PL178061B1 - Sposób i system telekomunikacyjny ze wzmacnianiem, do przesyłania sygnału multipleksowanego z podziałem długości fal, mający skorygowaną moc odbioru - Google Patents

Abstract

1. Sposób przesylania sygnalu multipleksowa nego z podzialem dlugosci fal w systemie telekomu- nikacyjnym ze wzmacnianiem, majacym skorygowana moc odbioru, zwlaszcza przy pracy w kaskadzie, zna- mienny tym, ze w kolejnych etapach zestawia sie wzmacniacz optyczny majacy wejscie 1 wyjscie sygnalu optycznego, obejmujacy wlókno aktywne domieszko- wane pierwiastkami ziem rzadkich i uklady pompowa- nia energii o okreslonej mocy do tego wlókna, laczy sie optycznie wyjscie omawianego wzmacniacza z wej- sciem, zasila sie wlókno aktywne energia pompujaca za pomoca ukladów pompujacych, wywolujac emisje swiatla we wlóknie aktywnym 1 tworzac sygnal wysylany przez wzmacniacz, steruje sie widmem 1 moca optyczna sygnalu emisji, wybiera sie dlugosc wlókna aktywnego, przy której widmo wykazuje dwa piki na charaktery- styce emisji, przy dwóch róznych dlugosciach fal w okreslonym pasmie 1 przy okreslonej mocy emitowa- nego sygnalu. Fig. 1 PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i system telekomunikacyjny ze wzmacnianiem, do przesyłania sygnału multipleksowanego z podziałem długości fal, mający skorygowaną moc

178 061 odbioru. System zawiera wzmacniacze optyczne dostosowane do przesyłania sygnału multipleksowanego z podziałem długości fal określanego jako transmisja WDM (Waelength Division Multiplexing).

W przypadku transmisji WDM wymaga się przesyłania wielu kanałów lub wielu niezależnych od siebie sygnałów po tej samej linii światłowodowej z wykorzystaniem multipleksowania w dziedzinie częstotliwości z pasma fal widzialnych. Kanały transmisji mogą służyć do przesyłania zarówno sygnałów cyfrowych jak i analogowych, różnią się przy tym między sobą, ponieważ każdy z nich jest skojarzony z określoną częstotliwością. W tym rodzaju transmisji wszystkie kanały muszą być sobie równoważne, to znaczy żaden z nich nie może być więcej lub mniej uprzywilejowany od pozostałych pod względem poziomu sygnału lub jakości.

W przypadku wzmacniaczy, w szczególności wzmacniaczy optycznych, wymagane są ich identyczne właściwości dynamiczne dla wszystkich kanałów. Ponadto, dla zapewnienia przesyłania, dużej liczby kanałów koniecznym jest, aby pasmo wzmacniaczy było szerokie. Działanie znanych wzmacniaczy optycznychjest oparte na właściwościach substancji domieszkowych, charakteryzujących się widmem fluorescencyjnym, w szczególności na właściwościach erbu, wprowadzanego jako domieszka do rdzenia włókna światłowodu. Właśnie erb wzbudzony energetycznie światłem zasilającym do pasma pompowania wykazuje silną emisję w zakresie fal o długości odpowiadającej minimalnemu tłumieniu włókien optycznych o bazie krzemowej. Kiedy przez włókno domieszkowane erbem, w którym erb jest utrzymywany w stanie wzbudzonym przepływa sygnał świetlny o długości fali odpowiadającej wspomnianej silnej emisji, wtedy wywołuje przejście wzbudzonych atomów erbu na niższy poziom energetyczny i emisję światła o długości fali tego sygnału świetlnego. Dzięki temu uzyskuje się wzmocnienie sygnału świetlnego. Począwszy od stanu wzbudzenia, przejście energetyczne atomów erbu odbywa się również spontanicznie, przez co ma miejsce emisja przypadkowa wytwarzająca „szum tła” pokrywający się z emisjąwymuszoną odpowiadającą sygnałowi wzmocnionemu. Emisja światła wytwarzanego z dopływającej energii świetlnej odpowiadającej pasmu pompowania włókna aktywnego lub domieszkowanego może występować na wielu długościach fali, charakterystycznych dla substancji domieszkowych. Można więc mówić o widmie fluorescencyjnym włókna.

We włóknie omawianego wyżej typu, dla uzyskania największego wzmocnienia i dużego stosunku sygnału do szumu, korzystnego z punktu widzenia odbioru sygnału, do wytworzenia sygnału użytecznego w telekomunikacji światłowodowej stosuje się zwykle emitery laserowe o długości fali leżącej w paśmie odpowiadającym maksimum na charakterystyce widma fluorescencyjnego włókna zawierającego substancje domieszkowe lub o długości fali samego szczytu emisyjnego.

Jednocześnie, włókna domieszkowane erbem mają widmo emisyjne zawierające szczyt o ograniczonej szerokości, a jego parametry zmieniają się zależnie od materiału włókna podlegającego domieszkowaniu erbem. Wewnątrz interesującego zakresu długości fal włókna te charakteryzują się silnym widmem w obszarze przyległym do szczytu emisyjnego. Dzięki temu staje się możliwe użycie wzmacniaczy optycznych do wzmacniania sygnałów w szerokim paśmie. Jednakże znane włókna domieszkowane erbem nie mają stałej charakterystyki widma emisyjnego. Ten nierówny przebieg charakterystyki stwarza możliwość uzyskania jednakowego wzmocnienia w całym wybranym paśmie. W celu uzyskania rzeczywiście „płaskiej” krzywej wzmocnienia, co oznacza że wzmocnienie dla różnych długości fal jest tak stałe jak tylko jest to możliwe, przy eliminacji źródeł szumu wynikających z emisji spontanicznej, mogą być użyte elementy filtrujące takie, jak przykładowo podane w opisach patentowych EP 0426,222, EP 0441,211, EP 0417,441.

W opisach tych jednakże nie jest omówione zachowanie się wzmacniaczy w warunkach multipleksowania sygnałów z podziałem długości fal, ponadto w analizie ich zachowania nie został wzięty pod uwagę fakt kaskadowego połączenia ze sobą wielu wzmacniaczy.

Charakterystyka widma emisyjnego w istotny sposób zależy od domieszek wprowadzonych do rdzenia światłowodu w celu zwiększenia współczynnika załamania. Na przykład zostało to przedstawione w opisie patentowym US 5,282,079, stąd wynika, że widmo fluorescencyjne

178 061 włókna domieszkowanego aluminium i erbem ma mniej wyraźny pik niż widmo domieszkowanego germanem i erbem, jest przy tym przesunięte w kierunku niższych długości fal (maksimum występuje przy długości fali około 1532 nm). Włókno to ma apreturę liczbową (NA) 0.15.

W publikacji ECOC z 93 roku, ThC 12.1, na stronach 1-4, opisano włókno na wzmacniacz optyczny domieszkowane aluminium (Al) i lantanem (La), mające bardzo słabą reakcję na wodór. Opisane tam włókno domieszkowane jonami Al ma aperturę liczbową 0,16, zaś włókno domieszkowane Al-La ma aperturę liczbową 0,30.

Ponadto, w publikacji ECOC z 93 roku, Tu 4, na stronach 181-184, opisano wzmacniacz optyczny zawierający włókno domieszkowane erbem. Omówiono eksperymenty przeprowadzone z włóknami, których rdzenie były domieszkowane aluminium, aluminium/germanem i lantanem/aluminium. Najlepsze rezultaty osiągnięto z włóknami domieszkowanymi jednocześnie aluminium/lantanem.

W numerze 12 Electronics Letters z 6 czerwca 1991 roku, vol. 27, na stronach 1065 -1067, wskazano na fakt, że we wzmacniaczach optycznych zawierających włókno domieszkowane erbem i jednocześnie domieszkowane aluminium możliwe jest uzyskanie wyższej i bardziej płaskiej charakterystyki. W artykule zostały też opisane wzmacniacze zawierające włókno domieszkowane aluminium, germanem oraz erbem i porównane ze wzmacniaczami zawierającymi włókno domieszkowane lantanem, germanem i erbem. Stwierdzono, że największe spłaszczenie charakterystyki wzmocnienia uzyskuje się w pierwszym przypadku.

W publikacji ECOC z 91 roku, TuPSl-3, na stronach 285-286, opisane jest włókno A^Oj-SiOj domieszkowane erbem i lantanem dla uzyskania wyższego współczynnika załamania i ograniczenia tworzenia się skupisk zawierających jony erbu. Stwierdzono, że widmo fluorescencyjne i absorpcyjne włókien z domieszkami Er/La są bardzo podobne do widm włókien Al2O₃-SiO2 domieszkowanych erbem. Została uzyskana zarówno aparatura liczbowa (NA) 0,31 jak i koncentracja erbu 23*10’⁸ cm'³.

W materiałach Post-Deadline Papers (pozaterminowych) ECOC z 89 roku, PDA-8, na stronach 33-36,10-14 września 1989, opisano doświadczenie z dwunastoma wzmacniaczami optycznymi połączonymi kaskadowo, zawierającymi włókno domieszkowane erbem. Użyty został pojedynczy sygnał o długości fali 1536 nm. Stwierdzono, że dla stabilnej pracy wymagane jest utrzymywanie stałej długości fali z dokładnością rzędu 0,01 nm, z powodu silnej zależności współczynnika błędu transmisji (BER) od zmian długości fali.

W opisie patentowym US 5,117,303 został omówiony światłowodowy system transmisji zawierający połączone kaskadowo wzmacniacze optyczne, które oparte o przedstawione obliczenia, pracując w warunkach nasycenia, dają wysoki współczynnik sygnału do szumu.

Opisane znane wzmacniacze zawierają domieszkowane erbem włókno mające rdzeń Al2O3-SiO2. Jest też w nich przewidziane użycie filtrów. Obliczoną jakość osiąga się przy jednej długości fali. Nie można osiągnąć tej samej jakości przy zasilaniu układu sygnałem o szerokim zakresie długości fal.

W opisie patentowym US 5,111,334 jest omawiany wzmacniacz wielostopniowy, w którym włókna kolejnych stopni różnią się między sobąpod względem długości, rodzaju domieszek lub materiału podstawowego tak, aby otrzymać największe wzmocnienie w szerokim zakresie długości fal. Ich dobór, w przypadku dużej liczby stopni, prowadzi się z uwzględnieniem różnych długości fal sygnału tak, aby otrzymać małe wahania charakterystyki wyjściowej. W tym znanym rozwiązaniu dobór ten nie jest wykonywany w celu możliwości uzyskania płaskiej charakterystyki wzmocnienia w szerokim paśmie długości fal, z wykorzystaniem sygnałów podawanych jednocześnie przez światłowody jednego typu, mające taką samą długość fali odpowiadającej maksymalnemu wzmocnieniu, przy zmieniającej się długości światłowodu. Należy zauważyć, że w połączeniu tym włókna domieszkowane erbem wykazują maksymalne wzmocnienie dla jednej długości fali, które nie zależy od długości włókna. Ponadto, w rozwiązaniu przedstawionym w opisie patentowym US 5,111,334 nie występuje problem prowadzenia transmisji przez wiele wzmacniaczy połączonych kaskadowo.

178 061

A.R. Chraplyvy i in. w publikacji IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, vol. 4, nr 8, z sierpnia 1992, na stronach 920-922, omawiają system transmisji WDM ze wzmacnianiem, w którym wyrównanie charakterystyki wzmocnienia jest wykonane za pomocą informacji przekazywanej zdalnie. W systemie tym wyrównanie charakterystyki z punktu widzenia stosunku sygnału do szumu prowadzi się przez stopniowe dostrajanie sygnału po stronie nadawczej w oparciu o sygnały po stronie odbiorczej. Informacja zwrotna jest przesyłana zdalnie.

M. Maeda i in. w publikacji JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, vol. 8, nr 9, z września 1990 roku, opisujązjawiska mieszania sygnałów w systemach wykorzystujących wiele długości fal, które są spowodowane nieliniowym charakterem włókien jednomodowych. Nie są rozpatrywane wzmacniacze liniowe połączone kaskadowo.

W opisie patentowym US 5,088,095 oraz w publikacji ELECTRONICS LETTERS vol.27, nr 7, z 28 marca 1991 roku, został opisany sposób sterowania wzmocnieniem we wzmacniaczu zawierającym włókno domieszkowane erbem. Wzmacniacz znajduje się w pętli układu laserowego, z sygnałem sprzężenia zwrotnego od długości fali innej niż sygnał podlegający wzmocnieniu . Pętla sprzężenia zwrotnego jest uruchamiana w warunkach pracy wzmacniacza. Taki sposób postępowania nie jest związany z wymaganiami projektowymi wzmacniacza.

W opisie patentowym US 5,280,383 jest omówiony dwustopniowy, wzmacniacz, w którym pierwszy stopień działa dla małych sygnałów, drugi zaś pracuje w warunkach nasycenia, co daje zmniejszenie wzmocnienia. Zachodzi też zmniejszenie wymaganej energii pompującej.

Sposób przesyłania sygnału multipleksowanego z podziałem długości fal w systemie telekomunikacyjnym ze wzmacnianiem, mającym skorygowaną moc odbioru, zwłaszcza przy pracy w kaskadzie, według wynalazku wyróżnia się tym, że w kolejnych etapach zestawia się wzmacniacz optyczny mający wejście i wyjście sygnału optycznego, obejmujący włókno aktywne domieszkowane pierwiastkami ziem rzadkich i układy pompowania energii o określonej mocy do tego włókna i łączy się optycznie wyjście omawianego wzmacniacza z wejściem. Włókno aktywne zasila się energią pompującą za pomocąukładów pompujących, wywołując emisję światła we włóknie aktywnym i tworząc sygnał wysyłany przez wzmacniacz i steruje się widmem i mocą optyczną sygnału emisji. Wybiera się taką długość włókna aktywnego, przy której widmo wykazuje dwa stałe piki na charakterystyce emisji, przy dwóch różnych długościach fal w określonym paśmie i przy określonej mocy emitowanego sygnału.

Między połączonym optycznie wyjściem i wejściem omawianego wzmacniacza korzystnie umieszcza się przestrajany układ tłumiący, a stopień tłumienia dobiera się i wywołuje się odpowiednie tłumienie emitowanego sygnału między wyjściem i wejściem omawianego wzmacniacza tak, aby moc emitowanego sygnału była równa określonej wartości.

Określoną wartość mocy emitowanego sygnału korzystnie koreluje się z szukaną mocą roboczą wzmacniacza.

W dwu- lub wielostopniowym wzmacniaczu korzystnie dobiera się długość włókna przynajmniej jednego ze stopni.

W dwu- lub wielostopniowym wzmacniaczu, w kolejnych etapach, korzystnie zestawia się wzmacniacz optyczny tak, aby długość włókna aktywnego przynajmniej jednego stopnia była dobierana według maksimum wzmocnienia stosowanej dla niego mocy pompującej, łączy się wyjście wzmacniacza zjego wejściem, steruje się widmem i mocą optyczną sygnału emisji omawianego wzmacniacza przy wystąpieniu odpowiednich mocy pompujących dostarczanych do każdego z omawianych stopni, a ponadto wybiera się długość włókna aktywnego przynajmniej jednego ze stopni wzmacniacza, przy której omawiane widmo wykazuje dwa stałe piki na charakterystyce emisji dla dwóch różnych długości fal w określonym zakresie tych długości i przy określonej mocy emitowanego sygnału.

W korzystnym rozwiązaniu wybiera się długość włókna aktywnego tylko dla stopnia wyjściowego wzmacniacza.

W innym korzystnym rozwiązaniu wybór długości włókna aktywnego przeprowadza się osobno dla wszystkich stopni i każdy z nich bada się niezależnie.

178 061

System telekomunikacyjny ze wzmacnianiem, do przesyłania sygnału multipleksowanego z podziałem długości fał, mający skorygowaną moc odbioru, zwłaszcza telekomunikacji światłowodowej, obejmujący światłowodową stację nadawczą, światłowodową stację odbiorczą oraz tor światłowodowy łączący stację nadawczą i odbiorczą, przy czym tor światłowodowy zawiera połączone szeregowo przynajmniej dwa wzmacniacze toru wykorzystujące włókna aktywne domieszkowane pierwiastkami ziem rzadkich, wyposażone w układy pompowania włókna aktywnego, według wynalazku wyróżnia się tym, że światłowodowa stacja nadawcza obejmuje środki generacji dla wytworzenia sygnałów transmisyjnych o przynajmniej dwóch długościach fal zawartych w paśmie długości fal rozciągającym się w zakresie co najmniej 20 nm oraz środki do przenoszenia tych sygnałów do pojedynczego światłowodu, a światłowodowa stacja odbiorcza obejmuje środki separacji do rozdzielenia sygnałów transmisyjnych wychodzących z pojedynczego toru światłowodowego, przy czym w torze światłowodowym przynajmniej jeden ze wspomnianych wzmacniaczy zawiera domieszki we włóknie aktywnym, ma określoną długość i określoną moc układów pompujących, które to czynniki te łącznie dająna wejściu stacji odbiorczej wzrost stosunku sygnału do szumu dla transmitowanych sygnałów, przy czym różnice tego stosunku sygnału do szumu dla sygnałów o różnych długościach fali są mniejsze niż 2 dB, a wartość stosunku sygnału do szumu jest większa niż 15 dB dla każdego z transmitowanych sygnałów, w paśmie o szerokości 0,5 nm, gdy sygnały te są przesyłane jednocześnie w warunkach całkowitej mocy sygnału na wejściu wzmacniacza światłowodowego me mniejszej niż -16 dBm.

Stacja nadawcza korzystnie zawiera środki odbioru, do odbioru zewnętrznych sygnałów optycznych w co najmniej dwóch niezależnych kanałach, środki przetwarzania, do przetworzenia sygnałów optycznych na postać elektroniczną, środki generacji, do wytworzenia sygnałów transmisyjnych o różnych długościach fal w zależności od liczby niezależnych kanałów dla sygnałów zewnętrznych, i które odtwarzają zewnętrzne sygnały optyczne, a ponadto zawiera środki przenoszenia wspomnianych sygnałów do pojedynczego światłowodu, a stacja odbiorcza zawiera środki separacji do rozdzielenia sygnałów podlegających transmisji z pojedynczego toru światłowodowego, środki przetwarzania do przemiany sygnałów odebranych na postać elektroniczny oraz środki do wyprowadzenia wydzielonego sygnału spośród sygnałów odebranych.

Środki generacji do wytworzenia sygnałów transmisyjnych korzystnie zawierają środki do generacji sygnałów o przynajmniej czterech różnych długościach fal zawartych w określonym paśmie długości fal.

Długości fal sygnałów są korzystnie zawarte między 1536, a 1555 nm.

Przynajmniej jeden ze wzmacniaczy optycznych korzystnie zawiera włókno aktywne o całkowitej długości mniejszej, według określonej poprzednio wartości, niż długość odpowiadająca maksymalnemu wzmocnieniu mocy pompowania doprowadzanej przez połączone z nim układy pompowania.

Korzystnie, długość włókna jest taka, że gdy wzmacniacz jest połączony w pętli, w której przynajmniej jedna część sygnału wyjściowego jest wprowadzona do wzmacniacza, sygnał wysyłany przez wzmacniacz wykazuje dwa stałe piki przy dwóch różnych długościach fal zawartych w omawianym paśmie i określonej mocy sygnału wychodzącego, skorelowanej z mocą roboczą wzmacniacza.

Środki generacji do wytworzenia sygnałów transmisyjnych, korzystnie obejmują dla każdego z nich laser emitujący sygnał ciągły skojarzony z zewnętrznym modulatorem.

Środki przesyłowe pozwalające przenieść omawiane sygnały do pojedynczego tom światłowodowego korzystnie obejmują odpowiednie sprzęgacze optyczne, o selektywności dobranej pod względem długości fal.

Środki separacji do wydzielenia transmitowanych sygnałów z pojedynczego światłowodu wchodzącego w skład światłowodowej stacji odbiorczej korzystnie zawierają odpowiednie rozdzielacze i filtry pasmowe dla każdej długości fali wchodzącej w skład przesyłanych sygnałów.

Wzmacniacz światłowodowy domieszkowany pierwiastkami ziem rzadkich korzystnie zawiera przynajmniej jedno włókno aktywne domieszkowane erbem.

178 061

Domieszki modyfikujące wskaźniki włókna aktywnego światłowodu korzystnie obejmują lantan, german i aluminium.

W rozwiązaniu według wynalazku przesyłanie sygnałów odbywa się z dużą całkowitą prędkością przy wykorzystaniu multipleksowania z podziałem długości fal, za pomocą łącza światłowodowego ze wzmacnianiem. Odbywa się to przez dobór dla stacji nadających i odbierających takiego sposobu działania dotyczącego dwukrotnego przetwarzania sygnałów zewnętrznych o wielu długościach fal, aby miały cechy odpowiednie dla odbiornika lub odbiorników i razem ze wzmacniaczami łączy miały cechy układowe i funkcjonalne dostosowane do zapewnienia jednolitych warunków wzmocnienia dla różnych kanałów.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest odtworzony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat wielomodowego systemu telekomunikacyjnego, fig. 2 - wzmacniacz optyczny zastosowany w systemie z fig. 1, w pierwszym układzie, fig. 3 - wzmacniacz optyczny systemu z fig. 1, w drugim układzie, fig. 4 - wzmacniacz optyczny wyposażony w filtr dwurdzeniowy, fig. 5 - schemat układu doświadczalnego, służącego do wyznaczania widma emisji światłowodu używanego-we wzmacniaczach optycznych, domieszkowanego erbem, fig. 6 - charakterystyki widma emisji porównywanych włókien, fig. 7 - poziomy mocy sygnałów wprowadzanych do wejścia wspomagającego, w czasie eksperymentów przeprowadzanych z użyciem systemu telekomunikacyjnego według schematu pokazanego na fig. 1, fig. 8 do 13 przedstawiają poziomy mocy sygnałów w kolejnych stopniach wzmocnienia podczas eksperymentów z użyciem wzmacniaczy zgodnych z treścią wynalazku, fig. 14 do 18 - poziomy mocy sygnałów w kolejnych stopniach wzmocnienia podczas eksperymentów, w których użyto wzmacniaczy wykonanych zgodnie z wynalazkiem z włóknami aktywnymi mającymi nie optymalną długość i wstępną korekcję charakterystyki, fig. 19 do 23 - poziomy mocy sygnałów w kolejnych stopniach wzmocnienia podczas eksperymentów, w których użyto ogólnie znanych rozwiązań wzmacniaczy, fig. 24 przedstawia jakościowo warunki optymalnego wyboru długości włókna aktywnego we wzmacniaczu, fig. 25,-,schemat urządzenia do określania optymalnej długości włókna aktywnego we wzmacniaczu, fig. 26 - widmo emisji urządzenia pokazanego na fig. 25 w przypadku niewystarczającej długości włókna, fig. 27 - widmo emisji urządzenia pokazanego na fig. 25 w przypadku optymalnejdługości włókna, fig. 28 - widmo emisji urządzenia pokazanego na fig. 25 w przypadku nadmiernej długości włókna, a fig. 29 przedstawia schemat jednostki sprzęgającej od strony części nadawczej.

Jak przedstawiono na fig. 1, wielokanałowy system telekomunikacyjny z multipleksowaniem sygnałów z podziałem długości fal WDM według wynalazku, uzyskuje się przez wykorzystanie wielu (w omawianym przykładzie czterech) pierwotnych źródeł sygnału świetlnego 1a, 1b, 1c, 1d. Każde z nich dostarcza omawianych sygnałów, traktowanych jako sygnały zewnętrzne i mających swoje własne cechy transmisyjne, takie jak długość fali, typ modulacji, moc. Sygnały generowane przez te źródła są doprowadzane do stacji nadawczej 1, każdy z nich jest posyłany do odpowiedniego członu sprzęgającego 2a, 2b, 2c, 2d, dostosowanego do odbioru zewnętrznych, pierwotnych sygnałów świetlnych. Podlega tam detekcji i ponownej regeneracji z nadaniem nowych cech dostosowanych do właściwości systemu transmisyjnego. Korzystnie, człony sprzęgające generują odpowiednie robocze sygnały optyczne o długościach fal zawartych w użytecznym paśmie roboczym wzmacniaczy umieszczanych następnie w systemie.

Człony sprzęgające obejmują w szczególności nadawcze elementy pośrednie, zaprojektowane, w celu przemiany wejściowego sygnału optycznego do postaci odpowiedniej do toru transmisji i odbiorcze elementy pośrednie, zaprojektowane w celu powtórnej przemiany sygnału przesyłanego do postaci wygodnej dla układu odbiorczego. Do użytku w systemach będących treściąniniejszego wynalazku, nadawczy element pośredni obejmuje laser o zewnętrznym typie modulacji. Służy on do generacji sygnału wyjściowego.

Schemat używanego do transmisji członu sprzęgającego o charakterze przystosowanym do wykorzystania w systemie według wynalazku jest pokazany na fig. 29, gdzie przez wzgląd na czytelność, połączenia optyczne są zaznaczone ciągłą linią, zaś połączenia o charakterze elektrycznym są zaznaczone liniąprzerywaną. Sygnał optyczny zjednego ze źródeł 1a, 1b, 1c, 1d,

178 061 w pokazanym przykładzie - ze źródła 1 a, jest odbierany przez analizator widma światła (fotodiodę) 41, wysyłający sygnał elektryczny, który jest podawany na wzmacniacz elektroniczny 42. Elektryczny sygnał wyjściowy ze wzmacniacza 42 jest podawany do obwodu prowadzącego 43 modulowanego emitera laserowego, ogólnie oznaczonego numerem 44, przystosowanego do generacji sygnału optycznego o wybranej długości fali, w którym jest zawarta informacja występująca w sygnale wejściowym. Obwód wejściowy 45 kanału obsługi również jest dołączony do obwodu prowadzącego 43. Modulowany emiter laserowy obejmuje laser 46 i zewnętrzny modulator 47, korzystnie typu Macha-Zendera, sterowany sygnałem wyjściowym z obwodu prowadzącego 43. Obwód 48 steruje długością fali emisji lasera 46, utrzymując jąna stałej ustalonej wcześniej wartości i kompensując w przypadku wystąpienia zakłóceń zewnętrznych takich jak temperatura lub temu podobnych. Człony sprzęgające przedstawionego rodzaju po stronie odbiorczej są znane.

Robocze sygnały optyczne są następnie podawane do łącznika sygnałów 3, przystosowanego do jednoczesnego wysyłania sygnałów roboczych w pojedynczym światłowodzie wyjściowym 4. Łącznik sygnałów 3 jest urządzeniem optycznie biernym, dzięki któremu sygnały optyczne przesyłane przez odpowiednie światłowody nakładają się w jednym włóknie. Tego typu urządzenia składają się korzystnie ze sprzęgaczy opartych o stapianie włókien, technologię planarną itp. Przez światłowód wejściowy 4 sygnały robocze oznaczane kolejno jako S1, S2, S3, S4 są przesyłane do wzmacniacza mocy 5, który podnosi ich poziom do wartości wystarczającej przed wysłaniem, w celu przejścia kolejnego odcinka światłowodu znajdującego się przed następnym urządzeniem wzmacniającym i zapewniającej poziom mocy na końcu tego odcinka, wystarczający do uzyskania, wymaganej jakości transmisji. W tym celu pierwsza część światłowodu 6a jest dołączona do wzmacniacza mocy 5. Część ta jest zwykle wykonana w postaci jednomodowego światłowodu o profilu skokowym i umieszczona w odpowiednim kablu światłowodowym o długości rzędu dziesięciu (lub stu) kilometrów. Na przykład jest to długość około 100 km.

Chociaż w pewnych przypadkach mogą być również użyte światłowody o profilu parabolicznym, jednak ogólnie zalecane do połączeń powyższego typu są światłowody o profilu skokowym, z powodu faktu, że we włóknach o profilu parabolicznym została stwierdzona możliwość pojawienia się nieliniowych efektów mieszania (wzajemnej modulacji) bliskich kanałów. Znaczenie tych efektów rośnie jeśli odległość między kanałami staje się bardzo mała.

Na końcu pierwszej części światłowodu 6a znajduje się pierwszy wzmacniacz toru 7a, przystosowany do odbioru sygnałów stłumionych w czasie przejścia przez włókno i wzmocnienia ich do poziomu wystarczającego przed wprowadzeniem do drugiej części światłowodu 6b o tych samych właściwościach co poprzednia. Kolejne wzmacniacze torów 7b, 7c, 7d i odpowiadające im części światłowodu 6c, 6d, 6e pokrywają całkowitą wymaganą odległość transmisji do stacji odbiorczej 8. Stacja ta obejmuje wzmacniacz wstępny 9 do odbioru i wzmocnienia sygnałów oraz skompensowania strat wprowadzanych przez demultiplekser - dla osiągnięcia poziomu mocy odpowiedniego do czułości urządzeń odbiorczych. Ze wzmacniacza wstępnego 9 sygnały są przesyłane do demultipleksera 10, przez który sygnały są rozdzielane zależnie od odpowiednich długości fal, po czym są przesyłane do członów sprzęgających lOa, lOb, lOc, lOd przystosowanych do odbioru sygnałów optycznych o cechach właściwych dla systemu transmisyjnego i do regeneracji ich do pierwotnej postaci, lub przynajmniej do postaci dostosowanej do odpowiednich urządzeń odbiorczych 11 a, 11b, 11c, 11d.

Demultiplekser 10 jest urządzeniem dostosowanym do rozprowadzania sygnałów optycznych podawanych na wejściu włókna wśród wielu włókien wyjściowych i do rozdzielenia tych sygnałów z uwzględnieniem długości fal. Demultiplekser taki składa się z rozgałęziacza wykorzystującego wtapiane włókna i rozdzielającego sygnał wejściowy na wiele włókien wyjściowych, w szczególności na cztery włókna. Każdy z tych sygnałów jest podawany na odpowiedni filtr pasmowy nastawiony na odpowiednia długość fali. Na przykład może być użyty element podobny do opisywanego już łącznika sygnałów 3, montowanego w odwróconej konfiguracji w połączeniu z odpowiednimi filtrami pasmowymi. Filtry pasmowe omawianego wyżej typu są znane i dostępne.

178 061

W szczególności opisywana struktura daje zadowalające wyniki, gdy rozważana jest transmisja na odległość ponad 500 km, z dużą prędkością - rzędu 2,5 Gbitów/s. Przy czterech multipleksowanych długościach fal odpowiada to możliwości uzyskania transmisji do 10 Gbitów/s na każdej długości fali. Ponadto stosuje się cztery wzmacniacze torów, wzmacniacz mocy i wzmacniacz wstępny. Wzmacniacz mocy 5 jest korzystnie wzmacniaczem optycznym o następujących cechach, dostępnym w handlu:

moc wejściowa - -5 do +2 dBm moc wyjściowa - 13dBm robocze długości fal - 1530-1560 nm

Wzmacniacz mocy jest pozbawiony filtru okienkowego. W omawianym wzmacniaczujest używane włókno aktywne domieszkowane erbem, typu Al/Ge/Er.

Przez wzmacniacz mocy należy rozumieć wzmacniacz działający w warunkach nasycenia, w którym moc wyjściowa zależy od mocy pompującej. Określenie wzmacniacz wstępny oznacza wzmacniacz umieszczony na końcu toru, zdolny do zwiększenia sygnału podawanego do odbiornika Bo wartości odpowiednio przewyższającej próg czułości samego odbiornika, na przykład z -26 do -11 d+m na wejściu odbiornika i wprowadzający przy tym możliwie małe szumy oraz zapewniający korekcję sygnału.

W opisywanym doświadczeniu, Bo wykonania wzmacniacza wstępnego 9 jako jeOnostopniowego wzmacniacza toru z użyciem tego samego włókna aktywnego jak na opisane dalej wzmacniacze 7a-7c została użyta i zmontowana konfiguracja współbieżna. Zaprojektowany Bo wybranych zastosowań praktycznych wzmacniacz wstępny, może być przystosowany do innych szczególnych celów.

Konfiguracja opisanego wyżej systemu transmisji jest szczególnie przystosowana do pożądanego sposobu działania, szczególnie do transmisji z multipleksowaniem długości fal w wielu kanałach, w których znajdują się wzmacniacze torów o specjalnie dobieranych właściwościach przede wszystkim jeśli chodzi o zdolność jednakowego przenoszenia wybranych długości fal - bez ujemnych skutków dla jednych długości względem innych. W szczególności może być zapewnione jednakowe zachowanie się dla wszystkich kanałów dla długości fal zawartych między 1530 a 1560 nm przy użyciu wzmacniaczy przystosowanych do działania w kaskadzie, gdy przy pracy w kaskadzie wzmacniacze torów będą wykazywały jednakowy, płaski kształt charakterystyki odpowiedzi na sygnały o różnych długościach fal.

Wzmacniacz toru przewidziany do użycia jako wzmacniacz w podanym zastosowaniu jest korzystnie wykonany według schematu pokazanego na fig. 2. Obejmuje on włókno aktywne 12 domieszkowane erbem i odpowiedni laser pompujący 13 dołączony do niego przez złącze Bichroiczne 14. Pierwszy izolator optyczny 15 jest umieszczony w kierunku pod prąd włókna aktywnego 12, uwzględniając kierunek przepływu wzmacnianego sygnału, podczas gdy drugi izolator optyczny 16 jest umieszczony w kierunku z prądem tego włókna aktywnego. Wygodnie jest w zastosowaniach do wzmacniaczy toru, tak jak to jest pokazane (chociaż nie jest to niezbędne), aby złącze dichroiczne 14 było umieszczone w kierunku z prądem włókna aktywnego 12, tak aby zasilać go energią pompującą przeciwnie do sygnału.

W szczególnym przykładzie wykonania, jak to jest pokazane na fig. 3, wzmacniacz toru jest wykonany jako układ dwustopniowy, w oparciu o szczególne wymagania użytkowe. W tym przykładzie wykonania wzmacniacz toru obejmuje pierwsze włókno aktywne 17 domieszkowane erbem i odpowiedni laser pompujący 18, dołączony do niego przez złącze dichroiczne 19. Pierwszy izolator optyczny 20 jest umieszczony w kierunku pod prąd włókna aktywnego 17, uwzględniając kierunek przepływu wzmacnianego sygnału, podczas gdy drugi izolator optyczny 21 jest umieszczony w kierunku z prądem tego włókna aktywnego. Jest wygodne, aby tak jak pokazano (chociaż nie jest to konieczne) w tej strukturze również laser pompujący 18 był połączony tak, aby zasilać go energią pompującą przeciwnie do sygnału. Dalszy wzmacniacz obejmuje drugie włókno aktywne 22 domieszkowane erbem z laserem pompującym 23, w pokazywanym przykładzie połączone również Bo pompowania w przeciwprądzie przez złącze dichroiczne 24. Następnie, zgodnie z kierunkiem włókna aktywnego 22, znajduje się inny izolator optyczny 25.

178 061

Na lasery pompujące 13,18,23 zaleca się na wybór laserów typu Quantum Well o następujących danych:

długość emitowanej fali - λ_Ρ - 980 nm;

maksymalna wyjściowa moc optyczna - P_u = 80 mW (w dwóch stopniach).

Złącza dichroiczne 14, 19,24 są wykonane metodą wtapiania z włókien jednomodowych przy długości fali 980 nm i w zakresie długości fal pomiędzy 1530 a 1560 nm, z wahaniami wyjściowej mocy optycznej <0.2 dB zależnie od polaryzacji. Złącza dichroiczne podanego wyżej typu są znane i dostępne. Izolatory optyczne 15,16 lub 20,21,25 majątę cechę, że ich typ nie zależy od polaryzacji przesyłanego sygnału, wykazują izolację większą niż 35 dB i współczynnik odbicia niższy niż -50 dB. W opisywanym systemie wprowadza się wzmacniacze toru uzyskując całkowitą moc optyczną na wyjściu około 14 dBm przy wzmocnieniu około 30 dB.

Wzmacniacz z filtrem dwurdzeniowym dla porównania przedstawiono na fig. 4. Jest on przeznaczony na wzmacniacz toru. Odpowiednim elementom nadano takie same numery jak na fig. 3. We wzmacniaczu tym, którego elementy majątakie same cechy jak wyżej opisane, występuje filtr okienkowy 26, który składa się z części światłowodu mającej dwa rdzenie optyczne ze sobą sprzężone na wybranej wcześniej długości fali. Jeden z nich jest współosiowy z połączonymi światłowodami, drugi zaś przesunięty i ucięty na końcach. Omawiany filtr ma takie wymiary, że łączy, w rdzeniu przesuniętym, falę (lub pasmo fal) o długości odpowiadającej części widma emisyjnego wzmacniacza. Rdzeń przesunięty, ucięty na końcach umożliwia rozproszenie w osłonie włókna przemieszczonych do jego wnętrza długości fal tak, że nie może już nastąpić ponowne ich sprzężenie z głównym rdzeniem.

W przedstawionym przykładzie wykonania dwurdzeniowy filtr okienkowy 26 ma następujące cechy:

trzydecybelowe pasmo długości fal sprzężonych z drugim rdzeniem - 8-10 nm długość filtru - 35 mm

Filtr został zaprojektowany dla uzyskania maksymalnego tłumienia piku emisyjnego użytego filtru aktywnego i dla uzyskania płaskiej krzywej wzmocnienia wzmacniacza.

W przykładach opisanych były zamiennie używane filtry o następujących właściwościach: tłumienie przy λ₅ 1530 nm - 5 dB lub tłumienie przy λ₅ 1532 nm - 11 dB.

Zostały wykonane różne typy włókien aktywnych domieszkowanych erbem dla użycia ich w opisanych wzmacniaczach. Podsumowanie wyników stanowi tabela 1.

Tabela 1

włókno	AI2O3	GeO2	La2O3	Er2O3	NA	λο
	wt% mol%	wt% mol%	wt% mol%	wt% mol%		nm
A	4	2,6	18	11,4	1	0,2	0,2	0,03	0,219	911
B	1,65	1,1	22,5	14,3	0	0	0,2	0,03	0,19	900
C	4	2,6	18	11,4	0	0	0,2	0,03	0,20	1025
D	4	2,6	0	0	3,5	0,7	0,2	0,03	0,19	900

gdzie wt% = (średnia) procentowa, w odniesieniu do masy, zawartość tlenku w rdzeniu, mol% = (średnia) procentowa, w odniesieniu do masy molowej, zawartość tlenku w rdzeniu;

NA = apertura liczbowa (nP - n22)’/2

Ac = punkt odcięcia (LP11)

Analiza składu była wykonywana na preformie (przed wyciąganiem włókna) przy użyciu mikropróbki i skaningowego mikroskopu elektronowego.

Analizy były prowadzone przy powiększeniach 1300, na dyskretnych punktach rozłożonych wzdłuż średnicy i oddalonych od siebie co 200 mm. Rozpatrywane włókna były wykonane

178 061 techniką osadzania próżniowego wewnątrz rury ze szkła kwarcowego. Wprowadzanie domieszek germanu do sieci SiO₂ w rdzeniu rozpatrywanego włókna jest przeprowadzane w procesie syntezy. Wprowadzanie do rdzenia włókna erbu, aluminium i lantanu odbywało się technologią roztworu (solution doping), w której wodny roztwór chlorków substancji domieszkowej wchodzi w kontakt z materiałem tworzącym rdzeń włókna, podczas gdy znajduje się on w szczególnym stanie przed utwardzeniem preformu.

Przeprowadzono testy na włóknach aktywnych. Struktura układu doświadczalnego, przystosowanego do wyznaczania widma emisji rozważanych włókien jest przedstawiona schematycznie na fig. 5, podczas gdy wykresy widma emisji wyznaczone dla włókien aktywnych A, B, C, D są przytoczone na fig. 6. Dioda lasera pompującego 27, odpowiadająca długości fali 980 nm, była łączona z badanym włóknem aktywnym 29 za pośrednictwem złącza dichroicznego 980/1550 oznaczonego numerem 28. Emisja włókna była badana za pomocą analizatora widma światła 30. Dioda laserowa dawała moc około 60 mW (we włóknie aktywnym 29). Aktywne włókno 29 miało długość około 11 m. Dla włókien z różną zawartością erbu i różnych dostępnych mocy pompowania właściwą długość do celów pomiarowych można wyznaczyć doświadczalnie przez sprawdzenie różnych długości włókien w celu maksymalizacji mocy sygnału wyjściowego. Pomiary były prowadzone przez pompowanie włókna energią o długości fali 980 nm i badanie widma emisji spontanicznej tego włókna.

Uzyskane wyniki są pokazane na fig. 6, na której krzywa 31 odpowiada włóknu A, krzywa 32 - włóknu B, krzywa 33 - włóknu C, zaś krzywa 34 odpowiada włóknu D. Jak widać z wykresów, widmo emisji dla włókien B, C, D ma główny szczyt o dużym natężeniu dający maksimum przy około 1532,5 nm, a następna strefa wysokiej emisji - dla większych długości fal rozciąga się do około 1560-1565 nm włącznie z dodatkowym bardzo szerokim szczytem. Porównanie krzywych 32 i 33 (wyznaczonych odpowiednio dla włókien B i C) wskazuje, że wyższa zawartość aluminium we włóknie podnosi poziom omawianej strefy wysokiej emisji. Zastąpienie germanu lantanem (włókno D, krzywa 34) umożliwia osiągnięcie jeszcze wyższego poziomu w zakresie 1535*1560. Jednocześnie, dla wszystkich włókien B, C,D można dostrzec obniżenie charakterystyki widma w strefie d (położonej w przybliżeniu między 1535 a 1540 nm), zawartej między głównym szczytem charakterystyki emisji z przyległościami a szczytem dodatkowym. W obniżeniu tym wartość emisji jest niższa przynajmniej o 2 dB w porównaniu z wartością emisji w przylegających strefach, to znaczy zarówno w odniesieniu do szczytu głównego jak i dodatkowego. Na wykresie zostało to zaznaczone wielkościąh tylko dla krzywej 32, może być jednak wyraźnie odczytane również dla krzywych 33 i 34. I przeciwnie, krzywa 31 pokazuje, że przy podanych warunkach doświadczenia włókno A nie wykazuje w strefie d wyraźnego obniżenia na charakterystyce widma (lub, kiedy daje się wyznaczyć to obniżenie, jest ono zawsze niższe od około 0,5 dB). Krzywa 31 również pokazuje, że szczyt maksymalnej emisji dla włókna A będąc położony dla około 1530 nm występuje dla niższej długości fali niż dla włókien B, C, D oraz, że włókno ma duży poziom emisji niemal od 1520 nm.

Ponadto, przeprowadzono próby transmisji wielomodowej. Używając włókna A wykonano wzmacniacze o strukturze pokazanej na fig. 3, po czym użyto ich jako wzmacniaczy toru w systemach telekomunikacyjnych, przyjmując różne długości włókna (eksperymenty 1, 2). Dla celów porównawczych przebadano wzmacniacze wykonane z włókien C w połączeniu z filtrem (struktura z fig. 3). W przeprowadzonych eksperymentach pierwsze włókno aktywne 17 miało około 8 m długości. Dla drugiego włókna aktywnego 22 przyjęto do badań długości przedstawione w następującej tabeli:

eksperyment	schemat wzmacniacza	długość włókna	typ włókna
1	fig. 3	około 11 m	A
2	fig. 3	około 15 m	A
ł	fig. 4	około 13 m	C

178 061

W eksperymentach 2 i 3 całkowita długość włókna aktywnego była określana przez wyszukanie dla pojedynczego wzmacniacza optymalnej wartości według kroków 1 i 2 metod objaśniających niżej opisanych. W eksperymencie 1 długość włókna wzmacniaczy toru była określana według kroków 12,3 metod objaśniających opisanych niżej. Widmo sygnałów podawanych do wejścia wzmacniacza mocy 5 w trzech przeprowadzonych eksperymentach jest pokazane na fig. 7.

Eksperyment 1

Na figurach 8 do 13 są pokazane widma sygnałów w różnych miejscach łącza- na wejściu wzmacniacza toru 7a - fig. 8, na wejściu wzmacniacza toru 7b - fig. 9, na wejściu wzmacniacza toru 7c - fig. 10, na wejściu wzmacniacza toru 7d - fig. 11, na wejściu wzmacniacza wstępnego 9 fig. 12 i na wyjściu wzmacniacza wstępnego 9 - fig. 13.

Na wejściu wzmacniacza wstępnego mierzono stosunek sygnału świetlnego do szumu dla różnych kanałów (w paśmie 0,5 nm - filtru analizatora widma). Uzyskano następujące wyniki:

Długość fali	Stosunek sygnału do szumu (SNR)
[nm]	[dB]
λ|	18,2
λ2	16,3
A3	16,9
λ4	18,1

Należy zaznaczyć, że stosunki sygnału do szumu wykazująróżnice mniejsze niż 2 dB między różnymi kanałami, a ponadto mająbardzo duże wartości. Należy zauważyć, że stosunek sygnału do szumu o wartości 13-14 dB jest już wystarczający do zapewnienia wskaźnika błędu transmisji (BER) o wartości 10'*² (wartość odniesienia powszechnie używana do porównywania systemów transmisyjnych).

Eksperyment 2

Eksperyment 2 był przeprowadzony przy zastosowaniu wstępnej korekcji sygnałów za pomocą odpowiednich tłumików nie pokazanych na fig. 1 (włókno drugiego stopnia nie podlegające optymalizacji pod względem długości), zaś widmo pokazane na fig. 14 było wyznaczone na wejściu wzmacniacza tory 7a. Na fig. 15,16,17,18 są pokazane widma sygnałów w różnych miejscach łącza: na wejściu wzmacniacza toru 7a - fig. 15, na wejściu wzmacniacza toru 7b - fig. 16, na wejściu wzmacniacza toru 7c - fig. 17, na wejściu wzmacniacza toru 7d - fig. 18, na wejściu wzmacniacza wstępnego 9 - fig. 18. We wstępnym korektorze stosuje się początkowa maksymalną wstępną korekcję między różnymi kanałami równą w przybliżeniu 7 dB, jak pokazuje to fig. 14. Ta wstępna korekcja ma na celu kompensację efektów nasycenia dla krótszych długości fal, które pojawiają się w kaskadzie wzmacniaczy. Wstępna korekcja była tak przeprowadzona, aby wyrównać stosunki sygnału świetlnego do szumu (SNR) na wyjściu wzmacniacza wstępnego 9. W różnych stopniach wzmocnienia można zaobserwować obniżenie krzywej wzmocnienia w rejonie krótszych długości fal z powodu opisanego wyżej zjawiska nasycenia, podczas gdy stosunek sygnału optycznego do szumu (SNR) w każdym z kanałów utrzymuje się wysoki, SNR> 15 dB przy AA = 0,5 nm, aż do wejścia wzmacniacza wstępnego 9. Można przyjąć to wykonanie w opisanych warunkach doświadczenia. Jednak z powodu tego, że jest wymagana wstępna korekcja sygnałów, system staje się wrażliwy na wahania sygnałów wejściowych. W szczególności, jeśli jeden z nich by zanikł, mogłoby pojawić się nierównowaga jako stosunek zjawiska konkurencji wzmocnienia we włóknach wzmacniaczy toru z tego powodu, że w rozważanych włóknach domieszkowanych erbem mógłby przeważyć efekt jednorodnej emisji. Zgodnie ze zjawiskiem konkurencji wzmocnienia, obecność we włóknie sygnahi o danej długości fali powoduje odjęcie części energii pompującej podawanej dla innych długości fal przez co jest wywierany wpływ na wzmocnię14

178 061 nie. Gdy jeden z omawianych sygnałów zmniejsza się, dostępna moc jest rozdzielana między pozostałe obecne tam sygnały wywierając przez to wpływ na wzmocnienie. A zatem, ponieważ wstępna korekcja została przeprowadzona łącznie dla czterech kanałów nie jest dalej skuteczna i może wywołać zjawisko wzrostu a nie zmniejszenia nierównowagi między różnymi kanałami. Ponadto, przy braku wstępnej korekcji, stosunek sygnału do szumu w miejscu odbioru może być niedopuszczalny, będąc dla pewnych kanałów istotnie < 12 dB.

Eksperyment 3

Eksperyment 3 ze wzmacniaczem wyposażonym w filtr okienkowy, według schematu pokazanego na fig. 4, z zastosowaniem włókna C, był przeprowadzony przy braku wstępnej korekcji sygnału. Na fig. 19,20,21,22,23 są pokazane widma sygnałów w różnych miejscach łącza: na wejściu wzmacniacza toru 7a - fig. 19, na wejściu wzmacniacza toru 7b - fig. 20, na wejściu wzmacniacza toru 7c - fig. 21, na wejściu wzmacniacza toru 7d- fig. 22, na wejściu wzmacniacza wstępnego 9 - fig. 23. Na wejściu wzmacniacza wstępnego mierzono stosunek sygnału świetlnego do szumu dla różnych kanałów (w paśmie 0,5 nm - filtru analizatora widma); uzyskano następujące wyniki:

Długość fali	Stosunek sygnału do szumu
[nm]	(SNR) [dB]
λ,	11,9
	10,6
λ3	18,4
^4	18,2

Jak można zauważyć, występuje bardzo duża nierównowaga między kanałami pod względem stosunku do szumu. Różnica między najlepszym i najgorszym kanałem przekracza 7 dB, ponadto dla dwóch z omawianych kanałów stosunek sygnału do szumu był dużo mniejszy od 14 dB, a przez to niewystarczający do uzyskania wskaźnika błędu transmisji (BER) na poziomie 10‘¹². Tak wielka nierównowaga nie mogłaby zostać skompensowana przez wstępną korekcję.

Z przeprowadzonych eksperymentów wynika, że włókno A może być wykorzystane do sporządzenia wzmacniaczy nadających się do celów transmisji z multipleksowaniem długości fal, przez uniknięcie zjawiska, że ujemne skutki osiągną niedopuszczalny poziom w jednym lub kilku kanałach, podczas gdy włókno C nie ma takich właściwości. Ponadto, j ak można stwierdzić porównując wyniki eksperymentu 1 i 2, wahania długości włókna aktywnego, szczególnie włókna aktywnego drugiego stopnia wzmocnienia, doprowadziło do otrzymania wzmacniaczy mogących działać w kaskadzie w warunkach rzeczywiście jednakowych warunków wzmocnienia dla różnych długości fal, nie dając w szczególności ujemnych skutków dla kanałów zawartych między 1535 a 1540 nm, bez wymagania przy odbiorze wstępnych korekcji lub działań wyrównujących sygnały zewnętrzne, dających przez to dużą wartość stosunku sygnału optycznego do szumu. W rzeczywistości dostrzeżono, że dla włókna aktywnego stosowanego do transmisji z multipleksowaniem długości fal, w układzie z wieloma wzmacniaczami w kaskadzie, istnieje krytyczna wartość długości, przy której można uzyskać jednakową odpowiedź dla różnych kanałów; podczas gdy dla innych długości włókna aktywnego jedna (lub więcej) z dochodzących długości fal, w szczególności ze znajdujących się na krańcach żądanego pasma roboczego, może być poddana ograniczeniom wzmocnienia. Ponadto taka krytyczna wartość długości nieoczekiwanie znacznie różni się od wartości pożądanych dla wzmacniacza wymiarowanego na potrzeby jednej funkcji.

Optymalną długość włókna wzmacniającego dla wzmacniacza jednofunkcyjnego określa się zwykle przez doświadczalne poszukiwanie takiej długości, przy której uzyskuje się maksimum mocy (przy danej mocy pompującej), w warunkach pracy małymi sygnałami (to znaczy przy braku efektów nasycenia). Na przykład fig. 24 przedstawia charakterystykę wydajności,

178 061 podającą zależność mocy wyjściowej od długości włókna w drugim stopniu wzmacniacza dla poprzednio opisywanego przykładu. Krzywa została wyznaczona w czasie doświadczeń z układem, w którym zostało przebadane wiele długości. Układ obejmował fragment włókna aktywnego, na którego wejście podawano sygnał o mocy -20 dBm przy 1 = 1557 nm, pompowany diodąlaserowąsygnałemomocy 80mW, takiej samej mocy pompującej jaka była stosowana dla odpowiedniego stopnia we wzmacniaczu toru.

Jak można stwierdzić na podstawie charakterystyki, istnieje raczej szeroki zakres długości włókna, w którym istnieje duża wartość mocy wyjściowej. Za właściwą wartość długości wewnątrz tego zakresu można przyjąć, tak jak pokazano długość między 15 a 20 m. Jednakże użycie wzmacniacza tak zwymiarowanego me zapewnia, jak pokazują to eksperymenty 2 i 3, uzyskania jego zadowalających właściwości w przypadku wzmacniaczy kaskadowych stosowanych w systemach wielomodowych. Jednak, zgodnie z wynalazkiem stwierdzono, że przez wybór różnej długości włókna aktywnego, w szczególności mniejszej niż długość uważana za optymalną dla wzmacniacza jednofunkcyjnego, właściwości znacznie poprawiają się i może być realizowana komunikacja wielomodowa bez przeprowadzania wstępnej korekcji sygnału.

W celu określenia optymalnej długości włókna aktywnego, do struktury doświadczalnej pokazanej na fig. 25, wprowadzono wzmacniacz próbny. Wzmacniacz 35 jest umieszczony w zwoju światłowodu zawierającym tłumik optyczny 36, który umożliwia przestrajanie tłumienia oraz sprzęgacz kierunkowy 37 mający współczynnik podziału 50/50 przy 1550 nm; struktura taka tworzy laser pierścieniowy, którego emisja jest wyprowadzana przez rozgałęźnik 38 sprzęgacza kierunkowego 37. Emisja wyprowadzona z rozgałęźnika 38 może być przesyłana, przez odpowiedni światłowód 39, do miernika mocy 40 i analizatora widma światła 41.

Próba była przeprowadzona w następujący sposób:

Po ustawieniu stanowiska do prób, wyjście sprzęgacza najpierw łączy się z miernikiem mocy 40. Potem uruchamia się wzmacniacz (to znaczy, że energia pompująca powinna zasilać odpowiednie włókno lub włókna aktywne), następnie wywołuje się stopniową zmianę tłumienia za pomocą zmiennego tłumika optycznego 36, aż stwierdzi się za pomocą miernika mocy 40 uzyskanie wartości mocy wyjściowej przewidzianej dla wzmacniacza. Następnie łączy się światłowód 39 z analizatorem widma światła 41. Wyznaczone dla różnych długości włókna aktywnego widma są pokazane na fig. 26,27,28. Dotyczą one prób przeprowadzonych z opisanym poprzednio wzmacniaczem toru dla trzech różnych długości włókna drugiego stopnia wzmacniacza, to znaczy dla 10,11 i 12 metrów. W wyniku, ponieważ straty wprowadzane do pierścienia przez tłumik optyczny 36 i sprzęgacz kierunkowy 37 są mniejsze niż maksymalne wzmocnienie włókna we wzmacniaczu podlegającym badaniom, wzmacniacz ma skłonność do oscylacji, dając przez to wzrost sygnału, aż do wystąpienia emisji laserowej, w tych zakresach widma, gdzie występuje maksymalna wartość wzmocnienia. Różnym długościom włókna aktywnego można przypisać zakres pozytywnych cech w porównaniu z pozostałymi.

W przypadku pokazanym na fig. 26 (włókno za krótkie, w przybliżeniu 10 m w danym przypadku), system wykazuje stałą emisję z pikiem w zakresie małych długości fal (λ = około 1531 nm). W przypadku pokazanym na fig. 28 (włókno za długie, około 12 m w danym przypadku), system wykazuje stałą emisję z pikiem w zakresie dużych długości fal (λ = około 1557 nm). Przez wykonanie wielu prób, zaczynając przykładowo od „długich” włókien i stopniowo je skracając można osiągnąć przypadek pokazany na fig. 27 (odpowiadający długości włókna aktywnego 11 m), w którym widmo emisji wykazuje dwa stałe piki dla małej i dużej długości fali, oba właściwie o tej samej wysokości. Warunek ten odpowiada długości włókna odpowiedniej do zapewniania transmisji na wielu długościach fal ze wzmacniaczami kaskadowymi, utrzymującymi równowagę między różnymi kanałami. Należy zaznaczyć, że warunki emisji dwóch stałych pików mogą zachodzić nawet dla różnych wartości długości włókna, lecz trzeba zauważyć, że warunek taki nie nadaje się do celów określania optymalnej długości włókna aktywnego we wzmacniaczu do pracy kaskadowej przy wielu długościach fal, gdy warunki pracy samego wzmacniacza są ustalone, w szczególności warunek takiej samej mocy wyjściowej. Gdy moc wyjściowa istotnie odpowiada mocy dostarczanej do wzmacniacza, długość włókna powodująca

178 061 powstanie dwóch stałych pików jest tąnadającą się do zastosowania w wielomodowym systemie kaskadowym. Dokładność 0,5 m przy określaniu długości włókna, w przypadku wymienionego poprzednio typu włókna, można uznać za wystarczającą dla opisywanych zastosowań. Podobne rozważania odnoszą się do mocy wzmacniacza.

Odpowiednie rozważania należy poświęcić sprawie, że w czasie eksploatacji wzmacniacza i systemu, do którego jest on włączony, rozmaite objawiające się zjawiska, różnej natury, mogą ograniczyć moc sygnałów wchodzących do wzmacniacza lub wzmacniaczy. Może to być na przykład wynik wzrostu tłumienia przenoszonych sygnałów i wynikającego stąd ograniczenia mocy użytecznej samych wzmacniaczy toru. Mogąprzez to ulec zmianie cechy użytkowe i wynikowy sposób działania stwierdzany na stacji odbiorczej.

Na przykład, jeśli określenie optymalnej długości włókna jest przeprowadzane w stosunku do mocy optycznej na wejściu wzmacniacza -16 dBm (lub wyższej), odpowiedniej mocy wyjściowej około 14 dBm i całkowitym wzmocnieniu około 30 dB, to stosunek sygnału do szumu osiągany przy odbiorze jest wyższy od 15 dB tak długo, jak długo warunki w łączu pozostan^niezmienione. Ponieważ moc wejściowa dochodząca do wzmacniaczy toru spada podczas eksploatacji systemu transmisyjnego, na przykład aż do wartości -18 dBm, w wyniku, na przykład, zjawiska starzenia światłowodów i innych elementów, to stosunek sygnału do szumu przy odbiorze stanie się mniejszy, chociaż dalej będzie wyższy niż 13 dB, to znaczy wartości wystarczającej do zapewnienia wskaźnika błędu transmisji (BER) -10'¹².

Należy zaznaczyć, że obecność jednego lub więcej wzmacniaczy w torze, w którym wejściowa moc optyczna jest mniejsza od określonej wartości, może wywierać wpływ na jakość całego systemu i być powodem lokalnego wzrostu zakłóceń wywołujących konsekwencje w stacji odbiorczej.

Należy również zaznaczyć, że znaleziona w wyniku takiej próby długość włókna jest dużo mniejsza od tej, którąmożnaby uznać za właściwaw wyniku badań opartych na analizie pojedynczego wzmacniacza i sygnału przechodzącego przez niego tylko jeden raz; w przykładzie, długość włókna wyznaczona jako wynik przeprowadzanych prób (około 11 m) była niższa o około 30% od minimalnej wartości wynikającej tylko z metody szukania długości odpowiadającej maksimum współczynnika wzmocnienia (15-20 m). Sądzi się, że najlepsze wyniki uzyskane z użyciem wzmacniaczy z włóknami o długości wyznaczonej wyżej podanym sposobem są skutkiem faktu, że określanie wydajności i próby oparte na pojedynczym wzmacniaczu i przechodzącym przez niego jednokrotnie sygnałem optycznym nie może pokazać zjawisk pojawiających się wtedy, gdy sygnał przechodzi przez więcej połączonych szeregowo elementów, w których każde niezrównoważenie sygnału staje się coraz bardziej widoczne. Przeciwnie, opisana wyżej próba umożliwia określenie długości włókna we wzmacniaczu, dla którego można osiągnąć skorygowane działanie przy przejściu wielu wzmacniaczy.

Należy zwrócić uwagę, że optymalna długość włókna aktywnego we wzmacniaczu, dla celów niniejszego wynalazku, zależy od wielu parametrów, a wśród nich od zawartości erbu we włóknie i mocy sygnału przechodzącego przez wzmacniacz. Opisana wyżej próba umożliwia jednak określenie optymalnej długości włókna dla szczególnej struktury rozpatrywanego wzmacniacza, a przez to umożliwia ustalenie wartości, które mogą być uwzględniane w rozważaniach niektórych właściwości wzmacniacza. W przypadku wahań właściwości wzmacniacza, takich jak na przykład różna zawartość erbu we włóknie, określana zwykle jako tłumienność włókna odpowiadająca długości fali sygnału, wartość optymalnej długości włókna dla działania kaskadowego, jak w opisywanym systemie wielomodowym, może wymagać powtórnego sprawdzenia. Hipoteza dotycząca obserwowanego zjawiska jest oparta na faktach wynikających z właściwości emisyjnych erbu. Niższe długości fal, na przykład 1530-1535 nm w systemie Si/Ge/Al/La/Er, mająduże wzmocnienie dla małych sygnałów, tak więc sygnał o małej długości faliλ,, po przejściu względnie małej długości włókna | osiąga wartość mocy wywołującą warunki nasycenia wzmacniacza.

Te warunki nasycenia, w których moc wyjściowa sygnału nie zależy już dłużej istotnie od jego mocy wejściowej, są utrzymywane we włóknie tak długo, jak długo energia pompująca we

178 061 włóknie ma wystarczająco dużą wartość, to znaczy do długości 12, poza którą moc pompowania we włóknie jest niewystarczająca do zapewnienia wzmocnienia i sygnał zaczyna być tłumiony, stosownie do trzypoziomowego modelu zjawiska emisji erbu wprowadzonego do włókna jako domieszka. Przeciwnie, sygnał o dużej długości fali działa w tej strefie widma erbu, w której wzmocnienie jest mniejsze, także osiąga się nasycenia na długości włókna l₃, większej niż l,. W ten sam sposób, jak opisano, utrzymywany jest stan nasycenia we włóknie aż na odległość l₄ większą niż l₃.

Warunek jednakowej odpowiedzi dla różnych kanałów, to znaczy dla wszystkich różnych długości fal multipleksowanych i podawanych do wzmacniacza, zachodzi we wzmacniaczu, zarówno jedno - jak i wielostopniowym, dla całkowitej długości włókna aktywnego, która jest wystarczająco duża, aby sygnałom o największej długości fal umożliwić osiągnięcie maksymalnego wzmocnienia, lecz nie na tyle duża aby dla sygnałów o najmniejszej długości fal wywołać początek tłumienia wynikający z niewystarczającej mocy pompowania w końcowej części włókna.

Średnie długości fal między λ _b i λ _a będą zachowywać się również w sposób pośredni. Dlatego podana długość włókna jest odpowiednia i dla nich. W poprzednio opisywanych przykładach odwoływano się do wzmacniaczy dwustopniowych. W omawianych przykładach optymalna długość włókna we wzmacniaczu była wybierana przez nastawienie długości włókna zastosowanego w pierwszym stopniu, w oparciu o powyższe rozważania dotyczące maksymalnego wzmocnienia. Następnie określano optymalną długość włókna wzmacniacza przez modyfikację długości tylko drugiego stopnia. Odbywało się to w czasie prób, kiedy cały wzmacniacz, to znaczy dwa stopnie łącznie z odpowiednimi układami pompującymi, był włączony do próbnego pierścienia. Jednakże powyższe rozważania odnoszą się także do wzmacniaczy jednostopniowych, to znaczy wzmacniaczy używających pojedynczych odcinków włókna aktywnego wraz z odpowiednimi układami pompującymi. Dla nich wybór optymalnej długości jest przeprowadzany na jednym włóknie.

W przypadku wzmacniacza wielostopniowego projektowanego we wskazanym celu zaleca się ustalenie optymalnej długości włókna przez badanie całego wzmacniacza w opisanej strukturze doświadczalnej i wybór długości włókna tylko dla jednego z omawianych stopni - bardziej zaleca się dla stopnia pierwszego. W pewnych zastosowaniach jednakże, zgodnie z powyższą techniką, jest również możliwe ustalenie długości włókna dla każdego stopnia wzmacniacza, albo gdy jeden lub wiele z nich ma krytyczne cechy wynikające z wymaganej jakości transmisji. Może się to odbyć za pomocą specjalnych prób przeprowadzanych osobno na jednym lub wielu stopniach będących przedmiotem uwagi.

Wybór między dwu- lub wielostopniowymi wzmacniaczami a wzmacniaczami jednostopniowymi może być wykonany na podstawie szczególnych wymagań wynikających z zastosowania, na przykład w związku z typem i mocą zastosowanego lasera pompującego i na podstawie warunków pracy przyjętych dla nich. Na przykład struktura przewidująca dwa osobno pompowane stopnie może być wygodna, gdy jest wymagane użycie dwóch laserów pompujących działających z ograniczoną mocą. Na odwrót, we wzmacniaczach wymagających względnie niskiej mocy pompowania, lub gdy jest dostępny jeden laser pompujący o dużej mocy, na przykład 100 mW, może być przyjęta struktura wymagająca jednego stopnia wzmocnienia. Jako inne rozwiązanie może być także przyjęty wzmacniacz z dwukierunkowym pompowaniem.

We wszystkich przypadkach wybór długości włókien aktywnych dla wzmacniaczy działających w kaskadach systemów wielomodowych może być wygodnie przeprowadzony na podstawie kryteriów określonych w przykładach według wynalazku.

Dodatkowo, według innego aspektu niniejszego wynalazku okazuje się, że system transmisji zgodny z treścią wynalazku ma szczególne zalety w zastosowaniach wykonywania połączeń optycznych o wysokiej jakości niewrażliwych na liczbę kanałów wykorzystywanych do transmisji.

Ponadto, liczba kanałów może być zwiększona bez kosztowych interwencji, które są wymagane najuż zainstalowanych urządzeniach torów, a jedynie przez przystosowanie do tego celu

178 061 układów nadawczych i odbiorczych. Na przykład, można zastosować system wykonany zgodnie ze schematem na fig. 1, obejmujący układy sprzęgające i wielomoBowe wzmacniacze toru. Początkowo można stosować jeden kanał pozbawiony układów sprzęgających i wyposażony we wzmacniacze dostosowane do działania na jednej długości fali, licząc się ze wzrostem kosztów rzędu 10% w porównaniu z rozwiązaniem tradycyjnym. System taki może być jednakże stopniowo rozwijany, do uzyskania możliwości transmisji na przykład w czterech kanałach, to znaczy ze zdolnością transmisji pomnożoną cztery razy, przez dodanie tylko niezbędnych układów sprzęgających w stacji nadawczej i odbiorczej, po koszcie zbliżonym Oo inwestycji początkowej. Taki sam rozwój systemu tradycyjnego wymagałby nowo przypisanych łączy zawierających odpowiednie wzmacniacze o kable dla każdego nowo wprowadzanego kanału, co przy rozwoju systemu do czterech kanałów pociągałoby koszty równe w przybliżeniu czterokrotnym kosztom inwestycji początkowej, nie licząc kosztów ułożenia niezbędnych nowych kabli i problemów wynikających z konieczności obsługi całego powstałego łącza.

Zgodnie z wynalazkiem, część systemu pociągająca największe koszty okazuje się całkowicie niewrażliwa na liczbę przesyłanych kanałów o różnych długościach fal i dlatego nie wymaga aktualizacji lub dalszych modyfikacji w celu nadążenia za zwiększonymi wymaganiami dotyczącymi transmisji. Użycie zaś układów sprzęgających opisanego typu umożliwia pokrycie zapotrzebowania na kanały charakteryzujące się najbardziej pożądanymi cechami przy pracy w tym systemie.

Fig. 3

178 061

Fig. 4

Fig. 5

Fig. 6

SPEKTRUM

	JEDNOSTKA MS97018	94-04-29 09- 28
AM KR	A	B	BA
LMKR	C	0	CO

45d8n

1,52 Am RES 0,5nm

15dBm

5dB /dv •30dBm

1,545zum

AVG

T

INT

Os

SM

OFF

57x1101 5nm/div

Fig- 7

178 061

SPEKTRUM JEDNOSTKA MS97018 34-04-29 15.47

RES 0,5rm

5nm/iv

Fig. 9

Fig. 10

SPEKTRUM JEDNOSTKA MS37018

94-04 29 09 43

-20 dBm

5dB /drv

-35dBn

-50 dBm

545xim

57jJtn 5nm/dtv

152 jjm RES 05nm

Fig.11

178 061

Fig. 12

Fig. 13

Fig. 14

SFEKTRUM JEDNOSTKA M59701S

AMKR Al.S40Suni

9 1,555^71

0A245nm

LMKFł C

-26 652d3m

C

-34,B25dBm

C-O 8tS

TM1

R-

Λ

1

j

AVG

1

5555,

1

Ł_

- -

—

--

Γ

—

--

1NT Os

SM

0

OFF

\

U/

1

1,515 jjm 1 54 .urn 1,565jum

RES 0.5nm 5nmtórv

Fig. 15

178 061

Fig. 16

SPEKTRUM JEDNOSTKA MS97O18

Fig. 18

JEDNOSTKA MS97018

94-04 29 09· 31

AM KR	A	B	BA
LMKA	C.	D	C-D

52jjm RES 0,5nm

5dB /cfiv

545αιπί

57,um δητηΛήν

Fig.19

178 061

Fig. 20

Fig. 21

Fig. 22

JEDNOSTKA MS97018

94-04 29 1 545

AM KR	A	B BA
LMKR	C.-23,875dBm	D-42,625dBm CDl8,75tffl

5dB

52λ*π RES Q,5ren

545/Um

57/jfn 5nm/div

Fig.23

178 061

105

(dBm)

a.s a 4-110 12

U 16 18 20 22

Długość włókna aktywnego (m)

Fig.24

i

Fig. 29

178 061

178 061

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims (18)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób przesyłania sygnału multipleksowanego z podziałem długości fal w systemie telekomunikacyjnym ze wzmacnianiem, mającym skorygowaną moc odbioru, zwłaszcza przy pracy w kaskadzie, znamienny tym, że w kolejnych etapach zestawia się wzmacniacz optyczny mający wejście i wyjście sygnału optycznego, obejmujący włókno aktywne domieszkowane pierwiastkami ziem rzadkich i układy pompowania energii o określonej mocy do tego włókna, łączy się optycznie wyjście omawianego wzmacniacza z wejściem, zasila się włókno aktywne energią pompującą za pomocą układów pompujących, wywołując emisję światła we włóknie aktywnym i tworząc sygnał wysyłany przez wzmacniacz, steruje się widmem i mocą optyczną sygnału emisji, wybiera się długość włókna aktywnego, przy której widmo wykazuje dwa piki na charakterystyce emisji, przy dwóch różnych długościach fal w określonym paśmie i przy określonej mocy emitowanego sygnału.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że między połączonym optycznie wyjściem i wejściem omawianego wzmacniacza umieszcza się przestrajany układ tłumiący, a stopień tłumienia dobiera się i wywołuje się odpowiednie tłumienie emitowanego sygnału między wyjściem i wejściem omawianego wzmacniacza tak, aby moc emitowanego sygnału była równa określonej wartości.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że określoną wartość mocy emitowanego sygnału koreluje się z szukaną mocą roboczą wzmacniacza..
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w dwu- lub wielostopniowym wzmacniaczu dobiera się długość włókna przynajmniej jednego ze stopni.
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że w dwu- lub wielostopniowym wzmacniaczu, w kolejnych etapach, zestawia się wzmacniacz optyczny tak, aby długość włókna aktywnego przynajmniej jednego stopnia była dobierana według maksimum wzmocnienia stosowanej dla niego mocy pompującej, łączy się wyjście wzmacniacza zjego wejściem, steruje się widmem i mocą optyczną sygnału emisji omawianego wzmacniacza przy wystąpieniu odpowiednich mocy pompujących dostarczanych do każdego z omawianych stopni, a ponadto wybiera się długość włókna aktywnego przynajmniej jednego ze stopni wzmacniacza, przy której omawiane widmo wykazuje dwa stałe piki na charakterystyce emisji dla dwóch różnych długości fal w określonym zakresie tych długości i przy określonej mocy emitowanego sygnału.
6. 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że wybiera się długość włókna aktywnego tylko dla stopnia wyjściowego wzmacniacza.
7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wybór długości włókna aktywnego przeprowadza się osobno dla wszystkich stopni i każdy z nich bada się niezależnie.
8. 8. System telekomunikacyjny ze wzmacniaczem, do przesyłania sygnału multipleksowanego z podziałem długości fal, mający skorygowaną moc odbioru, zwłaszcza telekomunikacji światłowodowej, obejmujący światłowodową stację nadawczą, światłowodową stację odbiorczą oraz tor światłowodowy łączący stację nadawczą i odbiorczą, przy czym tor światłowodowy zawiera połączone szeregowo przynajmniej dwa wzmacniacze toru wykorzystujące włókna aktywne domieszkowane pierwiastkami ziem rzadkich, wyposażone w układy pompowania włókna aktywnego, znamienny tym, że światłowodowa stacja nadawcza obejmuje środki generacji dla wytworzenia sygnałów transmisyjnych o przynajmniej dwóch długościach fal zawartych w paśmie długości fal rozciągającym się w zakresie co najmniej 20 nm oraz środki do przenoszenia tych sygnałów do pojedynczego światłowodu, a światłowodowa stacja odbiorcza obejmuje środki separacji do rozdzielenia sygnałów transmisyjnych wychodzących z pojedynczego toru

   178 061 światłowodowego, przy czym w torze światłowodowym przynajmniej jeden ze wspomnianych wzmacniaczy zawiera domieszki we włóknie aktywnym, ma określoną długość i określoną moc układów pompujących, które to czynniki te łącznie dają na wejściu stacji odbiorczej wzrost stosunku sygnału do szumu dla transmitowanych sygnałów, przy czym różnice tego stosunku sygnału do szumu dla sygnałów o różnych długościach fali są mniejsze niż 2 dB, a wartość stosunku sygnału do szumu jest większa niż 15 dB dla każdego z transmitowanych sygnałów, w paśmie o szerokości 0,5 nm, gdy sygnały te sąprzesyłane jednocześnie w warunkach całkowitej mocy sygnału na wejściu wzmacniacza światłowodowego nie mniejszej niż -16 dBm.
9. 9. System telekomunikacyjny wedhig zestu. 8, znamienny tym, że stacjż nadawcza zawiera środki odbioru, do odbioru zewnętrznych sygnałów optycznych w co najmniej dwóch niezależnych kanałach, środki przetwarzania, do przetworzenia sygnałów optycznych na postać elektroniczną środki generacji, do wytworzenia sygnałów transmisyjnych o różnych długościach fal w zależności od liczby niezależnych kanałów dla sygnałów zewnętrznych, i które odtwarzają zewnętrzne sygnały optyczne, a ponadto zawiera środki przenoszenia wspomnianych sygnałów do pojedynczego światłowodu, a stacja odbiorcza zawiera środki separacji do rozdzielenia sygnałów podlegających transmisji z pojedynczego toru światłowodowego, środki przetwarzania do przemiany sygnałów odebranych na postać elektroniczną oraz środki do wyprowadzenia wydzielonego sygnału spośród sygnałów odebranych.
10. 10. System telekomunikacyjny według zastrz. 8, znamienny tym, że środki generacji do wytwarzania sygnałów transmisyjnych zawierają środki do generacji sygnałów o przynajmniej czterech różnych długościach fal zawartych w określonym paśmie długości fal.
11. 11. System telekomunikacyjny według zastrz. 10, znamienny tym, że długości fal sygnałów są zawarte między 1536, a 1555 nm.
12. 12. System telekomunikacyjny według zastrz. 8, znamienny tym, że przynajmniej jeden ze wzmacniaczy optycznych zawiera włókno aktywne o całkowitej długości mniejszej, według określonej poprzednio wartości, niż długość odpowiadająca maksymalnemu wzmocnieniu mocy pompowania doprowadzanej przez połączone z nim układy pompowania.
13. 13. System telekomunikacyjny według zastrz. 12, znamienny tym, że długość włókna jest taka, że gdy wzmacniacz jest połączony w pętli, w której przynajmniej jedna część sygnału wyjściowego jest wprowadzona do wzmacniacza, sygnał wysyłany przez wzmacniacz wykazuje dwa stałe piki przy dwóch różnych długościach fal zawartych w omawianym paśmie i określonej mocy sygnału wychodzącego, skorelowanej z mocą roboczą wzmacniacza.
14. 14. System telekomunikacyjny według zastrz. 8, znamienny tym, że środki generacji do wytworzenia sygnałów transmisyjnych obejmują dla każdego z nich laser emitujący sygnał ciągły skojarzony z zewnętrznym modulatorem.
15. 15. System telekomunikacyjny według zastrz. 8, znamienny tym, że środki przesyłowe pozwalające przenieść omawiane sygnały do pojedynczego toru światłowodowego obejmująoSpowiednie sprzęgacze optyczne, o selektywności dobranej pod względem długości fal.
16. 16. System telekomunikacyjny według zastrz. 8, znamienny tym, że środki separacji do wydzielenia transmitowanych sygnałów z pojedynczego światłowodu wchodzącego w skład światłowodowej stacji odbiorczej zawierają odpowiednie rozdzielacze i filtry pasmowe dla każdej długości fali wchodzącej w skład przesyłanych sygnałów.
17. 17. System telekomunikacyjny według zastrz. 8, znamienny tym, że wzmacniacz światłowodowy domieszkowany pierwiastkami ziem rzadkich zawiera przynajmniej jedno włókno aktywne domieszkowane erbem.
18. 18. System telekomunikacyjny według zastrz. 17, znamienny tym, ze domieszki modyfikujące wskaźniki włókna aktywnego światłowodu obejmują lantan, german i aluminium.