaan käyttää paitsi optisen kuituvahvistimen vikojen ilmaisemiseen, myös tilaajalle etenevien signaalien laadun tai signaalitason • vakauttamiseen.

6 103236

Lisäksi esillä olevan keksinnön optisen viestintäjärjestelmän edellä mainitun laitekokoonpanon mukainen järjestelmä on helppo rakentaa ja huoltaa ja se on erittäin luotettava, koska optinen kuitujohto ja optinen kuitu-vahvistin on tehty passiivisista elementeistä.

5 Keksinnön mukaisen optisen viestintäjärjestelmän edulliset suori tusmuodot ilmenevät oheisista epäitsenäisistä patenttivaatimuksista 2-7.

Vaikka esillä oleva keksintö jäljempänä selitetään yksityiskohtaisesti viitaten piirustuksiin, selitys ei ole tarkoitettu rajoittamaan esillä olevan keksinnön teknistä piiriä, vaan se esittää vain esillä olevan keksinnön esi-10 merkinomaisia suoritusmuotoja.

Kuvio 1 (a) on esillä olevan keksinnön mukaisen optisen viestintäjärjestelmän peruskokoonpanon esimerkin lohkokaavio; kuvio 1(b) on kuviossa 1(a) esitetyn optisen viestintäjärjestelmän toisen suoritusmuodon lohkokaavio; 15 kuvio 2 on esillä olevan keksinnön erään toisen suoritusmuodon loh kokaavio; kuvio 3(a) on esillä olevan keksinnön mukaisen optisen viestintäjärjestelmän erään toisen esimerkin lohkokaavio; ;j kuvio 3(b) on kuviossa 3(a) esitetyn valoviestintäjärjestelmässä käy- 20 tettävän optisen kiertoelimen toimintaa selittävä kaavio; kuvio 4 (tunnettu tekniikka) on optisen kuituvahvistimen peruskokoonpanon lohkokaavio; ja i kuvio 5 (tunnettu tekniikka) on optisen kuituvahvistimen sisältävän optista kuitusiirtojohtoa käytettäväksi sovitetun tavanomaisen optisen viestin-” 25 täjärjestelmän tyypillisen laitekokoonpanon lohkokaavio.

Kuvio 1(a) on esillä olevan keksinnön mukaisen optisen viestintäjärjestelmän peruskokoonpanon lohkokaavio.

Kuten kuviossa 1 (a) on esitetty, tämä optinen viestintäjärjestelmä sisältää OTDR:n 1, optisen vastaanottimen 2 ja optisen lähettimen 3, jotka on 30 koottu keskustoimiston 20 muodostavaksi ryhmäksi. Optinen lähetin 3 on li-säksi liitetty multipleksoivaan/demultipleksoivaan valoyhdistimeen 4. OTDR 1 ja valovastaanotin 2 on selektiivisesti liitetty multipleksoivaan/demultiplek-soivaan valoyhdistimeen 4 optisen kytkimen 6 välityksellä. Runkojohdon opti-sessa kuidussa 5 on ensimmäinen ja toinen osa, joilla kummallakin on ensim- f 35 mäinen ja toinen pää ja multipleksoiva/demultipleksoiva valoyhdistin 4 on liitetty runkojohdon optisen kuidun 5 ensimmäisen osan ensimmäiseen päähän.

l· • Optinen kuituvahvistin 7 käsittää Er-seostetun optisen kuidun 73, 7 103236 jossa on ensimmäinen ja toinen pää. Optoerottimet 71 ja 72 on liitetty vastaavasti Er-seostetun optisen kuidun 73 ensimmäiseen päähän ja toiseen päähän. Puolijohdelaseri 75, joka on liitetty Er-seostettuun optiseen kuituun 73 multipleksoivan valoyhdistimen 74 välityksellä, syöttää herätevalon Er-seos-5 tettuun optiseen kuituun 73.

Optoerotin 71 on liitetty runkojohdon optisen kuidun 5 ensimmäisen osan toiseen päähän. Suodin 73a on liitetty optoerottimen 72 ja runkojohdon optisen kuidun 5 toisen osan ensimmäiseen päähän.

Ohittavassa optisessa kuidussa 8 on ensimmäinen ja toinen pää, ja 10 multipleksoiva/demultipleksoiva valoyhdistin 9 liittää ohittavan optisen kuidun 8 ensimmäisen pään runkojohdon optisen kuidun 5 ensimmäisen osan toiseen napaan ja optoerottimeen 71.

Tilaajan optiset kuidut 11 käsittävät kukin ensimmäisen ja toisen pään. Kunkin optisen kuidun 11 ensimmäinen pää on liitetty runkojohdon opti-15 sen kuidun 5 toisen osan toiseen päähän ja ohittavan optisen kuidun 8 toiseen päähän tähtihaaroittimen 10 välityksellä. Kullakin tilaajalla 30 on optinen vastaanotin 13 ja optinen lähetin 14 siten, että yksi valovastaanotin 13 ja yksi va-lolähetin 14 on liitetty multipleksoivan/demultipleksoivan valoyhdistimen 12 välityksellä kunkin optisen kuidun 11 toiseen päähän. Edullisesti tähtihaaroitti-20 men, kuten tähtihaaroittimen 10, haaroitussuhteella on mieluimmin vähäinen riippuvuus aallonpituudesta.

Edellä selitetyn laitekokoonpanon omaavassa optisessa viestintäjärjestelmässä yleensä optinen kytkin 6 on liitetty sallimaan signaalin siirto optisesta lähettimestä 3. Optisen signaalin aallonpituus voi olla esimerkiksi ’ 25 1,55 mm. Optisesta lähettimestä 3 lähetty optinen signaali etenee tilaajalle 30 multipleksoivan/demultipleksoivan valoyhdistimen 4, runkojohdon optisen kuidun 5, optisen kuituvahvistimen 7, tähtihaaroittimen 10 ja vastaanottoaseman optisen kuidun 11 kautta. Tilaajalla 30 optinen vastaanotin 13 vastaanottaa tämän optisen signaalin multipleksoivan/demultipleksoivan valoyhdistimen 12 30 kautta.

''; Tässä optisessa viestintäjärjestelmässä on myös mahdollista suorit taa signaalin siirto tilaajalta 30 keskustoimistoon 20. Esimerkiksi aallonpituuden 1,31 mm omaava optinen signaali voidaan siirtää tilaajan 30 optisesta lähettimestä 14 keskustoimistoon 20 tilaajan optisen kuidun 11, tähtihaaroittimen 35 10, ohittavan optisen kuidun 8, valoyhdistimen 9, runkojohdon optisen kuidun 5 ja multipleksoivan/demultipleksoivan valoyhdistimen 4 kautta. Keskustoimistossa 20 optinen vastaanotin 2 vastaanottaa tämän optisen signaalin.

103236 8

Runkojohdon optisen kuidun 5 tilan valvomiseksi tässä optisessa viestintäjärjestelmässä optinen kytkin 6 on kytketty OTDR:ään 1.

Kuten on selitetty, tässä optisessa viestintäjärjestelmässä voidaan suorittaa kaksisuuntainen valosignaalin siirto keskustoimiston 20 ja tilaajan 30 5 välillä, koska ohittava optinen kuitu 8 ohittaa optisen kuituvahvistimen 7. Koska ohittavan optisen kuidun 8 toinen pää on liitetty tähtihaaroittimeen 10, ohittava optinen kuitujohto muodostetaan tarvitsematta käyttää erillistä ulkoista optista kuitukaapelia.

Kuvio 1(b) on keskustoimiston 20 vaihtoehtoisen suoritusmuodon 10 lohkokaavio. Osat jotka ovat samat kuin kuviossa 1(a), on merkitty vastaavilla viitenumeroilla.

Tässä suoritusmuodossa OTDR 1 on kytketty optiseen kytkimeen 6 optisen vaihtokytkimen 1a välityksellä. Optinen vaihtokytkin kytkee OTDR:n 1 selektiivisesti optiseen kytkimeen 6 ja napoihin 1b. Siksi OTDR 1 voidaan kyt-15 keä optiseen kytkimeen optisella vaihtokytkimellä 1a vain, kun kuviossa 1(a) esitetty optinen viestintäjärjestelmä käyttää OTDR:ää 1. Toisessa tapauksessa kytkemällä optisella vaihtokytkimellä 1a muu laitteisto (ei esitetty), joka on kytketty optiseen vaihtokytkimeen 1a navoissa 1 b, voi käyttää OTDR:ää 1.

Kuvio 2 on keksinnön mukaisen, hyvät toimintaominaisuudet omaa-20 van optisen viestintäjärjestelmän vaihtoehtoisen suoritusmuodon lohkokaavio. Osat jotka ovat samoja kuin kuviossa 1 (a) esitetyssä optisessa viestintäjärjestelmässä, on osoitettu vastaavilla viitenumeroilla.

Optisen kuituvahvistimen 7 herätevalo syötetään keskustoimistosta 20, ja siten optisen kuituvahvistimen 7 käyttötilaa voidaan valvoa keskustoi-:* 25 mistosta 20 käsin. Tämän valvontatoiminnan suorittamiseksi, OTDR:n 1, opti sen vastaanottimen 2, multipleksoivan/demultipleksoivan valoyhdistimen 4, f optisen kytkimen 6, ja optisen lähettimen 3 lisäksi keskustoimisto 20 on varustettu OTDR:llä 18 ja optisella vastaanottimella 19, jotka on liitetty optiseen kytkimeen 17, sekä puolijohdelaserilla 75, joka syöttää herätevalon optiseen 30 kuituvahvistimeen 7.

Käytetään herätevalon syöttävää optista kuitua 16, jossa on ensim- ! mainen ja toinen pää. Optinen kytkin 17 ja puolijohdelaseri 75 on liitetty herä- i tevalon syöttävän optisen kuidun 16 ensimmäiseen päähän multipleksoi-van/demultipleksoivan valoyhdistimen 15 välityksellä. Herätevalon syöttävän 35 optisen kuidun toinen pää on liitetty Er-seostettuun optiseen kuituun 73 ja op- f toerottimeen 71 valoyhdistimellä 74. Lisäksi haaroitettu valo, jonka optiseen kuituhaaraan 77 liitetty valohaaroitin 76 on erottanut Er-seostetun optisen kui- 9 103236 dun 73 ja optoerottimen 72 välillä olevasta optisen kuituvahvistimen 7 osasta, syötetään herätevalon syöttävän optisen kuidun 16 toiseen napaan valo-yhdistimeen 74 liitetyn optisen kuituhaaran 77 välityksellä. Tämä sovitelma sallii haaroitetun valon palaamisen keskustoimistoon 20 herätevalon syöttävän 5 optisen kuidun 16 kautta.

Paitsi että OTDR 1 valvoo optisen kuidun tilaa, kuten kuvion 1(a) suoritusmuodolla on selitetty, kuvion 2 suoritusmuoto siis myös mahdollistaa optisen kuituvahvistimen 7 toimintatilan, vikojen ilmenemisen jne. valvomisen keskustoimistossa 20 herätevalon syöttävän optisen kuidun 16 välityksellä 10 seuraavasti.

Optisessa kuituvahvistimessa 7 osa Er-seostetun optisen kuidun 73 vahvistamasta valosignaalista, esimerkiksi 1/100 valosignaalista, erotetaan valohaaroittimella 76 ja syötetään herätevalon syöttävään optiseen kuituun 16 optisen kuituhaaran 77 ja valoyhdistimen 74 välityksellä. Siksi kytkemällä opti-15 nen kytkin 17 yhteyteen optisen vastaanottimen 19 kanssa on mahdollista tarkkailla keskustoimistossa 20 optisen kuituvahvistimen 7 vahvistaman optisen signaalin tilaa. Jos ulostulo pienenee johtuen epäjatkuvuudesta, optisen osan katkoksesta tai muusta sellaisesta optisessa kuituvahvistimessa 7, tämä tila voidaan ilmaista keskustoimistossa 20. Lisäksi puolijohdelaserin 75 ohjaus-20 virtaa voidaan säätää syötetyn herätevalon määrän säätämiseksi ja siten optisen vastaanottimen 19 vastaanottotason pitämiseksi vakiona. Tämä sallii optisen kuituvahvistimen automaattisen vahvistuksensäädön (AGC, automatic gain control; AVS).

Optisen kuituvahvistimen 7 ulostulon pieneneminen voisi johtua 25 myös puolijohdelaserin 75 vikatoiminnoista. Tällaisten vikatoimintojen ilmaisemiseksi puolijohdelaserin 75 tilaa voidaan valvoa puolijohdelaseriin 75 sijoitetun valvontavalodiodin avulla. Lisäksi herätevalon syöttävän optisen kuidun 16 tilaa voidaan valvoa OTDR:n 18 avulla kytkemällä optinen kytkin 17 yhteyteen OTDR:n 18 kanssa. Keskustoimistossa 20 olevan optisen lähettimen 3 toi-30 mintaa voidaan myös valvoa optiseen lähettimeen 3 sijoitetun valvontavalo-diodin avulla.

* .

Edellä mainittujen ominaisuuksien lisäksi valoyhdistimet ja -haaroit-timet4, 9, 10, 12, 15, 74 ja 76, runkojohdon optinen kuitu 5, herätevalon syöttävä optinen kuitu 16, optoerottimet 71 ja 72, Er-seostettu optinen kuitu 73, 35 suodin 73a ja tilaajan optinen kuitu 11 ovat passiivisia elementtejä. Tämä aikaansaa hyvän luotettavuuden ja helposti suoritettavan huollon, koska kaikki kenttäkomponentit ovat passiivisia.

103236 10

Kautta koko valosignaalin etenemistien vallitsevia olosuhteita voidaan valvoa keskustoimistossa 20. Jos epäjatkuvuuksia tai muita sellaisia esiintyy tähtihaaroittimeen 10 liitetyssä vastaanottoaseman optisessa kuidussa 11, niin on mahdotonta määrittää, mikä optinen kuitu 11 on viallinen. Siksi kul-5 lekin tilaajalle 30 on annettu oma osoite etukäteen, ja kutsusignaalin sisältävä valosignaali lähetetään keskustoimistosta 20 kullekin tilaajalle 30 vuorollaan. Optinen lähetin 14 kullakin tilaajalla 30 lähettää ennalta määrätyn signaalin, ja optinen vastaanotin 2 keskustoimistossa 20 vastaanottaa nämä ennalta määrätyt signaalit tilaajilta 30 peräkkäin. Jos siis vastaanottoasema 30 ei anna 10 vastausta, se ilmaisee, että tähän vastaanottoasemaan liitetty tilaajan optinen kuitu 11 on viallinen.

On myös mahdollista aikaansaada kaksisuuntainen yhteys näillä signaaleilla sekä valvoa optista kuituvahvistinta samanaikaisesti. Esimerkiksi sovittamalla OTDR:t 1 ja 18 ja tilaajalta 30 keskustoimistoon 20 etenevät va-15 losignaalit 1,31 mm kaistan aallonpituudelle, keskustoimiston 20 optisesta lä-hettimestä 3 lähtevät valosignaalit 1,55 mm kaistan aallonpituudelle, näitä optisia signaaleja voidaan valvoa ja ne voidaan ilmaista toisistaan riippumatta.

| Edellä mainitut aallonpituudet ovat yksinomaan esimerkkejä mahdol lisista aallonpituuksista, joita voidaan käyttää. Lisäksi jos OTDR:ien käyttämien 20 optisten signaalien ja tilaajalta 30 keskustoimistoon 20 etenevien valo-signaalien aallonpituudet ovat erisuuret, on mahdollista korvata keskustoimistoon 20 sijoitetut optiset kytkimet valohaaroittimilla. Optinen kuituvahvistin 7 voi käsittää myös muun elementin kuin Er-seostetun optisen kuidun.

Kuvio 3(a) on esillä olevan keksinnön mukaisen optisen viestintäjär-*: 25 jestelmän erään toisen suoritusmuodon lohkokaavio, jolla suoritusmuodolla on sama peruskokoonpano ja samat järjestelmätoiminnot kuin kuviossa 1(a) esitetyllä optisella viestintäjärjestelmällä. Osat jotka ovat samoja kuin kuviossa 1(a) esitetyssä optisessa viestintäjärjestelmässä, on osoitettu vastaavilla viitenumeroilla.

30 Tämä suoritusmuoto eroaa kuvion 1(a) suoritusmuodosta siten, että l: ’ < ; runkojohdon optinen kuitu 5 on liitetty ohittavaan optiseen kuituun 8 optisilla ’ kiertoelimillä 21 ja 22. Ohittavan optisen kuidun 5 ensimmäinen napa on liitetty runkojohdon optiseen kuituun 5 optisella kiertoelimellä 21 eikä multipleksoi-valla valoyhdistimellä (multipleksoiva valoyhdistin 9 kuviossa 1(a) esitetyssä 35 optisessa viestintäjärjestelmässä). Toisaalta ohittavan optisen kuidun 8 toinen napa on liitetty runkojohdon optiseen kuituun 5 optisella kiertoelimellä 22 eikä tähtihaaroittimella 10.

11 103236

Kuvio 3(b) on kaavio, joka selittää multipleksoivana/demultipleksoi-vana valoyhdistimenä käytetyn optisen kiertoelimen toimintaa tämän suoritusmuodon optisessa viestintäjärjestelmässä.

Optisessa kiertoelimessä 20 on kolme tai enemmän kuin kolme tu-5 lo-/lähtöporttia X, Y ja Z, ja se kytkee tietystä portista syötetyn optisen signaalin vain tietyllä puolella olevaan viereiseen porttiin. Toisin sanoen tämä esimerkki toteuttaa seuraavat kytkennät: portti X -* portti Y portti Y -* portti Z 10 portti Z -» portti X

Optisen kiertoelimen yksityiskohdat on kuvattu 10. luvussa jne. julkaisussa "Optical Integrated Circuit", toimittanut The Japan Society of Applied Physics/Optics Social Meeting ja julkaissut Asakura Shoten.

Optisia kiertoelimiä 21 ja 22 käyttävässä optisessa viestintäjärjestel-15 mässä optinen kiertoelin 21 kytkee keskustoimiston 20 lähettimeltä 3 lähetetyn valosignaalin vain optiseen kuituvahvistimeen 7, eikä sitä kytketä ohittavaan optiseen kuituun 8. Toisaalta optinen kiertoelin 22 kytkee tilaajalta 30 lähetetyn optisen signaalin tai takasironneen valon vain ohittavaan optiseen kuituun, eikä sitä siirretä optiseen kuituvahvistimeen 7.

20 Esillä oleva keksintö osoittaa, että kaksisuuntainen optinen signaalin siirto voidaan aikaansaada optisessa siirtojohdossa, joka käyttää optista kuitu-vahvistinta, jossa on optoerottimet. Esillä olevassa järjestelmässä on myös mahdollista valvoa kaikkien optisten signaalijohtojen tilaa OTDR:llä ja lähettää signaaleja tilaajalta keskustoimistolle siten, että optisen viestintäjärjestelmän " 25 huolto helpottuu ja luotettavuus paranee.

Esillä olevaa keksintöä voidaan lisäksi soveltaa paitsi optista kuitu-vahvistinta käyttävään optiseen viestintäjärjestelmään, joka käsittää esimerkiksi puolijohdelaserivahvistimen sisältäen optoerottimet.

Vaikka tämä keksintö on selitetty nykyisin käytännöllisimmäksi ja 30 parhaana pidetyksi suoritusmuodoksi katsottavan suoritusmuodon yhteydessä, on ymmärrettävää, että tämä keksintö ei ole rajoittunut tähän paljastettuun suoritusmuotoon, vaan se on päinvastoin tarkoitettu kattamaan erilaiset muunnokset ja ekvivalenttiset sovitelmat, jotka kuuluvat oheisten patenttivaatimusten henkeen ja suojapiiriin.

Claims (7)

103236 12

1. Optinen viestintäjärjestelmä, joka käsittää: ensimmäisen optisen kuituelimen (5), joka siirtää optisia signaaleja 5 ensimmäisessä suunnassa, ja joka käsittää osia, joilla jokaisella on ensimmäinen ja toinen pää; elimen (7), joka on kytketty ensimmäisen optisen kuituelimen (5) ensimmäisen osan toiseen päähän ja ensimmäisen optisen kuituelimen toisen osan ensimmäiseen päähän, ja joka vahvistaa ensimmäisessä suunnassa siir-10 rettäviä ensimmäisiä optisia signaaleja; elimen (4, 20), joka on kytketty ensimmäisen optisen kuituelimen ensimmäisen osan ensimmäiseen päähän, ensimmäisessä suunnassa lähetettävien ensimmäisten optisten signaalien antamiseksi ensimmäiseen optiseen kuituelimeen (5), 15 elimen (13, 30), joka on kytketty ensimmäisen optisen kuituelimen (5) toisen osan toiseen päähän, ensimmäisessä suunnassa lähetettävien ensimmäisten optisten signaalien vastaanottamista varten; ja ensimmäisen elimen (1) ensimmäisen optisen kuituelimen (5) tilojen valvomiseksi; tunnettu siitä, että se lisäksi käsittää: 20 toisen optisen kuituelimen (8), joka siirtää toisia optisia signaaleja toisessa suunnassa, joka toinen suunta on olennaisesti vastakkainen ensimmäisen suunnan suhteen, toisen optisen kuituelimen (8) käsittäessä ensimmäisen pään, joka on kytketty ensimmäisen optisen kuituelimen (5) ensimmäisen osaan, ja toisen pään, joka on kytketty ensimmäisen optisen kui-T 25 tuelimen (5) toiseen osaan, toisen optisen kuituelimen (8) sivuttaessa maini- tun vahvistavan elimen (7); kolmannen optisen kuituelimen (16), joka käsittää ensimmäisen ja ' toisen pään, herätevaloa syöttävän välineen (75) kytkemiseksi vahvistavalle optiselle kuidulle mainitussa vahvistavassa elimessä (7), kolmannen optisen * 30 kuituelimen (16) ensimmäisen pään ollessa kytketty mainittuun syöttöväli- neeseen (75) ja kolmannen kuituelimen (16) toisen pään ollessa kytketty mainittuun vahvistavaan optiseen kuituun (73); toiset välineet (18) kolmannen optisen kuidun (16) tilojen valvomiseksi; 35 ensimmäiset vastaanottovälineet (19) vahvistavan elimen (7) vah vistamien optisten signaalien vastaanottamiseksi ja vahvistavan elimen toimintatilojen valvomiseksi vahvistettujen optisten signaalien mukaisesti; ja 13 103236 ensimmäisen kytkentäelimen (17) toisten valvontavälineiden (18) ja toisten vastaanottovälineiden (19) kytkemiseksi selektiivisesti kolmannen optisen kuituelimen (16) ensimmäiseen päähän; ja että ensimmäinen valvontaelin (1) lisäksi valvoo toisen optisen 5 kuituelimen (8) tiloja.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen optinen viestintäjärjestelmä, tunnettu siitä, että vahvistava optinen kuitu on Er-seostettu optinen kuitu (73); herätevaloa syöttävä väline on puolijohdelaseri (75) herätevalon 10 syöttämiseksi Er-seostettuun optiseen kuituun; ja vahvistava elin (7) käsittää lisäksi: valoyhdistinelimen (74) puolijohdelaserin kytkemiseksi Er-seostettuun optiseen kuituun; ja kaksi optoerotinta (71, 72), jotka kumpikin on järjestetty vahvistavan 15 elimen (7) vastakkaisiin päihin, toisen optoerottimen (71) ollessa kytketty valoyhdistinelimeen ja toisen optoerottimen (72) ollessa kytketty Er-seostettuun optiseen kuituun.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen optinen viestintäjärjestelmä, tunnettu siitä, että optisia signaaleja antava elin käsittää: 20 valoyhdistinelimen (4), joka kytkee ensimmäiset optiset signaalit an tavan elimen ensimmäisen optisen kuituelimen (5) ensimmäisen osan ensimmäiseen päähän; toisen valovastaanotinelimen (2), joka vastaanottaa toisessa suunnassa lähetetyt toiset optiset signaalit; 25 toisen kytkentäelimen (6), joka selektiivisesti kytkee valvontaelimen (1) ja ensimmäisen valosignaalien vastaanotinelimen (2) toiseen valoyhdistinelimeen (4); sekä optisia signaaleja tuottavan elimen (3), joka on kytketty mainittuun toiseen valoyhdistinelimeen (4) ensimmäisten optisten signaalien syöttämisek-30 si ensimmäisen optisen kuituelimen (5) ensimmäisen osan ensimmäiseen päähän.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen optinen viestintäjärjestelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi yhden tai useamman vastaanotto-elimen (11), joista kukin käsittää: 35 optisen kuidun kytkentäelimen (10) vastaanottoelimen kytkemiseksi ensimmäisen optisen kuituelimen (5) toisen osan toiseen päähän; elimen (13) ensimmäisessä suunnassa lähetettävien valosignaalien 14 103236 vastaanottamiseksi; elimen (14), joka antaa toisessa suunnassa lähetettävät valosignaalit toiselle optiselle kuituelimelle (8); sekä valoyhdistinelimen (12), joka kytkee vastaanottoelimen (13) ja valo-5 signaaleja antavan elimen (14) optisen kuidun liitäntäelimeen (10).

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen optinen viestintäjärjestelmä, tunnettu siitä, että se lisäksi käsittää: valoyhdistinelimen (9), joka liittää ensimmäisen optisen kuituelimen (5) ensimmäisen osan toisen optisen kuituelimen (8) ensimmäiseen päähän; 10 sekä toisen valoyhdistinelimen (10), joka liittää ensimmäisen optisen kuituelimen (5) toisen osan toisen pään ainakin yhteen vastaanottoelimeen (11).

6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen optinen viestintäjärjestelmä, tunnettu siitä, että optisia signaaleja antava elin (20) lisäksi käsittää kol- 15 mannen kytkentäelimen (1a), joka on kytketty valvontaelimen (1) ja toisen kyt- -| kentäelimen (6) väliin, ja joka selektiivisesti kytkee valvontaelimen (1) yhteen useista liitinporteista (1b).

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen optinen viestintäjärjestelmä, tunnettu siitä, että se lisäksi käsittää: 20 ensimmäisen optisen kiertoelimen (21), joka liittää toisen optisen kuituelimen (8) ensimmäisen pään ensimmäisen optisen kuituelimen (5) ensimmäiseen osaan,sekä toisen optisen kiertoelimen (22), joka liittää toisen optisen kuituelimen (8) toisen pään ensimmäisen optisen kuituelimen (5) toiseen osaan. ' · · * • I is 103236