CZ196696A3 - Apparatus for suppressing optical distortion caused by four-wave interaction - Google Patents

Description

Vynález se týká optického obvodu pro potlačení optického zkreslení vznikajícího čtyřvlnovou interakcí mezi optickými signály podél optického komunikačního vedení, optického zesilovače obsahujícího takový obvod pro potlačení čtyřvlnové interakce, optického komunikačního systému se sníženou úrovní zkreslení vzniklého čtyřvlnovou interakcí obsahujícího přenosové vedení s kaskádními zesilovači, a způsobu pro přenos optických signálů se sníženou úrovní zkreslení vzniklého čtyřvlnovou interakcí.

Dosavadní stav techniky

Čtyřvlnová interakce, známá též jako čtyřfotonová interakce nebo směšování čtyř vln (FWM) je nelineární jev 3. řádu způsobující generování nového signálu vznikajícího interakcí mezi třemi existujícími signály. Kmitočet fp nově generovaného signálu je vázán s kmitočty fj_ , fj , f_k interagujících signálů rovnicí:

f = fi, fj, f_k.

Maximální účinnost generování nového signálu neboli čtvrté vlny odpovídá situaci, kdy polarizace interagujících signálů je shodná a současně je splněna podmínka fázového synchronismu

Δβ = p(fi)+ p(f j) - 3(f_k)-P(f_F) = o kde β(f) je konstanta šíření signálu na kmitočtu f.

Interagující signály nemusí být nutně tři oddělené signály. Čtyřvlnová interakce může vzniknout i v důsledku interakce mezi signály ze dvou zdrojů (degenerovaný případ). V přítomnosti pouze dvou interagujících signálů o kmitočtech např. fy _a f_k mohou vzniknout signály o kmitočtech f_F = 2fi-f_k a f_F = 2f_k-fj_.

Čtyřvlnová interakce je překážkou komunikace po optických vláknech při použití metody vlnového multiplexu (WDM). Podle této metody je několik vzájemně nezávislých komunikačních kanálů, z nichž každý je přiřazen specifické vlnové délce, přenášeno současně přenosovým vedením tvořeným optickým vláknem.

Vlivem výše uvedeného nelineárního jevu 3. řádu a při podmínkách vysoké intensity záření v jádře vlákna (zvláště při zesilování) a značných interakčních délkách mezi signály, generování signálů jako důsledek intermodulace mezi signálovými páry nebo triplety může nastat, je -li použit FWM. Takový jev je např. popsán v Journal of Lightwave Technology, Vol. 8, No. 9, September 1990, strany 1402-1408.

Vlnové délky generovaných signálů mohou ležet v pásmu využívaném pro komunikační kanály a to zejména v případě, kdy mohou být shodné nebo ležet v těsné blízkosti vlnové délky jednoho z kanálů; pravděpodobnost tohoto jevu prudce stoupá s rostoucím počtem použitých komunikačních kanálů.

Je známo, že světelné signály vysílané optickým vláknovým vedením jsou při průchodu tlumeny, což má za následek nezbytnost zesilování prostřednictvím odpovídajících zesilovačů, umístěných v předem určených intervalech podél vedení.

Pro tento účel jsou s výhodou využívány optické zesilovače, ve kterých je signál zůstává v optické podobě a je zesilován a není třeba ho detekovat a znovu vytvářet. Řečené optické zesilovače jsou založeny na vlastnostech fluorescenčních dopantů jako erbium, které jsou-li vhodně buzeny světelnou čerpací energií, vykazují vysokou emisi v pásmu vlnových délek, kde optická vlákna na bázi křemene vykazují minimální útlum.

V případě vícestupňového kaskádou optických zesilovačů čtyřvlnovou interakcí v každém komunikačního vedení s jsou signály generované stupni zesilovány stejným způsobem jako komunikační signály a přičítají se k signálům vytvořeným čtyřvlnovou interakcí v ostatních stupních a napomáhají k vytváření přeslechů mezi různými kanály. Na konci vedení jsou signály vytvořené čtyřvlnovou interakcí v každém z těchto stupňů sečteny: jestliže jsou si FWM signály fázově blízké, pak celkové FWM signály vycházející ze součtu mohou dosáhnout až takové intensity, která zabrání správnému příjmu komunikačních signálů.

Optická vlákna používaná podél komunikačního vedení vykazují chromatickou disperzi, způsobenou kombinací vlastností vztahujících se k profilu indexu lomu a materiálu vytvářejícího řečená vlákna, kde disperze se mění se změnami vlnové délky přenášeného signálu a stává se nulovou pro danou hodnotu λθ řečené vlnové délky.

Tento jev chromatické disperze se hlavně projevuje prodloužením doby trvání impulsů vytvářejících signál, které se šíří podél vlákna, kteréžto prodloužení je způsobeno různou rychlostí šíření různých chromatických složek každého impulsu, které jsou charakterizovány svou vlastní vlnovou délkou šířících se podél vlákna různou rychlostí.

Toto prodloužení způsobuje, že časově následující impulsy dobře odlišené v okamžiku vyzáření se mohou . po průchodu vláknem na přijímací straně částečně překrývat tak, že nejsou dále rozlišitelné jako oddělené události a způsobují chybu příjmu.

Jsou známa tzv. vlákna s posunutou disperzí (DS), jejichž optické vlastnosti jsou voleny tak, že vlnová délka bodu nulové chromatické disperze ležela mezi 1500 a 1600 nm obecně využívaných v telekomunikacích.

Vlákna toho typu jsou definována v doporučení ITU-T

G.653 z března 1993, kde chromatická disperze ve vlákně je nulová jmenovitě pro vlnovou délku Xg 1550 nm s tolerancí nm vůči výše uvedené hodnotě.

DS vlákna jsou popsána např. v US patentech č. 4 715 679, 4 822 399, 4 755 022 a jsou komerčně dodávána CORNING lne., Corning, NY (US) pod obchodním jménem SMF/DS (registrovaná obchodní známka) a FIBRE OTTICHE SUD S.p.A., Battipaglia (IT) pod obchodním názvem SM DS.

Zejména je třeba poznamenat, že výše definovaná podmínka fázového synchronizmu Δβ - 0 je splněna a signály generované FWM dosahují vysoké intenzity, jestliže vlnová délka jednoho z komunikačních signálů je rovna nebo je velmi blízko vlnové délce Xg nulové disperze vlákna nebo jestliže vlnové délky dvou komunikačních signálů jsou rozmístěny symetricky kolem Xg.

Metoda navržená pro řešení problému zkreslení způsobeného FWM intermodulací mezi signály v mnohokanálových systémech, popsaná v IEEE Photonics Technology Letters,

Vol.3, No.6, June 1991, strany 560-563 spočívá ve využití komunikačních signálů s vzájemně různou polarizací. Tato metoda je velmi složitá, neboť je třeba nastavit polarizaci každého signálu vzhledem ke komunikačnímu vedení; její účinnost je dále omezena skutečností, že obecně používaná optická vlákna nezachovávaji rovinu polarizace při přenosu.

V článku FC4 vydaného v OFC/IOOC ' 93 Technical Digest, strany 252-253, je navrženo rozmístění optických kmitočtů jednotlivých komunikačních kanálů v různých vzdálenostech s nerovnoměrným rozdělením; tyto kmitočty jsou vybrány tak, že signály generované čtyřvlnovou interakcí mezi možnými páry nebo triplety komunikačních signálů mají kmitočty dostatečně daleko od komunikačních signálů a mohou být od nich odděleny filtrem. Tato metoda však významně snižuje využitelnost pásma kmitočtů (vlnových délek) použitelných pro komunikační účely (v porovnání s případem ekvidistantně rozmístěných kanálů); navíc je potřebná vysoká stabilita vlnové délky signálu, která vyžaduje použití dodatečného zařízení pro řízení řečené stability.

Nerovnoměrné rozmístění vlnových délek kanálů pro potlačení FWM jevů v optickém WDM komunikačním systému je rovněž navrženo v US patentu č. 5 410 624 P.R.Morkela v kombinaci s prostředky spektrální regenerace optických signálů obsahujících optický cirkulátor a řetězec vláknových mřížek s úzkopásmovým odrazem, každou laděnou na jednu z

Ί multiplexovaných vlnových délek, kde řečený řetězec je spojen s mezilehlou branou optického cirkulátoru.

Třetí metoda uvedená v Electronic Letters, Vol.30, No.11, 26/05/95, strany 876-878, je vytvořena pro použití na komunikačním vedení se sestává z úseků optického vlákna s malou absolutní hodnotou disperze, které mají střídavě kladnou a zápornou hodnotu. Aplikujeme-li tuto metodu, nemůžeme použít již existující komunikační vedení a je třeba vytvořit nová vedení. Navíc sestavení potřebných nových vedení je obtížné, neboť musíme mezi již vyráběnými vlákny vybrat taková, která mají hodnoty disperze vhodné pro užití v různých úsecích, a vzít v úvahu obtížnost výběru mezi již výráběnými vlákny s konstantní disperzí a meze požadované přesnosti.

Jiný způsob řešení je uveden v článku K.Inoue vydaném v Journal of Lightwave Technology v březnu 1993, Vol.11, No.3, strany 455-461. Je založen na vytvoření náhodného vztahu mezi fázemi generovaných FWM signálů podél různých stupňů vícekanálového komunikačního vedení tak, aby bylo zabráněno soufázovému sčítání kanálů.

Pro vytvoření náhodného vztahu mezi fázemi je navržen optický obvod, který je zařazen bezprostředně před nebo za každý zesilovač podél komunikačního vedení sestaveného z M úseků optického vlákna a (Μ—1) zesilovačů.

Optický obvod je sestaven z demultiplexeru, který rozděluje komunikační kanály podle kmitočtu, optických drah o různé délce a multiplexeru, kde jsou optické signály sloučeny do jediného výstupu. Optické dráhy připojené mezi výstupy demultiplexeru a vstupy multiplexeru jsou vybrány tak, aby rozdíl mezi délkami libovolných dvou byl větší než koherenční délka I_c = ν/πΔν zdroje vysílaných signálů, kde v je rychlost světla v mediu a Δν šířka čáry komunikačního zdroje signálu. Signály generované v každém ze stupňů čtyřvlnovou interakcí jsou vzájemně nekorelované a proto se sčítají na konci vedení výkonově a nikoliv amplitudově, jak se objevuje v konvenčních systémech. Za podmínky fázového synchronismu (Δβ=Ο) je celkový výkon záření vytvářený FWM a generovaný podél přenosového vedení s optickým obvodem nižší v porovnání s případem bez optického obvodu v poměru odpovídajícím počtu úseků optického vlákna ve vedení.

Výše zmíněný článek zmiňuje, že popsaná metoda může být použita v multikanálových optických komunikačních systémech, ve kterých jsou jednotlivé komunikační kanály vybírány z přenosového vedení demultiplexováním kanálů s rozdílnými vlnovými délkami a přes rozdílné optické dráhy, připojující kanál určený pro výběr k přijímači, a zbývající kanály jsou po multiplexování opět přivedeny do společné dráhy.

Článek ukazuje možnost okamžitého použití popsané metody v multikanálových komunikačních systémech vybavených demultiplexery schopnými výběru jednotlivých kanálů z vedení, zatímco jiné kanály pokračují ve své cestě společnou optickou dráhou. Jako příklad demultiplexeru tohoto typu je

uveden Fabry - Perotův cirkulátorem.	filtr	kombinovaný	s optickým
Přihlašovatel mohl	nicméně	pozorovat, že	optický obvod
navržený v článku pro	potlačení čtyřvlnové	interakce a

zvláště demultiplexery nutné pro oddělení signálů na různých vlnových délkách jsou obtížně proveditelné pro praktické sestavení a to zvláště při použití velkého počtu kanálů. Možné řešení rozmístěním několika demultiplexerů v kaskádě s nižším počtem výstupů by vytvořilo složitější a objemnější zařízení s rozdílnými útlumy v různých kanálech.

Velký objem by mohl být způsoben i velkou celkovou délkou úseků vedení propojujících multiplexer a demultiplexer zvláště v případě velkého počtu komunikačních kanálů. Ve skutečnosti vlákno potřebné pro kanál n musí být nejméně n krát delší než koherenční délka zdroje záření a suma délek těchto úseků nejméně N(N+l)/2 krát koherenční délka, kde N je celkový počet komunikačních kanálů.

Navíc obvod konstruovaný podle pokynů výše uvedeného článku nemůže být upraven do nové konfigurace, jestliže jeden nebo více kanálu je třeba přidat nebo změnit vlnovou délku jednoho nebo více kanálů; v tomto případě je nutno nahradit demultiplexer a multiplexer.

US patent č.5 283 686 D.R. Hubera uvádí mimo jiné WDM optický komunikační systém obsahující optický zesilovač, optický cirkulátor a optické vláknové filtry s Braggovou mřížkou, pro každý komunikační kanál jeden. Systém umožňuje potlačení spontánní emise na jiných vlnových délkách než má komunikační kanál. Patent se nezmiňuje o problému zkreslení vytvářeného čtyřvlnovou interakcí podél komunikačního vedení.

Patentová přihláška MI94A0002556 podaná v 16.prosince 1994 jménem stejného přihlašovatele se týká mimo jiné optického komunikačního systému obsahujícího:

nejméně dva zdroje optického signálu modulované na rozdílných vlnových délkách v předem určeném přenosovém vlnovém pásmu a s předem určenou přenosovou rychlostí;

- prostředky pro multiplexování řečených signálů pro vstup do jediného optického vlákna;

optického vlákna spojeného na jednom konci s multiplexujícími prostředky;

- prostředky pro příjem řečených signálů, obsahující optické demultiplexující prostředky pro signály samotné v závislosti na vlnové délce;

kde řečené signály mají hodnotu optického výkonu větší než předem určená hodnota v nejméně jednom úseku řečeného optického vláknového vedení, který obsahuje optické vlákno mající chromatickou disperzi nižší než předem danou hodnotu v řečeném přenosovém pásmu vlnových délek vyznačující se tím, že řečené optické vlákno má chromatickou disperzí rostoucí s rostoucí vlnovou délkou a vykazující nulovou hodnotu na vlnové délce nižší než je minimální vlnová délka řečeného pásma o takovou hodnotu, že žádná lokální hodnota vlnové délky s nulovou disperzí ve vlákně a s možností generování produktů vlivem čtyřvlnové interakce neleží uvnitř řečeného pásma.

Problém vzniká při praktické realizaci optického zařízení schopného snížit výkon záření vyvolaného čtyřvlnovou interakcí mezi signály šířícími se podél komunikačního vedení a ve kterém není požadováno použití optických vláken odlišných od běžných DS vláken podél komunikačního vedení.

Podstata vynálezu

Z jednoho hlediska se tento vynález týká optického komunikačního systému obsahujícího:

- nejméně dva zdroje optických signálů modulované na různých vlnových délkách a majících odpovídající doby koherence;

multiplexer pro multiplexování řečených signálů do jediného společného optického vlákna;

- optické vláknové vedení spojené na jednom konci s řečeným společným optickým vláknem řečeného multiplexeru;

- prostředky pro příjem řečených signálů spojené s druhým koncem řečeného optického vláknového vedení a zahrnující demultiplexer řečených optických signálů;

- prvek pro potlačení čtyřvlnové interakce mezi řečenými signály, opticky zapojený v sérii podél řečeného optického vláknového vedení;

ve kterém řečený prvek pro potlačení FWM obsahuje optický obvod zahrnující nejméně dva vlnově selektivní filtry, z nichž každý odpovídá vlnovému pásmu zahrnující jeden z řečených optických signálů, řečené filtry jsou vzájemně opticky zapojeny do série v optické dráze, délka nejméně jedné sekce řečené optické dráhy, která je vřazena mezi dva následující filtry, je větší než délka odpovídající době koherence nejméně jednoho z řečených zdrojů optických signálů.

Zejména řečený optický obvod pro každý z řečených optických signálů, který obsahuje vlnově selektivní filtr vztažený vlnovému pásmu, které zahrnuje odpovídající optický signál a nezahrnuje zbývající optické signály, řečené filtry jsou opticky spojeny vzájemně do série v optické dráze, délka úseků řečené optické dráhy mezi mezi dvěma následujícími filtry je větší než délka odpovídající době koherence každého z řečených zdrojů optických signálů.

Zejména řečený optický obvod obsahující optický cirkulátor, který má vstupní a výstupní bránu spojenou s řečeným optickým vláknovým vedením a nejméně jednu vstup/výstupní bránu spojenou s jedním z řečených vlnově selektivních filtrů.

Zejména řečené vlnově selektivní filtry jsou filtry s Braggovou mřížkou zejména vyrobené z optického vlákna.

V jedné sestavě umístěné podél řečeného optického vlákna je nejméně jeden optický zesilovač, který s výhodou obsahuje jedno aktivní optické vlákno dopované fluorescenčním dopantem, zejména erbiem, a zdrojem čerpacího záření.

Řečený prvek pro potlačení FWM může být s výhodou opticky zapojen do série v mezilehlé poloze podél řečeného aktivního optického vlákna.

V tomto případě optická dráha pro čerpací záření, které je dodáváno zvnějšku řečeného prvku pro potlačení FWM, může být provedena mezi dvěma úseky, do nichž je řečené aktivní optické vlákno rozděleno řečeným prvkem.

Alternativně může být řečený optický zesilovač obsahovat dva úseky aktivního optického vlákna, každý s vlastním zdrojem čerpacího záření.

Zejména délky řečených úseků aktivního optického vlákna, koncentrace fluorescenčního dopantu v aktivním optickém vlákně a zdroje čerpacího výkonu jsou operativně vybírány takovým způsobem, aby se celkový zisk řečeného zesilovače lišil o méně než 2dB od zisku stejného zesilovače bez řečeného prvku pro potlačení FWM tak, aby optická návaznost mezi dvěma úseky aktivního optického vlákna byla obnovena.

Z druhého hlediska se tento vynález týká procesu přenosu optických signálů obsahujícího:

generování dvou modulovaných optických signálů s odpovídajícími vlnovými délkami;

- multiplexování řečených signálů na jednom konci optického přenosového vedení obsahující nejméně jeden úsek jednomódového optického vlákna, ve kterém vzniká intermodulace čtyřvlnovou interakcí mezi signály;

přijímání řečených signálů na druhém konci řečeného optického přenosového vedení;

a obsahující operaci selektivního zpožďování řečených signálů v mezilehlých polohách podél řečeného optického přenosového vedení, kde řečená operace selektivního zpožďování obsahuje:

- selektivní vysílání řečených signálů do odpovídajících optických drah předem daných délek, jejichž délky jsou uzpůsobeny k vzájemné fázové dekorelaci řečených signálů;

- sloučení řečených signálů po projití řečených optických drah;

- v nichž nejméně jeden úsek řečených optických drah je společný.

Zejména řečený proces obsahuje krok optického zesílení řečených signálů nejméně jednou podél řečeného přenosového vedení. S výhodou je řečený krok selektivního zpožďování řečených signálů bezprostředně předcházen a následován kroky optického zesilování řečených signálů.

Z třetího hlediska tento vynález se týká optického zesilovače obsahujícího:

první a druhé aktivní optické vlákno dopované fluorescenčním dopantem;

čerpací prostředky pro řečené první a druhé aktivní optické vlákno přizpůsobené k dodávání čerpacího výkonu;

- vazební prostředky mezi řečeným prvním optickým aktivním vláknem pro navázání řečeného optického čerpacího výkonu a nejméně dvou přenosových signálů o různých vlnových délkách a odpovídajícími dobami koherence,

- prvek pro potlačení čtyřvlnové interakce mezi řečenými signály, kterýžto prvek je opticky zapojen v sérii mezi řečeným prvním a druhým aktivním optickým vláknem a kterýžto řečený prvek pro potlačení FWM obsahuje optický obvod zahrnující optické dráhy různých délek, do nichž jsou řečené přenosové signály selektivně vysílány, a řečené délky mají takovou hodnotu, aby nejméně dva ze signálů prošly relativním zpožděním větším než jsou odpovídající doby koherence.

Přednostně nejméně jeden úsek řečených optických drah je společný pro řečené signály.

Řečený fluorescenční dopant je zejména erbium a s výhodou řečené aktivní vlákno obsahuje hliník, germanium a lanthan jako dodatečné dopanty.

Přehled obrázků na výkresech

Více detailů je patrno z následujícího popisu s odkazy na připojené výkresy, kde:

- obr.l je schéma ukazující optický komunikační systém s vlnovým multiplexem podle vynálezu;

- obr.2 je schéma ukazující dvoustupňový optický linkový zesilovač;

- obr.3 je schéma optického obvodu podle vynálezu pro potlačení optického zkreslení způsobeného FWM;

- obr.4 je schéma experimentu se zařízením, jež je předmětem přihlašovaného vynálezu;

- obr.5 je spektrální křivka výkonu procházejícího dvěma optickými vláknovými filtry s Braggovými mřížkami použitými v experimentálním zařízení na obr.4 a spojenými vzájemně do série;

- obr.6A, 6B jsou grafy získané při experimentu a numerické simulaci s ohledem na normovaný výkon FWM signálů generovaných v přítomnosti dvou komunikačních signálů při změně vlnové délky jednoho ze signálů v prvním (A) a v druhém (B) stupni experimentálního zařízení na obr.4;

- obr.7 je graf ukazující normovaný výkon FWM signálu měřeného během výše zmíněného experimentu při změně vlnové délky jednoho z přenášených kanálů s a bez optického obvodu pro potlačení zkreslení a porovnání s numerickou simulací případu komunikačního vedení bez optického obvodu pro potlačení zkreslení;

obr.8 ukazuje schéma linkového zesilovače se dvěma čerpacími stupni podle vynálezu pro potlačení optického zkreslení způsobeného FWM;

- obr.9 je schéma linkového zesilovače s jediným čerpacím stupněm podle vynálezu obsahující optický obvod pro potlačení optického zkreslení způsobeného FWM;

obr.10 je schéma optického obvodu podle vynálezu pro potlačení optického zkreslení způsobeného FWM podél obousměrného optického komunikačního vedení.

Příklady provedení

Optický telekomunikační systém s vlnovým multiplexem bude nyní popsán s pomocí obr.l.

Tento popis je vztažen k případu telekomunikačního systému využívajícího čtyři nezávislé komunikační kanály s různými vlnovými délkami. Nicméně tento jednotlivý případ je použit jen jako příklad: následující popis je platný, pokud není specifikováno jinak, pro obecný případ libovolného počtu komunikačních kanálů s různými vlnovými délkami.

Komunikační systém na obr.l. obsahuje vysílací stanici 3 vytvořenou optickými zdroji signálů 1, _1', 2, 2', z nichž každý má různou vlnovou délku λμ λ2, λ£', λ2' ', nacházející se v použitelném pracovním pásmu zesilovačů, které jsou umístěny následně v systému, a šířku čáry Δνμ ÁV2, Δν2', ÁV2'' ·

Optické signály jsou dodávány do signálového slučovače 81, přizpůsobeného k současnému vysílání signálů na vlnových délkách λμ λ2, jediného optického vstupu vlákna .

Obecně signálový slučovač 81 je pasivní optické zařízení, ve kterém jsou optické signály přenášené odpovídajícími optickými vlákny sečteny do jediného vlákna; zařízení tohoto typu jsou např. sestavena z vazebních členů se spojenými vlákny, planární optiky, mikrooptiky apod. dostupné na trhu.

Prostřednictvím vlákna 82 jsou optické signály vyslány do boosteru 83, kde je úroveň signálu zvýšena na úroveň dostatečnou pro přenos navazujícím sousedním úsekem optického vlákna až k dalšímu zesilovacímu mediu a udržující na konci výkonovou úroveň dostatečnou pro zajištění požadované kvality přenosu.

K boosteru 83 je dále připojen jeden úsek 84a optického vlákna obvykle tvořeného optickým jednomódovým vláknem se skokovou změnou indexu lomu a zavedeném do vhodného typu optického kabelu o délce několika desítek (nebo stovek) kilometrů např. kolem 100 km délky.

Ke konci řečeného prvního úseku 84a optického vedení je připojen první optický obvod 10a popsaný dále, který je přizpůsoben k potlačení optického zkreslení vzniklého intermodulací mezi komunikačními kanály vlivem čtyřvlnové interakce. Výstup optického obvodu 10a je ukončen v prvním linkovém zesilovači 85a, který je upraven k příjmu sigríálů utlumených během jejich průchodu vláknem a zesiluje je na úroveň dostatečnou pro napájení druhého úseku 84b optického vlákna, které má shodné vlastnosti jako předcházející úsek.

Následující obvody pro potlačení optického zkreslení 10b, 10c, linkové zesilovače 85b, 85c, 85d a úseky optického vlákna 84c, 84d, 84e pokrývají požadovanou celkovou přenosovou vzdálenost až k přijímací stanici _6 obsahující předzesilovač 87 uzpůsobený pro příjem signálů a jejich zesílení na výkonovou úroveň vhodnou z hlediska citlivosti přijímacích zařízení a kompenzaci ztrát v následujícím demultiplexeru.

Z předzesilovače 87 jsou signály demultiplexeru 88, kde jsou řečené signály závislosti na jejich vlnových délkách a poté přijímačů 89, 90, 90', 90''.

vysílány rozděleny vysílány do v

do

Demultiplexer 88 je zařízení uzpůsobené k distribuci do několika výstupních vláken optických signálů dodávaných jediným vstupním vláknem a rozdělit je podle různých vlnových délek; tento demultiplexer se může sestávat z fused fibre děliče, který rozděluje vstupní signál do signálů v několika výstupních vláknech, každý z těchto signálů prochází odpovídajícím pásmovým filtrem umístěným na dotyčné vlnové délce.

Např. součástka podobná již popsanému signálovému slučovači 81 může být použita, je-li vestavěna v obrácené konfiguraci a spojena s odpovídajícími pásmovými filtry.

Pásmové filtry tohoto typu jsou např. komerčně dodávány MICRON-OPTICS, INC., 2801 Buford Hwy, Suitě 140, Atlanta, Georgia, US, vhodný model je FFP-100.

Popsaná konfigurace poskytuje zvláště uspokojující výsledky při přenosech na vzdálenosti řádově okolo 500 km při vysokých přenosových rychlostech např. 2,5 Gbit/s (zde bylo dosaženo s čtyřmi multiplexovanými vlnovými délkami přenosové kapacity odpovídající 10 Gbit/s oproti jediné vlnové délce) při použití čtyř linkových zesilovačů, jednoho boosteru a jednoho předzesilovače.

Pro účely tohoto vynálezu a výše uvedené použití je booster 83 např. komerčně dostupný optický vláknový zesilovač s následujícími vlastnostmi:

vstupní výkon -13.5 až 3,5 dBm výstupní výkon 12 až 14 dBm pracovní vlnová délka 1534 až 1560 nm

Booster neobsahuje notch filtr.

Vhodný model je TPA/E-MW dostupný u přihlašovatele.

Řečený booster používá erbiem dopované aktivní optické vlákno Al/Ge/Er typu.

Jako booster je navržen zesilovač pracující v podmínkách saturace, kdy výstupní výkon závisí na čerpacím výkonu, jak je detailně popsáno v evropském patentu EP 439,867, který je uveden v referencích.

Pro účely tohoto vynálezu a výše uvedeného použití předzesilovač znamená zesilovač umístěný na konci vedení, schopný zesílení signálu dodávaného do přijímače na hodnotu dostatečně vyšší než je práh citlivosti přijímače samotného (např. od -26 do -11 dBm na vstupu přijímače) a současně vnášejícího nejnižší možný šum a udržující vyrovnání signálu.

Např. předzesilovač 87 může být buď linkový zesilovač používající stejné aktivní vlákno jako linkové zesilovače

85a-85d popsané dále nebo předzesilovač speciálně navržený pro tento účel na základě speciálních požadavků.

Vhodný model je RPA/E-MW dodávaný přihlašovatelem.

Uspořádání výše popsaného přenosového systému je zejména vhodné pro požadovanou funkci, zejména pro přenos několika WDM kanály, jestliže je proveden zvláštní výběr vlastností linkových zesilovačů, a to zejména ve spojení s možností přenosu vybraných vlnových délek bez znevýhodnění některých z nich vůči ostatním.

Stejné chování ve všech kanálech ve vlnovém pásmu mezi 1530 až 1560 nm je zejména zaručeno v případě zesilovačů pracujících v kaskádě, jsou-li použity v kaskádě linkové zesilovače se zvláště rovnoměrnou (plochou) charakteristikou na několika různých vlnových délkách.

Pro výše uvedený účel je zesilovač použitý jako linkový zesilovač vytvořen podle schématu na obr.2 a obsahuje jedno aktivní vlákno 62 dopované erbiem a odpovídající čerpací laser 64 spojeného s dichroickým vazebním členem 63; optický izolátor 61 je umístěn ve směru k vláknu 62 ve směru šíření zesilovaného signálu, zatímco druhý optický izolátor 65 je umístěn ve směru od aktivního optického vlákna samotného.

Řečený zesilovač dále obsahuje druhé aktivní vlákno 66 dopované erbiem a spojené s odpovídajícím čerpacím laserem dichroickým vazebním členem 67; další optický izolátor 69 je umístěn směrem k vláknu 66.

Alternativní možnost, která není ukázána, je tvořena linkovým zesilovačem ve formě jednostupňového zesilovače podle požadavků příslušného použití.

Přednostní uspořádání, v němž je použit výše popsaný typ aktivního vlákna ve funkci linkového zesilovače, jak je detailně popsán v přihlášce italského patentu č.MI994A000712 z 14. dubna 1994 téhož přihlašovatele, který je uveden v referencích a jehož obsah je níže shrnut.

Složení a optické vlastnosti aktivních vláken linkového zesilovače jsou shrnuty v následující tabulce:

A12O3	Ge02	La2°3	Er2O3	NA	Xc
wt%(mol%)	wt%(mol%)	wt%(mol%)	wt%(mol%)		nm
4 (2,6)	18 (11,4)	1 (0,2)	0,2 (0,03)	0,219	911

kde:

wt%= (střední) percentuální váhový obsah oxidu v jádře mol%= (střední) molární obsah oxidu v jádře

NA= numerická apertura (n]_2-n₂2) 1/2

X_c= mezní vlnová délka (LPll cut off).

Analýzy složení byly provedeny v preformě (před tažením vlákna) mikrosondou na skanovacim elektronovém mikroskopu (SEM Hitachi).

Analýzy byly prováděny při 1300násobném zvětšení v diskrétních bodech umístěny podél průměru a vzdálené od sebe

200 μπι. Zmíněná vlákna byla vyrobena metodou vakuové depozice v trubici z křemenného skla.

Ve zmíněných vláknech je vestavění germania jako dopantu do S1O2 matrice v jádru vlákna dosaženo během syntézy.

Vestavění erbia, hliníku a lanthanu do jádra vlákna jě provedena metodou dopování z roztoku, kdy syntetizovaný materiál jádra vlákna je vložen do roztoku chloridu dopantu ve vodě před vytvořením preformy.

Detailnější popis týkající se metody dotování z roztoku je uveden např. v US patentu č.5,282,079, který je zahrnut v referencích.

Čerpací lasery 64, 68 jsou přednostně lasery s kvantovou jámou s následujícími vlastnostmmi: emisní vlnová délka λρ = 980 nm maximální optický výstupní výkon P_u = 80 mW Lasery výše uvedeného typu jsou vyráběny např. firmou LASERTRON lne., 37 North Avenue, Burlington, MA(USA).

Dichroické vazební členy 63, 6Ί jsou vazební členy typu fused-fibre vyrobené z jednomódových vláken na vlnové délce 980 nm a mající uvnitř pásma 1530 až 1560 nm kolísání výstupního výkonu méně než 0,2 dB v závislosti na polarizaci.

Dichroické vazební členy výše uvedeného typu jsou známy, dostupné na trhu a vyráběny např. firmou GOULD lne., Fibre Optic Division, Baymeadow Drive, Gelm Burnie, DM (US) nebo firmou SIFAM Ltd., Fibre Optic Division, Woodland Road,

Devon (GB).

The optical isolator 61, 65, 69 jsou optické izolátory takového typu, který nezávisí na polarizaci přenášeného signálu s izolací větší než 35 dB a ztrátami odrazem pod -50 dB.

Použité izolátory např. model MDL 1-15 PIPT-A-S/N 1016 dodávaný ISOWAVE, 64 Harding Avenue, Dover, NNJ (US) nebo model PIFI 1550 IP02 dodávaný ETEK DYNAMICS lne., 1885 Lundy Ave., San Jose, CA (US).

Popsaný linkový zesilovač schopen dodávat maximální celkový výstupní výkon (signály plus spontánní emise) kolem 14 dBm při malosignálovém zisku okolo 30 dB.

Za těchto pracovních podmínek celkový vstupní výkon druhého stupně má hodnotu kolem 10 dBm a druhý stupeň pracuje v podmínkách saturace. Celkový výstupní výkon kolísá o méně než 0,2 dBm na jeden dBm změny celkového vstupního výkonu druhého stupně.

Zařízení pro potlačení optického zkreslení způsobeného čtyřvlnovou interakcí podle tohoto vynálezu je popsáno dále s odkazy na obr.3.

Optický obvod 10 obsahuje optický cirkulátor 15 se třemi přístupovými branami v pořadí 11, 12, 13, optický filtr 16 se selektivním odrazem na vlnové délce λ]_ spojený s bránou 12 optického cirkulátoru a selektivní zpožďovací obvod na vlnové délce λ₂ obsahujícím úsek jednomódového vlákna 18, jehož jeden konec je spojen s výstupem filtru 16 a optický filtr 19 se selektivním odrazem na vlnové délce λ₂ spojený s druhým koncem úseku vlákna 18 . Délka úseku jednomódového optického vlákna 18 je rovna nebo větší než polovina maximální hodnoty I_c z koherenčních délek v/v]_, v/v₂, v/v₂', v/v₂'', zdrojů 1, 2, 2', 2'', kde v je rychlost šíření záření ve vlákně.

Filtrem se selektivním odrazem na vlnové délce λ jednoho z komunikačních signálů v WDM komunikačním systému se rozumí optická součástka schopná odrazu významné části záření na vlnové délce uvnitř předem daného vlnového pásma a schopná přenosu významné části záření vně řečeného předem určeného pásma, kde předem určené vlnové pásmo zahrnuje řečenou vlnovou délku λ a neobsahuje vlnové délky ostatních přenášených signálů.

Optický obvod 10 dále zahrnuje selektivní zpožďovací obvody 17', 17/', z nichž každý je sestaven z úseku 18',

18''jednomódového optického vlákna , stejně dlouhého nebo delšího než I_c /2, majícího jeden konec připojen k výstupu filtru předcházejícího selektivního zpožďovacího obvodu a druhý konec spojený s optickým filtrem 19', 14, se selektivním odrazem na vlnové délce λ]/, kty '

Brány 11 a 13 optického cirkulátoru 15 jsou určeny pro připojení podél komunikačního vedení s optickým vláknem navrženým pro přenos optických signálů na vlnových délkách λχ, λ2, · ^2' ' ·

Obvod 10 je určen zejména pro připojení podél komunikačního vedení s kaskádou optických zesilovačů, popsaného jako příklad podle obr.l. V tomto případě brány 11 a 13 optického cirkulátoru 15 budou spojeny s výstupem jednoho z optických vláken 84a-84d a vstupem jednoho z linkových zesilovačů 85a-85d.

Výstup posledního filtru se selektivním odrazem (nejvzdálenějšího od optického cirkulátoru) musí být vhodně zakončen tak, aby bylo zabráněno odrazům rušivého záření do optického cirkulátoru. Pro tento účel může být použita některá z běžných metod známých odborníkům v oboru jako je zakončení úhlovým konektorem s nízkým odrazem 24 . Vhodný konektor je např. model FC/APC vyráběný firmou SEIKOH GIKEN, 296-1 Matsuhidai, Matsudo, Chiba (JP) . Je-li optický obvod 10 umístěn v podél komunikačního vedení v kaskádě s optickými zesilovači, může být zakončení tvořeno dichroickým vazebním členem, který je upraven pro oddělení zbytkového čerpacího záření zesilovače, zapojeným ve směru k obvodu 10, od spontánní emise téhož zesilovače, takže intenzity obou mohou být monitorovány.

Optické spoje mezi různými součástkami optického obvodu mohou být provedeny některou ze známých metod např. buttwelding. Optické spoje mezi různými obvody se selektivním zpožděním 17, 17', 17.'', mohou být rovněž provedeny pomocí optických konektorů, přednostně typů s nízkým odrazem, tak, aby odstranění nebo přidání dalších obvodů se selektivním zpožděním mohlo být snadno provedeno.

Alternativně je možné vytvořit selektivní zpožďovací linku obsahující optický filtr 16 a selektivní zpožďovací obvody 17, 17', 17.'', podél jednoduchého úseku optického vlákna pomocí filtrů 16, 19, 19', 19'', umístěných podél řečeného úseku optického vlákna ve vzdálenostech mezi sebou větších než I_c/2 dále popsanými metodami. Úsek optického vlákna je proto připojen k bráně 12 optického cirkulátoru. Toto alternativní řešení má výhodu v tom, že nevyžaduje optické spoje mezi rozdílnými součástkami selektivní zpožďovací linky, takže jsou odstraněny příslušné útlumy.

Tato selektivní zpožďovací linka může být rovněž vytvořena v modulární verzi podle jiného alternativního řešení sestavením daného počtu filtrů se selektivním odrazem podél úseků optického vlákna podle níže popsaných metod ve vzájemných vzdálenostech větších než I_c/2. Úseky optického vlákna tohoto typu mohou být sestaveny pro různé kombinace vlnových délek a pásem filtrů a mohou být buď alternativně spojeny s bránců 12 optického konektoru nebo spojeny vzájemně do série v závislosti na počtu a vlastnostech kanálů určených pro použití v komunikačním systému.

V každé z popsaných verzí není pořadí umístění filtrů se selektivním odrazem 16, 19, 19', 19'', podél selektivní zpožďovací linky kritické vzhledem k tomuto vynálezu: toto pořadí může být změněno v průběhu sestavování řečeného vedení.

Optické cirkulátory jsou pasivní optické součástky, obecně se třemi nebo čtyřmi bránami rozmístěných v uspořádané posloupnosti, jednosměrně přenášející vstupní záření z každé brány k dalším následujícím branám a zejména k sousední v pořadí následující bráně. Použité cirkulátory jsou přednostně typu, jehož odezva nezávisí na polarizaci. Optické cirkulátory jsou komerčně dostupné součástky. Použitelné podle tohoto vynálezu jsou např. model CR1500, vyráběný firmou JDS FITEL lne., 570 Heston Drive, Nepean, Ontario (CA) nebo model PIFC-100 vyráběný firmou E-TEK DYNAMICS (již zmíněnou).

Filtry se selektivním odrazem uzpůsobené pro použití podle tohoto vynálezu jsou např. vlnovodové filtry s Braggovou mřížkou. Odrážejí záření v úzkém vlnovém pásmu a přenášejí záření vně tohoto pásma. Jsou sestaveny z úseku optického vlnovodu např. optického vlákna, podél kterého vykazuje index lomu periodické změny: jestliže se částí signálu odrážejí na každé změně indexu lomu ve fázi s ostatními, vzniká konstruktivní interference a vstupní signál je odražen. Splnění podmínky konstruktivní interference, která odpovídá maximu odrazu, lze vyjádřit vztahem 21= λ₃/η, kde 1 je mřížková konstanta mřížky vytvořené změnami indexu lomu, λ₃ je vlnová délka vstupního záření a n je index lomu jádra optického vlnovodu. Popsaný jev je uveden v literatuře v souvislosti s Braggovou mřížkou.

Periodické změny indexu lomu mohou být vytvořeny známými metodami jako např. exponováním úseků optického vlákna zbaveného ochranné vrstvy interferenčními proužky vytvořenými intenzivním ultrafialovým svazkem (takovým, jaký generuje excimerový laser, kmitočtově zdvojený argonový laser nebo kmitočtově zečtyřnásobený Nd:YAG laser), který je schopen interferovat sám se sebou ve vhodném interferometrickém systému např. s křemíkovou fázovou maskou jak je popsáno v US patentu č. 5,351,321. Vlákno a zejména jádro je exponováno UV zářením s periodicky proměnnou intenzitou podél optické osy. V úsecích jádra zasaženého UV zářením dochází k částečnému rozrušení Ge-0 vazeb, což způsobuje trvalou změnu indexu lomu.

Výběrem mřížkové konstanty tak, aby byla splněna podmínka konstruktivní interference, je určena střední vlnová délka odraženého pásma dle potřeby.

Touto metodou je možné vyrábět filtry s -3dB vlnovým pásmem 0,2 až 0,3 nm s odrazem ve středu pásma do 99%, střední vlnová délka odraženého pásma je při výrobě definovatelná s přesností +- 0,1 nm a mění se s teplotou jen málo kolem 0,02 nm/stupeň.

Vlnové délky zdrojů 1, 2, 2', 2'', mají toleranční pásmo širší než +- 0,2 až 0,3 nm a pásmové filtry s odpovídající šířkou mohou být dodány. Pro zdroje na bázi např. běžně používaných polovodičových laserů je emitovaná vlnová délka určena s přesnosti typicky +- 1 nm.

Optické vláknové filtry s Braggovou mřížkou mohou být vyrobeny s uvedenými vlastnostmi: šířka pásma odrazu může být větší než 0,2 až 0,3 nm, je-li použita mřížka s proměnnou mřížkovou konstantou podle metody známé např. z článku P.C.Hilla a dalších publikovaném v Electronic Letters, vol.30, No.14, ze 7.7.1994, strany 1172-1174.

Je-li vzhledem k pracovním podmínkám v optickém komunikačním vedení, ve kterém je použito zařízení dle obr.3, nutno kompenzovat chromatickou disperzi na vlnových délkách komunikačních signálů, pak optické vláknové filtry s Braggovou mřížkou s proměnnou mřížkovou konstantou a mající charakteristiky např. podle článku F. Ouelletteho publikovaném v Optics Letters, vol.12, No.10, strany 847-849 z října 1987, mohou být použity jako filtry se selektivním odrazem 16, 19, 19', 19' ' .

Jestliže používáme optický obvod 10 v prostředí se značnými teplotními změnami, optické vláknové filtry 16, 19,

19', 19'' mohou vyžadovat použití stabilizace.

Činnost zařízení na obr.3 lze popsat následujícím způsobem: signály o vlnových délkách λ]., λ£, Xg', ^2 vstupují bránou 11 optického cirkulátoru 15 a šíří se od něj k bráně cirkulátoru 12. Pak signály vstupují do filtru se selektivním odrazem 16. Signál o vlnové délce λ]_ je odražen od brány 12 cirkulátoru a šíří se k bráně 13 cirkulátoru. Záření s vlnovou délkou ležící mimo úzkého pásma se středem na λ]_ (v tomto záření jsou obsaženy všechny zbývající signály o vlnových délkách λ2, λ2', λ2' ' ) místo toho procházejí filtrem 16 a přicházejí přes úsek jednomódového optického vlákna 18 do filtru se selektivním odrazem 19, který odráží záření na vlnové délce /2 ^a přenáší ostatní signály. Signál o vlnové délce /2 se vrací zpět přes vlákno a filtr 16 do brány 12 optického cirkulátoru, kde je smísen se signálem o vlnové délce . Vlivem dvojího průchodu úsekem optického vlákna 18 je signál o vlnové délce λ 2 fázově dekorelován vůči signálu o vlnové délce λχ, a je fázově posunut o délku I_c větší než je koherenční délka zdrojů a 2. Signály na ostatních vlnových délkách λ 2', Á2' ' procházejí filtrem 19 a úsekem optického vlákna 18 ' do filtru 19', na kterém je signál o vlnové délce 1^2 odražen.

Potom tento signál se vrací zpět k bráně 12 optického cirkulátoru fázově posunutý o délku větší než 2 I_c vzhledem k signálu na vlnové délce λχ a o délku větší než I_c vzhledem k signálu na vlnové délce λ 2 , takže je fázově posunut o délku větší než je koherenční délka vzhledem ke každému ze dvou signálů a proto fázově dekorelován s oběma.

Konečně signál na vlnové délce Ίνχ Í^e odražen filtrem 19' ' . Vlivem dvojího průchodu úsekem optického vlákna 18' ^z se smísí s ostatními signály fázově posunutými o délku větší než je koherenční délka vzhledem ke každému z nich a proto je s nimi fázově dekorelován.

Konečně se signály šíří z brány 12 optického cirkulátoru k bráně 13 cirkulátoru , který je spojen s optickým komunikačním vedením, jak je ukázáno na obr.l.

Výše uvedený popis může být bezprostředně rozšířen na větší počet signálů jiných vlnových délek. Zařízení lze snadno upravit pro funkci s tolika komunikačními signály na různých vlnových délkách, kolik je třeba, připojením jednoho selektivního zpožďovacího obvodu pro každý komunikační kanál následovně za prvním v jakémkoliv pořadí.

Toto zařízení lze snadno upravit po jeho vyrobení tak, aby mohlo být znovu sestaveno pro žádaný počet kanálů.

Výše uvedený popis zařízení pro potlačení optického zkreslení podle obr.3 se vztahuje na přednostní uspořádání téhož, kde řečené zařízení obsahuje jeden filtr se selektivním odrazem pro každý přenášený komunikační signál.

Navíc k tomuto přednostnímu uspořádání může být zařízení zhotoveno podle alternativního uspořádání, ve kterém pouze přizpůsobeny některé z komunikačních kanálů jsou k filtrům se selektivním odrazem oddělené vzájemně od sebe úseky jednomódového vlákna o délkách větších než polovina koherenční délky signálů, zatímco zbývající komunikační kanály jsou odraženy jedním nebo více reflektory s dostatečnou šířkou pásma odrazu. Tato konfigurace umožňuje upravit některé z FWM signálů generované směrem k zařízení pro redukci optického zkreslení tak, aby byly fázově dekorelovány vzhledem k odpovídajícím FWM signálům generovaným směrem od zařízení.

Experiment

Pro ověření funkce zařízení pro potlačení optického zkreslení porovnal přihlašovatel v průběhu experimentu optické komunikační vedení podle vynálezu s klasickým typem komunikačního vedení.

Experimentální uspořádání bude nyní popsáno s odvoláním na obr.4.

Dva koherentní optické zdroje jsou označeny 31 a 32. Jsou to dva laditelné polovodičové lasery s externím rezonátorem , model HP81678A vyráběné HEWLETT PACKARD Co., Rockwell, DM (US) a model TSL-80 vyráběné firmou SANTEC, Micom Valley Tohkadai, Kamsue, Komaki, Aichi 485 (JP) . Šířka čáry těchto zdrojů je asi Δν = 100 kHz. Ze vztahu I_c= v/ πΔν , kde v je rychlost šíření záření podél vlákna, získáme hodnotu I_c = 650 m koherenční délky ve vláknu pro použité zdroj e.

Polarizace signálu ze zdroje 32 byla nastavena shodně s polarizaci signálu ze zdroje 31 pomocí zařízení pro ovládání polarizace, které je umístěno na výstupu zdroje 32 a je sestaveno ze dvou prvků otočných kolem osy a tvořené dvěma cívkami jednomódového optického vlákna o průměru 20 až 40 mm. Dva signály se shodnou polarizací jsou sečteny -3 Db vazebním členem 34 a dodány do boosteru 35 model TPA/E-MW dříve zmíněného a dodávaného přihlašovatelem.

Zesílené signály jsou vysílány do prvního stupně přenosového vedení sestávajícího se z optického vlákna s posunutou disperzí 3 6 o délce = 13,8 km. Vlákno má nulovou disperzi v okolí vlnové délky 1543 nm, sklon disperzní křivky je kolem 0,1 ps/(nm^. km) a absorpce činí kolem 0,21 dB/km pro použité vlnové délky.

Obvod 20 pro potlačení optického zkreslení byl spojen s koncem optického vlákna 36. Obsahuje optický cirkulátor 15, model CR1500, dodávaný již zmíněným JDS FITE, připojeným bránou 11 k optickému vláknu 36; optický vláknový filtr s Braggovou mřížkou 16 připojený k bráně 12 optického cirkulátoru a který vykazuje maximální odraz na vlnové délce 1543,7 nm; jednomódové optické vlákno 18, které je připojeno k výstupu filtru 16 a je 460 m dlouhé a jeho délka je proto větší než polovina koherenční délky ( v případech použitých zdrojů činí kolem 325 m); optický vláknový filtr s Braggovou mřížkou 19 připojený k vláknu 18 s vhodně vybranými spektrálními vlastnostmi, které byly v průběhu experimentu dostavovány k vlnovým délkám signálů.

Obr.5 ukazuje spektrální závislost 47 výkonu odraženého popsaným filtrem 16 spojeným do série s jedním s filtrů 19 použitých během experimentu. Pro toto měření byly filtry připojeny ke střední bráně optického cirkulátoru dle experimentálního uspořádání na obr. 4. Závislost 47 , vztažená k měřítku na levé straně grafu, ukazuje výkon měřený na výstupní bráně řečeného optického cirkulátoru, zatímco signál o spektrálním výkonu ukázaném na obr. 5 závislostí 48 (vztaženou k měřítku na levé straně grafu) byl přítomen na vstupní bráně cirkulátoru samotného.

Optický obvod 20 dále obsahuje laditelný interferenční filtr 21 připojený k výstupu filtru 19 a nastavený tak, aby přenášel vlnovou délku generovaného FWM signálu a aby potlačil složky na vlnových délkách zbytkových signálů po průchodu záření filtry 16 a 19. Filtr 21 byl připojen ke vstupu -3 dB vazebního členu 22, jehož druhý vstup byl připojen k bráně 13 optického cirkulátoru 15. Spoje mezi optickými prvky byly provedeny metodou butt-welding.

Záření generované FWM v prvním stupni prochází filtrem 21 a vazebním členem 22, které nejsou zachyceny na obecném schématu obvodu potlačujícího zkresleni 10 popsaným na obr.3, do druhého stupně komunikačního vedení.

Průchod tohoto záření je umožněn z následujícího důvodu: experiment je vztažen k případu komunikačních signálů pouze na dvou vlnových délkách; za těchto podmínek má signál generovaný FWM vlnovou délku odlišnou od obou signálů a jeho šíření podél komunikačního vedení může být potlačeno pomocí filtrů; tato metoda filtrace FWM záření by nemohla být použita, jak bylo dříve ukázáno, v obecnějším případě většího počtu komunikačních kanálů, kdy vlnové délky signálů generovaných FWM mohou kolidovat s vlnovými délkami samotných kanálů a proto nemohou být odfiltrovány; aby bylo možno provést experiment pouze se dvěma komunikačními kanály, který by ověřil, jak jsou signály vznikající při použití FWM sčítány (tento experiment má být proto významný i pro obecnější případy), je nezbytné zajistit průchod záření generovaného FWM v prvním stupni do druhého stupně; filtr 21 a vazební člen 22 to dovolují.

Vazební členy -2dB 22 a 34 jsou typu fused/f ibre dodávané již zmíněnou firmou GOULD.

Následující obvod 20 byl linkový zesilovač 37 , podrobněji model OLA/E-MW vyráběný přihlašovatelem, který je založen na erbiem dopovaném aktivním vlákně opticky čerpaném na vlnové délce λ_ρ = 980 nm. Tento linkový zesilovač má při celkovém výkonu vstupních kanálů -20 dBm zisk kolem 30 dB.

Celkový výstupní optický výkon (signály plus zesílená spontánní emise) činí naopak kolem 12 až 14 dBm.

Signály vycházející z linkového zesilovače 37 byly přivedeny do druhého stupně přenosového vedení sestávající se z jednomódového optického vlákna s posunutou disperzí 38 o délce Lg = 5,1 km. Toto vlákno má nulovou disperzi na vlnové délce 1545 nm, sklon disperzní křivky je kolem 0,1 ps/(nm². km) a absorpci na používaných vlnových délkách kolem 0,21 dB/km.

Po průchodu optickým vláknem 38 byly signály analyzovány optickým spektrálním analyzátorem 39, model MS9030A/MS9701B vyráběného firmou ANRITSU Corp., 5-100-27 Minato-ku, Tokyo (JP).

Obr. 6A a 6B ukazují výkonové grafy FWM signálů generovaných podél optických vláken 3 6 a 38 měřených při pevné vlnové délce zdroje 31 v závislosti na změně vlnové délky zdroje 32. Při tomto měření bylo každé z obou vláken spojeno přímo s nastavitelným atenuátorem připojeným k výstupu zesilovače 35 a k spektrálnímu analyzátoru 39 s dočasným vyřazením ostatních součástí optického obvodu a při výkonu 2 až 4 mW v každém kanálu dodávaném na vstup vlákna. Výkonové hodnoty v μΝ jsou uvedeny na obr. 6A a 6B a normovány ke vstupním signálům o 1 mW (0 dBm) výkonu na kanál podle vztahu:

PFWM^^norm^ ~ PFWM/(Pⁱⁿ31 · Pⁱⁿ32)²' kde piⁿ3i , piⁿ32 jsou výkonové hodnoty vstupních optických nosných. Polarizace signálu ze zdroje 32 byla rotována zařízením 33 až FWM signál měřený na výstupu vlákna 36 nebo výstupu vlákna 38 dosáhl maxima.

Pro vlákno 36 (obr.oA) byla vlnová délka λ]_ optického zdroje 31 pevná na 1533,58 nm a měření výkonu generovaného FWM bylo prováděno v závislosti na změně vlnové délky ky.

optického zdroje 32 mezi hodnotami 1542,80 nm a 1543,80 nm s krokem přibližně 0,05 nm. Výsledky měření jsou označeny plnými čtverečky na obr.cA spojenými čarou 41. Tři vrcholy jsou zřetelně patrny na vlnových délkách 1543,05 nm, 1543,51 nm a 1543,66 nm; podle názoru přihlašovatele tento jev lze vysvětlit skutečností, že na výše zmíněných vlnových délkách je hodnota disperze ve vlákně 36 použitém při experimentu nulová a podmínka fázového synchronismu je splněna.

Numerická simulace na modelu popsaná v Journal of Lightwave Technology, vol.10, No.11, listopad 1992, strany 1553-1561 byla provedena pro optické vlákno 3 6 tvořeného třemi segmenty DS vlákna s nulovou disperzí na λ_ο1 = 1543,05 nm, λ_ο2 = 1543,51 nm, λ_ο3 = 1543,66 nm.

Ostatní parametry použité v modelu tří segmentů vlákna jsou následující:

útlum α = 0,21 dB/km index lomu skla průměr módového pole nelineární susceptibilita 3.řádu n = 1,45

MFD = 8 um

X_im= 4,2 6.10“¹⁴m³/J strmost křivky chromatické disperze

Dc'= 0,1 ps/(nm2. km)

Vypočítaný normovaný výkon intermodulačních špiček Pj?v®4 na vlnových délkách signálu X]_= 1533, 58 nm a λ₂ ležící mezi 1542,80 nm a 1543,80 nm je ukázán na obr.6B závislostí 42.

Z porovnání závislostí 41 a 42 je patrno, že profil FWM intermodulačních špiček vyjádřený z modelu je kvalitativně obdobný experimentálně získanému profilu. Z toho lze dovozovat, že optické vlákno s disperzními vlastnostmi předpokládanými v modelu, použitém v simulaci, představuje přesný model skutečného optického vlákna 36 ve vyšetřovaném vlnovém pásmu zejména s ohledem na generování FWM signálů.

Obr.6B ukazuje odpovídající výsledky pro vlákno 38, použité ve druhém stupni experimentálního zařízení. Křivka 43, spojující experimentálně naměřené body, zachycuje normovaný výkon generovaných FWM signálů pocházející od intermodulace mezi signálem o vlnové délce λ₂ = 1534,84 nm a signálem o vlnové délce λ₂ měnící se od 1544,10 nm do 1546,00 nm s krokem 0,1 nm. Dvě špičky jsou na 1544,80 nm a

1545,40 nm.

Rovněž v tomto případě se dobře shodují experimentální závislosti 43 a 44 s numerickou simulací na modelu optického vlákna 38, složeném ze dvou segmentů s nulovou disperzí na vlnových délkách λθΐ - 1544, 80 nm a Xq2 = 1545, 40 nm a s ostatními parametry shodnými s těmi, které byly použity pro simulaci optického vlákna 36.

Data získaná pro disperzi optických vláken 36 a 38 byla použita pro následnou numerickou simulaci celkového chování zařízení pro potlačení optického zkreslení ukázaného na obr.4. Simulovaná data byla porovnána s experimentálními výsledky na obr.7.

Obr.7 ukazuje normované výkony p FWM signálů generovaných intermodulací mezi prvním signálem o vlnové délce λχ = 1533,7 nm a druhým signálem o vlnové délce Á2, která je proměnná. Získané výsledky jsou uvedeny jak s připojeným, tak i bez připojeného obvodu 20 dle obr.4 pro potlačení optického zkreslení.

Experimenty byly provedeny pro tři hodnoty vlnové délky Ag druhého signálu, λ2χ = 1545,50 nm, λ22 ⁼ 1546,70 nm a λ23 = 1547,80 nm. Místo filtru 19, ukázaného na schématu na obr.4, je použit předešle popsaný typ, připojený metodou butt-welding, který má střed odrazného pásma na odpovídající vlnové délce.

Numerické simulace byly naopak provedeny pro hodnoty Xg mezi 1544 nm a 1549 nm.

Na x-ové ose grafu na obr.7 je ukázána hodnota Xg·

Naproti tomu hodnoty na y-ové ose jsou hodnoty parametru p, které odpovídají normované hodnotě rozdílu mezi výkonem Pp^ítot) (celkový PpwM výkon) FWM signálů měřených na výstupu zařízení a součtu výkonů PfWM(D ^{a f}FWM(2); z nichž druhý představuje výkony měřené na výstupu druhého stupně, FWM signálů generovaných zvlášť podél prvního a druhého stupně tj . podél vláken 36 a 38 podle schématu na obr.4.

Podrobněji vzato je parametr p dán následujícím výrazem:

(íot) - 0) + (2))

2· yjPpwM (0- Pfwm (2)

Abychom mohli odhadnout ρ , bylo nutno změřit kromě celkového výkonu vycházejícího ze zařízení pro každou experimentální vlnovou délku X2 i výkony FWM signálů vycházející z druhého stupně, které by byly generovány podél prvního a druhého stupně bez interference.

Optický výkon PpwM^¹) ^FWM signálu podél prvního stupně, vycházející ze zařízení, může být přímo změřen dočasným připojením spektrálního analyzátoru 39 k výstupu zesilovače nebo k výstupu druhého stupně a vydělením této hodnoty známou hodnotou útlumu vlákna 38,tvořícím druhý stupeň.

Optický výkon Pp^(2) signálu, pocházejícího z FWM podél druhého stupně, lze měřit při připojeném zařízení pro potlačení optického zkreslení 20 dočasným rozpojením optického spoje mezí výstupem filtru 21 a vazebním členem 22, abychom zabránili FWM signálům, generovaným v prvním stupni, vstoupit do druhého stupně, aniž bychom ovlivnili kanálový výkon vstupující do druhého stupně.

Není-li zapojen obvod 20 potlačující zkreslení, optický výkon Pj?wM(2)je místo toho měřen při dočasném nahrazení optického vlákna 36 prvního stupně atenuátorem s odpovídajícím útlumem tak, aby bylo potlačeno generování FWM signálů beze změny kanálového výkonu vstupujícího do druhého stupně.

Body 51, 52, 53 v grafu na obr.7 ukazují experimentální výsledky na třech zmíněných vlnových délkách λ2ΐ, λ22 ^a ^23 vzhledem k případu, kdy je obvod 20 pro potlačení optického zkreslení zapojen mezi první a druhý stupeň zařízení na obr.4.

Je třeba se zmínit, že parametr p má trvale nulovou hodnotu.

Celkový výkon, generovaný FWM, v druhém stupni odpovídá pro každou vlnovou délku λη součtu FWM signálu generovaných v obou stupních . Proto jakýkoliv dodatečný jev způsobený interferencí mezi oběma FWM signály v jednotlivých stupních je eliminován.

Není-li obvod pro potlačení zkreslení 20 zapojen, je výstup vlákna 36 přímo připojen ke vstupu zesilovače 37 v zařízení na obr.4, je naopak výše zmíněná interference účinná, jak potvrzují měření ukázaná na grafu na obr.7 v bodech 54, 55, 56. V obou prvních případech je celkový výkon FWM signálů na výstupu zařízení větší než součet výkonů FWM signálů generovaných v prvním a druhém stupni o zhruba 80%.

V případě měření 56 je celkový výkon FWM signálu na výstupu zařízení vzhledem k vlnové délce druhého signálu λ2 = λ23 nižší než součet výkonů FWM signálů v obou stupních; v tomto případě je interference dvou FWM signálů z obou stupňů částečně destruktivní a připojení optického obvodu 20 pro potlačení zkreslení zvyšuje hodnotu zkreslení vlivem FWM než když je obvod 20 odpojen.

Tento protiklad je možný pouze tehdy, jestliže obecně nelze přesně určit signálové vlnové délky a disperzi optického přenosového vedení. Jak je obecně vysvětleno, nelze předpokládat nej lepší možné podmínky; vždy je naopak možné, že s ohledem na neurčitost nebo díky malým změnám jednoho z parametrů se objeví podmínka pro positivní interferenci mezi FWM signály v jednotlivých stupních.

Tento vynález zabraňuje vytvoření nepříznivé podmínky omezením výkonu celkového FWM signálu vzhledem k součtu výkonů generovaných v jednotlivých zesilovacích stupních.

Křivky 57 a 58 v grafu na obr.7 ukazují výsledky numerických simulací celkového výkonu FWM signálů v dvoustupňovém zařízení bez obvodu pro potlačení zkreslení.

Pro simulaci křivky 57 byl použit dříve popsaný model a odpovídající číselné parametry optických vláken 36 a 38 obou stupňů zařízení.

Křivka 58 naopak vyplývá z numerické simulace, ve které byly použity stejné hodnoty všech ostatních parametrů a byly uvažovány následující vlnové délky s nulovou disperzí optického vlákna 36 prvního stupně:

01 = 1543,1	nm
02 = 1543,6	nm a
03 = 1543,7	nm.

Tyto hodnoty se lehce liší od disperzních hodnot použitých v první numerické simulaci. Rozdíly mezi křivkami 57 a 58 ukazují na vysokou citlivost interference mezi FWM signály generovanými ve dvou stupních na relativně malé změny hodnot vlnových délek s nulovou disperzí podél optických vláken. Tato vysoká citlivost spolu s odpovídající nepřesností při stanovení disperzních vlastností optických vláken může vysvětlit podle názoru přihlašovatele neúplný souhlas mezi experimentálními měřeními (zvláště měření 56) a výsledky numerické simulace (křivka 58) .

Obvod na potlačení optického zkreslení podle tohoto vynálezu je zvláště vhodný pro použití podél mnohostupňového optického komunikačního vedení. Zejména je vhodný pro použití v kombinaci s zesilovačem předpokládaným jako linkový zesilovač např. spolu s linkovým zesilovačem popsaným na obr.2.

Jedno z možných uspořádání je ukázáno na obr.l, kde je obvod pro potlačení optického zkreslení umístěn na výstupu zesilovače ve směru šíření optických signálů.

Linkový zesilovací stupeň s dvojitým čerpáním zahrnující obvod pro potlačení optického zkreslení způsobeného čtyřvlnovou interakcí je uveden na obr. 8. Součástky odpovídají součástkám na obr.2, již popsaném, a jsou označeny stejnými referenčními čísly.

Takový zesilovač obsahuje jedno aktivní vlákn 62, dopované erbiem, a odpovídající čerpací laser 64, připojený přes dichroický vazební člen 63; první optický izolátor 61 je umístěn směrem k aktivnímu vláknu 62 ve směru šíření signálu, který je zesilován, zatímco jeden obvod pro potlačení optického zkreslení 10, již popsaný na obr.3, je umístěn směrem od aktivního vlákna 62.

Optický cirkulátor v optickém obvodu 10 zamezuje šíření zpětně odražených signálů nebo optického zkreslení jakéhokoliv druhu v opačném směru vzhledem ke komunikačním signálům.

Zesilovač dále obsahuje druhé erbiem dopované aktivní vlákno 66 spojené s odpovídajícím čerpacím laserem 68 přes dichroický vazební člen 67; optický izolátor je umístěn směrem od vlákna 66.

Vlastnosti a typy součástek, odpovídající obdobným ve dvoustupňovém zesilovači na obr.2, mohou být s výhodou vybrány ve stejných variantách jako v tomto případě.

Délky aktivních vláken 62 a 66 obou stupňů a výkon emitovaný čerpacími lasery 64 a 68 jsou přednostně vybrány tak, aby celkový vstupní výkon (signály plus spontánní emise) činil zhruba -16 dBm, celkový výkon vstupující do druhého stupně zhruba 7 dBm a celkový výstupní výkon na výstupu druhého stupně zhruba 13 dBm.

Umístění optického obvodu 10 mezi dva stupně zesilovače umožňuje zlepšit šumové číslo a minimalizovat zvýšení ztrát na spoji k optickému obvodu; použití druhého stupně v saturaci ve skutečnosti z větší části kompenzuje útlum v obvodu 10 a pokles celkového optického výstupního výkonu zesilovače, způsobený připojením optického obvodu, je omezen na zhruba 1 dB.

V případě připojení optického obvodu 10 směrem k nobo od linkového zesilovače je možno kompenzovat útlum způsobený samotným sériovým zapojením optického obvodu krátkým úsekem aktivního optického vlákna napájeného přes dichroický vazební člen čerpacím zářením o nízkém výkonu (dodávané např. malým polovodičovým laserem) tak, aby byly signály zesíleny o hodnotu odpovídající útlumu v optickém obvodu 10.

Nezávisle na umístění optického obvodu 10 vůči linkovému zesilovači řečený obvod s výhodou odfiltrovává spontánní emisi, sířící se podél optického komunikačního vedení a kterou může generovat samotný zesilovač. Zesilovač spojený s obvodem pro potlačení zkreslení ve skutečnosti zesiluje komunikační signály a tlumí záření na jiných vlnových délkách vně pásem odrazu filtrů v obvodu 10.

Alternativně k popisu na obr.8 může být linkový zesilovač také vytvořen v konfiguraci s jednostupňovým čerpáním, založeným na zvláštních aplikačních požadavcích. Také v tomto případě obvod pro potlačení optického zkreslení způsobeného FWM může být s výhodou spojen se zesilovačem. V konfiguraci ukázané na obr.9 je obvod 10 stejného typu, jak je popsáno na obr.3, připojen podél optického vlákna 114 zesilovače. Komunikační signály přenášené optickým izolátorem 111 jsou sčítány dichroickým vazebním členem 112 s čerpacím zářením ze zdroje 113. V mezilehlé poloze podél aktivního vlákna 114 je vytvořena vhodná odbočka pro čerpání dichroickými vazebními členy 115 a 116, takže záření v signálovém vlnovém pásmu prochází optickým obvodem 10. Druhý optický izolátor 117 je umístěn na konec aktivního vlákna

114.

Obvod pro potlačení optického zkreslení 10 popsaný na obr.3 umožňuje dekorelovat FWM signály, generované v různých stupních optického komunikačního vedení intermodulací mezi komunikačními signály, šířícími se v daném směru podél samotného vedení.

Obr.10 ukazuje obvod pro potlačení optického zkreslení 10'v obousměrném optickém WDM komunikačním systému podle alternativní verze tohoto vynálezu.

Obvod 10' je připojen podél obousměrného optického komunikačního vedení, obsahujícího úseky pasivního optického vlákna střídavě s obousměrnými optickými zesilovači.

Obvod ukázaný na obr.10 je navržen pro případ čtyř komunikačních kanálů v každém směru. Ukázané zařízení může být nastaveno stejným způsobem jako jednosměrný obvod na obr.3 v závislosti na počtu kanálů skutečně použitých pro přenos v každém směru.

Optický obvod 10' se sestává z optického cirkulátoru 15 'se čtyřmi přístupovými bránami v pořadí 11, 12, 13, 14.

Obvod 10' bude nyní ukázán na případu čtyř optických signálů, přicházejících z úseku komunikačního vedení spojeného s bránou 11 optického cirkulátoru s vlnovými délkami λ]_, λ£, Xg , Xg < a čtyři další optické signály přicházejí z úseku komunikačního vlákna, spojeného s bránou 13 optického cirkulátoru s vlnovými délkami λη, λθ, λ₈ , λ₈ . Odpovídající šířky čar jsou označeny Δνχ, Avg, Avg , Δν₂ , Δν₇, Δν₈, Δν₈ , Δν₈

S bránou 12 optického cirkulátoru .15'je spojen optický filtr 16 se selektivním odrazem na vlnové délce λ₇. S optickým filtrem 16 je spojen selektivní zpožďovací obvod 17 na vlnové délce který obsahuje úsek jednomódového optického vlákna 18, jež je spojen s výstupem filtru 16 a druhý konec je spojen s optickým filtrem 19 se selektivním odrazem na vlnové délce Xg. Úsek 18 jednomódového optického vlákna je tak dlouhý nebo delší než polovina maximální hodnoty I_c pro koherenční délky ν/πΔν]., ν/πΔν2, v/mAvg , ν/πΔν2 , ν/πΔν₇, ν/πΔν₈, ν/πΔν₈ , ν/πΔν₈ zdrojů 1, 2, 2', 2/', 7, 8_, 8/, 8/' v optickém vlákně, kde v je rychlost šíření optického záření ve vlákně.

S bránou 14 optického cirkulátoru 15' j e spojen optický filter 76 se selektivním odrazem na vlnové délce λ₇. S optickým filtrem 76 je spojen selektivní zpožďovací obvod 77 pro vlnovou délku λθ obsahující úsek 7 8 jednomódového optického vlákna , jehož jeden konec je spojen s optickým filtrem se selektivním odrazem na vlnové délce λθ . Úsek 78 jednomódového optického vlákna je tak dlouhý jako I_c/2 nebo delší.

Optický obvod 10'se sestává z jiných selektivních zpožďovacích obvodů 17', 17'', 77', 77' ', z nichž každý obsahuje úsek 18', 18.'', 7 8', 7 8 optického jednomódového vlákna dlouhý jako I_c/2 nebo delší s jedním koncem připojeným k výstupu filtru předcházejícího selektivního zpožďovacího obvodu a druhý konec připojený ke vstupu optického filtru 19', 19'', Tj', 79' ' se selektivním odrazem na vlnové délce y > ^2 / λθ , λθ

Brány 11 a 13 optického cirkulátoru 15'slouží pro připojení podél komunikačního vedení, přednostně poblíž obousměrných optických zesilovačů.

Pro signály na vlnových délkách λη, λθ, λθ , λθ · přicházející z úseku komunikačního vedení, spojeného s bránou 11 optického cirkulátoru, je funkce obvodu stejná jako obvodu 10 na obr.3 s ohledem na předešlý popis.

Dráha průchodu signálů na vlnových délkách λη, λθ, λθ , λθ ' přicházejících od úseku komunikačního vedení připojeného k bráně 13 optického cirkulátoru, vychází od brány 14 optického cirkulátoru, přichází zpět ke stejné bráně po odrazu od filtru 76 nebo selektivních zpožďovacích obvodů 77, 77 ' , 77 ' ' a vychází od brány 11 optického cirkulátoru. Naopak signály s vlnovou délkou mimo pásma odraženého filtry 7 6, 79, 7_9', 7_9'' vycházejí od optického obvodu 10' přes svorku 24.

Tímto obvodem je omezena interference mezi FWM signály generovanými v obou směrech podél komunikačního vedení.

WCC -46

Claims (18)

1. Optický telekomunikační systém obsahující:

- nejméně dva zdroje optických signálů modulované na různých vlnových délkách s odpovídajícími dobami koherence;

multiplexer pro multiplexování řečených signálů do jediného společného optického vlákna;

- optické vláknové vedení spojené na jednom konci s řečeným společným optickým vláknem řečeného multiplexeru;

prostředky pro příjem řečených signálů připojené ke druhému konci řečeného optického vláknového vedení a obsahující demultiplexer řečených optických signálů; vyznačující se tím, že obsahuje prvek pro potlačení čtyřvlnové interakce mezi řečenými signály, kterýžto prvek je opticky připojen sériově podél řečeného optického vláknového vedení a obsahuje optický obvod, obsahující nejméně dva vlnově selektivní filtry, každý s pásmem obsahujícím jeden z řečených optických signálů, řečené filtry jsou opticky spojeny vzájemně sériově v optické dráze, délka nejméně jednoho úseku řečené optické dráhy, obsažená mezi dvěma následujícími filtry, je delší než délka odpovídající době koherence u nejméně jednoho ze řečených zdrojů optických signálů.

2. Optický telekomunikační systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že řečený optický obvod pro každý řečený signál obsahuje vlnově selektivní filtr s vlnovým pásmem zahrnujícím odpovídající optický signál a nezahrnujícím zbývající optické signály, kde řečené filtry jsou opticky zapojeny vzájemně sériově v optické dráze, kde délky úseků řečené optické dráhy mezi dvěma následujícími filtry jsou větší než délka odpovídající dobám koherence každého z řečených zdrojů optických signálů.

3. Optický telekomunikační systém podle nároku 1 vyznačující se tím, že řečený optický obvod se sestává z optického cirkulátoru, který má vstupní bránu a výstupní bránu připojenou k řečenému optickému vláknovému vedení, a nejméně jedna vstup/výstupni brána je připojena k jednomu z řečených vlnově selektivních filtrů.

4. Optický telekomunikační systém podle nároku 1 vyznačující se tím, že řečené vlnově selektivní filtry jsou filtry s Braggovými mřížkami.

5. Optický telekomunikační systém podle nároku 4 vyznačující se tím, že řečené filtry s Braggovými mřížkami jsou vyrobeny z optického vlákna.

6. Optický telekomunikační systém podle nároku 1 vyznačující se tím, že nejméně jeden optický zesilovač je umístěn podél optického vlákna.

7. Optický telekomunikační systém podle nároku 6 vyznačující se tím, že řečený optický zesilovač se sestává z jednoho aktivního optického vlákna dopovaného fluorescenčním dopantem a zdrojem čerpacího záření.

8. Optický telekomunikační systém podle nároku 7 vyznačující se tím, že řečený fluorescenční dopant je erbium.

9. Optický telekomunikační systém podle 7 vyznačující se tím, že prvek pro potlačení zkreslení způsobeného FWM (čtyřvlnovou interakcí) je opticky zapojen do série podél řečeného aktivního optického vlákna v mezilehlé poloze.

10. Optický telekomunikační systém podle nároku 9 vyznačující se tím, že vnější optická dráha čerpacího záření mimo řečeného prvku pro potlačení FMW je tvořena dvěma úseky, na něž je aktivní optické vlákno rozděleno řečeným prvkem.

11. Optický telekomunikační systém podle nároku 9 vyznačující se tím, že řečený optický zesilovač se sestává ze dvou úseků aktivního optického vlákna, z nichž každý zahrnuje zdroj čerpacího záření.

12. Optický telekomunikační systém podle nároku 9 vyznačující se tím, že délka úseku řečeného aktivního optického vlákna, koncentrace fluorescenčního dopantu a výkon čerpacího zdroje jsou operativně vybrány takovým způsobem, že celkový zisk řečeného zesilovače se liší o méně než 2 dB od zisku téhož zesilovače bez řečeného prvku pro potlačení FWM tak, aby optická kontinuita mezi oběma úseky aktivního optického vlákna byla zachována.

13. Proces přenosu optických signálů obsahující:

generování dvou modulovaných optických signálů s odpovídajími vlnovými délkami;

- multiplexování řečených signálů na jednom konci optického přenosového vedení obsahující nejméně jeden úsek jednomódového optického vlákna, v němž je čtyřvlnovou interakcí mezi signály generována intermodulace;

- příjmu řečených signálů na druhém konci řečeného optického přenosového vedení;

vyznačující se tím, že obsahuje funkci selektivního zpožďování řečených signálů v mezilehlé poloze podél řečeného optického přenosového vedení, kde řečená funkce selektivního zpožďování obsahuje:

selektivní vysílání řečených optických signálů do odpovídajících optických drah o předem dané délce tak, že délky jsou uzpůsobeny k fázové dekorelaci řečených signálů vůči sobě;

opětné sloučení řečených signálů po projití optických drah;

- ve kterých nejméně společný. jeden úsek řečených optických drah je 14. Proces přenosu optických signálů podle nároku 13 vyznačující se tím, že obsahuje krok optického zesilování

- 57 řečených signálů nejméně jednou podél řečeného optického přenosového vedení.

15. Proces přenosu optických signálů podle nároku 14 vyznačující se tím, že řečený krok selektivního zpožďování řečených signálů bezprostředně předchází nebo následuje kroky optického zesilování řečených signálů.

16. Optický zesilovač obsahující:

první a druhé aktivní optické vlákno dopované fluorescenčním dopantem;

čerpací prostředky pro řečené první a druhé aktivní optické vlákno upravené pro dodávání čerpací energie,

- vazební prostředky mezi řečeným prvním aktivním optickým vláknem pro navázání řečeného optického čerpacího výkonu a nejméně dvou přenosových signálů na různých vlnových délkách s odpovídajícími dobami koherence;

- prvek pro potlačení čtyřvlnové interakce mezi řečenými signály, kterýžto prvek je opticky zapojen v sérii mezi prvním a druhým aktivním optickým vláknem;

vyznačující se tím, že řečený prvek pro potlačení FWM obsahuje optický obvod zahrnující optické dráhy různé délky, jimiž jsou řečené signály selektivně posílány, a řečené délky jsou takové hodnoty, že nejméně dva signály procházejí zpožděním větším než odpovídající doby koherence.

17. Optický zesilovač podle nároku 16 vyznačující se tím, že nejméně jeden úsek řečených optických drah je společný pro řečené signály.

18. Optický zesilovač podle nároku 16 vyznačující se tím, že řečený fluorescenční dopant je erbium.

19. Optický zesilovač podle nároku 18 vyznačující se tím, že řečené aktivní vlákno obsahuje hliník, germanium a lanthan jako dodatečné dopanty.