HU210854B - Optical amplifier - Google Patents
Optical amplifier Download PDFInfo
- Publication number
- HU210854B HU210854B HU906941A HU694190A HU210854B HU 210854 B HU210854 B HU 210854B HU 906941 A HU906941 A HU 906941A HU 694190 A HU694190 A HU 694190A HU 210854 B HU210854 B HU 210854B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- optical
- wavelength
- light
- optical amplifier
- active
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 163
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 39
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 34
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 17
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 36
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 13
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 13
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 11
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 3
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 2
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000003292 diminished effect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/39—Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
- H01S3/094003—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
- G05B2219/50372—Load pallets manually, with visual instruction assistance
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
- G05B2219/50373—If pallet is not loaded conforming to instruction, warning
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Lasers (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
A találmány tárgya optikai erősítő különösen optikai távközlési vonalakhoz, amely előnyösen magas energiahasznosítási hatásfokú és alacsony zajú előerősítőként alkalmazható. A találmány szerinti optikai erősítő vonali erősítőként és más hasonló feladatok ellátására is eredményesen használható.
A távközlési rendszerekben a közelmúltban olyan optikai fényvezetőket kezdtek alkalmazni, amelyek bemenőjelként modulált fényjellel dolgoznak; az optikai távközlési rendszerek egyik igen jelentős előnye, hogy az optikai fényvezetők nagy távolságokban is viszonylag kis csillapítással képesek jelet továbbítani.
A jeltovábbítási távolság további növelése érdekében az optikai távközlési vonalakba optikai erősítőket iktatnak, amelyek ismert megoldásai ún. aktív optikai egységet foglalnak magukban. Az aktív optikai egység aktív fényvezető szakaszába az optikai távközlési rendszer átviteli hullámhosszánál kisebb hullámhosszal rendelkező fényjel formájában energiát szivattyúznak be, amely az aktív fényvezető szakaszban populációinverziót, lézeremissziós állapotot indukál. A lézeremissziós állapot hullámhosszának megfelelő hullámhosszú jel hatására a magasabb energiaszinten lévő elektronok fényemisszió közben ismét alapállapotba kerülnek. Az emittált fényjelek a fényjellel konzisztensek, így annak erősítését okozzák.
Az említett erősítők lehetővé teszik a fényvezetőn belüli erősítést az optikai jel elektromos jellé történő átalakítása, annak elektromos úton történő erősítése, majd az erősített jel optikai jellé történő visszaalakítása nélkül. Az optikai erősítés alkalmazásával ily módon kiküszöbölhetők az elektronikus készülékek alkalmazása esetén szükséges korlátozások, így különösen az átviteli frekvencia behatárolása.
Az optikai erősítő működéséhez az ún. optikai szivattyúzásra, azaz gerjesztésre alkalmas, a távközlési rendszer átviteli hullámhosszánál alacsonyabb hullámhosszú gerjesztést biztosító forrásra van szükség. A gerjesztési energiát megtestesítő optikai jelet kettős hullámhosszú csatolóegységen vagy optikai multiplexeren keresztül bevezetik az optikai távközlési vonal fényvezetőjébe, ahol az aktív optikai vezetőszakaszban haladva a gerjesztőjel fényenergiája a vezetőszakasz mentén növekvő csillapítással csökken, amely energiacsökkenés túlnyomórészt az elektronok lézeremissziós állapotba való gerjesztésére fordítódik. Ennek következtében az optikai szivattyúzási energia, amely tulajdonképpen az erősítést biztosítja, az aktív optikai vezetőszakaszon belül fokozatosan csökken, ami egyúttal azt is eredményezi, hogy az aktív optikai vezetőszakasz kiaknázhatósága, azaz hatékonysága a szakasz hossza mentén egyre növekvő mértékben csökken.
Az a legkisebb fényenergia, amely az aktív optikai vezetőszakaszban a meghatározott erősítés eléréséhez minimálisan szükséges, küszöbértéknek tekinthető. Ez a küszöbérték általában a populációinverzió állapotával definiálható, vagyis a küszöbérték fölött a lézeremissziós állapotba gerjesztett atomok vannak többségben az alapállapotban lévőkkel szemben, aminek köszönhetően a jel-fotonok képesek a lézeremissziós állapotból alapállapotba történő átalakításra, és ezáltal jelerősítő hatást érnek el.
Ellenkező esetben, ha a fényenergia a küszöbértéknél alacsonyabb, az alapállapotban lévő populáció van kisebbségben, ezért a jel-fotonok nagy valószínűséggel gerjesztett állapotot hoznak létre, ami a jelerősítés helyett csillapító hatást idéz elő.
Minthogy lehetőség van a gerjesztett állapotból az alapállapotba spontán emisszió, tehát az optikai jeltől független fénykibocsátás útján történő visszatérésre is, ami a jelátvitelben zajnak felel meg, ezért kis erősítés mellett, tehát amikor a szivattyúzási energia csak kis mértékben nagyobb a küszöbértéknél, a jel-zaj viszony romlik, ami az átvitel minőségét tekintve kedvezőtlen. Ha tehát a szivattyúzási energia a küszöbértékhez közelít, tehát a populációinverzió mérsékelt, a spontán emissziók száma az erősítést eredményező indukált emissziók számához képest viszonylag megnő, és ez a jel-zaj viszony romlásában is megnyilvánul.
A fenti jelenség figyelembevételével az aktív optikai vezetőszakasz hosszát úgy kell megválasztani, hogy a szakasz hossza mentén folyamatosan csökkenő értékű szivattyúzási energia még a szakasz végén is lényegesen nagyobb legyen a küszöbértéknél. Az aktív szakasz hosszának tehát a küszöbérték segítségével definiálható kritikus hossznál lényegesen rövidebbnek kell lennie.
Az aktív optikai szakasz hosszának korlátozása ugyanakkor azt eredményezi, hogy a szivattyúzási energia egy része nem fordítódik jelerősítésre, és ráadásul, ezen maradék energiának a fényvezető erősítő utáni szakaszában való szóródása következtében egyéb nem kívánt jelenségek léphetnek fel, különösen akkor, ha az optikai erősítő az átviteli vonal végén, előerősítőként van elrendezve, és elektronikus vevőberendezésekre csatlakozik.
Igény van tehát olyan optikai erősítőre, amely kedvezőjel-zaj viszonyt biztosít, és lehetővé teszi a jelerősítésre fel nem használt gerjesztési - szivattyúzási energia kiküszöbölését az erősítő kimenetén.
A találmánnyal célunk olyan aktív optikai erősítő kialakítása, amely alkalmas a befektetett gerjesztési energia nagy hatékonysággal történő felhasználására, ily módon viszonylag magas szintű erősítésre, és biztosítja azt, hogy a gerjesztési energia értéke az aktív optikai szakasz mentén jelentősen ne csökkenjen, ugyanakkor kiküszöböli a gerjesztési energiát szolgáltató fényjel aktív szakaszon kívüli terjedését.
A kitűzött feladat megoldására ennek megfelelően olyan optikai erősítőt dolgoztunk ki, amelynek optikai távközlési rendszer fényvezetőjére csatlakoztatható bemenettel rendelkező aktív optikai egysége van, amely lézeremittáló közeget tartalmaz, amelyre a távközlési rendszer átviteli hullámhosszánál alacsonyabb hullámhosszú gerjesztési fény előállítására fényforrás csatlakozik (amely gerjesztési energiát az aktív optikai egység képes elnyelni), ahol - a találmány szerint - az aktív optikai egységnek a gerjesztő fény részbeni elnyeléséhez elegendő hosszúságú aktív fényvezető szakasza van, és az aktív fényvezető szakasz kimenőolda2
HU 210 854 B
Ián a gerjesztési hullámhosszú fényt reflektáló, az átviteli hullámhosszú fényt áteresztő kialakítású szelektív féligáteresztő tüköregység van elrendezve.
Az aktív fényvezető szakasz tehát fogadja a távközlési rendszer fényvezetőjéről érkező átviteli hullámhosszú fényjelet, és ugyanakkor a gerjesztési fényforrás, például lézerdióda alacsonyabb hullámhosszú fényjelét.
A féligáteresztő tüköregység visszaverési tényezője az átviteli hullámhosszon előnyösen -40 d B-nél kisebb, ugyanakkor a gerjesztési hullámhosszon -10 dBnél nagyobb.
A féligáteresztő tüköregység célszerűen diszkrét elemekből alakítható ki, és legalább egy szelektív tükröt és két fókuszáló egységet tartalmaz, ahol az egyik fókuszáló egységen keresztül a fény az aktív optikai vezetőszakasztól a szelektív tükör felé, a másik fókuszáló egységen keresztül a szelektív tükörtől a távközlési rendszer fényvezető vonala felé halad.
A féligáteresztő tüköregység monolitikus optikai vezetőszálakból is előnyösen kialakítható.
A találmány egy előnyös változatánál a féligáteresztő tüköregység kettős hullámhosszú csatolóelemet, illetve optikai demultiplexert foglal magában, amelynek bemenetére az aktív optikai vezetőszakasz kimenete csatlakozik, és egyik kimenete a távközlési rendszer optikai vezetőjére, másik kimenete a szelektív tükörre csatlakozik. Ennél a változatnál előnyös, ha a féligáteresztő tüköregységnek az átviteli hullámhosszon mért visszaverési tényezője -20 dB-nél alacsonyabb, a geijesztési hullámhosszon mért visszaverési tényezője pedig -5 dB-nél magasabb. Az optikai demultiplexer átviteli hullámhossz és gerjesztési hullámhossz közötti szigetelési tényezője előnyösen nagyobb, mint -10 dB.
A találmányt a továbbiakban a rajz alapján ismertetjük. A rajzon:
Az 1. ábrán egy a technika állásához tartozó optikai erősítő vázlatát tüntettük fel;
A 2. ábra a gerjesztési energia és az erősítés változásának diagramjait mutatja, az aktív fényvezető szakasz hosszának függvényében, az 1. ábra szerinti ismert optikai erősítő vonatkozásában;
A 3. ábrán a találmány szerinti optikai erősítő példaként! kiviteli alakjának blokkvázlatát tüntettük fel;
A 4. ábrán a találmány szerinti optikai erősítő egy előnyös változatának vázlatát ábrázoltuk;
Az 5. ábra a geijesztési energia, valamint az erősítés változásának diagramjait mutatja az aktív fényvezető szakasz hosszának függvényében, a találmány szerinti optikai erősítő vonatkozásában.
Amint az 1. ábrából kitűnik, az ismert optikai erősítő bemenetére 1 optikai vezető csatlakozik, amely Xs átviteli hullámhosszú S, optikai jelet szállít. Az S, optikai jel energiája az 1 optikai vezetőben történő haladás közben meghatározható mértékben csökken, ezért a távközlési rendszerben való továbbításához jelerősítésre van szükség. Az optikai erősítőnek aktív optikai egysége van, amely 6 aktív optikai vezetőszakasszal rendelkezik. A 6 aktív optikai vezetőszakasz 5 bemenetére 2 kettős hullámhosszú csatolóegység csatlakozik, amelynek egyik bemenetére az 1 optikai vezető, másik bemenetére pedig 3 lézeremittáló közeggel, és külön hivatkozási számmal nem jelölt gerjesztő fényforrással összekapcsolt 4 vezetőszakasz csatlakozik. A 2 kettős hullámhosszú csatolóegység vagy optikai multiplexer tehát a Xs átviteli hullámhosszú S, optikai jelet és a Xp gerjesztési hullámhosszú Lp geijesztő fényt együttesen továbbítja a 6 aktív optikai vezetőszakaszra.
A 6 aktív optikai vezetőszakaszban a geijesztő (szivattyúzási) energia hatására a Xs átviteli hullámhoszszon fényemisszió játszódik le, ami az S, optikai jel erősítését eredményezi.
A 6 aktív optikai vezetőszakasz kimenete az 1 optikai vezető folytatását képező 7 optikai vezetőre, azaz az átviteli vonal folytatására csatlakozik. A 7 optikai vezetőben a felerősített S, optikai jel zavartalanul továbbhalad a következő optikai erősítőig, amely a megengedett csillapítás mértékétől függő távolságban van az átviteli vonalba beiktatva. A következő állomás adott esetben természetesen a vevőállomás is lehet.
A fenti optikai erősítő az adott példában vonali erősítőként működik, de megemlítjük, hogy előerősítőként, tehát elektromos jellé történő átalakítást - visszaalakítást - előkészítő erősítőként is használható.
Amint a 2. ábrából kitűnik, a P(l) diagram alapján a P gerjesztési energia az optikai vezetőben annak 1 hossza mentén előrehaladva a Pj kiindulási értékről közel lineárisan a Ps telítési értékre csökken. Ez a csökkenés ls telítési szakasz megtételével következik be. A P gerjesztési energiát az optikai vezető veszi fel, azáltal, hogy az optikai vezetőben lévő elektronok gerjesztett, lézeremissziós állapotba kerülnek.
A P5 telítési érték gyakorlatilag az a küszöbérték, amelynél az átviteli jel további erősítése már nem számottevő. A küszöbérték alatt már kifejezetten kedvezőtlen hatás lép fel, hiszen az optikai vezető aktív közegében geijesztett állapotok lépnek fel, ami a jelintenzitás csillapítását eredményezi.
A G erősítés 1 hossz függvényében történő változása ugyanezen ábra G(l) diagramján látható. Amint a diagramból kitűnik, a ls telítési szakasz végének környezetében az erősítés már csak igen kis mértékben növekszik, illetőleg eléri Gmax legnagyobb értékét, és ettől kezdve már csak csökken.
A fentiek alapján belátható, hogy az optikai vezető aktív szakaszát célszerű úgy méretezni, hogy lu hossza az ls telítési szakasznál ne legyen nagyobb, ezáltal kielégítő Gu jelerősítést érjünk el, és a gerjesztett lézeremissziós állapotból az alapállapotba történő spontán átalakulás (visszaalakulás) nyomán viszonylag alacsony zajszinttel kelljen számolni.
A zaj valójában arányos a gerjesztett lézeremissziós szinten lévő populációval, és az optikai vezető mentén kevésbé gyorsan csökken, mint ahogy az erősítés az optikai vezető hossza mentén, ahogy a gerjesztési energia magában az optikai vezetőben csökken.
A 2. ábrából kiolvasható, hogy a vezetőszakaszegységenkénti maximális erősítés, ami az optikai vezetőbe szivattyúzott P gerjesztési energia maximális P; kiindulási értéke révén valósul meg, csak az optikai
HU 210 854 B vezető kezdeténél érhető el, hiszen ezt követően a P gerjesztési energia fokozatosan csökken, és ez azt eredményezi, hogy az aktív vezetőszakasz az erősítés szempontjából nem hasznosítható kellő hatékonysággal a teljes hossza mentén.
Előerősítőként történő alkalmazás esetén, tehát amikor az optikai erősítő az optikai vonal végén helyezkedik el, közvetlenül egy vevő és optikai jelet elektromos jellé átalakító egység előtt, a vételi érzékenység növelésére akkor van lehetőség, ha az előerősítő zajszintje alacsonyabb, mint a vevőkészülék zajszintje. Mivel az erősítő zajszintje az erősítésével arányos, létezik egy olyan erősítésérték, amelynél a két zajszint megegyezik. Ez határozza meg azt a maximális erősítést, amely az előerősítőben a vételi érzékenység növelése érdekében alkalmazható.
Más szempontokból, például kevésbé költséges vevőoldali berendezések alkalmazásának lehetősége szempontjából ugyanakkor ennél magasabb erősítési érték lenne kedvező. Az előerősítő erősítésének növelését természetesen a vételi érzékenység hátrányos változása nélkül kellene biztosítani, ami az ismert optikai erősítővel, mint láthattuk, nem megoldott.
Az előerősítőként alkalmazott ismert optikai erősítők ezért olyan aktív optikai szakaszhosszal rendelkeznek, amely ugyanolyan mértékű átlagos erősítést biztosít, mint amekkora vételi érzékenységnövekedést eredményez.
Amint a 3. ábrán látható, a találmány szerinti optikai erősítőnek az ismert optikai erősítőhöz hasonlóan 1 optikai vezetőre, valamint fényfonással és 3 lézeremittáló közeggel összekapcsolt 4 vezetőszakaszra csatlakozó 2 kettős hullámhosszú csatoloegysége vagy optikai multiplexere és ennek kimenetére csatlakozó 6 aktív optikai vezetőszakasza van. A 6 aktív optikai vezetőszakasz kimenete 8 féligáteresztő tüköregységre csatlakozik, amelynek kimenete az optikai vonal folytatását jelentő 7 optikai vezetőre van kötve.
A 8 féligáteresztő tüköregység szelektív tükörként működik, amely a λρ gerjesztési hullámhosszú fénysugarakat visszaveri, az Xs átviteli hullámhosszú fényjeleket átereszti.
A 8 féligáteresztő tüköregység, amint az az 5. ábrából kitűnik, a 6 aktív optikai vezetőszakasz lp pontján meglévő Prif maradék gerjesztési energiát visszaveri, amely ily módon hozzáadódik a 3 lézeremittáló közeg által közvetlenül kibocsátott ΡΛγ közvetlen gerjesztési energiához, és ezáltal a 6 aktív optikai vezetőszakaszban egy magasabb érték, a vezetőszakasz hossza mentén közel konstans, vagy legalábbis kisebb meredekséggel csökkenő Ptot eredő gerjesztési energiát eredményez. Ebből az következik, hogy a 6 aktív optikai vezetőszakasz teljes hosszán magasabb értékű populációinverzió hozható létre, amely, ugyanolyan zajszint létrehozása mellett, magasabb erősítést tesz lehetővé.
A 8 féligáteresztő tüköregység megvalósítható mikrooptikai eszközökkel, szelektív tükör kialakításával, amely a λρ geijesztési hullámhosszal szemben reflektáló tulajdonságú, megfelelően kezelt lemezkével valósítható meg, amely fókuszáló tagokkal működik együtt, és a λρ geijesztési hullámhosszú fényt az optikai vezetőtől a tükörre irányítja, és a tükörről az optikai vezetőre reflektálja, míg a λ s átviteli hullámhosszú fényt átereszti, tehát az optikai vezető folytatására - a 7 optikai vezetőre - irányítja. A 8 féligáteresztő tüköregység például monolitikus formában is kialakítható, az optikai vonallal megegyező fényvezető felhasználásával, ami adott esetben az optikai elrendezés stabilitása szempontjából kedvező lehet.
A 4, ábrán feltüntetett kiviteli alaknál a 8 féligáteresztő tüköregység 9 kettős hullámhosszú csatolóelemet vagy optikai demultiplexert, és 13 szelektív tükröt foglal magában. A 9 kettős hullámhosszú csatolóelemnek vagy optikai demultiplexemek 10 bemenő optikai vezetőszála és 11 és 12 kimenő optikai vezetőszálai vannak. A 9 kettős hullámhosszú csatolóelem vagy optikai demultiplexer a 10 bemenő optikai vezetőszálon keresztül érkező fényjelet oly módon választja ketté, hogy a 11 kimenő optikai vezetőszálára a λ átviteli hullámhosszú fényjel, a 12 kimenő optikai vezetőszálára pedig a λρ gerjesztési hullámhosszú sugárzás kerül. A 13 szelektív tükör a 12 kimenő optikai vezetőszál végén van elrendezve.
Az optikai demultiplexerek, ugyanúgy, ahogy az optikai multiplexerek vagy kettős hullámhosszú csatolók, meghatározott, véges értékű hullámhossz-szétválasztási képességgel rendelkeznek, tehát például az átvitt átviteli hullámhosszú fényjel egy kis töredéke a 9 kettős hullámhosszú csatolóelem vagy optikai demultiplexer 12 kimenő optikai vezetőszálára kerül. Ezt a jelet egy hagyományos tükör reflektálná, ami az átvitel szempontjából veszélyes lehet, hiszen a visszavert töredékjel erősítés után a továbbítandó S, optikai jellel interferenciajelenségeket hozna létre.
A fentiek kiküszöbölése érdekében egyrészt az s átviteli hullámhossz és a λρ gerjesztési hullámhossz között alacsony, előnyösen 20 dB-nél alacsonyabb szigetelési tényezőjű demultiplexert kell választani, másrészt célszerű az átviteli hullámhosszal szemben alacsony, előnyösen -20 dB-nél kisebb visszaverési tényezőjű szelektív tükröt (13 szelektív tükör) alkalmazni. A 8 féligáteresztő tüköregység eredő szigetelési tényezője - az Xs átviteli hullámhosszra viszonyítva - így,mindenképpen 40 dB fölött lesz.
A Xs átviteli hullámhosszú fény, amennyiben a 13 szelektív tükörről kis részben visszaverődik, kétszer halad át a 9 kettős hullámhosszú csatolóelemen vagy optikai demultiplexeren, tehát a Xs átviteli hullámhosszú fényjel reflektált része kétszer veszít energiájából, mielőtt a 6 optikai vezetőszakaszra és ezen keresztül az átviteli vonalra visszakerülne.
Ha a 9 kettős hullámhosszú csatolóelem vagy optikai demultiplexer szigetelési tényezője 20 dB-nél nagyobb, úgy önmagában is elegendő a zajtényezők elhárításához, és ekkor nincs szükség szelektív tűkör alkalmazására. Ez esetben a 13 szelektív tükör helyett egyszerű (minden hullámhosszat visszaverő) tükör használható, amely például a 12 kimenő optikai vezetőszál végződésének ismert módon történő lezárásával (illetve metszésével) valósítható meg.
HU 210 854 Β
A találmány szerinti optikai erősítő 4. ábrán feltüntetett változatánál a 8 féligáteresztő tüköregység a 9 kettős hullámhosszú csatolóelemmel vagy optikai demultiplexerrel és a 13 szelektív tükörrel különösen előnyös kialakítású, hiszen egyrészt kizárólag optikai szálakból kialakítható, és ezért kellően stabil, vibrációkkal és deformációkkal szemben viszonylag érzéketlen, másrészt a 9 kettős hullámhosszú csatolóelem vagy optikai demultiplexer hullámhosszok közötti szigetelő hatásának és a 13 szelektív tükör szelektív reflektáló tulajdonságának összegződése révén megfelelő tervezéssel a Xs átviteli hullámhossz minimális visszaverése mellett a λρ gerjesztési hullámhossz rendkívül nagy mértékű reflektálása érhető el.
A találmány szerinti, 4. ábrán feltüntetett optikai erősítőt összehasonlítottuk a hagyományos, 1. ábra szerinti, féligáteresztő tüköregységet nem tartalmazó optikai erősítővel. Mindkét optikai erősítőnél s = 1536 nm hullámhosszú optikai jelet és p = 980 nm hullámhosszú gerjesztő fényt használtunk, amelyet 10 mW teljesítményű lézerdiódával állítottunk elő. Az alkalmazott optikai multiplexer (2 kettős hullámhosszú csatolóegység vagy optikai multiplexer) 980/1536 nm-es optikai multiplexer, 90 %-os csatolási tényezővel és 15 dB-es szigetelési tényezővel.
Mindkét optikai erősítőnél Si/Ge típusú aktív optikai szálat (6 aktív optikai vezetőszakaszt) használtunk, amelyet Er3+ ionokkal gerjesztettünk. Az 1. ábra szerinti optikai erősítőnél a 6 aktív optikai vezetőszakasz hossza 9 méter, a 4. ábra szerinti változatnál 7 méter.
A 4. ábra szerinti változatnál az optikai demultiplexer (9 kettős hullámhosszú csatolóelem vagy optikai demultiplexer) 980/1536 nm-es demultiplexer, mindkét hullámhosszon 90 %-os csatolási tényezővel, és mindkét kimeneten (11 és 12 kimenő optikai vezetőszálak) 30 dB-es szigetelési tényezővel.
A 13 szelektív tükör a 12 kimenő optikai vezetőszál végződésének aranybevonattal történő lezárásával lett megvalósítva.
A 9 méter hosszúságú aktív optikai vezetőszakaszszal rendelkező, 1. ábra szerinti optikai erősítőnél (S/N)j/(S/N)0 = 5 dB zajtényező mellett Gj = 20 dB erősítést mértünk. A 7 méter hosszú aktív optikai vezetőszakasszal rendelkező, 4. ábra szerinti optikai erősítő G2 erősítése (S/N)j/(S/N)0 = 3 dB zajtényező mellett 20 dB. Látható tehát, hogy az erősítés a találmány szerinti optikai erősítőnél a zajtényező egyidejű csökkenése (mintegy 1,5 dB-es javulás) mellett jelentősen növekedett. Ennek köszönhetően a jelátvitel minősége is jelentősen javult, hiszen a találmány szerinti optikai erősítő lényegesen kisebb zajt okoz az átviteli vonalban. A találmány szerinti optikai erősítő 8 féligáteresztő tüköregységének, illetve 9 kettős hullámhosszú vagy optikai demultiplexerének köszönhetően a 6 aktív optikai vezetőszakasz hossza mindemellett csökken, és ezáltal szűrők és hasonló eszközök alkalmazása feleslegessé válik.
A találmány szerinti optikai erősítő révén fokozott vételi érzékenység érhető el, a gerjesztési energia növelése, tehát például erősebb lézerdióda vagy több csatolt lézerdióda alkalmazása nélkül. A találmány ebből adódó előnyös hatása tehát az alkatrészigény csökkenése és az ebből adódó meghibásodási valószínűség mérséklése.
Általánosságban tehát elmondható, hogy a találmány szerinti optikai erősítővel az alkalmazási területtől függően
- azonos energiafelhasználás mellett a zajtényező javítható, és/vagy
- azonos gerjesztési energia mellett nagyobb erősítés érhető el, és/vagy
- ugyanolyan erősítéshez kisebb gerjesztési energiára, alacsonyabb teljesítményű energiaforrásra van szükség.
Habár a leírás során elsősorban a találmány szerinti optikai erősítő előerősítőként történő alkalmazásáról tettünk említést, hangsúlyozzuk, hogy a találmány vonali erősítőkben és hasonló készülékekben is előnyösen alkalmazható, elsősorban azáltal, hogy az aktív optikai vezetőszakasz teljes hossza mentén magasabb gerjesztési energiaszint elérését eredményezi.
SZABADALMI IGÉNYPONTOK
Claims (7)
- SZABADALMI IGÉNYPONTOK1. Optikai erősítő, amelynek optikai távközlési rendszer fényvezetőjére csatlakoztatható bemenettel rendelkező aktív optikai egysége van, amely lézeremittáló közeget tartalmaz, amellyel a távközlési rendszer átviteli hullámhosszánál kisebb hullámhosszú gerjesztő fény előállítására alkalmas fényforrás van együttműködő kapcsolatban, azzal jellemezve, hogy az aktív optikai egységnek a gerjesztő fény (Lp) részleges elnyeléséhez elegendő hosszúságú aktív optikai vezetőszakasza (6) van, amelynek kimenőoldalán a gerjesztési hullámhosszú (λρ) fénnyel szemben visszaverő, átviteli hullámhosszú (Xs) fénnyel szemben áteresztő kialakítású szelektív féligáteresztő tüköregység (8) van elrendezve.
- 2. Az 1. igénypont szerinti optikai erősítő, azzal jellemezve, hogy a féligáteresztő tüköregység 8e) visszaverési tényezője az átviteli hullámhosszon (Xs) -40 dB alatt, a gerjesztési hullámhosszon (Xp) -10 dB fölött van.
- 3. Az 1. igénypont szerinti optikai erősítő, azzal jellemezve, hogy a féligáteresztő tüköregység (8) diszkrét elemekből épül fel, és legalább egy szelektív tükröt (13) és két fókuszálóegységet tartalmaz, ahol az egyik fókuszálóegységen keresztül az aktív optikai vezetőszakasz (6) és a szelektív tükör (13), a másik fókuszálóegységen keresztül a szelektív tükör (13) és az optikai vezető (7) között van irányított fénytovábbító kapcsolat.
- 4. Az 1. igénypont szerinti optikai erősítő, azzal jellemezve, hogy a féligáteresztő tüköregység (e) egy vagy több monolitikus optikai vezetőszálat tartalmaz.
- 5. A 4. igénypont szerinti optikai erősítő, azzal jellemezve, hogy a féligáteresztő tüköregységnek (8) kettős hullámhosszú csatolóeleme vagy optikai demultiplexere (9) van, amely az aktív optikai vezetőszakasz (6) kimenőHU 210 854 B végződésére csatlakozó bemenő optikai vezetőszállal (10) és két kimenő optikai vezetőszállal (11,12) rendelkezik, amelyek közül az egyik az optikai vezetőre (7), a másik a szelektív tükörre (13) csatlakozik.
- 6.) Az 5. igénypont szerinti optikai erősítő, azzal jellemezve, hogy a féligáteresztő tüköregységnek (8) az átviteli hullámhosszon (Ás) -20 dB-nél kisebb, a gerjesztési hullámhosszon (λρ) -5 dB-nél nagyobb visszaverési tényezője van.
- 7.) Az 5. igénypont szerinti optikai erősítő, azzal jellemezve, hogy a kettős hullámhosszú csatolóelem 5 vagy optikai demultiplexer (9) átviteli hullámhossz (Xs) és gerjesztési hullámhossz (λρ) közötti szigetelési tényezője -10 dB-nél nagyobb.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT02219689A IT1237135B (it) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | Gruppo di amplificazione ottico a basso rumore, con riflessione della potenza di pompaggio. |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HU906941D0 HU906941D0 (en) | 1991-05-28 |
| HUT58418A HUT58418A (en) | 1992-02-28 |
| HU210854B true HU210854B (en) | 1995-08-28 |
Family
ID=11192901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU906941A HU210854B (en) | 1989-10-30 | 1990-10-30 | Optical amplifier |
Country Status (26)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5138483A (hu) |
| EP (1) | EP0426221B1 (hu) |
| JP (1) | JP2963187B2 (hu) |
| KR (1) | KR950009326B1 (hu) |
| CN (1) | CN1018787B (hu) |
| AR (1) | AR244918A1 (hu) |
| AT (1) | ATE99841T1 (hu) |
| AU (1) | AU636669B2 (hu) |
| BR (1) | BR9005621A (hu) |
| CA (1) | CA2028639C (hu) |
| CZ (1) | CZ283653B6 (hu) |
| DE (1) | DE69005794T2 (hu) |
| DK (1) | DK0426221T3 (hu) |
| ES (1) | ES2049915T3 (hu) |
| FI (1) | FI97259C (hu) |
| HK (1) | HK111394A (hu) |
| HU (1) | HU210854B (hu) |
| IE (1) | IE64719B1 (hu) |
| IT (1) | IT1237135B (hu) |
| MY (1) | MY107270A (hu) |
| NO (1) | NO302328B1 (hu) |
| PE (1) | PE5191A1 (hu) |
| PL (1) | PL164795B1 (hu) |
| PT (1) | PT95726B (hu) |
| RU (1) | RU2085043C1 (hu) |
| SK (1) | SK280517B6 (hu) |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2019253C (en) * | 1989-06-23 | 1994-01-11 | Shinya Inagaki | Optical fiber amplifier |
| JP2734209B2 (ja) * | 1991-01-28 | 1998-03-30 | 日本電気株式会社 | 光ファイバ増幅器 |
| EP0514686B1 (de) * | 1991-05-18 | 1995-08-16 | Alcatel SEL Aktiengesellschaft | Optisches Nachrichtenübertragungssystem mit optischer Steuerung eines optischen Verstärkers oder Wellenlängenkonversion der optischen Signale |
| FR2679341A1 (fr) * | 1991-07-17 | 1993-01-22 | Alcatel Nv | Amplificateur a fibre optique dopee a l'erbium. |
| JPH05142595A (ja) * | 1991-11-22 | 1993-06-11 | Nec Corp | 光情報信号増幅装置 |
| DE4214766A1 (de) * | 1992-05-04 | 1993-11-11 | Sel Alcatel Ag | Faseroptischer Verstärker mit rückwirkungsunempfindlichem Pumplaser |
| JPH05347449A (ja) * | 1992-06-12 | 1993-12-27 | Ando Electric Co Ltd | 信号光及び信号光と波長の違う連続光を増幅する光増幅器 |
| US5283686A (en) * | 1992-07-27 | 1994-02-01 | General Instrument Corporation, Jerrold Communications | Optical systems with grating reflector |
| US6339191B1 (en) * | 1994-03-11 | 2002-01-15 | Silicon Bandwidth Inc. | Prefabricated semiconductor chip carrier |
| DE69416396T2 (de) * | 1994-04-11 | 1999-06-10 | Hewlett Packard Gmbh | Rauschpegelmessungsverfahren in Gegenwart von einem Signal |
| EP0729207A3 (en) * | 1995-02-24 | 1997-10-15 | At & T Corp | Fiber optic amplifier comprising an optical circulator |
| DE69633476T2 (de) * | 1995-03-20 | 2005-12-01 | Fujitsu Ltd., Kawasaki | Faseroptischer Verstärker und dispersionskompensierendes Fasermodul für faseroptischen Verstärker |
| US6016213A (en) * | 1996-07-08 | 2000-01-18 | Ditech Corporation | Method and apparatus for optical amplifier gain and noise figure measurement |
| DE19723267A1 (de) * | 1997-06-03 | 1998-12-10 | Heidelberger Druckmasch Ag | Verfahren und Anordnung zur Reduzierung des Pumplichts am Austritt eines Fiberlasers |
| US5991070A (en) * | 1997-11-14 | 1999-11-23 | Sdl, Inc. | Optical amplifier with oscillating pump energy |
| JPH11275021A (ja) * | 1998-03-20 | 1999-10-08 | Fujitsu Ltd | 光増幅装置 |
| JP4179662B2 (ja) | 1998-04-27 | 2008-11-12 | 富士通株式会社 | 光増幅器及び能動型光ファイバ |
| JPH11307844A (ja) * | 1998-04-27 | 1999-11-05 | Fujitsu Ltd | 能動型光ファイバ及び光ファイバ増幅器 |
| EP1183757A1 (fr) * | 1999-06-09 | 2002-03-06 | Commissariat A L'energie Atomique | Amplificateur optique |
| US6690507B2 (en) * | 2002-01-30 | 2004-02-10 | Corning Incorporated | Double-pumped raman amplifier |
| AU2003221350A1 (en) * | 2002-03-13 | 2003-09-22 | Nikon Corporation | Light amplifying device and method of manufacturing the device, light source device using the light amplifying device, light treatment device using the light source device, and exposure device using the light source device |
| US7034387B2 (en) * | 2003-04-04 | 2006-04-25 | Chippac, Inc. | Semiconductor multipackage module including processor and memory package assemblies |
| DE102005031897B4 (de) * | 2005-07-07 | 2007-10-25 | Siemens Ag | Mehrstufiger Faserverstärker |
| US7861742B2 (en) | 2005-08-17 | 2011-01-04 | Jong Koo Kim | Cartridge of water supply valve |
| WO2011026526A1 (en) * | 2009-09-07 | 2011-03-10 | Nokia Siemens Networks Oy | Optical fiber amplifier with improved transient performance |
| US11323105B2 (en) | 2018-06-15 | 2022-05-03 | Fermi Research Alliance, Llc | Method and system for arbitrary optical pulse generation |
| US11621778B2 (en) | 2019-06-11 | 2023-04-04 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical communication system and optical communication method |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS592490A (ja) * | 1982-06-28 | 1984-01-09 | Hitachi Ltd | Ｆｍテレビジヨン信号の受信回路 |
| US5048026A (en) * | 1983-09-30 | 1991-09-10 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Fiber optic amplifier |
| US4674830A (en) * | 1983-11-25 | 1987-06-23 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Fiber optic amplifier |
| US4938556A (en) * | 1983-11-25 | 1990-07-03 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Superfluorescent broadband fiber laser source |
| GB2151869B (en) * | 1983-12-16 | 1986-12-31 | Standard Telephones Cables Ltd | Optical amplifiers |
| US4681396A (en) * | 1984-10-09 | 1987-07-21 | General Electric Company | High power laser energy delivery system |
| US4637025A (en) * | 1984-10-22 | 1987-01-13 | Polaroid Corporation | Super radiant light source |
| US4712075A (en) * | 1985-11-27 | 1987-12-08 | Polaroid Corporation | Optical amplifier |
| AU6938687A (en) * | 1986-01-31 | 1987-08-25 | Advanced Lasers Ltd | Fibre communication laser system |
| GB8613192D0 (en) * | 1986-05-30 | 1986-07-02 | British Telecomm | Optical resonating device |
| GB8622745D0 (en) * | 1986-09-22 | 1986-10-29 | Plessey Co Plc | Bistable optical device |
| US4782491A (en) * | 1987-04-09 | 1988-11-01 | Polaroid Corporation | Ion doped, fused silica glass fiber laser |
| US4964131A (en) * | 1988-12-16 | 1990-10-16 | The Board Of Trustees Of The Leland Standford Junior University | Broadband optical fiber laser |
| US4963832A (en) * | 1989-08-08 | 1990-10-16 | At&T Bell Laboratories | Erbium-doped fiber amplifier coupling device |
-
1989
- 1989-10-30 IT IT02219689A patent/IT1237135B/it active IP Right Grant
-
1990
- 1990-10-11 AU AU64587/90A patent/AU636669B2/en not_active Ceased
- 1990-10-15 ES ES90202730T patent/ES2049915T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1990-10-15 DK DK90202730.9T patent/DK0426221T3/da active
- 1990-10-15 AT AT90202730T patent/ATE99841T1/de not_active IP Right Cessation
- 1990-10-15 DE DE69005794T patent/DE69005794T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-10-15 EP EP90202730A patent/EP0426221B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-10-22 MY MYPI90001848A patent/MY107270A/en unknown
- 1990-10-25 IE IE383690A patent/IE64719B1/en not_active IP Right Cessation
- 1990-10-26 CA CA002028639A patent/CA2028639C/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-10-29 NO NO904676A patent/NO302328B1/no not_active IP Right Cessation
- 1990-10-29 SK SK5295-90A patent/SK280517B6/sk unknown
- 1990-10-29 PT PT95726A patent/PT95726B/pt not_active IP Right Cessation
- 1990-10-29 AR AR90318216A patent/AR244918A1/es active
- 1990-10-29 FI FI905340A patent/FI97259C/fi not_active IP Right Cessation
- 1990-10-29 RU SU904831532A patent/RU2085043C1/ru active
- 1990-10-29 PE PE1990176712A patent/PE5191A1/es not_active Application Discontinuation
- 1990-10-29 CZ CS905295A patent/CZ283653B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1990-10-30 JP JP2293507A patent/JP2963187B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1990-10-30 KR KR1019900017486A patent/KR950009326B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1990-10-30 PL PL90287577A patent/PL164795B1/pl unknown
- 1990-10-30 BR BR909005621A patent/BR9005621A/pt not_active IP Right Cessation
- 1990-10-30 CN CN90108706A patent/CN1018787B/zh not_active Expired
- 1990-10-30 HU HU906941A patent/HU210854B/hu not_active IP Right Cessation
-
1992
- 1992-01-21 US US07/824,742 patent/US5138483A/en not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-10-12 HK HK111394A patent/HK111394A/xx not_active IP Right Cessation
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| HU210854B (en) | Optical amplifier | |
| CA2014552C (en) | Optical repeater and optical network using the same | |
| US5673141A (en) | Optical amplifier | |
| US6288834B1 (en) | Optical amplifier for amplifying light in a long wavelength band | |
| US6263139B1 (en) | Optical transmission system with group velocity dispersion compensation | |
| CN1116725A (zh) | 有效利用泵功率的光纤放大器 | |
| US6064515A (en) | Feedback-type optical fiber amplifier using hybrid pumping light beams | |
| CA2581654C (en) | Cascaded pump delivery for remotely pumped erbium-doped fiber amplifiers | |
| US20040174913A1 (en) | Multiple output Raman fiber laser with stable and small output power for seed applications | |
| US20020003655A1 (en) | L-band optical fiber amplifier | |
| KR100407334B1 (ko) | 분산보상 어븀첨가 광섬유 증폭기 | |
| US6016218A (en) | Optical fiber amplifier | |
| US6781748B2 (en) | Long wavelength optical amplifier | |
| US6785043B2 (en) | Dispersion-compensated optical fiber amplifier | |
| US6470113B1 (en) | Broadband light source using seed-beam | |
| US5973808A (en) | Optical fiber amplifier | |
| US6898003B2 (en) | Dispersion-compensated Raman optical fiber amplifier | |
| JPH1174595A (ja) | 光ファイバ増幅器 | |
| CN1332519C (zh) | 带增益调整的光学放大器 | |
| EP0942501A2 (en) | Optical fiber light amplifier | |
| JPH07273724A (ja) | 雑音光発生装置 | |
| KR19980037021A (ko) | 광신호 지연장치 | |
| JPH0677572A (ja) | 光パルス増幅器 | |
| JPH1084153A (ja) | 増幅用光ファイバ | |
| JPH04291973A (ja) | 光ファイバ増幅器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HPC4 | Succession in title of patentee |
Owner name: CORNING O.T.I, INC., US |
|
| HMM4 | Cancellation of final prot. due to non-payment of fee |