CZ283653B6 - Optický zesilovač s aktivním vláknem - Google Patents
Optický zesilovač s aktivním vláknem Download PDFInfo
- Publication number
- CZ283653B6 CZ283653B6 CS905295A CS529590A CZ283653B6 CZ 283653 B6 CZ283653 B6 CZ 283653B6 CS 905295 A CS905295 A CS 905295A CS 529590 A CS529590 A CS 529590A CZ 283653 B6 CZ283653 B6 CZ 283653B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- fiber
- wavelength
- pumping
- optical
- light
- Prior art date
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 103
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 46
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 58
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 38
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 19
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 6
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 9
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 6
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 5
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- -1 erbium ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/39—Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
- H01S3/094003—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
- G05B2219/50372—Load pallets manually, with visual instruction assistance
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
- G05B2219/50373—If pallet is not loaded conforming to instruction, warning
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Lasers (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Optický zesilovač (2) s aktivním vláknem obsahuje laserový vysílač (3) pro připojení k optickému telekomunikačnímu vláknu (1), ze kterého přijímá světlo na přenosové vlnové délce a ve kterém je aktivní vlákno (6) také napájeno ze zdroje světla na čerpací vlnové délce a má délku odpovídající částečné absorpci čerpacího světla přímo do něho vstupujícího, přičemž za aktivním vláknem (6) ve směru přenosu je uspořádán selektivní zrcadlový prvek (8), který odráží světlo na čerpací vlnové délce a je průhledný pro světlo přenosové vlnové délky. Zrcadlový prvek (8) přednostně sestává z optického demultiplexeru (9) uzpůsobeného k oddělení přenosové vlnové délky a čerpací vlnové délky na dvou vstupních vláknech (11, 12), přičemž u konce vlákna (7) nesoucího čerpací vlnovou délku je uspořádáno zrcadlo (13) odrážející alespoň čerpací vlnovou délku.ŕ
Description
Oblast techniky
Vynález se týká optického zesilovače s aktivním vláknem, uzpůsobeného pro připojení k optickému vláknu v optickém telekomunikačním systému, tvořeného částí aktivního optického vlákna a čerpacím laserovým vysílačem, uzpůsobeným pro připojení k optickému telekomunikačnímu vláknu a přijímajícím z něho světlo na vysílací vlnové délce, přiváděné ze zdroje světla na čerpací vlnové délce nižší než vysílací vlnová délka, kteréžto čerpací světlo může být absorbováno v aktivním vláknu.
Dosavadní stav techniky
V oboru telekomunikačních linek byla v minulé době zavedena optická vlákna, do kterých vstupuje modulovaný světelný signál. Tyto optické systémy jsou zvláště výhodné, především proto, že optická vlákna mohou přenášet signál na velké vzdálenosti při velmi malém útlumu.
Pro další zvětšení vzdálenosti přenosu signálu jsou známy optické zesilovače, které jsou opatřeny částí tak zvaného „aktivního“ vlákna, do kterého se přivádí světelná „čerpací“ energie s nižší vlnovou délkou než energie signálu, kterážto čerpací energie působí uvnitř aktivního vlákna přechod do stavu laserové emise přítomných dopovacích látek; přítomnost signálu o vlnové délce, odpovídající tomuto stavu laserové emise, způsobuje přechod atomů dopovací látky ze stavu laseru do základního stavu, což je spojeno s emisí světla, konzistentní se signálem, takže tento je zesílen.
Tyto optické zesilovače umožňují dosáhnout zesílení signálu ve vláknu bez použití elektronických přístrojů, které vyžadují přeměnu optického signálu na elektrický, jeho elektrické zesílení a opětné převedení v optický signál, čímž se do telekomunikační linky zavedou všechna omezení, vlastní použitým elektronickým přístrojům, a zejména omezení kmitočtu přenosu.
Optické zesilovače vyžadují pro svou činnost zdroje čerpacího světla zvláštní vlnové délky, nižší než přenosová vlnová délka, která se zavádí do vlákna, nesoucího signál, dichroickým vazebním členem nebo optickým multiplexerem a difunduje v aktivním vláknu se zvětšujícím se útlumem světelné energie v délce vlákna, hlavně vlivem přenosu energie do dopovacích látek, vybuzených do stavu laserové emise.
Světelná čerpací energie, ovlivňující zisk zesilovače, tudíž v aktivním vláknu postupně klesá, takže využití vlastností aktivního vlákna se postupně snižuje po jeho délce.
Minimum světelné energie, které je požadováno pro každou část aktivního vlákna pro dosažení zisku zesílení, se označuje jako prachová energie, nad kterou nastává populační inverze, to znamená, že je větší počet atomů ve vybuzeném stavu laserové emise než v základním stavu a tedy fotony signálu mohou způsobit přechod ze stavu laserové emise do základního stavu emise světla, tudíž se zvyšuje zisk.
Naopak, je-li světelná energie nižší než prahová energie, je atomová populace vyšší v základním stavu a fotony signálu velmi pravděpodobně samy způsobí přechod do vybuzeného stavu, takže nastane útlum signálu místo jeho zesílení.
Protože zde je také možnost spontánního přechodu z vybuzeného stavu do základního stavu s emisí světla, nezávislou na signálu, definovaná jako „šum“, za přítomnosti nízkých zisků, to je při čerpací energii mírně vyšší než je prahová energie, je zde vysoký poměr signál/šum, který
- 1 CZ 283653 B6 zlepšuje jakost přenosu; vskutku, když hodnoty čerpací energie jsou blízké prahovým hodnotám, to je za podmínky omezené populační inverze, je větší počet atomů podroben spontánnímu přestupu vzhledem ktěm, ve kterých nastává stimulovaný přechod, dávající vznik zisku: následkem je zhoršení poměru signál/šum.
Vzhledem k tomuto jevu se volí aktivní vlákno o podstatně kratší délce, než je délka, odpovídající dosažení prahové energie u jeho koncového úseku.
V této souvislosti, ačkoliv část čerpací energie je nevyužita, takže účinnost zesilovače je omezena, a navíc, protože tato energie difunduje v přenosovém vláknu ve směru za zesilovačem, mohou vzniknout nevýhody, zvláště když popisovaný zesilovač je předzesilovač na konci přenosové linky, připojené k přijímacímu elektronickému přístroji.
Je tedy nutné vytvořit optický zesilovač, mající omezený „šumový obraz“, to je mající maximum výstupního poměru signál/šum a uzpůsobený k vyloučení nevyužité čerpací energie na výstupu zesilovače.
Úkolem předloženého vynálezu tudíž je vytvořit optický zesilovač s aktivním vláknem výše popsaného typu, který by měl vysokou účinnost s ohledem na čerpací energii a dosahoval maxima využití aktivního vlákna při udržování čerpací energie v podstatě na stálé hodnotě po celé jeho délce a současně by zamezoval propagaci čerpacího světla mimo aktivní vlákno.
Podstata vynálezu
Vynález řeší úkol tím, že vytváří optický zesilovač s aktivním vláknem, uzpůsobený pro připojení k optickému vláknu v optickém telekomunikačním systému a obsahující část aktivního optického vlákna a čerpací laserový vysílač, uzpůsobený pro připojení k optickému telekomunikačnímu vláknu a přijímající z něho světlo na vysílací vlnové délce, přiváděné ze zdroje světla na čerpací vlnové délce nižší než vysílací vlnová délka, kteréžto čerpací světlo může být absorbováno v aktivním vláknu, jehož podstata spočívá v tom, že aktivní vlákno má délku, odpovídající částečné absorpci přímo vstupujícího čerpacího světla, přičemž za aktivním vláknem ve směru přenosu je uspořádán selektivní zrcadlový prvek pro odrážení světla na čerpací vlnové délce a propustný pro světlo o vysílací vlnové délce.
Je výhodné, když zrcadlový prvek má odrazivost v aktivním vláknu nižší než -40 dB na vysílací vlnové délce a vyšší než -10 dB na čerpací vlnové délce.
Dále je výhodné, když zrcadlový prvek sestává z oddělených součástek, obsahujících dichroické zrcadlo a dvě zaostřovací skupiny, uzpůsobené vysílat světlo z aktivního vlákna na dichroické zrcadlo a z dichroického zrcadla do optického telekomunikačního vlákna.
Dále je výhodné, když zrcadlový prvek sestává z jednoho nebo několika monolitických prvků optického vlákna.
Dále je výhodné, když zrcadlový prvek sestává z optického demultiplexeru, majícího vstupní vlákno, připojeného ke konci aktivního vlákna a uzpůsobeného k příjmu vysílací vlnové délky a čerpací vlnové délky multiplexně v jediném vláknu, a dvě výstupní vlákna, přičemž demultiplexer je uzpůsoben k oddělení vysílací vlnové délky na jednom z výstupních vláken a čerpací vlnové délky na druhém výstupním vláknu, kde výstupní vlákno, nesoucí vysílací vlnovou délku, je připojeno k telekomunikačnímu vláknu, a výstupní vlákno, nesoucí čerpací vlnovou délku, je na svém konci opatřeno zrcadlem, odrážejícím alespoň čerpací vlnovou délku.
-2 CZ 283653 B6
Dále je výhodné, když zrcadlový prvek je dichroickým zrcadlem, majícím odrazivost nižší než -2 dB na signální vlnové délce a vyšší než -5 dB na čerpací vlnové délce.
Dále je výhodné, když demultiplexer má izolaci vyšší než -10 dB mezi vysílací vlnovou délkou a čerpací vlnovou délkou.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález je znázorněn na výkrese, kde obr. 1 znázorňuje schéma optického zesilovače podle známého stavu techniky, obr. 2 je diagram, znázorňující změnu čerpací energie a odpovídající zesilovací zisk v aktivním vláknu zesilovače z obr. 1, obr. 3 znázorňuje schéma optického zesilovače podle předloženého vynálezu, obsahujícího odrazivou jednotku, obr. 4 znázorňuje obměněné provedení optického zesilovače z obr. 3, a obr. 5 je diagram, znázorňující změnu čerpací energie a odpovídající zesilovací zisk v aktivním vláknu zesilovače z obr. 3.
Příklady provedení vynálezu
Struktura optického zesilovače s aktivním vláknem je schematicky znázorněna na obr. 1, kde je telekomunikační optické vlákno 1, do kterého se přivádí vysílací signál S£ o vlnové délce s; když po určité délce vlákna £ tento signál zeslábne, pošle se z účelem zesílení na vstup dichroického vazebního členu 2 nebo optického multiplexeru o sobě známého typu, kde se spojí s čerpacím světlem Lp vlnové délky p, vysílaným čerpacím laserovým vysílačem 3 na vstup dichroického vazebního členu 2 příslušným vláknem 4. Obě vlnové délky, spojené v jednom vláknu 5, vystupují z dichroického vazebního členu 2 a jsou vedeny do aktivního vlákna 6.
V aktivním vláknu 6 probíhá za přítomnosti světelné čerpací energie emise světla, která je stimulována na vlnové délce s a tedy zesiluje vysílaný signál Ss; vysílaný signál S, je potom zaveden do vysílacího vlákna 7 a potom jde na místo svého určení, což může být další úsek optické linky nebo koncový přijímací přístroj.
V prvním případě je zesilovač definován jako linkový zesilovač, zatímco ve druhém případě je sestava definována jako „předzesilovač“, to je přístroj, uzpůsobený ke zvýšení intenzity optického signálu na konci přenosové linky před jeho přeměnou v elektrický signál.
Jak plyne z obr. 2, světelná čerpací energie P v aktivním vláknu klesá se zvětšováním délky vlákna £ a má v podstatě lineární průběh, vycházející ze vstupní hodnoty Pj, protože je absorbována vláknem, takže v něm obsažené dopovací látky jsou přivedeny do stavu laserové emise.
Po projití úseku U aktivního vlákna dosáhne čerpací energie uvnitř saturační hodnoty energie F£, pod kterou je rozdělení energie ve vláknu takové, že nepůsobí zesílení vysílaného signálu, to je zisk, nýbrž zeslabení tohoto signálu následkem přechodu aktivních látek vlákna do vybuzeného stavu a zničení světelné energie signálu.
Kvalitativní průběh zisku G v závislosti na délce aktivního vlákna je znázorněn na obr. 2: jak je patrno z diagramu, pro délky vlákna, blízké saturační délce £ zisk vykazuje velmi malý růst, až na hodnotu Gmax, zatímco pro délky vlákna větší než £ nastává snížení zisku.
Pro praktické účely se tedy užívá délka vlákna £, menší než £ za účelem dosažení dostatečného zisku Gu pro signál, při vzniku minimálního šumu, způsobeného spontánními přechody ze stavu laserové emise do základního stavu.
Šum je ve skutečnosti úměrný populaci atomů, přítomné v horní laserové úrovni a klesá s menší rychlostí než zisk po délce vlákna, jak klesá ve vláknu čerpací energie.
Jak je patrno z obr. 2, v aktivním vláknu je maximum čerpací energie P, určující maximální 5 dosažitelný zisk na jednotku délky vlákna, pouze v počáteční oblasti vlákna, zatímco dále je čerpací energie značně nižší, což má za následek snížené využití možné délky aktivního vlákna pro účely zesílení, jak ukazuje diagram zisku, znázorněný na obr. 2.
V případě předzesilovače, to je zesilovače, umístěného na konci optické linky bezprostředně před ίο přijímacím a opticko/elektrickým transformačním členem signálu, je možné dosáhnout zvýšení příjmové odezvy, když je šum předzesilovače nižší než šum přijímacího přístroje.
Protože šum zesilovače je úměrný jeho zisku, existuje hodnota zisku, pro kterou jsou oba šumové příspěvky stejné; to je hodnota maximálního zisku, která má být použita v předzesilovači 15 pro zlepšení odezvy na příjem.
Použití vyšších zisků předzesílení může být na druhé straně vhodné z různých důvodů za účelem použití levnějšího přístroje za předzesilovačem bez nepříznivého ovlivnění příjmové odezvy signálu.
Při použití optických zesilovačů jako předzesilovačů se používá délka vlákna, schopná dodávat čerpací energii P na konci vlákna, která dává zvýšení celkového zisku stejné úrovně jako zvýšení odezvy.
Podle předloženého vynálezu, jak je patrno zobr. 3, je v zesilovací jednotce, obsahující dichroický vazební člen 2, čerpací laser 3 a aktivní vlákno 6, ve směru přenosu za aktivním vláknem 6 uspořádán selektivní zrcadlový prvek 8, uzpůsobený odrážet čerpací vlnovou délku p a propouštějící přenosovou vlnovou délku s.
K. výstupu zrcadlového prvku 8 je připojeno přenosové vlákno 7, nesoucí zesílený signál na místo jeho určení.
Zrcadlový prvek 8, jak je patrno z diagramu na obr. 5, odráží zbytkovou čerpací energii Pj, přítomnou na konci úseku jE aktivního vlákna 6, dozadu v aktivním vláknu 6, takže odražená 35 energie Pnf se přičítá k čerpací energii P^, přímo vysílané z laseru 3, takže v aktivním vláknu 6 je hodnota čerpací energie vysoká, téměř stálá nebo klesající se sníženým poklesem po celé délce použitého aktivního vlákna 6, jak je znázorněno přerušovanou čarou na obr. 5.
Je tedy možno udržet vysokou hodnotu populační inverze v celém vláknu, což způsobí zvýšený 40 zisk, neboť šum, vyvíjený zesilovačem, je stejný.
Zrcadlový prvek 8 může být vyroben v „mikrooptice“ použitím selektivního zrcadla, vytvořeného s vhodně zpracovanou deskou, odrážející pouze čerpací vlnovou délku, opatřeného čočkovými zaostřovacími členy apod., uzpůsobenými k vedení světla z optického vlákna k zrcadlu a od 45 zrcadla opět do optického vlákna za zrcadlem, nad odráženou vlnovou délkou, a do přenosového vlákna za zrcadlem nad průchozí vlnovou délkou; alternativně je možno zrcadlový prvek 8 vyrobit v monolitické formě použitím stejného přenosového optického vlákna nebo několika optických vláken, což je výhodné s ohledem na montážní stabilitu.
Podle výhodného vytvoření předloženého vynálezu, znázorněného na obr. 4, sestává zrcadlový prvek 8 ze druhého dichroického vazebního členu 9, nebo optického demultiplexeru, který má vstupní vlákno 10 a dvě výstupní vlákna 11, 12, ve kterých jsou přenosová vlnová délka s a čerpací vlnová délka p navzájem odděleny.
-4CZ 283653 B6
K výstupnímu vláknu 11 je ve směru přenosu ze zesilovačem připojeno přenosové optické vlákno 7, zatímco zrcadlo 13 je připojeno k výstupnímu vláknu 12.
Jak je v oboru známo, demultiplexer je optický prvek, uzpůsobený ke příjmu světla o dvou vlnových délkách na jediném vstupu a k vysílání stejných vlnových délek odděleně na dvou výstupních vláknech.
Reálný optický demultiplexer nebo oddělovací přístroj, stejně jako multiplexer nebo dichroický směšovač, má určitý stupeň oddělení mezi výstupními vlnovými délkami, to znamená, že malý zlomek přenosového signálu může být zjištěn na výstupním vláknu 12 demultiplexeru. Když je takovýto signál odražen zrcadlem 13, může být nebezpečný v přenosové lince a v optickém vláknu, protože může být zesílen a může způsobit interferenční jevy v přenášeném signálu.
Kdyby tedy měl vstup demultiplexeru nízký stupeň izolace mezi vlnovými délkami, to je nižší než 20 dB, bylo by třeba učinit opatření v uspořádání dichroického zrcadla 13, aby toto mělo sníženou odrazivost pro přenosové vlnové délky, nižší než -20 dB, takže v zrcadlovém prvku 8, vytvořeném v tomto provedení s demultiplexerem 9 a s dichroickým zrcadlem 13, bude celková izolace ve všech případech pro vlnovou délku s větší než 40 dB.
Je třeba uvést, že světlo o vlnové délce s prochází demultiplexerem dvakrát, před a po odrazu: izolace demultiplexeru tedy působí dvakrát omezení světelné energie vlnové délky s, odrážené zrcadlem a vstupující do vlákna 6 a potom do přenosové linky.
Bude-li mít demultiplexer stupeň izolace vyšší než 20 dB, bude dostatečně zajišťovat potlačení odrazových šumů na přenosové vlnové délce v lince a zrcadlo 13 bude odrážet všechny použité vlnové délky.
S výhodou může být zrcadlo 13 získáno zploštěním konce vlákna 12, odříznutého rozštěpením nebo jinými známými technikami, vhodnými pro vytvoření odrazivého povrchu na konci vlákna 12.
Provedení vynálezu podle obr. 4 je zvláště výhodné proto, že je zcela zhotoveno z optického vlákna a tedy je pevné a odolné proti vibracím či deformacím, kterým může být miniaturní zaostřovací přístroj vystaven, a také proto, že kombinace izolačních charakteristik demultiplexeru a charakteristik selektivní odrazivosti dichroického zrcadla dává velkou volnost při návrhu za účelem dosažení nej výhodnějšího výsledku pro určitou aplikaci a dává zvláště maximální odraz na čerpací vlnové délce, zatímco odraz na přenosové vlnové délce je minimální. Zesilovací jednotka podle předloženého vynálezu byla vytvořena podle schématu na obr. 4 a pro srovnání byla vytvořena zesilovací jednotka podle obr. 1.
V obou provedeních byla použita přenosová linka, mající signál vlnové délky s 1536 nm a čerpací laserová dioda 3 o výkonu 10 mW a vlnové délce p 980 nm.
Byl použit optický multiplexer nebo vazební člen 2 o vlnových délkách 980 až 1536 nm s 90% vazbou na 980 nm a izolací 15 dB.
V obou zkouškách bylo použito aktivní vlákno 6 typu Si/Ge, dopované ionty erbia (Er3-).
V zesilovací jednotce podle obr. 1 bylo použito aktivní vlákno o délce 9 m, zatímco v zesilovací jednotce podle obr. 3 mělo aktivní vlákno délku 7 m.
V zesilovači podle obr. 4 měl demultiplexer 9 980 až 1536 nm 90%ní vazbu při 980 nm a 90%ní vazbu při 1436 nm; na obou výstupních větvích byla izolace 30 dB.
Zrcadlo 13 bylo vytvořeno pozlacením konce vlakna 11 demultiplexeru.
Uspořádání, znázorněné na obr. 1 s aktivním vláknem o délce 9 m dalo zisk rovný 20 dB, se šumem, definovaným jako (S/N)‘i/(S/N)0=5dB.
Uspořádání pole obr. 3 s aktivním vláknem o délce 7 m dalo zisk G? rovný 20 dB, to je stejný, se šumem, definovaným jako (S/N)j/(S/N)0=3 dB, což znamená snížení šumu o 1,5 dB.
Následkem toho bylo dosaženo významné zlepšení jakosti přenášeného signálu vlivem nižšího šumu, vnášeného do přenosové linky ze zesilovače podle předloženého vynálezu.
Kromě toho přítomnost demultiplexeru 9 umožňuje eliminaci čerpací vlnové délky z linky 7, což vylučuje použití filtrů nebo podobných zařízení.
Zesilovačem podle předloženého vynálezu je možno dosáhnout zlepšení odezvy v přijímacím přístroji bez zvýšení čerpací energie, které by vyžadovalo použití laserových diod většího výkonu nebo dvou spojených diod, když předešlé nejsou vždy k dosažení, jsou nákladné, zatímco spojené diody jsou více vystaveny poškození a poruchám.
Obecněji možno uvést, že optický zesilovač podle předloženého vynálezu v závislosti na zvláštních požadavcích každé odlišné aplikace umožňuje buď zlepšit průběh šumu při přenosu při stejném výkonu, nebo získat vyšší zisk při stejné čerpací energii, nebo bez změny dosaženého zisku použít čerpací zdroj světla o nižším výkonu.
Ačkoliv byl vynález popsán ve spojení s optickými předzesilovači, není třeba jej uvažovat jako na tyto zesilovače omezený, neboť může být rovněž použit pro linkové zesilovače a podobné přístroje, ve kterých je třeba dosáhnout vysokou úroveň čerpací energii po celé délce použitého optického vlákna.
Je možno provést řadu obměn, aniž by se vybočilo z rozsahu vynálezu v jeho obecných charakteristikách.
Claims (7)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Optický zesilovač s aktivním vláknem, uzpůsobený pro připojení k optickému vláknu v optickém telekomunikačním systému, tvořený částí aktivního optického vlákna a obsahující čerpací laserový vysílač, uzpůsobený pro připojení k optickému telekomunikačnímu vláknu a přijímající z něho světlo na vysílací vlnové délce, přiváděné ze zdroje světla na čerpací vlnové délce nižší než vysílací vlnová délka, kde čerpací světlo může být absorbováno v aktivním vláknu, vyznačující se tím, že aktivní vlákno (6) má délku, odpovídající částečné absorpci přímo vstupujícího čerpacího světla, přičemž za aktivním vláknem (6) ve směru přenosu je uspořádán selektivní zrcadlový prvek (8) pro odrážení světla na čerpací vlnové délce a propustný pro světlo na vysílací vlnové délce.
- 2. Optický zesilovač podle nároku 1, vyznačující se tím, že zrcadlový prvek (8) má odrazivost v aktivním vláknu nižší než —40 dB na vysílací vlnové délce a vyšší než -10 dB na čerpací vlnové délce.
- 3. Optický zesilovač podle nároku 1, vyznačující se tím, že zrcadlový prvek (8) sestává z oddělených součástek, obsahujících dichroické zrcadlo a dvě zaostřovací skupiny pro vysílání světla z aktivního vlákna na dichroické zrcadlo a z dichroického zrcadla do optického telekomunikačního vlákna (7).
- 4. Optický zesilovač podle nároku 1, vyznačující se tím, že zrcadlový prvek sestává z jednoho nebo několika monolitických prvků optického vlákna.
- 5. Optický zesilovač podle nároku 4, vyznačující se tím, že zrcadlový prvek (8) sestává z optického demultiplexeru (9) se vstupním vláknem (10), připojeného ke konci aktivního vlákna (6) a uzpůsobeného k příjmu vysílací vlnové délky a čerpací vlnové délky multiplexně v jediném vláknu, a dvě výstupní vlákna (11, 12), přičemž demultiplexer (9) je uzpůsoben k oddělení vysílací vlnové délky na jednom z výstupních vláken (11, 12) a čerpací vlnové délky na druhém výstupním vláknu (11, 12), kde výstupní vlákno (11), nesoucí vysílací vlnovou délku, je připojeno k telekomunikačnímu vláknu (7), a výstupní vlákno (12), nesoucí čerpací vlnovou délku, je na svém konci opatřeno zrcadlem (13), odrážejícím nejméně čerpací vlnovou délku.
- 6. Optický zesilovač podle nároku 5, vyznačující se tím, že zrcadlový prvek (8) je tvořen dichroickým zrcadlem, majícím odrazivost nižší než -2 dB na signální vlnové délce a vyšší než -5 dB na čerpací vlnové délce.
- 7. Optický zesilovač podle nároku 5, vyznačující se tím, že demultiplexer (9) má izolaci vyšší než -10 dB mezi vysílací vlnovou délkou a čerpací vlnovou délkou.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT02219689A IT1237135B (it) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | Gruppo di amplificazione ottico a basso rumore, con riflessione della potenza di pompaggio. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS529590A3 CS529590A3 (en) | 1992-04-15 |
| CZ283653B6 true CZ283653B6 (cs) | 1998-05-13 |
Family
ID=11192901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS905295A CZ283653B6 (cs) | 1989-10-30 | 1990-10-29 | Optický zesilovač s aktivním vláknem |
Country Status (26)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5138483A (cs) |
| EP (1) | EP0426221B1 (cs) |
| JP (1) | JP2963187B2 (cs) |
| KR (1) | KR950009326B1 (cs) |
| CN (1) | CN1018787B (cs) |
| AR (1) | AR244918A1 (cs) |
| AT (1) | ATE99841T1 (cs) |
| AU (1) | AU636669B2 (cs) |
| BR (1) | BR9005621A (cs) |
| CA (1) | CA2028639C (cs) |
| CZ (1) | CZ283653B6 (cs) |
| DE (1) | DE69005794T2 (cs) |
| DK (1) | DK0426221T3 (cs) |
| ES (1) | ES2049915T3 (cs) |
| FI (1) | FI97259C (cs) |
| HK (1) | HK111394A (cs) |
| HU (1) | HU210854B (cs) |
| IE (1) | IE64719B1 (cs) |
| IT (1) | IT1237135B (cs) |
| MY (1) | MY107270A (cs) |
| NO (1) | NO302328B1 (cs) |
| PE (1) | PE5191A1 (cs) |
| PL (1) | PL164795B1 (cs) |
| PT (1) | PT95726B (cs) |
| RU (1) | RU2085043C1 (cs) |
| SK (1) | SK280517B6 (cs) |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2019253C (en) * | 1989-06-23 | 1994-01-11 | Shinya Inagaki | Optical fiber amplifier |
| JP2734209B2 (ja) * | 1991-01-28 | 1998-03-30 | 日本電気株式会社 | 光ファイバ増幅器 |
| DE59203263D1 (de) * | 1991-05-18 | 1995-09-21 | Sel Alcatel Ag | Optisches Nachrichtenübertragungssystem mit optischer Steuerung eines optischen Verstärkers oder Wellenlängenkonversion der optischen Signale. |
| FR2679341A1 (fr) * | 1991-07-17 | 1993-01-22 | Alcatel Nv | Amplificateur a fibre optique dopee a l'erbium. |
| JPH05142595A (ja) * | 1991-11-22 | 1993-06-11 | Nec Corp | 光情報信号増幅装置 |
| DE4214766A1 (de) * | 1992-05-04 | 1993-11-11 | Sel Alcatel Ag | Faseroptischer Verstärker mit rückwirkungsunempfindlichem Pumplaser |
| JPH05347449A (ja) * | 1992-06-12 | 1993-12-27 | Ando Electric Co Ltd | 信号光及び信号光と波長の違う連続光を増幅する光増幅器 |
| US5283686A (en) * | 1992-07-27 | 1994-02-01 | General Instrument Corporation, Jerrold Communications | Optical systems with grating reflector |
| US6339191B1 (en) * | 1994-03-11 | 2002-01-15 | Silicon Bandwidth Inc. | Prefabricated semiconductor chip carrier |
| DE69416396T2 (de) * | 1994-04-11 | 1999-06-10 | Hewlett-Packard Gmbh, 71034 Boeblingen | Rauschpegelmessungsverfahren in Gegenwart von einem Signal |
| EP0729207A3 (en) * | 1995-02-24 | 1997-10-15 | At & T Corp | Fiber optic amplifier comprising an optical circulator |
| DE69637562D1 (de) | 1995-03-20 | 2008-07-24 | Fujitsu Ltd | Verfahren und Vorrichtung zur optischen Signalverarbeitung |
| US6016213A (en) * | 1996-07-08 | 2000-01-18 | Ditech Corporation | Method and apparatus for optical amplifier gain and noise figure measurement |
| DE19723267A1 (de) * | 1997-06-03 | 1998-12-10 | Heidelberger Druckmasch Ag | Verfahren und Anordnung zur Reduzierung des Pumplichts am Austritt eines Fiberlasers |
| US5991070A (en) * | 1997-11-14 | 1999-11-23 | Sdl, Inc. | Optical amplifier with oscillating pump energy |
| JPH11275021A (ja) * | 1998-03-20 | 1999-10-08 | Fujitsu Ltd | 光増幅装置 |
| JPH11307844A (ja) * | 1998-04-27 | 1999-11-05 | Fujitsu Ltd | 能動型光ファイバ及び光ファイバ増幅器 |
| JP4179662B2 (ja) | 1998-04-27 | 2008-11-12 | 富士通株式会社 | 光増幅器及び能動型光ファイバ |
| EP1183757A1 (fr) * | 1999-06-09 | 2002-03-06 | Commissariat A L'energie Atomique | Amplificateur optique |
| US6690507B2 (en) * | 2002-01-30 | 2004-02-10 | Corning Incorporated | Double-pumped raman amplifier |
| WO2003077383A1 (fr) * | 2002-03-13 | 2003-09-18 | Nikon Corporation | Dispositif d'amplification lumineuse, son procede de fabrication, source de lumiere mettant ce dispositif en application, dispositif de traitement lumineux utilisant la source de lumiere et dispositif d'exposition utilisant cette source de lumiere |
| US7034387B2 (en) * | 2003-04-04 | 2006-04-25 | Chippac, Inc. | Semiconductor multipackage module including processor and memory package assemblies |
| DE102005031897B4 (de) * | 2005-07-07 | 2007-10-25 | Siemens Ag | Mehrstufiger Faserverstärker |
| JP4838847B2 (ja) | 2005-08-17 | 2011-12-14 | コオ キム，ジョン | 給水弁カートリッジ |
| US8817366B2 (en) * | 2009-09-07 | 2014-08-26 | Xieon Networks S.A.R.L. | Optical fiber amplifier with improved transient performance |
| US11323105B2 (en) | 2018-06-15 | 2022-05-03 | Fermi Research Alliance, Llc | Method and system for arbitrary optical pulse generation |
| US11621778B2 (en) | 2019-06-11 | 2023-04-04 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical communication system and optical communication method |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS592490A (ja) * | 1982-06-28 | 1984-01-09 | Hitachi Ltd | Ｆｍテレビジヨン信号の受信回路 |
| US5048026A (en) * | 1983-09-30 | 1991-09-10 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Fiber optic amplifier |
| US4674830A (en) * | 1983-11-25 | 1987-06-23 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Fiber optic amplifier |
| US4938556A (en) * | 1983-11-25 | 1990-07-03 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Superfluorescent broadband fiber laser source |
| GB2151869B (en) * | 1983-12-16 | 1986-12-31 | Standard Telephones Cables Ltd | Optical amplifiers |
| US4681396A (en) * | 1984-10-09 | 1987-07-21 | General Electric Company | High power laser energy delivery system |
| US4637025A (en) * | 1984-10-22 | 1987-01-13 | Polaroid Corporation | Super radiant light source |
| US4712075A (en) * | 1985-11-27 | 1987-12-08 | Polaroid Corporation | Optical amplifier |
| AU6938687A (en) * | 1986-01-31 | 1987-08-25 | Advanced Lasers Ltd | Fibre communication laser system |
| GB8613192D0 (en) * | 1986-05-30 | 1986-07-02 | British Telecomm | Optical resonating device |
| GB8622745D0 (en) * | 1986-09-22 | 1986-10-29 | Plessey Co Plc | Bistable optical device |
| US4782491A (en) * | 1987-04-09 | 1988-11-01 | Polaroid Corporation | Ion doped, fused silica glass fiber laser |
| US4964131A (en) * | 1988-12-16 | 1990-10-16 | The Board Of Trustees Of The Leland Standford Junior University | Broadband optical fiber laser |
| US4963832A (en) * | 1989-08-08 | 1990-10-16 | At&T Bell Laboratories | Erbium-doped fiber amplifier coupling device |
-
1989
- 1989-10-30 IT IT02219689A patent/IT1237135B/it active IP Right Grant
-
1990
- 1990-10-11 AU AU64587/90A patent/AU636669B2/en not_active Ceased
- 1990-10-15 EP EP90202730A patent/EP0426221B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-10-15 DK DK90202730.9T patent/DK0426221T3/da active
- 1990-10-15 ES ES90202730T patent/ES2049915T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1990-10-15 DE DE69005794T patent/DE69005794T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-10-15 AT AT90202730T patent/ATE99841T1/de not_active IP Right Cessation
- 1990-10-22 MY MYPI90001848A patent/MY107270A/en unknown
- 1990-10-25 IE IE383690A patent/IE64719B1/en not_active IP Right Cessation
- 1990-10-26 CA CA002028639A patent/CA2028639C/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-10-29 PT PT95726A patent/PT95726B/pt not_active IP Right Cessation
- 1990-10-29 AR AR90318216A patent/AR244918A1/es active
- 1990-10-29 CZ CS905295A patent/CZ283653B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1990-10-29 RU SU904831532A patent/RU2085043C1/ru active
- 1990-10-29 FI FI905340A patent/FI97259C/fi not_active IP Right Cessation
- 1990-10-29 PE PE1990176712A patent/PE5191A1/es not_active Application Discontinuation
- 1990-10-29 NO NO904676A patent/NO302328B1/no not_active IP Right Cessation
- 1990-10-29 SK SK5295-90A patent/SK280517B6/sk unknown
- 1990-10-30 HU HU906941A patent/HU210854B/hu not_active IP Right Cessation
- 1990-10-30 PL PL90287577A patent/PL164795B1/pl unknown
- 1990-10-30 KR KR1019900017486A patent/KR950009326B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1990-10-30 BR BR909005621A patent/BR9005621A/pt not_active IP Right Cessation
- 1990-10-30 CN CN90108706A patent/CN1018787B/zh not_active Expired
- 1990-10-30 JP JP2293507A patent/JP2963187B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-01-21 US US07/824,742 patent/US5138483A/en not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-10-12 HK HK111394A patent/HK111394A/xx not_active IP Right Cessation
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ283653B6 (cs) | Optický zesilovač s aktivním vláknem | |
| US5978130A (en) | Dual-band fiber optic amplification system using a single pump source | |
| RU2160949C2 (ru) | Волоконно-оптический усилитель для усиления слабого падающего оптического сигнала | |
| US6104527A (en) | High efficiency bandwidth doubled and gain flattened silica fiber amplifier | |
| JP2734209B2 (ja) | 光ファイバ増幅器 | |
| TW400445B (en) | Optical fiber amplifier having a controlled gain | |
| JP2757912B2 (ja) | 光ファイバ通信方式 | |
| Lewis et al. | Broadband high gain dispersion compensating Raman amplifier | |
| US6020991A (en) | Optical amplifier | |
| JPH04312988A (ja) | ドープされた活性光ファイバを有する光増幅器 | |
| JP2001044546A (ja) | 光カプラ、光増幅器、光増幅装置および光通信システム | |
| KR100396510B1 (ko) | 분산 보상된 광섬유 증폭기 | |
| JP2713396B2 (ja) | 光ファイバ増幅器および光ファイバ伝送システム | |
| JPH07154338A (ja) | 光通信路 | |
| JP2834867B2 (ja) | エルビウムドープ光ファイバ増幅器 | |
| JPH10107351A (ja) | 双方向伝送用Ｅｒ添加光ファイバ増幅器 | |
| CA2064647C (en) | An active fiber optical amplifier for a fiber optics telecommunication line | |
| US6246515B1 (en) | Apparatus and method for amplifying an optical signal | |
| JPH1174595A (ja) | 光ファイバ増幅器 | |
| US7440172B2 (en) | Optical amplifier | |
| JP2947983B2 (ja) | 光ファイバ増幅器 | |
| EP0942501A2 (en) | Optical fiber light amplifier | |
| CN209183941U (zh) | 一种基于As-S硫系光纤与碲基光纤级联的光纤放大器 | |
| JPH08306991A (ja) | 光ファイバ増幅器 | |
| JP2003224318A (ja) | 広帯域自然放出光源 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| IF00 | In force as of 2000-06-30 in czech republic | ||
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20021029 |