BR112017020679B1

BR112017020679B1 - Sistema para bombeamento de raman de ordem mais elevada

Info

Publication number: BR112017020679B1
Application number: BR112017020679-0A
Authority: BR
Inventors: Christiano Mornatta; Alessandro Festa
Original assignee: Ipg Photonics Corporation
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2022-12-06
Also published as: CN107438928A; CA2981075A1; WO2016160883A1; KR20170133361A; US20160294153A1; RU2708811C2; EP3278410A4; BR112017020679A2; CA2981075C; RU2017138863A3; CN107438928B; JP2018513409A; EP3278410A1; RU2017138863A; US9575390B2; JP6929226B2

Abstract

SISTEMA PARA BOMBEARDEAMENTO DE RAMAN SEM SEMENTE DE ORDEM MAIS ELEVADA. A presente invenção refere-se a uma fibra óptica (102) que é acoplada óptica a um multiplexador óptico (17, 21). Refletores seletivos de primeiro e de segundo comprimentos de onda (104, 106) são formados na fibra óptica (102). O refletor seletivo de primeiro comprimento de onda (104) é configurado para refletir a radiação de um primeiro comprimento de onda (Lambda1) e o seletor reflexivo de segundo comprimento de onda (106) é configurado para refletir a radiação de um segundo comprimento de onda (Lambda2) que é mais longo do que o primeiro comprimento de onda (Lambda1). Uma cavidade laser ressonante é formada entre a fibra de transmissão que age como espelho de Rayleigh distribuído e refletores seletivos de primeiro e de segundo comprimentos de onda (104, 106). Os refletores seletivos do primeiro e do segundo comprimentos de onda (104, 106) e a fibra óptica (102) configurado de maneira tal que a dispersão de Raman e o ganho na fibra de transmissão convertem a radiação da bomba (Lambdap) a um comprimento de onda da bomba menor do que o primeiro comprimento de onda (Lambda1) para radiação do primeiro comprimento de onda (Lambda1) e também convertem a radiação do primeiro comprimento de onda (Lambida1) à (...).

Description

REIVINDICAÇÃO DE PRIORIDADE

[001] O presente pedido de patente reivindica o benefício do Pe dido de Patente Provisório U.S. número 62/141.155, depositado em 31 de março de 2015, cujo teor integral é incorporado no presente documento a título de referência em sua totalidade.

CAMPO DA INVENÇÃO

[002] Os aspectos da presente invenção referem-se a amplifica dores de Raman de fibra óptica e a sistemas de comunicação de fibra óptica que compreendem tais amplificadores e mais especificamente ao bombeamento da fibra de transmissão de um sistema de telecomunicação óptica.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[003] Em um amplificador de Raman, o sinal é intensificado pela amplificação de Raman, a qual é baseada na dispersão de Raman estimulada (SRS). Esse tipo de dispersão ocorre em um meio não linear quando um fóton de bomba incidente a uma frequência mais elevada Wp libera a sua energia para criar um outro fóton (sinal) de energia reduzida a uma frequência mais baixa Ws (dispersão inelástica); a energia remanescente Wp - Ws é absorvida pelo meio na forma de vibrações moleculares (fótons ópticos). O efeito da amplificação de Raman pode ser obtido por uma interação não linear entre um sinal e um laser da bomba dentro de uma fibra óptica. A amplificação de Raman é usada em telecomunicações ópticas para prover a cobertura de comprimento de onda de toda a faixa e a amplificação de sinal distribuída em linha. Em particular, a fibra de transmissão óptica pode ser usada como um meio não linear para a amplificação de Raman. O bombeamento da fibra de transmissão com radiação da frequência correta produz a amplificação dos sinais ópticos que se deslocam na fibra de transmissão.

[004] A luz da bomba pode ser acoplada à fibra de transmissão e se deslocar na mesma direção que o sinal (bombeamento codirecio- nal), na direção oposta (bombeamento contradirecional) ou em ambas. O bombeamento contradirecional é mais comum, uma vez que a transferência do ruído da bomba ao sinal é reduzida.

[005] A vantagem principal da amplificação de Raman é a sua ca pacidade de prover uma amplificação distribuída dentro da fibra de transmissão, aumentando desse modo o comprimento das extensões entre o amplificador e os sítios de regeneração. A largura de faixa de amplificação dos amplificadores de Raman é definida pelos comprimentos de onda da bomba utilizados e de modo que a amplificação pode ser provida para regiões mais amplas e diferentes do que pode ser possível com outros tipos de amplificador que são baseados em dopantes e em desenhos do dispositivo para definir a 'janela' de amplificação.

[006] Os amplificadores de Raman têm algumas vantagens fun damentais. Em primeiro lugar, o ganho de Raman existe em cada fibra, o que confere um meio econômico de atualização a partir das extremidades terminais. Em segundo lugar, o ganho é não ressonante, o que significa que o ganho fica disponível por toda a região de transparência da fibra que varia de cerca de 0,3 a 2 μm. Uma terceira vantagem dos amplificadores de Raman é que o espectro de ganho pode ser adaptado mediante o ajuste dos comprimentos de onda da bomba. Por exemplo, múltiplas linhas da bomba podem ser usadas para aumentar a largura da faixa óptica, e a distribuição da bomba determina o nivelamento do ganho. Uma outra vantagem da amplificação de Raman é que se trata de um amplificador de banda relativamente larga com uma largura de faixa > 5 THz, e o ganho é razoavelmente constante em uma faixa de comprimento de onda larga.

[007] Para produzir o ganho de Raman na fibra de transmissão para sinais em uma faixa de comprimento de onda particular é neces sário que a fibra seja bombeada a um nível de potência relativamente alto (centenas de miliwatts) a um comprimento de onda, ou a comprimentos de onda, deslocados para baixo do(s) comprimento(s) de onda do sinal por uma quantidade que corresponde à mudança de Raman característica da fibra. Para a fibra de sílica típica, o espectro de ganho de Raman consiste em uma faixa relativamente larga centrada em uma mudança de cerca de 440 cm-1. Portanto, para obter, por exemplo, ganho para sinais na faixa C (de 1.530 a 1.565 nm), é requerida a energia da bomba na região de 1.455 a 1.455 nm.

[008] Nas modalidades de amplificação de Raman distribuídas da técnica anterior, a saída de uma fonte laser de alta potência (por exemplo, um laser de fibra de Raman com um comprimento de onda central de ~1.455 nm) ou um grupo de diodos laser multiplexados laser com comprimentos de onda na região de 1.455 a 1.455 nm é lançada de um terminal de recepção ou de repetição para bombear a fibra e obter ganho para os sinais da faixa C de entrada. Para ampliar a largura de faixa de amplificação para sistemas WDM de alta capacidade, o espectro da bomba lançado é ampliado ao usar múltiplos lasers de Raman (cada um deles com uma potência e um comprimento de onda predeterminados) ou ao multiplexar diodos laser adicionais de com-primento de onda e potência específicos.

[009] Em um laser de Raman, o mecanismo de amplificação da luz fundamental é a dispersão de Raman estimulada. Por outro lado, a maior parte dos lasers "convencionais" é baseada em transições eletrônicas estimuladas para amplificar a luz. Os lasers de Raman são opticamente bombeados. No entanto, esse bombeamento não produz uma inversão da população tal como nos lasers convencionais. Ao invés disto, os fótons da bomba são absorvidos e reenviados "imediatamente" como fótons de luz laser de frequência mais baixa (fótons de "Stoke") por meio de dispersão de Raman estimulada. A diferença en- tre as duas energias de fótons é fixa e corresponde a uma frequência vibracional do meio de ganho. Isto torna possível, em princípio, a produção de comprimentos de onda de saída de laser arbitrários mediante a escolha do comprimento de onda do laser da bomba de maneira apropriada. Isto é o contrário dos lasers convencionais, em que os comprimentos de onda de saída de laser possíveis são determinados pelas linhas de emissão do material de ganho.

[0010] Nos lasers de Raman à base de fibra, o confinamento es pacial sem folga da luz da bomba pode ser mantido por distâncias re-lativamente grandes. Isso reduz de maneira significativa os poderes da bomba limites até níveis práticos e além disso permite uma operação com ondas contínuas. Para aplicações de telecomunicações ópticas, é desejável desenhar lasers de Raman com o poder de lançamento mais elevado possível na fibra de transmissão para estimular o ganho que pode ser obtido mais elevado. Um ganho de Raman mais elevado obtido na fibra de transmissão permite que extensões mais longas sejam atingidas entre os terminais e melhora a Razão entre o Sinal Óptico e o Ruído (OSNR) no receptor. Essa melhoria junto com o FEC e o Processamento de Sinal de Digital do estado da técnica maximiza a robustez e as distâncias cobertas por sistemas ópticos digitais de elevadas taxas de bits modernos.

[0011] É dentro deste contexto que surgem as modalidades da presente invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0012] A FIGURA 1 é um diagrama esquemático de um sistema convencional para implementar o bombeamento de Raman de ordem mais elevada.

[0013] A FIGURA 2 é um diagrama esquemático de um sistema convencional para implementar o bombeamento de Raman de ordem mais elevada.

[0014] A FIGURA 3 é um diagrama esquemático de um sistema para implementar um bombeamento de Raman de ordem mais elevada de acordo com aspectos da presente invenção.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES ESPECÍFICAS

[0015] Embora a descrição detalhada a seguir contenha muitos de talhes específicos para finalidades de ilustração, qualquer elemento normalmente versado no estado da técnica irá apreciar que muitas variações e alterações nos detalhes a seguir estão dentro do âmbito da invenção. Por conseguinte, as modalidades exemplificadoras da invenção descrita a seguir são apresentadas sem nenhuma perda de generalidade, e sem impor limitações imponentes à invenção reivindicada. Glossário

[0016] Tal como usados no presente documento, os termos a se guir têm os seguintes significados:

[0017] A Cavidade ou Cavidade Opticamente Ressonante refere- se a uma passagem óptica definido por duas ou mais superfícies refletoras ao longo das quais a luz pode alternar ou circular. Os objetos que cruzam a passagem óptica são considerados como estando dentro da cavidade.

[0018] O Laser de Onda Contínua (CW) refere-se a um laser que emite a radiação continuamente e não em surtos curtos, tal como em um laser pulsado.

[0019] O Laser de Diodo refere-se a um diodo emissor de luz des tinado a usar a emissão estimulada para gerar uma saída de luz coerente. Os lasers de diodo também são conhecidos como diodos laser ou lasers semicondutores.

[0020] O Laser Bombeado com Diodo refere-se a um laser que tem um meio de ganho que é bombeado por um laser de diodo.

[0021] O Refletor de Bragg Distribuído refere-se a uma estrutura formada a partir de múltiplas camadas de materiais alternativos com índices de refração variados, ou pela variação periódica de alguma característica (tal como a altura) de um guia de onda dielétrico, o que resulta na variação periódica no índice de refração eficaz no guia. Cada limite da camada causa uma reflexão parcial de uma onda óptica. Para ondas com um comprimento de onda perto de quatro vezes a espessura óptica das camadas, as muitas reflexões parciais interferem de maneira construtiva e as camadas agem como um refletor de alta qualidade.

[0022] O Enxerto de Bragg de Fibra refere-se a um tipo de refletor de Bragg distribuído construído em um segmento curto de fibra óptica mediante a criação de uma variação periódica no índice de refração do núcleo da fibra. A variação do índice periódico gera um espelho dielé- trico específico de comprimento de onda que reflete comprimentos de onda de luz particulares e transmite todos os outros.

[0023] O Ganho refere-se a um aumento na intensidade, na po tência, ou na energia de pulso de um sinal que é transmitido de um ponto a outro através de um amplificador. O termo "ganho insaturado" refere-se ao aumento de um sinal pequeno que passa através do amplificador, o qual não muda de maneira significativa o nível de inversão no amplificador. Tal como usado no presente documento, ganho e ganho insaturado serão usados intercambiavelmente.

[0024] O Meio de Ganho refere-se a um material que pode gerar ganho óptico tal como descrito a seguir com respeito a um laser.

[0025] A Radiação Infravermelha refere-se à radiação eletromag nética caracterizada por um comprimento de onda no vácuo entre cerca de 700 nanômetros (nm) e cerca de 1 milímetro (mm).

[0026] Laser é um acrônimo para a amplificação da luz mediante a emissão estimulada de radiação. Um laser é uma cavidade que contém um material que pode ser transformado em laser, ou meio de ganho. Este é qualquer material -- cristal, vidro, líquido, semicondutor, corante ou gás -- cujos átomos podem emitir a luz quando bombeados, por exemplo, por uma outra luz ou por uma descarga elétrica. A emissão de luz é estimulada pela presença por um fóton passante, o que faz com que o fóton emitido tenha mais ou menos a mesma fase e direção que aquelas do fóton estimulando. A luz (indicada no presente documento como radiação estimulada) oscila dentro da cavidade, com uma fração ejetada da cavidade para formar um feixe de saída.

[0027] Luz: Tal como usado no presente documento, o termo "luz" refere-se de maneira geral à radiação eletromagnética em uma faixa de frequências que vai do infravermelho até o ultravioleta, correspondendo mais ou menos a uma faixa de comprimentos de onda no vácuo de cerca de 100 nanômetros (10-7 metros) a cerca de 10 micrômetros (10-5 metros).

[0028] O efeito não linear refere-se a uma classe de fenômenos ópticos em que o princípio de superposição linear não conta mais (por exemplo, duas vezes a potência de entrada óptica não resulta simplesmente e duas vezes a potência de saída óptica). Esses efeitos podem tipicamente ser vistos somente com feixes de luz direcionais quase monocromáticos de alta intensidade, tais como aqueles produzidos por um laser. Uma geração harmônica mais elevada (por exemplo, segunda, terceira e quarta geração harmônica), oscilação paramétrica óptica, geração de soma de frequência, geração de diferença de frequência, amplificação paramétrica óptica, e o efeito de Raman estimulado, são exemplos de efeitos não lineares.

[0029] O material não linear refere-se aos materiais que possuem uma resposta dielétrica não linear diferente de zero à radiação óptica que podem causar efeitos não lineares. Os exemplos de materiais não lineares incluem cristais de niobato de lítio (LiNbO3), triborato de lítio (LBO), borato de beta-bário (BBO), borato de lítio e césio (CLBO), KDP e seus isomorfos, LiIO3, bem como os materiais de fases quase compatíveis, por exemplo, PPLN, PPSLT, PPKTP e outros ainda. Para determinados efeitos não lineares, por exemplo, a Dispersão de Raman Estimulada, a fibra óptica comum pode agir como um material não linear.

[0030] O amplificador óptico refere-se a um aparelho que amplifica a potência de um sinal óptico de entrada. Um amplificador óptico é similar a um laser que usa um meio de ganho dirigido pela radiação de bombeamento. O amplificador em geral não tem realimentação (isto é, uma cavidade), de modo que tem o ganho, mas não oscila. Tal como usado no presente documento, um amplificador de potência óptica refere-se de maneira geral ao último amplificador óptico antes da aplicação de um feixe amplificado a um alvo ou a um conversor de comprimento de onda. Um estágio do amplificador entre uma fonte de radiação e um amplificador de potência é em geral indicado no presente documento como um pré-amplificador.

[0031] A Dispersão de Raman refere-se à dispersão da luz inciden te por meio da qual a luz dispersa tem uma frequência Ws mais baixa do que a luz incidente Wp. A diferença entre as frequências da luz incidente e da luz dispersa (indicada como mudança de Raman) corresponde a uma frequência vibracional natural do material de dispersão.

[0032] A saturação de um amplificador óptico refere-se a uma di minuição do coeficiente de ganho de uma frequência de transição quase média quando a potência da radiação incidente próxima dessa frequência excede um determinado valor. Se o coeficiente de ganho for constante, a potência emitida pelo meio é proporcional à potência incidente. No entanto, há tipicamente um limite para a razão à qual um meio de ganho pode emitir potência. Esse limite depende dos tempos de vida dos níveis de energia envolvidos. Quando esse limite é alcançado, as transições estimuladas tornam-se rápidas o bastante para reduzir de maneira significativa a população de nível de energia supe- rior, diminuindo desse modo o coeficiente de ganho. O efeito consiste em "achatar" a potência amplificada como uma função da potência de entrada.

[0033] Orçamento de Extensão refere-se à atenuação entre o transmissor e o receptor de um sistema de telecomunicações ópticas.

[0034] A Dispersão de Raman Estimulada (SRS) é um tipo de dis persão de Raman que pode ocorrer com um feixe óptico intenso. A luz dispersa de Raman experiencia ganho e a sua potência aumenta ex-ponencialmente. Se a potência da luz incidente exceder um valor limite, uma grande parcela da luz incidente é convertida em luz dispersa de Raman que tem uma frequência mais baixa do que a luz incidente. A SRS também é às vezes conhecida como o efeito de Raman estimulado ou efeito de Raman coerente.

[0035] A Radiação Ultravioleta (UV) refere-se à radiação eletro magnética caracterizada por um comprimento de onda no vácuo mais curto do que aquele da região visível, mas mais longo do que aquele de raios X moles. A radiação ultravioleta pode ser subdividida nas faixas de comprimento de onda a seguir: perto da UV, de cerca de 380 nm a cerca de 200 nm; distante de UV ou no vácuo (FUV ou VUV), de cerca de 200 nm a cerca de 10 nm; e UV extrema (EUV ou XUV), de cerca de 1 nm a cerca de 31 nm.

[0036] Comprimento de Onda no Vácuo: O comprimento de onda da radiação eletromagnética é em geral uma função do meio no qual a onda se desloca. O comprimento de onda no vácuo é o comprimento de onda que a radiação eletromagnética de uma determinada frequência deve ter se a radiação se propagar através de um vácuo e for dada pela velocidade da luz no vácuo dividida pela frequência.

Introdução

[0037] De acordo com aspectos da presente invenção, um esque ma de bombeamento de Raman de uma ordem mais elevada para a telecomunicação óptica pode usar menos componentes do que os esquemas de bombeamento de Raman de uma ordem mais elevada da técnica anterior convencionais.

[0038] A Patente U.S. 6.480.326 descreve um uso convencional do sistema laser de Raman para a telecomunicação óptica. Nesse esquema, a radiação da bomba primária a um comprimento de onda de 1.276 nm é lançada em uma fibra de transmissão junto com a radiação de duas fontes secundárias de baixa potência que têm comprimentos de onda de 1.355 e 1.455 nm. A radiação ao comprimento de onda de 1.276 a 1.276 nm é primeiramente submetida à conversão de Raman estimulada a 1.355 nm na primeira etapa de uma cascata de Raman. Na segunda etapa de uma cascata de Raman, a radiação resultante de alta potência a 1.355 nm é convertida para obter uma radiação de alta potência a 1.455 nm, que é o comprimento de onda da bomba requerido para produzir a amplificação de Raman distribuída dos sinais na região de 1.550 a 1.550 nm. A FIGURA 1 ilustra um exemplo de um sistema para implementar tal esquema para prover o bombeamento contradirecional e a radiação de semente para amplificar os sinais que se deslocam entre os terminais 1, 2 de uma fibra de transmissão 5. Uma fonte de bomba primária 6 provê a radiação da bomba a um primeiro comprimento de onda (por exemplo, 1.276 nm), e as fontes de sementes (por exemplo, os lasers de diodo 8, 9) provêm a radiação de semente e o segundo e o terceiro comprimentos de onda, respectivamente, por exemplo, de 1.355 nm e 1.455 nm. A radiação da bomba e a radiação da semente são acopladas em uma fibra de transmissão 5 através dos multiplexadores de divisão de comprimento de onda (WDM) 7, 10, 11 e uma fibra de conexão 12. A fonte da bomba é acoplada a um primeiro WDM 7, e as fontes de semente 8, 9 são acopladas a um segundo WDM 10 que, por sua vez, é acoplado a um terceiro WDM 11. A fibra 12 conecta o primeiro WDM 7 ao terceiro WDM 11. Os sinais da fibra de transmissão 5 que chegam no terminal 2 são acoplados ao terceiro WDM 11.

[0039] A FIGURA 2 ilustra uma variação no sistema na FIGURA 1 em que a fonte da semente 8 é substituída por um refletor 19, tal como um refletor de ouro ou uma grade de Bragg de fibra (FBG). Uma vez que a radiação da bomba primária da fonte da bomba 6 se propaga até a fibra de transmissão 5, ela é submetida à dispersão de Raman espontânea, produzindo radiação com um perfil espectral mudado de Raman que se desloca em ambas as direções na fibra. A radiação de Raman dispersa espontânea é amplificada enquanto se desloca na fibra de transmissão 5 devido ao ganho de Raman conferido pela radiação da bomba na fibra. Além disso, uma parte da radiação de Raman dispersa espontânea é submetida à dispersão de Rayleigh inversa e também é amplificada enquanto se desloca de volta para o terminal 2. A radiação dispersa de Raman espontânea amplificada que retorna ao terminal 2 é acoplada de volta através dos WDMs 11 e 10 ao refletor 19. Se o refletor 19 for uma grade de Bragg de fibra com refletividade de pico ao segundo comprimento de onda, essa parte do espectro da radiação dispersa de Raman espontânea amplificada ao segundo comprimento de onda reflete de volta através dos WDMs 10 e 11 e para a fibra de transmissão 5. Neste exemplo, uma cavidade de amplificação para a radiação, na radiação de semente desejada no segundo comprimento de onda é formada pelo refletor 19 e por um 'espelho' de Rayleigh distribuído na fibra de transmissão 5. Isto conduz à presença de energia substancial ao segundo comprimento de onda na fibra de transmissão 5 na vizinhança do terminal 2, onde desempenha o mesmo papel que a fonte de semente lançada ao segundo comprimento de onda no sistema da FIGURA 1.

[0040] Os sistemas da FIGURA 1 e da FIGURA 2 propiciam um bombeamento de uma ordem mais elevada com um laser de Raman de fibra de alta potência que usa um ou mais lasers de semente com uma bomba de baixa potência. No entanto, o laser de semente, que é um componente de diodo optoeletrônico ativo, com uma faixa de temperatura operacional limitada que requer tipicamente um resfriamento, por exemplo, resfriamento termoelétrico (TEC), o que aumenta o consumo de energia elétrica extra e limita a confiabilidade.

[0041] Os aspectos da presente invenção podem implementar um bombeamento de Raman de 3a ordem para melhorar o orçamento de extensão até 2,3 dB com um hardware extra limitado em comparação a um esquema de bombeamento de Raman de primeira ordem tradicional. Isto pode aumentar eficazmente até 13 km de distância extra entre os terminais com basicamente o mesmo hardware que um sistema bombeando de Raman da primeira ordem.

[0042] De acordo com aspectos da presente invenção, um sistema de bombeamento de Raman de terceira ordem 100 pode ser configurado tal como mostrado na FIGURA 3 com os dois refletores em série e a eliminação desses WDMs nos sistemas mostrados na FIGURA 1 e na FIGURA 2. A eliminação de um WDM reduz perdas de acoplamento e a complexidade enquanto melhorar a compacidade e a confiabilidade a um custo extra mínimo. O sistema 100 pode em geral incluir um laser de Raman de alta potência como uma fonte de bomba primária 16 acoplada a um primeiro multiplexador óptico 17 que, por sua vez, é acoplado a um segundo multiplexador óptico 21, por exemplo, por um comprimento da fibra 18. A título de exemplo, e não de limita-ção, os multiplexadores ópticos 17, 21 podem ser multiplexadores de divisão de comprimento de onda (WDM). Uma fibra de transmissão 25 conduz sinais ópticos entre um primeiro terminal 31 e um segundo terminal 32. A título de exemplo, e não de limitação, a fibra de transmissão 25 pode conter uma seção de fibra dopada com érbio que age como um amplificador de fibra dopada com érbio (EDFA) opticamente bombeado remotamente para comprimentos de onda entre cerca de 1.525 e 1.565 nm (faixa C), ou entre 1.570 e 1.610 nm (faixa L). O segundo WDM 21 é acoplado a um dos terminais, por exemplo, o segundo terminal 32 para o bombeamento contradirecional.

[0043] O componente chave do sistema 100 é um comprimento da fibra óptica 102 em que o primeiro e o segundo refletores seletivos de comprimentos de onda 104, 106 são formados. O comprimento da fibra 102 é acoplado ao primeiro multiplexador óptico 17. Os refletores são configurados para refletir seletivamente a radiação ao primeiro e ao segundo comprimentos de onda. A título de exemplo, e não de limitação, os refletores 104, 106 podem ser grades de Bragg da fibra inscritas em uma parte comum de fibra óptica, por exemplo, ao usar um laser excimer de comprimento de onda fixo ou ajustável, dependendo da aplicação. A fibra óptica 102 pode ser relativamente curta, por exemplo, entre cerca de 4 centímetros e cerca de 10 centímetros, dependendo de quão próximos os refletores 104, 106 podem ser formados juntos, por exemplo, no caso de grades de Bragg da fibra. É formada uma cavidade de Raman em cascata que usa a fibra 25 como um meio não linear, os refletores 104, 106 em uma extremidade da cavidade e a dispersão de Rayleigh na fibra de transmissão que age enquanto um espelho distribuído para a outra extremidade da cavidade.

[0044] No exemplo ilustrado, o primeiro multiplexador óptico 17 recebe a radiação da bomba primária Àp da fonte da bomba primária 16 em uma primeira porta 17A e transmite a radiação da bomba para a fibra 18 através de uma terceira porta 17C, e transmite a radiação do primeiro e do segundo comprimentos de onda À1, À2 da segunda porta 17B à terceira porta 17C. O segundo multiplexador óptico 21 é configurado para receber a radiação da bomba primária e a radiação do primeiro e do segundo comprimentos de onde À1, À2 através de uma primeira porta 21A e para transmitir a radiação da bomba Àp e a radiação do primeiro e do segundo comprimentos de onda Ai, A2 à fibra de transmissão 25 através de uma segunda porta 21B para bombear a fibra de transmissão para amplificar os sinais 23 que se deslocam na mesma. Os sinais 23 são recebidos na segunda porta 2iB e transmitidos através de uma terceira porta 2iC, por exemplo, a um outro comprimento da fibra de transmissão (não mostrado) ou a um componente terminal de um sistema de telecomunicações ópticas, por exemplo, um multiplexador de adição/queda óptica, uma chave seletiva de comprimento de onda, ou um outro componente tal como um EDFA pré- amplificador de baixo ruído.

[0045] A título de exemplo, e não de limitação, a fibra i02 pode ser configurada de modo que haja um ganho de Raman e uma conversão de comprimento de onda da radiação da bomba à radiação de i.276 a i.362-nm, e ganho de Raman e conversão de comprimento de onda adicionais da radiação de i.362 nm à radiação de i.455 nm, entre os refletores i04 e i06 e a fibra de transmissão 25 agindo como um espelho de Rayleigh distribuído. A radiação de i.455 nm é acoplada à fibra de transmissão 25 para prover o bombeamento para amplificar os sinais de i.550 nm que se deslocam na fibra de transmissão. Os elementos versados na técnica irão reconhecer que outras combinações de comprimentos de onda podem ser usadas dependendo do comprimento de onda dos sinais a serem amplificados na fibra de transmissão 25.

[0046] Uma outra aplicação comum que implementa a mesma con figuração pode ser desenhada para usar uma radiação de i.3i0 nm da fonte da bomba primária i6, de i.390 nm como o primeiro comprimento de onda Ai e 1.480 nm como o segundo comprimento de onda A2.

[0047] O sistema 100 fornece o benefício de uma bomba de 3a or dem sem o custo, a complexidade e a perda de acoplamento de componentes extras, por exemplo, lasers de semente e um multiplexador extra. O sistema usa componentes passivos, refletores, fixos ou ajus- táveis, que são mais confiáveis e menos caros do que os lasers de semente. Com a formação dos refletores 104, 106 na mesma parte da fibra, as perdas de acoplamento podem ser reduzidas, a compactação pode ser simplificada e a confiabilidade pode ser melhorada. Por outro lado, o uso de dois refletores em um sistema do tipo mostrado na FIGURA 1 e na FIGURA 2 deve resultar em um arranjo em que deve haver um WDM 10 entre os dois refletores, o que deve introduzir uma perda de acoplamento maior.

[0048] Embora o acima exposto seja uma descrição completa da modalidade preferida da presente invenção, é possível usar várias al-ternativas, modificações e equivalentes. Portanto, o âmbito da presente invenção deve ser determinado com referência às reivindicações anexas, junto com seu âmbito integral de equivalentes. Qualquer característica, se isso for preferido ou não, pode ser combinada com qualquer outra característica, se isso for preferido ou não. Nas reivindicações a seguir, o artigo indefinido "um" ou "uma" refere-se a uma quantidade de um ou mais itens depois do artigo, a não ser onde está indicado expressamente de alguma outra maneira. As reivindicações anexas não devem ser interpretadas como incluindo limitações de meio mais função, a menos que tal limitação seja explicitamente recitada em uma determinada reivindicação ao usando a expressão "meio para".

Claims

1. Sistema (100) caracterizado pelo fato de que compreende: um multiplexador óptico (17) compreendendo uma primeira porta (17A), uma segunda porta (17B) e uma terceira porta (17C) ; e uma fibra óptica (102) acoplada opticamente ao multiplexa- dor óptico (17), uma fibra de transmissão (25) para dispersão e ganho de Raman, em que um primeiro e um segundo refletores seletivos de comprimentos de onda (104, 106) são formados na fibra óptica (102) para refletir a radiação amplificada e emitida de dentro da fibra de transmissão (25) através do multiplexador óptico (17), em que o primeiro refletor seletivo de comprimento de onda (104) é configurado para refletir a radiação de um primeiro comprimento de onda (À1) e o segundo refletor seletivo de comprimento de onda (106) é configurado para refletir a radiação de um segundo comprimento de onda (À2) que é mais longo do que o primeiro comprimento de onda (À1), em que o primeiro e o segundo comprimentos de onda (À1, À2) são selecionados de maneira tal que a dispersão e ganho de Raman na fibra de transmissão (25) converte radiação da bomba primária a um comprimento de onda da bomba primária (Àp) menor do que o primeiro comprimento de onda (À1) para radiação do primeiro comprimento de onda (À1) e também converte a radiação do primeiro comprimento de onda (À1) à radiação do segundo comprimento de onda (À2), em que o sistema ainda compreende um segundo multiple- xador óptico (21) acoplado opticamente ao multiplexador óptico (17) através da terceira porta (17C), em que o multiplexador óptico (17) é um primeiro multiplexador óptico, em que o segundo multiplexador óptico (21) compreende uma primeira porta (21A), uma segunda porta (21B) e uma terceira porta (21C), em que o primeiro multiplexador óptico (17) é configurado para receber a radiação do primeiro e do segundo comprimentos de onda (A1, À2) da fibra óptica na segunda porta (17B) e para transmitir as mesmas para uma terceira porta (17C) e para receber a radiação da bomba primária (Àp) através da primeira porta (17A) e para transmitir a radiação da bomba primária (Àp) para a terceira porta (17C), em que o segundo multiplexador óptico (21) é configurado para receber a radiação da bomba primária (Àp) e a radiação do primeiro e do segundo comprimentos de onda (À1, À2) na segunda porta (21B) e transmitir a radiação da bomba primária (Àp) e a radiação do primeiro e do segundo comprimentos de onda (À1, À2) em direção a terceira porta (17C) do primeiro multiplexador óptico (17) através da primeira porta (21A) do segundo multiplexador óptico (21).

2. Sistema (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro refletor seletivo de comprimento de onda (104) é uma grade de Bragg de fibra formada na fibra óptica, e/ou, em que o segundo refletor seletivo de comprimento de onda (106) é uma grade de Bragg de fibra formada na fibra óptica.

3. Sistema (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o multiplexador óptico (17) é configurado para receber a radiação do primeiro e do segundo comprimentos de onda (À1, À2) da fibra óptica na segunda porta (17B) e para transmitir as mesmas a uma terceira porta (17C) e para receber a radiação da bomba (Àp) através da primeira porta (17A) e para transmitir a radiação da bomba (Àp) à terceira porta (17C).

4. Sistema (100) de acordo com a reivindicação 1, caracte- rizado pelo fato de que o segundo multiplexador óptico (21) é configurado para receber a radiação do primeiro e do segundo comprimentos de onda (A1, A2) na primeira porta (21A) e para transmitir a radiação do primeiro e do segundo comprimentos de onda (A1, A2) para a fibra de transmissão (25) através da segunda porta (21B).

5. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo multiplexador óptico (21) é configurado para transmitir os sinais da segunda porta (21B) do segundo multiplexa- dor óptico (21) a uma terceira porta (21C) do segundo multiplexador óptico (21).

6. Sistema (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro multiplexador óptico (17) é um multi- plexador de divisão de comprimento de onda.

7. Sistema (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo multiplexador óptico (21) é um mul- tiplexador de divisão de comprimento de onda.

8. Sistema (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro e segundo multiplexadores ópticos (17,21) são multiplexadores de divisão de comprimento de onda.

9. Sistema (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender uma fonte da bomba primária (16), em que a fonte da bomba primária (16) é acoplada opticamente à primeira porta (17A) do primeiro multiplexador óptico (17).

10. Sistema (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fibra óptica tem um comprimento entre 4 centímetros e 10 centímetros.

11. Sistema (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o multiplexador óptico (17) e a fibra (102) com o primeiro e segundo refletores seletivos de comprimentos de onda (104, 106) são arranjados em um único pacote que tem menos do que quatro centímetros em qualquer dimensão característica.

12. Sistema (100) de acordo com a reivindicação 1, carac-terizado pelo fato de que a fibra óptica e os primeiro e segundo refletores seletivos de comprimentos de onda (104, 106) são fixos ou ajustáveis e configurados de maneira tal que a dispersão e ganho de Raman na fibra de transmissão (25) convertem a radiação da bomba ao comprimento de onda da bomba (Àp) para radiação do primeiro comprimento de onda (À1) e também convertem a radiação do primeiro comprimento de onda (À1) à radiação do segundo comprimento de onda (À2), em que o comprimento de onda da bomba primária (Àp) é de 1.276 nm, o primeiro comprimento de onda (À1) é de 1.362 nm e o segundo comprimento de onda (À2) é de 1.455 nm.

13. Sistema (100) de acordo com a reivindicação 1, caracte-rizado pelo fato de que a fibra óptica e os primeiro e segundo refletores seletivos de comprimentos de onda (104, 106) são fixos ou ajustáveis e configurados de maneira tal que a dispersão e ganho de Raman na fibra de transmissão (25) convertem a radiação da bomba ao comprimento de onda da bomba (Àp) para radiação do primeiro comprimento de onda (À1) e também convertem a radiação do primeiro comprimento de onda (À1) à radiação do segundo comprimento de onda (À2), em que o comprimento de onda da bomba primária (Àp) é de 1.310 nm, o primeiro comprimento de onda (À1) é de 1.390 nm e o segundo comprimento de onda (À2) é de 1.480 nm.