CS277497B6

CS277497B6 - Optical telecommunication line

Info

Publication number: CS277497B6
Application number: CS903573A
Authority: CS
Inventors: Giorgio Grasso; Aldo Righetti; Flavio Fontana
Original assignee: Pirelli Cavi Spa
Priority date: 1989-07-21
Filing date: 1990-07-18
Publication date: 1993-03-17
Also published as: NZ234255A; CA2021706C; JP3113244B2; EP0408905B1; EP0408905A2; CN1058500A; HU904558D0; PL164809B1; NO903260D0; ATE150920T1; CA2021706A1; ID18627A; JP2001044939A; HUT54262A; FI903681A0; IT1231379B; ES2154780T3; ATE198394T1; DE69033678T2; NO982208D0

Description

Oblast techniky

Vynález se týká optického telekomunikačního vedení, například podmořského vedení, obsahujícího zesilovače přenášených optických signálů takového druhu, u kterého jsou části optického vlákna s aktivním jádrem používány k zesílení.

Vynález se také týká zesilovačů optického signálu pro optická telekomunikační vedení, například podmořská vedení a podobně, ve kterých jsou zesilovače uspořádány v obtížně přístupných místech a jsou takového druhu, že využívají částí optického vlákna s aktivním jádrem.

Dosavadní stav techniky

Jak je známo, obsahují optická vlákna tak zvaného typu s aktivním jádrem uvnitř svého pláště alespoň jádro s dopujícími látkami, které kromě toho, že zvyšují index lomu jádra nad hodnotu indexu lomu pláště, se také stávají zdroji optického záření majícího vlnovou délku používaného pro přenos, jakmile jsou vystaveny ozáření o vlnové délce /V ₂ (která je odlišná od vlnové délkyλ lišící se v závislosti na konkrétních použitých dopujících látkách neboli dopantech.

Jako příklady těchto dopujících látek majících uvedenou charakteristiku lze uvést erbium a neodym.

Dále je možno konstatovat, že v optických vláknech s aktivním jádrem dochází k emisi optického záření o vlnové délce A jakmile optickým vláknem prochází záření mající vlnovou délku P^₂, které je obvykle nazýváno čerpacím optickým zářením.

To vysvětluje jev zesílení signálů v optických vláknech s tak zvaným aktivním jádrem, jak bylo popsáno.

Používání zesilovačů opatřených částmi optických vláken s aktivním jádrem v telekomunikačních podmořských vedeních s optickými vlákny umožní nahradit používání optoelektronických opakovačů přenášených signálů, v porovnání s nimi je dosahováno větší spolehlivosti díky nižšímu obsahu respektive množství elektronických součástek.

Ve skutečnosti, jak je známo, jsou elektronické součástky používané v optoelektronických opakovačích dosti důležité, jedná se o součástky, které pracují na vysokých frekvencích.

V optoelektronických opakovačích je totiž vstupní optický signál modulován na vysoké frekvenci, potom je transformován na elektrický signál také na vysoké frekvenci, tento elektrický signál je Zesílen na vysoké frekvenci a zesílený elektrický signál je opět transformován na-zesílený optický signál stále na vysoké frekvenci, jenž je potom přenášen na výstupu opakovačů.

Právě tyto vysokofrekvenční elektronické součástky jsou co do životnosti nespolehlivé vzhledem k jejich poruchám s následným přerušením funkce vedení.

Tato nevýhoda je sama o sobě velmi nebezpečná a zejména v optických telekomunikačních podmořských vedeních; navíc je zde obtížný přístup k optoelektronickým opakovačům při nutných opravách a je zapotřebí dlouhé doby k obnovení provozu vedení.

Na rozdíl od optoelektronických opakovačů neobsahují známé zesilovače opatřené optickými vlákny s aktivním jádrem vysokofrekvenční elektronické součástky a jediným citlivým prvkem, který obsahují, je zdroj čerpacího optického záření, který je obecně tvořen laserem, laserovou diodou a podobně.

Avšak ačkoliv jsou optická telekomunikační vedení obsahující optické zesilovače s aktivním jádrem spolehlivější vzhledem k optoelektronickým opakovačům, protože je u nich menší riziko poruch, nejsou schopny komunikovat s koncovými zařízeními vedení a v případě podmořských vedení s pozemními koncovými zařízeními je prakticky nemožné lokalizovat podél vedení signály indikující nebezpečí během provozu v případě poruchy vedení.

Z tohoto důvodu je u optických telekomunikačních vedení důležité mít k dispozici množství rezervních optických kanálů, a to jak v kabelech, tak i v opakovačích nebo v zesilovačích, přičemž všechny musí být na sobě navzájem nezávislé a musí být uvedeny do provozu, jakmile pracovní optický kanál není použitelný; tato okolnost zcela jasně přispívá ke značné složitosti a ke snížení efektivnosti současných optických telekomunikačních vedení.

Podstata vynálezu

Cílem tohoto vynálezu je zlepšit spolehlivost a účinnost optických telekomunikačních vedení obsahujících zesilovače přenášených signálů, umožnit jejich ovládání z koncových zařízení prostřednictvím optických signálů s podmínkou účinnosti kteréhokoli zesilovače ve vedení a také optických vláken v kabelu takovým způsobem, aby všechny optické kanály byly udržovány v optimálních pracovních podmínkách, aby byl redukován počet rezervních optických kanálů, aby bylo možno provádět zásahy při obnovení provozu optického kanálu v případě poruchy v zesilovači a okamžitě lokalizovat z pozemních stanovišť nebo zařízení polohu vedení, kde došlo k poruše, a tím k redukci doby potřebného zásahu.

Vynález řeší nové uspořádání optického telekomunikačního vedení s alespoň dvěma optickými kabely s optickými vlákny navzájem spojenými do série vždy prostřednictvím zesilovače přenášených signálů, v jehož těsném pouzdru připojeném k čelním koncům těchto optických kabelů je alespoň část optického vlákna s aktivním jádrem opticky připojeným svými konci k optickému vláknu prvního a druhého kabelu. V pouzdru je dále zdroj čerpacího optického záření, který je připojen k jednomu ze dvou konců části optického vlákna s aktivním jádrem.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že alespoň na jednom z konců tohoto optického telekomunikačního vedení je uspořádán nízkov frekvenční modulátor optického záření pro přenos signálů. Uvnitř zesilovače je další, druhý zdroj čerpacího optického záření, který je připojen k dalšímu konci části optického vlákna s aktivním jádrem. Ke dvěma koncům části optického vlákna s aktivním jádrem je připojen obvod mikroprocesoru pro monitorování variací intensity čerpacího optického záření uvnitř části optického vlákna s aktivním jádrem. Obvod mikroprocesoru přitom přenáší signály, které jsou funkcí těchto variací, do řídicího obvodu sestávajícího z alespoň nízkofrekvenčního modulátoru zdrojů čerpacího optického záření a pracovního komutátoru mezi prvním a druhým zdrojem čerpacího optického záření.

Každý z konců části optického vlákna s aktivním jádrem uvnitř zesilovače může být připojen k optickým vláknům optických kabelů, ke zdrojům čerpacího optického záření a k obvodu mikroprocesoru prostřednictvím dvojbarevného optronu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude lépe objasněn v podrobném popisu příkladů provedení s odkazem na čísla připojených výkresů, kde na obr. 1 je schematicky vyobrazeno optické telekomunikační podmořské vedení podle tohoto vynálezu, na obr. 2 jsou schematicky vyobrazeny prvky zesilovače pro optické telekomunikační vedení podle tohoto vynálezu na obr. 3 je ukázána součást zesilovače znázorněného na obrázku číslo 2, na obr. 4 je schematicky vyobrazeno určité konkrétní provedení obvodu zesilovače, respektive jeho prvku, na obr. 5 je schematicky ukázáno určité konkrétní provedení dalšího prvku zesilovače obsahujícího laser pro čerpání optického záření, na obr. 6 je schematicky ukázáno alternativní provedení prvku zesilovače vyobrazeného na obrázku číslo 5 a na obr. 7 je ukázáno blokové schéma zapojení dalšího prvku zesilovače.

Příklady provedení vynálezu

Optické telekomunikační podmořské vedení, které představuje určitý konkrétní případ vedení podle tohoto vynálezu, je schematicky vyobrazeno na obrázku číslo 1. Obsahuje množství optických kabelů 1,2., 3, 4 a 5 uspořádaných do série jeden za druhým a připojených do dvojicích k zesilovačům 6,7,8 a 9. optických signálů přenášených vedením.

Na koncích tohoto vedení jsou umístěny vysílací - přijímací stanice 10 a přijímací - vysílací stanice 11.

Optické kabely 1, 2, 3, 4 a 5 jsou všechny vesměs jakéhokoli konvenčního typu a obsahují mechanicky odolný pancéř, který je schopen vydržet veškerá mechanická tahová napětí, ke kterým dochází při operacích pokládání anebo vyprošťování vedení, dále jádro obsahující alespoň jedno optické vlákno umístěné uvnitř těsného pláště nebo pouzdra a elektrické vodiče pro napájení zesilovačů přenášených signálů.

Protože optické kabely 1, 2,3., 4 a 5, které jsou navzájem podobné nebo odlišné, jsou kteréhokoli konvenčního typu, není zde podrobně popisována jejich struktura.

Příklady známých podmořských kabelů, které nelze považovat za nějaké omezení rozsahu tohoto vynálezu, jsou například popisovány v italských patentových přihláškách č. 20 620 A/84 a č. 20 261 A/84 stejného přihlašovatele. Jejich specifikace je.zde uváděna jen jako odkaz.

Jak bylo v předchozím textu uvedeno, jsou kabely 1, £, £, 4 a 5 navzájem připojeny po dvojicích prostřednictvím zesilovačů přenášených signálů.

Konkrétně kabely 1 a zesilovače £, kabely 2 a zesilovače 7. Kabely £ a zesilovače 8 a kabely 4 z zesilovače 9.

jsou vzájemně spojeny prostřednictvím £ jsou vzájemně spojeny prostřednictvím jsou vzájemně spojeny prostřednictvím jsou vzájemně spojeny prostřednictvím

Na obrázku číslo 2 je schematicky vyobrazen jeden ze zesilovačů, například zesilovač 6, který je vložen mezi a propojuje dva optické kabely,například kabely 1 a 2.

Zesilovač '6 je uložen v těsném pouzdru 12 a obsahuje prostředek £5, který bude popsán následovně a jímž dochází k zesílení optických signálů přicházejících z kabelu 1, přenosu těchto zesílených signálů do kabelu 2, předání zprávy do kterékoli ze stanic 10 anebo 11 o pracovních podmínkách zesilovacího prostředku, ovládání podmínek optických vláken 13 a 14 a akcí zásahu směrem k zesilovacímu prostředku v důsledku řídicích signálů emitovaných jednou ze stanic 10 a/nebo 11.

Pouzdro 12 je navíc také mechanicky odolné jak vůči hydrostatickému tlaku okolního prostředí, ve kterém je zesilovač umístěn,' tak i vůči mechanickým napětím během pokládání anebo vyprošťování vedení.

Skutečnosti, které byly právě popsány, nesmějí být chápány jako omezující, protože mechanicky odolná struktura zesilovače 6 se nemůže shodovat s těsným pouzdrem 12.

Navíc těsné pouzdro 12 je připojeno vždy těsně ke koncům kabelů 1 a 2, které jsou naproti zesilovači 6. a všechna optická vlákna 13 a 14 kabelů 1 a 2 procházejí pouzdrem 12 zesilovače.

Z důvodu přehlednosti vyobrazení je na obrázku číslo 2 ukázáno pouze jediné optické vlákno 13 kabelu 1 a pouze jediné optické vlákno 14 kabelu 2. Tato vlákna jsou navzájem propojena prostřednictvím prostředku 15, kterým jsou optické signály přicházející z optického vlákna 13 kabelu 1, nevyhnutelně zeslabené během své cesty, zesilovány a vysílány do optického vlákna 14 kabelu 2.

Prostředky podobné těm označeným vztahovou číslicí 15 propojují všechna samostatná optická vlákna kabelu 1 s optickými vlákny kabelu 2.

Nyní bude popsán uvedený prostředek 15. Tento prostředek 15 anebo prostředky 15 jsou používány k zesilování optických signálů, řízení a předávání zpráv do jedné z koncových stanic 10 a 11 (-například stanice 11) o podmínkách pracovní účinnosti zesilovače a akcích zásahu na zesilovacím prostředku v důsledku řídicích signálů přicházejících z koncových stanic 10 a 11 vedení.

Prostředky 15 obsahují část optického vlákna 16 s aktivním jádrem typu samo o sobě známého a souhrnně v předchozím textu popsaného.

Na koncích části optického vlákna 16 s aktivním jádrem se nacházejí optron 17 a optron 18. Optické vlákno 13 je připojeno k optronu 17, zatímco optické vlákno 14 je připojeno k optronu 18.

Kromě toho je optron 17 připojen ke zdroji čerpací ho optického záření, například k laseru anebo laserové diodě 19, který je opatřen vlastním elektrickým obvodem, jenž bude v následujícím textu podrobně popsán s odkazem na obrázek číslo 5. Optron 18 je připojen k dalšímu zdroji čerpacího optického záření, konkrétně k laseru anebo laserové diodě 20., opatřenému vlastním elektrickým obvodem, který je identický s obvodem přidruženým k laseru 19.

Optrony 17 a 18 jsou stejné a jedná se konkrétně o čtyřsvorkové dvojbarevné optické isolátory. Na připojeném obr. 3 je ukázán příklad těchto optronů.

Jak je ukázáno na obrázku číslo 3, je optron 17 tvořen dvěma částmi optických vláken 21 a 22 navzájem spojených roztavením pláště ve středových částech, přičemž jsou konce označené vztahovými číslicemi 23 a 24 ponechány volné (označení pro část optického vlákna 21), popřípadě číslicemi 25 a.26 (pro část optického vlákna 22).

Konkrétně jsou konce 23 a 24 optronu 17 připojeny k optickému vláknu 13 a k části optického vlákna 16 s aktivním jádrem. Konec 25 je připojen k laseru 19 a konec 26 je připojen k fotodiodě 27.

Obdobně optron 18, který je stejný jako optron 17, je připojen k fotodiodě 28 také prostřednictvím konce délky optického vlákna, jehož další konec je připojen k laseru 20.

Popisované dvojbarevné optrony 17 a 18, které byly uváděny pouze jako příklad, mohou být nahrazeny jinými druhy dvojbarevných optronů samo o sobě známých pro techniky z daného oboru, jako například tak zvanými mikrooptickými optrony, tak zvanými optrony s planární optikou a podobně.

Kromě toho jsou optrony 17 a 16 opticky připojeny k fotodiodám 27 a 28,, které jsou lépe vyznačeny na obr. 4 a popsány v dalším textu.

Fotodiody '27 a 26 jsou připojeny k obvodu mikroprocesoru 25 (který je popisován v následujícím textu s odkazem na obr. 7), ke kterému jsou také připojeny obvody přidružené k laserům 19 a 20, jež budou později popsány s odkazem na obrázek číslo 5.

Na obrázku číslo 4 je schematicky vyobrazena fotodioda 27 s poměrovým zesilovačem 27', který emituje, jestliže je laser 19 v činnosti, signál V_c směřující do obvodu mikroprocesoru 29, jehož intensita je funkcí intensity čerpacího optického záření na výstupu dvojbarevného optronu 17, a to prostřednictvím jeho konce 26.

Fotodioda 28 stejná jako fotodioda 27 je opatřena vlastním zesilovačem, který jakmile je v činnosti laser 20, emituje signál V_c’ směřující do obvodu mikroprocesoru 29.

Jak bylo v předcházejícím textu uvedeno, je každý laser 19, 20 přidružen k elektrickému obvodu.

Na obrázku číslo 5 je schematicky vyobrazen elektrický obvod přidružený k laseru 19 (na tomto obrázku není ukázán identický elektrický obvod přidružený k laseru 20).

Jak je na obr. 5 ukázáno, je skutečný laser 19¹ připojen ke konci 25 dvojbarevného optronu 17 prostřednictvím optického vlákna 19’.' a k fotodiodě 30 přidružené k zesilovači 31 prostřednictvím optického vlákna 19¹¹¹♦

Signál V_a emitovaný zesilovačem, jehož velikost je přímo úměrná intensitě optického záření emitovaného laserem 19', je vysílán ve stejném okamžiku do obvodu mikroprocesoru 29 a do komparátoru 32. V tomto komparátoru 32 je signál V_a porovnáván s referenčním signálem emitovaným emitorem 33 referenčního signálu.

Porovnávací signál ^vbias' který je emitován komparátorem

32, je vysílán ve stejném okamžiku do obvodu mikroprocesoru 29 a do řídicího obvodu generátoru 34 proměnného proudu napájejícího laser 19.

Do spojení mezi generátorem 34 proměnného proudu a laserem 19 je vloženo relé 3_5, které může být nastaveno do akce signálem 1^ emitovaným obvodem mikroprocesoru 29.

Kromě toho je relé 35 připojeno k zesilovači 36 elektrických signálů V_b směřujících do obvodu mikroprocesoru 29., přičemž tyto signály jsou emitovány laserem 19, když tato součástka nepracuje jako laser, ale je ve funkci fotodiody.

Dále je k vodiči, který je určen k připojení generátoru 34 proměnného proudu k relé 35., přidružen nebo připojen předem určený nízkofrekvenční modulátor 37 (s výhodou dva modulátory 37 a 37' s odlišnou nízkou frekvencí). Tento předem určený nízkofrekvenční modulátor 37 je opatřen relé 38 nastaveným do akce prostřednictvím signálů I_na a I_nd emitovaných obvodem mikroprocesoru 29. Jak bylo v předcházejícím textu uvedeno, je elektrický obvod sdružený nebo připojený k laseru 20 stejný jako obvod připojený k laseru 19 a z tohoto důvodu nebude znovu popisován.

Avšak signály elektrického obvodu připojeného k laseru 20 jsou podobné těm, o kterých bylo v předcházejícím textu psáno v souvislosti s elektrickým obvodem laseru 19. Později budou v popisu tyto signály, vztahující se k elektrickému obvodu laseru 20, označovány stejným symbolem jako signály, které byly použity pro obvod laseru 19, avšak budou rczlišovány.

Na obrázku číslo 6 je ukázáno alternativní provedení obvodu vyobrazeného na obr. 5. Je používáno v takové nebezpečné situaci, kdy laser 19 zcela vypadne z provozu a tedy nemůže být použit jako zdroj čerpacího optického záření, ani jako monitorovací fotodioda.

Alternativní provedení podle obrázku číslo 6 se odlišuje od provedení vyobrazeného na obrázku číslo 5 pouze v tom, že obsahuje optický komutátor 19^v, který může být nastaven do akce prostřednictvím signálu I_nc emitovaného obvodem mikroprocesoru 29. Optický komutátor 19^v je vložen do optického vlákna 19'' a je připojen prostřednictvím fotodiody 19~*·^ν k zesilovači 36.

Na obr. 7 je vyobrazeno blokové schéma obvodu mikroprocesoru

29.

Jak je na obr. 7 ukázáno, obsahuje obvod mikroprocesoru multiplexor 29, který přijímá signály Vki_as, V_a, ^vb ^emitované elektrickým obvodem laseru 19 a signály V_bf_as, V_a', V_b' emitované elektrickým obvodem laseru 20, signály V^, přicházející z fotodiody 27 a signály V_c přicházející z fotodiody 28 (je ukázána na obrázku číslo 2).

Pod vyobrazeným multiplexorem 39 je zobrazen analogově digitální převodník 40, který je připojen k mikroprocesoru (CPU) 41, ke kterému je připojen programovací obvod (ROM) 42. Tento programovací obvod (ROM) 42 pracující s mikroprocesorem otevírá mikroprocesor k emitování signálů I^_a, I^b' -^nc ^a popřípadě I^d směřující do elektrického obvodu laseru 19 a signálů ^na' 'nb· -^nc a popřípadě I_nd směřujících do elektrického obvodu laseru 20.

Navíc jsou ve vedení podle tohoto vynálezu alespoň v jedné ze dvou stanic 10 a 11 obvody sloužící k monitorování signálů přenášených zesilovači 6, 7,8 a 9 umístěnými v tomto vedení a také obvod sloužící k vysílání řídicích signálů součástí zesilovačů do tohoto vedení. Tyto obvody k monitorování, a vysílání signálů do vedení zde nebudou nijak popisovány, protože jsou samy o sobě známé a jsou u rozsahu schopností kteréhokoli odborníka v daném oboru.

Provoz a funkce vedení podle tohoto vynálezu a také zesilovačů podle tohoto vynálezu, které jsou v tomto vedení, budou předmětem dalšího následujícího popisu.

Při provozu vedení jsou do optických vláken vysílány vysokofrekvenční optické signály o vlnové délce/^, které vznikají například ve stanici 10 (vysílací stanice).

Vysokofrekvenční optické signály o vlnové délce A j se při svém šíření uvnitř optických vláken 13 v kabelu 1 zeslabují a vyžadují tedy, aby byly zesilovačem 6 zesíleny dříve než vstoupí do optických vláken 14 optického kabelu 2.

Stejným způsobem, jak bylo popisováno, musí být vysokofrekvenční optické signály o vlnové délce Αχ/ které cestují podél optických vláken kabelu 2, zesíleny v zesilovači 7 dříve než jsou vyslány do optického kabelu 2.

Podobně vysokofrekvenční optické signály, které cestovaly podél optických vláken kabelu 2_, vyžadují, aby. byly zesíleny v zesilovači 8 ještě než budou pokračovat do optických vláken kabelu 4.

Platí to stejně i pro optické signály, které cestovaly kabelem 4 a nyní musí být zesíleny zesilovačem 9, aby mohly vstoupit do kabelu 5 a dosáhnout tak přijímací stanice 11 .

To všechno lze aplikovat i na vysílací stanici, je-li touto vysílací stanicí stanice 11 a přijímací stanicí stanice 10.

Jak bylo v předcházejícím popisu uvedeno, představuje obr. 2 schematicky zesilovač 6, který byl dosud popisován svými základními částmi. Další zesilovače 7,8 a 9 , které jsou ve vedení, jsou obdobné jako zesilovač 6.

V zesilovači 6 je pouze jeden ze dvou laserů, například laser označený referenční číslicí 12, v činnosti a vysílá čerpací energii o vlnové délce A ₂ > která má být zesílena, do části optického vlákna 16 s aktivním jádrem.

Další laser anebo zdroj čerpacího optického záření, který je označen referenční číslicí 20, není aktivní coby emitující optický zdroj a je udržován jako záložní. Slouží jako monitorovací fotodioda.

Čerpací optické záření o vlnové délce Λ ₂ může být modulováno při nízké frekvenci m6 například díky generátoru 34 proměnného proudu zobrazenému na obr. 5, a to například s programovatelnou modulací v generátoru která je odborníky nazývána tónem. Frekvence m6 je odlišná od nízkofrekvenční modulace čerpacího optického záření dalších zesilovačů.

Zejména v zesilovačích 6, ]_, 8 a 9 má nízkofrekvenční modulace čerpacího optického záření hodnoty m6, m7, m8 a m9, které jsou navzájem odlišné.

Všechny tóny m6, m7, m8 a m9, které jsou navzájem odlišné, jsou přenášeny vedením a jsou monitorovány v přijímací stanici jako signály indikující, které lasery jsou v činnosti.v různých zesilovačích.

Nízkofrekvenční modulace čerpacích optických záření Λ ₂nenarušuje přenos optických signálů^]., protože tyto signály jsou modulovány při vysoké frekvenci.

Jak bylo v předcházejícím popisu uvedeno, přenášené optické signály λ. které byly modulovány na vysoké frekvenci, se zeslabovaly v důsledku svého cestování podél optických nebo optického vlákna 1 a nyní vstupují do zesilovače 6.

Přenášené optické signály λ pronikají do optického vlákna s aktivním jádrem prostřednictvím dvojbarevného optronu 17. Také čerpací optické záření o vlnové délceΛ3/ které je emitováno zdrojem nebo laserem 19 vstupuje do optického vlákna 16 s aktivním jádrem.

Uvnitř optického vlákna 16 s aktivním jádrem dochází vzhledem k výše popisovanému jevu k zesilování optických signálů o vlnové délce λa prostřednictvím dvojbarevného optronu 18 jsou zesílené signály zaváděny do optického vlákna 14 kabelu 2.

Intensita čerpací optické energie na vstupu do části optického vlákna s aktivním jádrem, která je vyjádřena jako elektrický signál V_c, je monitorována prostřednictvím fotodiody 27 připojené k dvojbarevnému optronu 17.

Intensita čerpací optické energie na výstupu části optického vlákna s aktivním jádrem, která je vyjádřena jako signál V^, je monitorována prostřednictvím elektrického obvodu připojeného k laseru 20,, který není v činnosti a který pracuje jako detekční fotodioda.

Oba uvedené elektrické signály V_c a V^, jsou vysílány do obvodu mikroprocesoru 29.

Laser 19 obvykle pracuje velmi dobře, díky akci té části elektrického obvodu, která je ohraničena čárkovaně vztahovou číslicí 43.

Ve skutečnosti signál V_a, který je funkcí intensity čerpacího optického záření emitovaného laserem 19, je monitorován prostřednictvím fotodiody 30 a zesilovače 31.

Signál V_a mimo toho, že je vysílán do obvodu mikroprocesoru 29, je také vysílán do komparétoru 32, který pracuje společně s emitorem referenčních signálů 33 a poskytuje nebo umožňuje ovládání generátoru 34 proměnného proudu, který působí na laser 19 tak, že intensita čerpacího optického záření je vždy modulována stejně.

Ale jakmile dochází k nevyhnutelnému časovému stárnutí laseru iiz předají tuto informaci signály V_a a V_bias do obvodu mikroprocesoru.

V této situaci je obvod mikroprocesoru programován pomocí paměti 42 tak, že emituje signál I_na, který působením na relé 38 způsobí zásah nízkofrekvenčního modulátoru 37.

Tento modulátor 37 přinutí laser 19 emitovat varovný signál, který způsobí, že dojde k superpozici stejné nízkofrekvenční modulace přenášených optických signálů o vlnové délce Λ , která může být zachycena jako výstražný signál na přijímací stanici

11. Navíc je obvod mikroprocesoru, který je programován pomocí paměti 42,, schopen také monitorovat z přijímaných signálů V_aa Vj₃£_as účinnost nebo její míru u komparátoru 32 - referenční signál jednotky 33 emitující části. V případě poruchy v této jednotce by obvod mikroprocesoru mohl emitovat signál I^_a, který není na obrázku vyznačen a který působí na relé 38 a na modulátor 37 a který nutí, aby tento modulátor emitoval výstražný signál s modulací m62.

V těchto případech může vysílací stanice 10 přesahováním nízkofrekvenční modulace m6 /10 a m6/ 10' na optické signály, modulované na vysoké frekvenci Λ _lz vysílat řídicí signál podél vedení.

Tento řídicí signál m6/10 vyvolává modulaci na residuálním čerpacím výkonu 11a o vlnové délce λ₂, která je monitorována obvodem mikroprocesoru 29 zesilovače 6 jakožto řídicí signál směřující do něj a to nutí, aby obvod mikroprocesoru emitoval signály I_nk a do relé 35. Tyto signály jsou určeny k vypnutí zdroje laseru 19 a zapnutí zdroje laseru 20.

Tímto způsobem je obnovena perfektní činnost optického kanálu pro přenos telekomunikačních signálů v případě, kdy laser 19 již není účinný při dodávání potřebné čerpací energie, ale je ještě stále schopen pracovat velmi dobře jako monitorovací fotodioda.

V případě, kdy laser 19, pokud je vyčerpán jako čerpací optický zdroj, není schopen pracovat ani jako monitorovací fotodioda v zesilovači, je použito alternativního provedení vyobrazeného na obrázku číslo 6. V tomto případě je obvod mikroprocesoru 29 naprogramován tak, aby emitoval kromě řídicího signálu Ι_η^ nebo Ι_η£ také i řidiči signál I_nc anebo I_nc, jakmile přijímá z vysílací stanice 10 řídicí signál m6/10 nebo m6/10'.

Prostřednictvím emise signálu I_nc nebo I^_c je optický komutátor 19 ¹' nastaven do činnosti a optické vlákno 19' je umístěno do komunikace s monitorovací fotodiodou 19''' připojenou k zesilovači 36, ze kterého jsou emitovány signály V_b (nebo v£) směřující do obvodu mikroprocesoru 29.

Skutečnosti, které byly uvedeny v souvislosti s funkcí zesilovače 6, také platí i pro zesilovače 7, 8 a 9.

Navíc ovládání podmínek účinnosti různých optických vláken nacházejících se ve vedení je odvozováno od konkrétní struktury a z konkrétní funkce zesilovačů přítomných v samotném vedení.

Přítomnost poruchy v optickém vláknu ve vedení může být okamžitě monitorována, lokalizována a přenášena do koncových stanic 10 a 11, jak bude následovně popsáno.

Jestliže je nějaké optické vlákno v kabelu, například optické vlákno 13 v-kabelu 1, poškozeno nebo zlomeno, potom optické signály o vlnové délce λ j nedostanou do zesilovače 6,.

V takovéto situaci čerpací optická energie, emitovaná laserem 19, která není použita k zesílení signálu Αχ> prakticky nevykazuje nějaké zeslabení uvnitř optického vlákna 16 s aktivním j ádrem.

Z toho vyplývá, že obvod mikroprocesoru 29 porovnáním signálů V_a a ' rozpozná existenci anomální situace nezávislosti na zesilovači. V takovém případě je obvod mikroprocesoru 29 programován k emitování a skutečně emituje signál I_n(j směřující do relé

38, který vyvolává zásah modulátoru 37' s emisí modulovaného výstražného signálu směřujícího do koncové stanice 11.

Protože zesilovače ve vedení se zesilovačem 6 se chovají obdobně, je lokalizace poruchy nebo místa poruchy ve vedení způsobené porušením optického vlákna rychle provedena.

Ze shora uvedeného popisu a z následujících úvah je jasné, že prostřednictvím optického telekomunikačního vedení podle tohoto vynálezu a dále zesilovačů podle tohoto vynálezu je zamýšlených cílů dosaženo.

Akce připojení dvou laserů ke koncům optického vlákna s aktivním jádrem uvnitř zesilovače, to je pracovního laseru a záložního laseru, kdy záložní laser pracuje jako monitorovací fotodioda, znamená snížení rizika pracovního přerušení vedení, protože když je jeden ze dvou laserů poškozen, může být automaticky nahrazen druhým laserem, takže nedochází k žádnému pracovnímu přerušení při přenosu signálů.

Kromě toho připojení obvodů pracujících s nízkofrekvenčními modulacemi k laserům, které jsou samy o sobě velmi spolehlivé a v každém případě spolehlivější než vysokofrekvenční elektronické obvody optoelektronických opakovačů, umožňuje kontinuální ovládání z koncových stanic a v konkrétním případě pozemních konců podmořských vedení kontinuální ovládání pracovních podmínek všech zesilovačů vedení.

Navíc možnost vysílání přenosových signálů a řídicích signálů do různých zesilovačů z koncových stanic přesahováním nízkofrekvenční modulace na vysokofrekvenční modulaci umožňuje udržovat vedení v optimálních pracovních podmínkách bez používání dodatečných optických vláken v kabelech výlučně určených k vysílání těchto řídicích signálů.

Dále skutečnost, že každý zesilovač podle tohoto vynálezu emituje vlastní zřetelné signály, které jsou přijímány a rozpoznávány stanicemi 10 a 11 na koncích vedení, umožňuje v případě poškození kteréhokoli optického vlákna kabelu přesnou lokalizaci tohoto vlákna a to kromě vytvoření možnosti monitorování účinnosti optických vláken přítomných v různých kabelech umožňuje v případě poruchy rychlý zásah při opravě.

Průmyslová využitelnost

Vynález je využitelný pro optická telekomunikační vedení, zejména podmořská vedení nebo vedení takového druhu, ve kterých jsou zesilovače přenášených signálů uspořádány v obtížně přístupných místech. Je využitelný i pro pozemní a visutá vedení, například optická visutá zemní vedení.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Optické telekomunikační vedení, obsahující alespoň dva optické kabely s optickými vlákny, navzájem spojené do série vždy prostřednictvím zesilovače přenášených signálů, v jehož těsném pouzdru připojeném k čelním koncům těchto optických kabelů je alespoň část optického vlákna s aktivním jádrem, jehož konce jsou opticky připojeny k optickému vláknu prvního a druhého kabelu, a zdroj čerpacího optického záření, který je připojen k jednomu ze dvou konců části optického vlákna s aktivním jádrem, vyznačující se tím, že alespoň na jednom z jeho konců je uspořádán nízkofrekvenční modulátor optického záření pro přenos signálů a dále uvnitř zesilovače (6, 7, 8, 9) je další, druhý zdroj (20) čerpacího optického záření, který je připojen k dalšímu konci části optického vlákna (16) s aktivním jádrem, ke dvěma koncům části optického vlákna (16) s aktivním jádrem je připojen obvod mikroprocesoru (29) pro monitorování variací intensity čerpacího optického záření uvnitř části optického vlákna (16) s aktivním jádrem, který je připojen k řídicímu obvodu sestávajícího z alespoň nízkofrekvenčního modulátoru (37) zdrojů (19, 20) čerpacího optického záření a pracovního komutátoru (35) mezi prvním zdrojem (19) a druhým zdrojem (20) čerpacího optického záření.

2. Optické telekomunikační vedení podle bodu 1, vyznačuj ící se tím, že každý konec části optického vlákna (16) s aktivním jádrem uvnitř zesilovače (6, 7, 8, 9) je připojen k optickým vláknům (13,14) optických kabelů (1, 2, 3, 4, 5), ke zdrojům (19, 20) čerpacího optického záření a k obvodu mikroprocesoru (29) prostřednictvím dvojbarevného optronu (17,18).