SK280517B6 - Optický zosilňovač s aktívnym vláknom - Google Patents

Optický zosilňovač s aktívnym vláknom Download PDF

Info

Publication number
SK280517B6
SK280517B6 SK5295-90A SK529590A SK280517B6 SK 280517 B6 SK280517 B6 SK 280517B6 SK 529590 A SK529590 A SK 529590A SK 280517 B6 SK280517 B6 SK 280517B6
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
fiber
wavelength
pumping
optical
active
Prior art date
Application number
SK5295-90A
Other languages
English (en)
Inventor
Giorgio Grasso
Aldo Righetti
Flavio Fontana
Original Assignee
Pirelli Cavi S. P. A.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pirelli Cavi S. P. A. filed Critical Pirelli Cavi S. P. A.
Publication of SK280517B6 publication Critical patent/SK280517B6/sk

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/35Non-linear optics
    • G02F1/39Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/094003Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/50Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50372Load pallets manually, with visual instruction assistance
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/50Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50373If 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

Oblasť techniky
Vynález sa týka optického zosilňovača s aktívnym vláknom, uspôsobeného na pripojenie k optickému vláknu v optickom telekomunikačnom systéme, tvoreného časťou aktívneho optického vlákna a čerpacím laserovým vysielačom, uspôsobeným na pripojenie k optickému telekomunikačnému vláknu a prijímajúcim z neho svetlo na vysielacej vlnovej dĺžke, privádzané zo zdroja svetla na čerpacej vlnovej dĺžke nižšej ako vysielacia vlnová dĺžka, pričom toto čerpacie svetlo môže byť absorbované v aktívnom vlákne.
Doterajší stav techniky
V odbore telekomunikačných liniek boli v minulosti zavedené optické vlákna, do ktorých vstupuje modulovaný svetelný signál. Tieto optické systémy sú obzvlášť výhodné, predovšetkým preto, že optické vlákna môžu prenášať signál na veľké vzdialenosti pri veľmi malom útlme.
Pre ďalšie zväčšenie vzdialenosti prenosu signálu sú známe optické zosilňovače, ktoré sú opatrené časťou tzv. „aktívneho,, vlákna, do ktorého sa privádza svetelná „čerpacia,, energia s nižšou vlnovou dĺžkou ako energia signálu, pričom táto čerpacia energia spôsobí vnútri aktívneho vlákna prechod do stavu laserovej emisie prítomných dopovacích látok; prítomnosť signálu s vlnovou dĺžkou zodpovedajúcou tomuto stavu laserovej emisie spôsobuje prechod atómov dopovacej látky zo stavu lasera do základného stavu, čo je spojené s emisiou svetla, konzistentnou so signálom, takže tento je zosilnený.
Tieto optické zosilňovače umožňujú dosiahnuť zosilnenie signálu vo vlákne bez použitia elektronických prístrojov, ktoré vyžadujú premenu optického signálu na elektrický, jeho elektrické zosilnenie a opätovné prevedenie na optický signál, čím sa do telekomunikačnej linky zavedú všetky obmedzenia, vlastné použitým elektronickým prístrojom, a najmä obmedzenie kmitočtu prenosu.
Optické zosilňovače vyžadujú pre svoju činnosť zdroje čerpacieho svetla zvláštnej vlnovej dĺžky, nižšej ako prenosová vlnová dĺžka, ktorá sa zavádza do vlákna, nesúceho signál, dichroickým väzobným členom alebo optickým multiplexerom a difunduje v aktívnom vlákne so zväčšujúcim sa útlmom svetelnej energie v dĺžke vlákna, hlavne vplyvom prenosu energie do dopovacích látok, vybudených do stavu laserovej emisie.
Svetelná čerpacia energia, ovplyvňujúca zisk zosilňovača, teda v aktívnom vlákne postupne klesá, takže využitie vlastností aktívneho vlákna sa postupne znižuje po jeho dĺžke.
Minimum svetelnej energie, ktoré sa požaduje pre každú časť aktívneho vlákna na dosiahnutie zisku zosilnenia, sa označuje ako prahová energia, nad ktorou nastáva populačná inverzia, to znamená, že je väčší počet atómov vo vybudenom stave laserovej emisie ako v základnom stave, a teda fotóny signálu môžu spôsobiť prechod zo stavu laserovej emisie do základného stavu emisie svetla, teda sa zvyšuje zisk.
Naopak, ak je svetelná energia nižšia ako prahová energia, je atómová populácia vyššia v základnom stave a fotóny signálu veľmi pravdepodobne samy spôsobia prechod do vybudeného stavu, takže nastane útlm signálu namiesto jeho zosilnenia.
Pretože je tu tiež možnosť spontánneho prechodu z vybudeného stavu do základného stavu s emisiou svetla, nezávislou od signálu, definovaná ako „šum,„ za prítomnosti nízkych ziskov, t. j. pri čerpacej energii mierne vyššej ako je prahová energia, je tu vysoký pomer signál/šum, ktorý zlepšuje akosť prenosu; naozaj, keď hodnoty čerpacej energie sú blízke prahovým hodnotám, t. j. za podmienky obmedzenej populačnej inverzie, je väčší počet atómov podrobený spontánnemu prestupu vzhľadom na tie, v ktoiých nastáva stimulovaný prechod, dávajúci vznik zisku; následkom je zhoršenie pomeru signál/šum.
Vzhľadom na tento jav sa volí aktívne vlákno s podstatne kratšou dĺžkou ako je dĺžka, zodpovedajúca dosiahnutiu prahovej energie pri jeho koncovom úseku.
V tejto súvislosti, hoci časť čerpacej energie je nevyužitá, takže účinnosť zosilňovača je obmedzená, a navyše, pretože táto energia difunduje v prenosovom vlákne v smere za zosilňovačom, môžu vzniknúť nevýhody, najmä vtedy, keď opisovaný zosilňovač je predzosilňovač na konci prenosovej linky, pripojenej k prijímaciemu elektronickému prístroju.
Je teda nutné vytvoriť optický zosilňovač, majúci obmedzený „šumový obraz,,, t. j. majúci maximum výstupného pomeru signál/šum a prispôsobený na vylúčenie nevyužitej čerpacej energie na výstupe zosilňovača.
Úlohou predloženého vynálezu teda je vytvoriť optický zosilňovač s aktívnym vláknom opísaného typu, ktorý by mal vysokú účinnosť vzhľadom na čerpaciu energiu a dosahoval maximum využitia aktívneho vlákna pri udržiavaní čerpacej energie v podstate na stálej hodnote po celej jeho dĺžke a súčasne by zamedzoval propagácii čerpacieho svetla mimo aktívne vlákno.
Podstata vynálezu
Vynález rieši úlohu tým, že vytvára optický zosilňovač s aktívnym vláknom, uspôsobený na pripojenie k optickému vláknu v optickom telekomunikačnom systéme a obsahujúci časť aktívneho optického vlákna a čerpací laserový vysielač, uspôsobený na pripojenie k optickému telekomunikačnému vláknu a prijímajúci z neho svetlo na vysielacej vlnovej dĺžke, privádzanej zo zdroja svetla na čerpacej vlnovej dĺžke nižšej ako vysielacia vlnová dĺžka, pričom toto čerpacie svetlo sa môže absorbovať v aktívnom vlákne, ktorého podstata spočíva v tom, že aktívne vlákno má dĺžku zodpovedajúcu čiastočnej absorpcii priamo vstupujúceho čerpacieho svetla, pričom za aktívnym vláknom v smere prenosu je usporiadaný selektívny zrkadlový prvok na odrážanie svetla na čerpacej vlnovej dĺžke a prepúšťajúci svetlo s vysielacou vlnovou dĺžkou.
Je výhodné, keď zrkadlový prvok má odrazivosť v aktívnom vlákne nižšiu ako -40 dB na vysielacej vlnovej dĺžke a vyššiu ako -10 dB na čerpacej vlnovej dĺžke.
Ďalej je výhodné, keď zrkadlový prvok pozostáva z oddelených súčiastok, obsahujúcich dichroické zrkadlo a dve zaostrovacie skupiny, prispôsobené na vysielanie svetla z aktívneho vlákna na dichroické zrkadlo a z dichroického zrkadla do optického telekomunikačného vlákna.
Ďalej je výhodné, keď zrkadlový prvok pozostáva z jedného alebo niekoľkých monolitických prvkov optického vlákna.
Ďalej je výhodné, keď zrkadlový prvok pozostáva z optického demultiplexeru, majúceho vstupné vlákno, pripojeného ku koncu aktívneho vlákna a uspôsobeného na príjem vysielacej vlnovej dĺžky a čerpacej vlnovej dĺžky multiplexne v jedinom vlákne, a dve výstupné vlákna, pričom demultiplexer je uspôsobený na oddelenie vysielacej vlnovej dĺžky na jednom z výstupných vláken a čerpacej vlnovej dĺžky na druhom výstupnom vlákne, kde výstupné vlákno, nesúce vysielaciu vlnovú dĺžku, je pripojené k tele
SK 280517 Β6 komunikačnému vláknu, a výstupné vlákno, nesúce čerpaciu vlnovú dĺžku, je na svojom konci opatrené zrkadlom, odrážajúcim aspoň čerpaciu vlnovú dĺžku.
Ďalej je výhodné, keď zrkadlový prvok je dichroickým zrkadlom, majúcim odrazivosť nižšiu ako -2 dB na signálnej vlnovej dĺžke a vyššiu ako -5 dB na čerpacej vlnovej dĺžke.
Ďalej je výhodné, keď demultiplexer má izoláciu vyššiu ako -10 dB medzi vysielacou vlnovou dĺžkou a čerpacou vlnovou dĺžkou.
Prehľad obrázkov na výkresoch
Vynález je znázornený na výkrese, kde:
obr. 1 znázorňuje schému optického zosilňovača podľa známeho stavu techniky, obr. 2 je diagram, znázorňujúci zmenu čerpacej energie a zodpovedajúci zosilňovací zisk v aktívnom vlákne zosilňovača z obr. 1, obr. 3 znázorňuje schému optického zosilňovača podľa predloženého vynálezu, obsahujúceho odrazivú jednotku, obr. 4 znázorňuje obmenené vyhotovenie optického zosilňovača z obr. 3 a obr. 5 je diagram, znázorňujúci zmenu čerpacej energie a zodpovedajúci zosilňovací zisk v aktívnom vlákne zosilňovača z obr. 3.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Štruktúra optického zosilňovača s aktívnym vláknom je schematicky znázornená na obr. 1, kde je telekomunikačné optické vlákno 1, do ktorého sa privádza vysielací signál Si s vlnovou dĺžkou s; keď po určitej dĺžke vlákna 1 tento signál zoslabne, pošle sa na účely zosilnenia na vstup dichroického väzobného člena 2 alebo optického multiplexera známeho typu, kde sa spojí s čerpacím svetlom Lp vlnovej dĺžky p, vysielaným čerpacím laserovým vysielačom 3 na vstup dichroického väzobného člena 2 príslušným vláknom
4. Obe vlnové dĺžky, spojené v jednom vlákne 5, vystupujú z dichroického väzobného člena 2 a sú vedené do aktívneho vlákna 6.
V aktívnom vlákne 6 prebieha za prítomnosti svetelnej čerpacej energie emisia svetla, ktorá je stimulovaná na vlnovej dĺžke, a teda zosilňuje vysielaný signál S^ vysielaný signál Sj je potom zavedený do vysielacieho vlákna 7 a potom ide na miesto svojho určenia, čo môže byť ďalší úsek optickej linky alebo koncový prijímací prístroj.
V prvom prípade je zosilňovač definovaný ako linkový zosilňovač, zatiaľ čo v druhom prípade je zostava definovaná ako „predzosilňovač,,, t. j. prístroj, prispôsobený na zvýšenie intenzity optického signálu na konci prenosovej linky pred jeho premenou na elektrický signál.
Ako vyplýva z obr. 2, svetelná čerpacia energia P v aktívnom vlákne klesá so zväčšovaním dĺžky vlákna 1 a má v podstate lineárny priebeh, vychádzajúci zo vstupnej hodnoty Pj, pretože je absorbovaná vláknom, takže v ňom obsiahnuté dopovacie látky sú privedené do stavu laserovej emisie.
Po prejdení úseku ls aktívneho vlákna dosiahne čerpacia energia vnútri saturačné hodnoty energie P„ pod ktorou je rozdelenie energie vo vlákne také, že nespôsobuje zosilnenie vysielaného signálu, t. j. zisk, ale zoslabenie tohto signálu následkom prechodu aktívnych látok vlákna do vybudeného stavu a zničenie svetelnej energie signálu.
Kvalitatívny priebeh zisku G v závislosti od dĺžky aktívneho vlákna je znázornený na obr. 2; ako je zrejmé z diagramu, pre dĺžky vlákna, blízke saturačnej dĺžke ls zisk má veľmi malý rast, až na hodnotu Gmax, zatiaľ čo pre dĺžky vlákna väčšie ako ls nastáva zníženie zisku.
Na praktické účely sa teda používa dĺžka vlákna 1„ menšia ako ls na účely dosiahnutia dostatočného zisku G„ pre signál, pri vzniku minimálneho šumu, prispôsobeného spontánnymi prechodmi zo stavu laserovej emisie do základného stavu.
Šum je v skutočnosti úmerný populácii atómov, prítomnej v hornej laserovej úrovni a klesá s menšou rýchlosťou ako zisk po dĺžke vlákna, ako klesá vo vlákne čerpacej energie.
Ako je zrejmé z obr. 2, v aktívnom vlákne je maximum čerpacej energie Pj určujúce maximálny dosiahnuteľný zisk na jednotku dĺžky vlákna, len v počiatočnej oblasti vlákna, zatiaľ čo ďalej je čerpacia energia značne nižšia, čo má za následok znížené využitie možnej dĺžky aktívneho vlákna na účely zosilnenia, ako ukazuje diagram zisku znázornený na obr. 2.
V prípade predzosilňovača, t. j. zosilňovača, umiestneného na konci optickej linky bezprostredne pred prijímacím a opticko/elektrickým transformačným členom signálu, je možné dosiahnuť zvýšenie príjmovej odozvy, keď je šum predzosilňovača nižší ako šum prijímacieho prístroja.
Pretože šum zosilňovača je úmerný jeho zisku, existuje hodnota zisku, pre ktorú sú oba šumové príspevky rovnaké; t. j. hodnota maximálneho zisku, ktorá sa má použiť v predzosilňovači na zlepšenie odozvy na príjem.
Použitie vyšších ziskov predzosilnenia môže byť na druhej strane vhodné z rôznych dôvodov na účely použitia lacnejšieho prístroja za predzosilňovačom bez nepriaznivého ovplyvnenia príjmovej odozvy signálu.
Pri použití optických zosilňovačov ako predzosilňovačov sa používa dĺžka vlákna, schopná dodávať čerpaciu energiu P na konci vlákna, ktorá dáva zvýšenie celkového zisku rovnakej úrovne ako zvýšenie odozvy.
Podľa predloženého vynálezu, ako je zrejmé z obr. 3, jc v zosilňovacej jednotke, obsahujúcej dichroický väzobný člen 2, čerpací laser 3 a aktívne vlákno 6, v smere prenosu za aktívnym vláknom 6 usporiadaný selektívny zrkadlový prvok 8, uspôsobený na odrážanie čerpacej vlnovej dĺžky p a prepúšťajúci prenosovú vlnovú dĺžku s.
K výstupu zrkadlového prvku 8 je pripojené prenosové vlákno 7, nesúce zosilnený signál na miesto jeho určenia.
Zrkadlový prvok 8, ako je zrejmé z diagramu na obr. 5, odráža zvyškovú čerpaciu energiu Pr, prítomnú na konci úseku Ip aktívneho vlákna 6, dozadu v aktívnom vlákne 6, takže odrazená energia Prif sa pripočíta k čerpacej energii Pdir, priamo vysielanej z laseru 3, takže v aktívnom vlákne 6 je hodnota čerpacej energie vysoká, takmer stála alebo klesajúca so zníženým poklesom po celej dĺžke použitého aktívneho vlákna 6 ako je znázornené prerušovanou čiarou Ptot na obr. 5.
Je teda možné udržať vysokú hodnotu populačnej inverzie v celom vlákne, čo spôsobí zvýšený zisk, lebo šum, vyvíjaný zosilňovačom, je rovnaký.
Zrkadlový prvok 8 môže byť vyrobený v „mikrooptike,, použitím selektívneho zrkadla, vytvoreného s vhodne spracovanou doskou, odrážajúcou iba čerpaciu vlnovú dĺžku, opatreného šošovkovými zaostrovacími členmi a podobne, uspôsobenými na vedenie svetla z optického vlákna k zrkadlu a od zrkadla opäť do optického vlákna za zrkadlom, nad odrážanou vlnovou dĺžkou a do prenosového vlákna za zrkadlom nad prechádzajúcou vlnovou dĺžkou; alternatívne je možné zrkadlový' prvok 8 vyrobiť v monolitickej forme
SK 280517 Β6 použitím rovnakého prenosového optického vlákna alebo niekoľkých optických vláken, čo je výhodné vzhľadom na montážnu stabilitu.
Podľa výhodného vyhotovenia predloženého vynálezu, znázorneného na obr. 4, pozostáva zrkadlový prvok 8 z druhého dichroického väzobného člena 9 alebo optického demultiplexera, ktorý má vstupné vlákno 10 a dve výstupné vlákna 11, 12, v ktorých sú prenosová vlnová dĺžka s a čerpacia vlnová dĺžka p navzájom oddelené.
K výstupnému vláknu 11 je v smere prenosu za zosilňovačom pripojené prenosové optické vlákno 7, zatiaľ čo zrkadlo 13 je pripojené k výstupnému vláknu 12.
Ako je v odbore známe, demultiplexer je optický prvok, uspôsobený na príjem svetla s dvoma vlnovými dĺžkami na jedinom vstupe a na vysielanie rovnakých vlnových dĺžok oddelene na dvoch výstupných vláknach.
Reálny optický demultiplexer alebo oddeľovací prístroj, rovnako ako multiplexer alebo dichroický zmiešavač, má určitý stupeň oddelenia medzi výstupnými vlnovými dĺžkami, to znamená, že malý zlomok prenosového signálu sa môže zistiť na výstupnom vlákne 12 demultiplexera. Keď je takýto signál odrazený zrkadlom 13, môže byť nebezpečný v prenosovej linke a v optickom vlákne, pretože môže byť zosilnený a môže spôsobiť interferenčné javy v prenášanom signáli.
Keby teda mal vstup demultiplexera nízky stupeň izolácie medzi vlnovými dĺžkami, t. j. nižší ako 20 dB, bolo by potrebné urobiť opatrenia v usporiadaní dichroického zrkadla 13, aby toto malo zníženú odrazivosť pre prenosové vlnové dĺžky, nižšiu ako -20 dB, takže v zrkadlovom prvku 8, vytvorenom v tomto vyhotovení s demultiplexerom 9 a s dichroickým zrkadlom 13, bude celková izolácia vo všetkých prípadoch pre vlnovú dĺžku s väčšia ako 40 dB.
Je potrebné uviesť, žc svetlo s vlnovou dĺžkou s prechádza demultiplexerom dvakrát, pred a po odraze; izolácia demultiplexera teda spôsobí dvakrát obmedzenie svetelnej energie vlnovej dĺžky s, odrážanej zrkadlom a vstupujúcej do vlákna 6 a potom do prenosovej linky.
Ak bude mať demultiplexer stupeň izolácie vyšší ako 20 dB, bude dostatočne zaisťovať potlačenie odrazových šumov na prenosovej vlnovej dĺžke v linke a zrkadlo 13 bude odrážať všetky použité vlnové dĺžky.
Výhodne môže byť zrkadlo 13 získané sploštením konca vlákna 12, odrezaného rozštiepením alebo inými známymi technikami, vhodnými na vytvorenie odrazivého povrchu na konci vlákna 12.
Vyhotovenie vynálezu podľa obr. 4 je obzvlášť výhodné preto, že jc úplne zhotovené z optického vlákna, a teda je pevné a odolné proti vibráciám či deformáciám, ktorým môže byť miniatúrny zaostrovací prístroj vystavený, a tiež preto, že kombinácia izolačných charakteristík demultiplexera a charakteristík selektívnej odrazivosti dichroického zrkadla dáva veľkú voľnosť pri návrhu na účely dosiahnutia najvýhodnejšieho výsledku pre určitú aplikáciu a dáva obzvlášť maximálny odraz na čerpacej vlnovej dĺžke, zatiaľ čo odraz na prenosovej vlnovej dĺžke je minimálny. Zosilňovacia jednotka podľa predloženého vynálezu bola vytvorená podľa schémy na obr. 4 a kvôli porovnaniu bola vytvorená zosilňovacia jednotka podľa obr. 1.
V oboch vyhotoveniach bola použitá prenosová linka, majúca signál vlnovej dĺžky s 1536 nm a čerpacia laserová dióda 3 s výkonom 10 mV a vlnovou dĺžkou p 980 nm.
Použil sa optický multiplexer alebo väzobný člen 2 s vlnovými dĺžkami 980 až 1536 nm s 90 % väzbou na 980 nm a izoláciou 15 dB.
V oboch skúškach sa použilo aktívne vlákno 6 typu Si/Ge, dopovanc iónmi erbia (Er3+).
V zosilňovacej jednotke podľa obr. 1 sa použilo aktívne vlákno s dĺžkou 9 m, zatiaľ čo v zosilňovacej jednotke podľa obr. 3 malo aktívne vlákno dĺžku 7 m.
V zosilňovači podľa obr. 4 mal demultiplexer 9 980 až 1536 nm 90 %-nú väzbu pri 980 nm a 90 %-nú väzbu pri 1436 nm; na oboch výstupných vetvách bola izolácia 30 dB.
Zrkadlo 13 bolo vytvorené pozlátením konca vlákna 11 demultiplexera.
Usporiadanie, znázornené na obr. 1 s aktívnym vláknom s dĺžkou 9 m dalo zisk G|, rovnajúci sa 20 dB, so šumom, definovaným ako (S/N)', / (S/N)o = 5 dB.
Usporiadanie podľa obr. 3 s aktívnym vláknom s dĺžkou 7 m dalo zisk G2 rovnajúci sa 20 dB, t. j. rovnaký, so šumom, definovaným ako (S/NJ / (S/N)o = 3 dB, čo znamená zníženie šumu o 1,5 dB.
Následkom toho sa dosiahlo významné zlepšenie akosti prenášaného signálu vplyvom nižšieho šumu, vnášaného do prenosovej linky zo zosilňovača podľa predloženého vynálezu.
Okrem toho prítomnosť demultiplexera 9 umožňuje elimináciu Čerpacej vlnovej dĺžky z linky 7, čo vylučuje použitie filtrov alebo podobných zariadení.
Zosilňovačom podľa predloženého vynálezu je možné dosiahnuť zlepšenie odozvy v prijímacom prístroji bez zvýšenia čerpacej energie, ktoré by vyžadovalo použitie laserových diód s väčším výkonom alebo dvoch spojených diód, kedy predchádzajúce nie sú vždy dosiahnuteľné, sú nákladné, zatiaľ čo spojené diódy sú viac vystavené poškodeniu a poruchám.
Všeobecnejšie možno uviesť, že optický zosilňovač podľa predloženého vynálezu v závislosti od zvláštnych požiadaviek každej odlišnej aplikácie umožňuje buď zlepšiť priebeh šumu pri prenose pri rovnakom výkone alebo získať vyšší zisk pri rovnakej čerpacej energii alebo bez zmeny dosiahnutého zisku použiť čerpací zdroj svetla s nižším výkonom.
Hoci bol vynález opísaný v spojení s optickými predzosilňovačmi, nie je potrebné o ňom uvažovať ako na tieto zosilňovače obmedzený, alebo sa môže rovnako použiť pre linkové zosilňovače a podobné prístroje, v ktorých je potrebné dosiahnuť vysokú úroveň čerpacej energie po celej dĺžke použitého optického vlákna.
Je možné vykonať rad obmien bez toho, aby sa vybočilo z rozsahu vynálezu v jeho všeobecných charakteristikách.

Claims (7)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Optický zosilňovač s aktívnym vláknom, uspôsobený na pripojenie k optickému vláknu v optickom telekomunikačnom systéme, tvorený časťou aktívneho optického vlákna a obsahujúci čerpací laserový vysielač, uspôsobený na pripojenie k optickému telekomunikačnému vláknu a prijímajúci z neho svetlo na vysielacej vlnovej dĺžke privádzanej zo zdroja svetla na čerpacej vlnovej dĺžke nižšej ako vysielacia vlnová dĺžka, kde čerpacie svetlo sa môže absorbovať v aktívnom vlákne, vyznačujúci sa tým, že aktívne vlákno (6) má dĺžku, zodpovedajúcu čiastočnej absorpcii priamo vstupujúceho čerpacieho svetla, pričom za aktívnym vláknom (6) v smere prenosu je usporiadaný selektívny zrkadlový prvok (8) na odrážanie svetla na čerpacej vlnovej dĺžke a prepúšťajúci svetlo na vysielacej vlnovej dĺžke.
  2. 2. Optický zosilňovač podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že zrkadlový prvok (8) má odrazivosť v aktívnom vlákne nižšiu ako -40 dB na vysielacej vlnovej dĺžke a vyššiu ako -10 dB na čerpacej vlnovej dĺžke.
  3. 3. Optický zosilňovač podľa nároku 1,vyznačujúci sa t ý m , žc zrkadlový prvok (8) pozostáva z oddelených súčiastok, obsahujúcich dichroické zrkadlo a dve zaostrovacie skupiny na vysielanie svetla z aktívneho vlákna na dichroické zrkadlo a z dichroického zrkadla do optického telekomunikačného vlákna (7).
  4. 4. Optický zosilňovač podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že zrkadlový prvok pozostáva z jedného alebo niekoľkých monolitických prvkov optického vlákna.
  5. 5. Optický zosilňovač podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že zrkadlový prvok (8) pozostáva z optického demultiplexera (9) so vstupným vláknom (10), pripojeného ku koncu aktívneho vlákna (6) a uspôsobeného na príjem vysielacej vlnovej dĺžky a čerpacej vlnovej dĺžky multiplexne v jedinom vlákne a dve výstupné vlákna (11, 12), pričom demultiplexer (9) je uspôsobený na oddelenie vysielacej vlnovej dĺžky na jednom z výstupných vláken (11, 12) a čerpacej vlnovej dĺžky na druhom výstupnom vlákne (11, 12), kde výstupné vlákno (11), nesúce vysielaciu vlnovú dĺžku, je pripojené k telekomunikačnému vláknu (7), a výstupné vlákno (12), nesúce čerpaciu vlnovú dĺžku, je na svojom konci opatrené zrkadlom (13), odrážajúcim najmenej čerpaciu vlnovú dĺžku.
  6. 6. Optický zosilňovač podľa nároku 5,vyznačujúci sa tým, že zrkadlový prvok (8) je tvorený dichroickým zrkadlom, majúcim odrazivosť nižšiu ako -2 dB na signálnej vlnovej dĺžke a vyššiu ako -5 dB na čerpacej vlnovej dĺžke.
  7. 7. Optický zosilňovač podľa nároku 5, vyznačujúci sa tým, že demultiplexer (9) má izoláciu vyššiu ako -10 dB medzi vysielacou vlnovou dĺžkou a čerpacou vlnovou dĺžkou.
SK5295-90A 1989-10-30 1990-10-29 Optický zosilňovač s aktívnym vláknom SK280517B6 (sk)

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 (1)

Publication Number Publication Date
SK280517B6 true SK280517B6 (sk) 2000-03-13

Family

ID=11192901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK5295-90A SK280517B6 (sk) 1989-10-30 1990-10-29 Optický zosilňovač s aktívnym vláknom

Country Status (26)

Country Link
US (1) US5138483A (sk)
EP (1) EP0426221B1 (sk)
JP (1) JP2963187B2 (sk)
KR (1) KR950009326B1 (sk)
CN (1) CN1018787B (sk)
AR (1) AR244918A1 (sk)
AT (1) ATE99841T1 (sk)
AU (1) AU636669B2 (sk)
BR (1) BR9005621A (sk)
CA (1) CA2028639C (sk)
CZ (1) CZ283653B6 (sk)
DE (1) DE69005794T2 (sk)
DK (1) DK0426221T3 (sk)
ES (1) ES2049915T3 (sk)
FI (1) FI97259C (sk)
HK (1) HK111394A (sk)
HU (1) HU210854B (sk)
IE (1) IE64719B1 (sk)
IT (1) IT1237135B (sk)
MY (1) MY107270A (sk)
NO (1) NO302328B1 (sk)
PE (1) PE5191A1 (sk)
PL (1) PL164795B1 (sk)
PT (1) PT95726B (sk)
RU (1) RU2085043C1 (sk)
SK (1) SK280517B6 (sk)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Also Published As

Publication number Publication date
DE69005794D1 (de) 1994-02-17
PT95726A (pt) 1992-06-30
CA2028639A1 (en) 1991-05-01
HK111394A (en) 1994-10-21
PL164795B1 (pl) 1994-10-31
RU2085043C1 (ru) 1997-07-20
NO904676L (no) 1991-05-02
MY107270A (en) 1995-10-31
PT95726B (pt) 1998-07-31
KR950009326B1 (ko) 1995-08-19
FI905340A0 (fi) 1990-10-29
IT8922196A1 (it) 1991-04-30
DK0426221T3 (da) 1994-05-16
CS529590A3 (en) 1992-04-15
AR244918A1 (es) 1993-11-30
AU6458790A (en) 1991-05-02
IT8922196A0 (it) 1989-10-30
HUT58418A (en) 1992-02-28
JP2963187B2 (ja) 1999-10-12
AU636669B2 (en) 1993-05-06
IE903836A1 (en) 1991-05-08
FI97259B (fi) 1996-07-31
HU906941D0 (en) 1991-05-28
ES2049915T3 (es) 1994-05-01
FI97259C (fi) 1996-11-11
CZ283653B6 (cs) 1998-05-13
CN1052234A (zh) 1991-06-12
BR9005621A (pt) 1991-09-17
EP0426221B1 (en) 1994-01-05
ATE99841T1 (de) 1994-01-15
NO302328B1 (no) 1998-02-16
JPH03166782A (ja) 1991-07-18
PE5191A1 (es) 1991-02-27
DE69005794T2 (de) 1994-07-14
NO904676D0 (no) 1990-10-29
IT1237135B (it) 1993-05-24
IE64719B1 (en) 1995-08-23
KR910008468A (ko) 1991-05-31
HU210854B (en) 1995-08-28
CN1018787B (zh) 1992-10-21
US5138483A (en) 1992-08-11
EP0426221A1 (en) 1991-05-08
CA2028639C (en) 1996-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SK280517B6 (sk) Optický zosilňovač s aktívnym vláknom
US5673141A (en) Optical amplifier
US5978130A (en) Dual-band fiber optic amplification system using a single pump source
US6104527A (en) High efficiency bandwidth doubled and gain flattened silica fiber amplifier
US6437907B1 (en) Wide-band optical fiber amplifier and amplifying method thereof
US5155621A (en) Optical fiber amplifier
US6501594B1 (en) Long-band fiber amplifier using feedback loop
US7511881B2 (en) Amplified spontaneous emission reflector-based gain-clamped fiber amplifier
JPH07199245A (ja) 光ファイバ増幅器
US6064515A (en) Feedback-type optical fiber amplifier using hybrid pumping light beams
TW400445B (en) Optical fiber amplifier having a controlled gain
US6020991A (en) Optical amplifier
US6470113B1 (en) Broadband light source using seed-beam
US7233431B2 (en) Semiconductor optical amplifier based Raman pump
US6246515B1 (en) Apparatus and method for amplifying an optical signal
US7440172B2 (en) Optical amplifier
JPH1174595A (ja) 光ファイバ増幅器
JPH0486728A (ja) エルビウムドープ光ファイバ増幅器
JP2003224318A (ja) 広帯域自然放出光源
EP0942501A2 (en) Optical fiber light amplifier
JPH05259541A (ja) 光ファイバ増幅器
JPH1051056A (ja) 光ファイバ増幅器
US20070014514A1 (en) Optical component
JP2002057393A (ja) 光増幅器
JPH11238931A (ja) 光増幅器