CZ303036B6 - Modulární stavebnice zarízení pro optické zesilování signálu ramanovským vláknovým zesilovacem - Google Patents

Modulární stavebnice zarízení pro optické zesilování signálu ramanovským vláknovým zesilovacem Download PDF

Info

Publication number
CZ303036B6
CZ303036B6 CZ20080596A CZ2008596A CZ303036B6 CZ 303036 B6 CZ303036 B6 CZ 303036B6 CZ 20080596 A CZ20080596 A CZ 20080596A CZ 2008596 A CZ2008596 A CZ 2008596A CZ 303036 B6 CZ303036 B6 CZ 303036B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
laser diodes
microprocessor
module
pairs
optical
Prior art date
Application number
CZ20080596A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2008596A3 (cs
Inventor
Karásek@Miroslav
Vojtech@Josef
Radil@Jan
Original Assignee
CESNET Zájmové sdružení právnických osob
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CESNET Zájmové sdružení právnických osob filed Critical CESNET Zájmové sdružení právnických osob
Priority to CZ20080596A priority Critical patent/CZ303036B6/cs
Priority to EP09796289A priority patent/EP2351168A1/en
Priority to PCT/CZ2009/000116 priority patent/WO2010040324A1/en
Priority to US13/121,810 priority patent/US8630035B2/en
Publication of CZ2008596A3 publication Critical patent/CZ2008596A3/cs
Publication of CZ303036B6 publication Critical patent/CZ303036B6/cs

Links

Classifications

    • 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
    • H01S3/094073—Non-polarized pump, e.g. depolarizing the pump light for Raman lasers
    • 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
    • H01S3/094042—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a fibre laser
    • H01S3/094046—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a fibre laser of a Raman fibre laser
    • 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
    • H01S3/0941—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
    • H01S3/09415—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode the pumping beam being parallel to the lasing mode of the pumped medium, e.g. end-pumping
    • 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
    • H01S3/30—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range using scattering effects, e.g. stimulated Brillouin or Raman effects
    • H01S3/302—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range using scattering effects, e.g. stimulated Brillouin or Raman effects in an optical fibre
    • 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
    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/03—Suppression of nonlinear conversion, e.g. specific design to suppress for example stimulated brillouin scattering [SBS], mainly in optical fibres in combination with multimode pumping
    • 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
    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/04—Gain spectral shaping, flattening
    • 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
    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/06—Gain non-linearity, distortion; Compensation thereof
    • 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
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • H01S3/06754—Fibre amplifiers
    • 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
    • H01S3/0912—Electronics or drivers for the pump source, i.e. details of drivers or circuitry specific for laser pumping
    • 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
    • H01S3/094076—Pulsed or modulated pumping
    • 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
    • H01S3/09408—Pump redundancy
    • 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
    • H01S3/094096—Multi-wavelength pumping
    • 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
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/10069—Memorized or pre-programmed characteristics, e.g. look-up table [LUT]
    • 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
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/102—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
    • H01S3/1022—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation by controlling the optical pumping

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

Modulární stavebnice je tvorená optickým modulem (1) propojeným s rídicím modulem (2) elektronického systému. Optický modul (1) je tvoren alespon dvema dvojicemi (10, 11, 12, 13) sériove zapojených laserových diod a Peltierovým clánkem a termistorem, které jsou propojeny se vstupy polarizacních vláknových slucovacu (14, 15, 16, 17), jejichž depolarizované výstupy jsou pripojeny ke vstupum slucovace (18) vlnových délek. Modul (2) elektronického systému je tvoren rídicím mikroprocesorem (20) propojeným se stejnosmerným napájecím zdrojem (21), s PID regulátory teplot (25) laserových diod, displejem pro zobrazení teplot jednotlivých laserových diod a jimi protékajícího proudu a ovládacím panelem. K mikroprocesoru (20) modulu (2) elektronického systému je pripojeno hradlové pole (22), a k tomuto hradlovému poli (22) jsou pripojeny generátory (23) proudových impulzu, které se v casové oblasti neprekrývají a jejichž šírky, opakovací frekvence a amplitudy jsou nastavitelné, pricemž pocet generátoru (23) odpovídá poctu dvojic (10-13) laserových diod a jejich výstupy jsou pripojeny pres výkonové stupne (24) k dvojicím (10-13) sériove zapojených laserových diod a kde k výkonovým stupnum je pripojen analogove digitální prevodník (210), který je zároven pripojen k mikroprocesoru (20).

Description

Modulární stavebnice zařízení pro optické zesilování signálu ramanovským vláknovým zesilovačem
Oblast techniky
Předkládané řešení se týká modulární stavebnice zařízení pro optické zesilování signálu prostřednictvím Ramanova stimulovaného rozptylu a spadá do oblasti telekomunikační techniky a služeb.
Dosavadní stav techniky
V současné době jsou v optických sdělovacích systémech nejčastěji používány vláknové zesilovače na bázi erbiem dopovaných vláken. Tyto zesilovače jsou svými vlastnostmi omezeny na pásmo vlnových délek 1525 až 1560 nm, po modifikaci lze dosáhnout jejich funkčnosti v pásmu 1570 až 1600 nm. S rostoucími nároky na objem přenášených informací je však třeba využívat i další vlnová pásma, ve kterých mají optická vlákna nízké ztráty. Proto se v posledních deseti letech, zejména v souvislosti s vývojem výkonných polovodičových laserových diod, obrátila pozornost k využití stimulovaného Ramanova rozptylu k rozprostřenému zesilování přímo v pře20 nosovém vláknu. Takovéto vláknové zesilovače se nazývají ramanovské vláknové zesilovače.
Výhodou ramanovských vláknových zesilovačů je, že využívají přenosové médium jako aktivní prostředí. To znamená, že na rozdíl od optických zesilovačů na bázi vláken dopovaných prvky vzácných zemin, nepotřebují speciální aktivní vlákno, které předurčuje jejich spektrální oblast možného použití. Další výhodou je, že spektrální oblast, ve které lze ramanovské vláknové zesilovače použít, je flexibilní a je dána jen tzv. ramanovským posunem mezi čerpací a signálovou vlnou, který u křemenných optických vláken činí přibližně 12 THz. Šířka pásma ramanovských vláknových zesilovačů, je navíc dána počtem čerpacích vlnových délek a není tudíž definována spektrálními vlastnostmi použitého speciálního vlákna dopovaného prvky vzácných zemin. Při použití 4 čerpacích vlnových délek a jejich vhodném spektrálním umístění lze dosáhnout šířky větší než 80 nm, což nelze dosáhnout u běžně používaných erbiem dopovaných vláknových zesilovačů.
Současné Širokopásmové ramanovské vláknové zesilovače používají jako zdroje čerpacího záření frekvenčně multiplexované výkonové laserové diody provozované v kontinuálním režimu. Z důvodu potlačení přenosu amplitudového Šumu čerpacích vln na vlny signálu se obvykle využívá tak zvaného protisměrného čerpání ramanovských vláknových zesilovačů. To znamená, že čerpací vlny se šíří z opačného konce přenosového vlákna než signální vlny. Vhodnou volbou vlnových délek a výkonů jednotlivých čerpacích diod lze docílit v požadovaném kmitočtovém pásmu velmi ploché spektrální závislosti zesílení signálu. Nevýhodou těchto zesilovačů je, že v důsledku ramanovských interakcí mezi jednotlivými čerpacími vlnami dochází mezi nimi k přenosu energie, takže čerpací vlny s vyšším kmitočtem zesilují čerpací vlny s nižším kmitočtem, které v důsledku toho pronikají s vyšším výkonem na opačnou, signálovou, stranu přenosového vlákna. To má za následek, že poměr optického signálu k šumu se téměř lineárně zlepšuje s rostoucí vlnovou délkou signálu. Rozdíl poměru optického signálu k šumu mezi signály na obou koncích spektra zesílení může u širokopásmových ramanovských zesilovačů činit až několik decibelů i v případě, že vhodnou volbou kmitočtů a výkonů čerpacích vln je dosaženo velmi ploché spektrální závislosti zesílení s maximálním zvlněním menším než několik desetin decibelu. Při kaskádním zapojení více ramanovských vláknových zesilovačů se efekt lineárně zlepšujícího se poměru optického signálu k Šumu sčítá a rozdíl mezi signály na opačném konci spektra mohou být nepřípustně velké a být příčinou chybovosti při přenosu informací na krátkovlnné straně spektra.
- I CZ 303036 B6
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky kontinuálně čerpaných širokopásmových ramanovských vláknových zesilovačů odstraňuje modulární stavebnice zařízení pro ramanovské rozprostřené optické zesilování signálu s časově multiplexovaným Čerpáním podle předkládaného řešení. Tato stavebnice je tvořená optickým modulem propojeným s řídicím modulem elektronického systému. Optický modul je tvořen alespoň dvěma dvojicemi sériově zapojených laserových diod, z nichž každá je opatřena vestavěným Peltierovým článkem a termistorem. Tyto laserové diody v jedné dvojici generují záření stejné vlnové délky, avšak vlnová délka jednotlivých dvojic se liší. Dvojice laserových diod jsou dále propojeny se vstupy polarizačních vláknových slučovačů, jejichž depolarizované výstupy jsou připojeny ke vstupům slučovače vlnových délek. Tento slučovač vlnových délek má jeden vláknový vývod pro obousměrné propojení s optickou vláknovou trasou a druhý vláknový vývod pro výstup zesíleného signálu k dalšímu zpracovatelskému zařízení. Tyto vývody mohou být s výhodou vyvedeny přes optické konektory na panel optického modulu. Řídicí modul elektronického systému je tvořen řídicím mikroprocesorem propojeným se stejnosměrným napájecím zdrojem, s P1D (Proporcionálně, Integrační, Derivační) regulátory teplot laserových diod, jejichž počet je roven počtu laserových diod ajejichž vstupy jsou připojeny k termistorům a výstupy k Peltierovým článkům vestavěným v laserových diodách, displejem pro zobrazení teplot jednotlivých laserových diod a jimi protékajícího proudu a, ovládacím panelem. K mikroprocesoru modulu elektronického systému je připojeno hradlové pole. Podstatou nového řešení je, že k tomuto hradlovému poli jsou připojeny generátory proudových impulzů, které se v časové oblasti nepřekrývají, to znamená, že v jednom okamžiku je přítomen jediný impulz, přičemž šířky, opakovači frekvence a amplitudy těchto impulzů jsou nastavitelné. Šířky, opakovači frekvence a amplitudy impulzů jsou nastavitelné mikroprocesorem, který je vybaven příslušným softwarem zabezpečujícím jejich vzájemné nepřekrývání v časové oblasti. Počet generátorů odpovídá počtu dvojic laserových diod. Výstupy generátorů proudových impulzů jsou připojeny přes výkonové stupně k dvojicím sériově zapojených laserových diod. K výkonovým stupňům je připojen analogově digitální převodník, který je zároveň připojen k mikroprocesoru a ve výhodném provedení je jeho součástí.
Velmi často bude k mikroprocesoru připojen modul rozhraní pro komunikaci přes standardní pevné rozhraní RS-232 a/nebo modul rozhraní tvořený standardní sériovou sběrnicí USB.
V jednom možném výhodném provedení má řídicí mikroprocesor vestavěn 24 bitový analogovč/digitální převodník.
Rovněž tak je výhodné je-li ovládací panel mikroprocesoru vybaven tlačítky a digitálním potenciometrem pro vyvolání a uložení parametrů nastavení hodnot proudových impulzů jako je jejich šířka, opakovači kmitočet a amplituda.
Jednotlivé moduly, tedy optický modul a modul elektronického systému, jsou vestavitelné do standardní rackové PC skříně.
Podstatou nového řešení tedy je, že optický modul tvořený několika dvojicemi výkonných laserových diod lišících se vlnovou délkou generovaného záření není provozován v kontinuálním režimu, nýbrž každá dvojice laserových diod, které jsou elektricky zapojeny v sérii, je provozována v impulzním režimu. Přitom se impulzy, ktetými jsou napájeny jednotlivé dvojice laserových diod v čase nepřekrývají, takže v každém okamžiku se v daném místě optického vlákna nachází čerpací výkon jen jediného kmitočtu. Nemůže tudíž docházet k interakci a vzájemnému předávání energie mezi čerpacími vlnami lišícími se kmitočtem a všechny čerpací diody předávají svoji energii jen vlnám signálu. Tím je odstraněno i nestejné pronikání vln čerpání do přenosového vlákna a tím zabráněno lineární závislost poměru optického signálu k šumu. Je rovněž zabráněno
-2CZ 303036 B6 dalším interakcím mezi čerpacími vlnami způsobených nelineárním indexem lomu přenosového vlákna.
Přehled obrázku na výkrese
Podstata nového řešení je dále vysvětlena a popsána na základě připojeného výkresu, který znázorňují blokové schéma zařízení. Jde o schéma skutečného zařízení, které je v současné době testováno.
Příklady provedení vynálezu
Modulární stavebnice zařízení pro optické zesilování signálu ramanovským vláknovým zesilovala čem s časově multiplexovaným čerpáním je tvořena optickým modulem I, a modulem 2 elektronického systému. Na přiloženém výkrese jsou plnými čarami naznačena elektrická propojení a čárkovanými čarami propojení optická.
Optický modul I se skládá z alespoň dvou dvojic elektricky do série zapojených výkonných lase20 rových diod. V předkládaném příkladě jsou použity tyto dvojice čtyři, a to první dvojice 10, druhá dvojice 11, třetí dvojice 12 a čtvrtá dvojice 13. Každá laserová dioda je opatřena vestavěným Peltierovým článkem a termistorem. Laserové diody v jedné dvojici generují záření stejné vlnové délky, přičemž vlnová délka jednotlivých dvojic se liší. Dvojice 10, JI, 12 a 13 laserových diod jsou dále propojeny se vstupy příslušných polarizačních vláknových slučovačů, tedy s prvním polarizačním vláknovým slučovačem 14, druhým polarizačním vláknovým slučovačem j_5, třetím polarizačním vláknovým slučovačem 16 a čtvrtým polarizačním vláknovým slučovačem J_7, jejichž depolarizované výstupy jsou připojeny ke vstupům slučovače 18 vlnových délek. Tento slučovač 18 vlnových délek má jeden vláknový vývod pro obousměrné propojení s optickou vláknovou trasou a druhý vláknový vývod pro výstup zesíleného signálu k dalšímu zpracovatel30 skému zařízení.
Řídicí modul 2 elektronického systému je tvořen řídicím mikroprocesorem 20 se zabudovaným analogově digitálním převodníkem 210. Tento mikroprocesor 20 je propojen se stejnosměrným napájecím zdrojem 21 a s PID regulátory 25 teplot laserových diod, jejichž počet je roven počtu laserových diod a jejichž vstupy jsou připojeny k termistorům a výstupy k Peltierovým článkům vestavěným v laserových diodách. Dále je mikroprocesor 20 propojen s displejem 26 pro zobrazení teplot jednotlivých laserových diod a jimi protékajícího proudu a s ovládacím panelem 27. K mikroprocesoru 20 modulu 2 elektronického systému je připojeno hradlové pole 22. K tomuto hradlovému poli 22 jsou připojeny generátory 23 proudových impulzů, které se v časové oblasti nepřekrývají a jejichž šířky, opakovači frekvence a amplitudy jsou nastavitelné mikroprocesorem 20, který je vybaven příslušným softwarem zabezpečujícím jejich vzájemné nepřekrývání v časové oblasti.
Délkou trvání impulzu se řídí plochost zisku a odstupy mezi impulzy se řídí velikost zesílení zařízení. Počet generátorů 23 proudových impulzů odpovídá počtu dvojic 10, 11, 12 a 13 laserových diod, zde jsou tedy zařazeny čtyři. Jejich výstupy jsou připojeny pres výkonové stupně 24 k dvojicím 10, 11, 12 a 13 sériově zapojených laserových diod, které mohou být spínány oproti zemi nebo kladnému pólu stejnosměrného napájecího zdroje 21 dle konstrukce výkonových stupňů 24. Pokud výkonové stupně 24 obsahují spínače typu N pak anody dvojic J_0, 11, 12 a L3 jsou připojeny ke kladnému pólu stejnosměrného napájecího zdroje 21 a výkonovými stupni 24 jsou katody dvojic jO, 11,12 a 13 spínány k zemi. Pokud výkonové stupně 24 obsahují spínače typu P pak katody dvojic 10, 11, 12 a 13 jsou připojeny k zemi a výkonové stupně 24 spínají kladný pól stejnosměrného napájecího zdroje 21 k anodám dvojic 10, ]_[, 12 a J_3. Výkonové stupně 24 jsou zároveň propojeny se vstupy analogově digitálního převodníku 210 mikroprocesoru 20.
-3 CZ 303036 B6
První dvojice 10, druhá dvojice JJ, třetí dvojice 12 a čtvrtá dvojice J3 laserových diod emitují v daném příkladě po řadě záření na vlnových délkách 1430, 1445, 1460 a 1475 nm s maximálním výkonem navázaným do optického vlákna 250mW. Zde byly použity diody Furukawa FOL 1404QQO-617. Každá z v sérii zapojených laserových diod generuje záření stejné vlnové délky a toto záření je depolarizováno v odpovídajícím polarizačním vláknovém slučovači příslušejícím dané dvojici JO, JJ, J2, J3 laserových diod, tedy v prvním až čtvrtém vláknovém polarizačním slučovači j4, 15, 16 a 17. Vlnová délka záření jednotlivých dvojic IQ, JJ, 12, 13 laserových diod je vyhrána tak, aby bylo dosaženo ramanovského zesílení v požadovaném kmitočtovém pásmu zesilovaných signálů. Optický výkon na výstupu jednotlivých polarizačních vláknových slučovačů 14, 15, 16 a 17 je sloučen ve slučovači 18 vlnových délek, zde byl použit Oplínk QCPC14SWD, ajeho výstup je vyveden přes optický konektor na panel optického modulu 1, na který je rovněž vyvedeno optické vlákno vydělující ze spektra tu část, obsahující pouze přenášené signály. Jedná se o vláknový vývod pro obousměrné propojení s optickou vláknovou trasou a vláknový vývod pro výstup zesíleného signálu k dalšímu zpracovatelskému zařízení. Signály zde byly zesíleny v pásmu 1520 až 1580 nm.
Modul 2 elektronického systému se skládá z potřebného počtu generátorů 23 proudových impulzů proměnné šířky s proměnným opakovacím kmitočtem řádu desítek kHz. Amplituda proudových pulzuje rovněž nastavitelná v rozsahu až do několika ampér, v závislosti na typu použitých laserových diod. Počet generátorů 23 proudových impulzů odpovídá počtu použitých dvojic laserových diod. Impulzy jednotlivých generátorů 23 proudových impulzů jsou posunuty v čase a vzájemně se nepřekrývají. Součástí systému jsou PID regulátory teploty 25 laserových diod. Pro řízení celého systému je použit mikroprocesor 20 SILABS řady C8051F350 s vestavěným 24 bitovým analogově digitálním převodníkem. Mikroprocesor 20 zabezpečuje všechny potřebné funkce generátorů 23 proudových impulzů, řídí a současné pomocí vestavěného analogově digitálního převodníku 210 přesně měří amplitudu budicích impulzů i střední hodnoty proudu laseru. Tento analogově digitální převodník 210 může být také jako samostatný blok, výhodné ale je, jeli součástí mikroprocesoru 20. Amplitudy impulzů pro jednotlivé laserové diody lišící se vlnovou délkou emitované záření lze nezávisle nastavovat a tak docílit ploché spektrální závislosti zesílení signálu. Vlastní přesné časování impulzů je zde zajištěné hradlovým polem 22, zde Xilinx XC5236, které přes výstupní výkonové stupně 24 budí laserové diody lišící se vlnovou délkou emitovaného záření. Je možno generovat proudové impulzy proměnné šířky v rozmezí 1 až 5 ps a opakovacím kmitočtem 50 až 100 kHz s nastavitelnou amplitudou proudu 0,8 až 4 A. Impulzy jednotlivých generálů jsou posunuty v čase a vzájemně se nepřekrývají. Komunikaci s uživatelem zajišťují na předním panelu třířádkový LED displej 26, ovládací tlačítka a digitální potenciometr pro přesné nastavení požadovaných hodnot proudu a teploty. Kombinace předem nastavených hodnot impulzů, šířku, opakovači kmitočet a amplitudu impulzů pro jednotlivé dvojice JO, ii, 12 a 13 laserových diod, lze uložit do pamětí mikroprocesoru 20. K řídicímu mikroprocesoru 20 lze připojit moduly vstupně/výstupního rozhraní, a to modul 28 rozhraní pro komunikaci přes standardní pevné rozhraní RS 232 a/nebo modul 29 rozhraní tvořený standardní sériovou sběrnicí USB, která zajistí potřebné a komfortní ovládání a management zařízení a také umožní snadnou integraci zařízení do již vybudované optické síťové infrastruktury. Elektronický systém je napájen ze stejnosměrného napájecího zdroje 21 o napětí 24 V. Modul 2 elektronického systému je propojen s optickým modulem i příslušným počtem kabelů pro impulzní napájení laserových diod a stabilizaci jejich teploty.
Řešení je koncipováno jako modulární stavebnice s využitím typizovaných a komerčně dostupných stavebních dílů. Aktivní optoelektronické prvky, tedy výkonové laserové diody, jsou spolu s pasivními optickými prvky, tj. s polarizačními vláknovými slučovači 14, 15,J6 aJ7a slučovačem J_8 vlnových délek navzájem propojeny svařováním vláknových vývodů a umístěny do standardní rackové skříně. Modul 2 elektronického systému je rovněž vestavěn do stejné skříně aje
-4CZ 303036 B6 s optickým modulem I propojen v daném příkladě dvanácti kabely, kde čtyři jsou určeny pro impulzní napájení dvojic laserových diod, a osm pro stabilizaci teploty osmi laserových diod.
Průmyslová využitelnost
Toto řešení je průmyslově dobře využitelné, a to jak na vnitrostátních, tak mezinárodních optických spojích. Samozřejmostí je i možnost použití v laboratorním prostředí. Ve srovnání s běžně používaným erbiem dopovanými vláknovými zesilovači umožňuje zvětšit vzdálenost mezi opakovači přenosového systému.

Claims (7)

  1. NÁROKY NA OCHRANU
    1. Modulární stavebnice zařízení pro optické zesilování signálu ramanovským vláknovým zesilovačem tvořená optickým modulem propojeným s řídicím modulem elektronického systému, kde optický modul je tvořen alespoň dvěma dvojicemi sériově zapojených laserových diod, z nichž každá je opatřena vestavěným Peltierovým článkem a termistorem a kde tyto laserové diody v jedné dvojici generují záření stejné vlnové délky, přičemž vlnová délka jednotlivých dvojic se liší, a tyto dvojice laserových diod jsou dále propojeny se vstupy polarizačních vláknových slučovaěů, jejichž depo I ar i zo váné výstupy jsou připojeny ke vstupům síučovače vlnových délek majícího jeden vláknový vývod pro obousměrné propojení s optickou vláknovou trasou a druhý vláknový vývod pro výstup zesíleného signálu k dalšímu zpracovatelskému zařízení, a kde řídicí modul elektronického systému je tvořen řídicím mikroprocesorem propojeným se stejnosměrným napájecím zdrojem, s PID regulátory teplot laserových diod, jejichž počet je roven počtu laserových diod a jejichž vstupy jsou připojeny k termistorům a výstupy k Peltierovým článkům vestavěným v laserových diodách, displejem pro zobrazení teplot jednotlivých laserových diod a jimi protékajícího proudu a, ovládacím panelem, přičemž k mikroprocesoru modulu elektronického systému je připojeno hradlové pole, vyznačující se tím, žek tomuto hradlovému poli (22) jsou připojeny generátory (23) proudových impulzů, s výstupy v časové oblasti se nepřekrývajících impulzů jejichž Šířky, opakovači frekvence a amplitudy jsou nastavitelné mikroprocesorem (20), přičemž počet generátorů (23) odpovídá počtu dvojic (10-13) laserových diod ajejich výstupy jsou připojeny přes výkonové stupně (24) k dvojicím (10-13) sériově zapojených laserových diod a kde k výkonovým stupňům je připojen analogově digitální převodník (210), kterýje zároveň připojen k mikroprocesoru (20).
  2. 2. Modulární stavebnice podle nároku 1, vyznačující se tím, že analogově digitální převodník (210) je součástí mikroprocesoru (20).
  3. 3. Modulární stavebnice podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že analogově digitální převodník (210) je 24 bitový převodník.
  4. 4. Modulární stavebnice podle kteréhokoli z nároků laž3, vyznačující se tím, že k mikroprocesoru (20) je připojen modul (28) rozhraní pro komunikaci pres standardní pevné rozhraní RS-232 a/nebo modul (29) rozhraní tvořený standardní sériovou sběrnicí USB.
  5. 5- Modulární stavebnice podle kteréhokoli z nároků laž4, vyznačující se tím, že vláknový vývod pro obousměrné propojení s optickou vláknovou trasou a vláknový vývod pro výstup zesíleného signálu k dalšímu zpracovatelskému zařízení síučovače vlnových délek (18) jsou vyvedeny pres optické konektory na panel optického modulu (1).
    -5 CZ 303036 B6
  6. 6. Modulární stavebnice podle kteréhokoli z nároků laž5, vyznačující se tím, že ovládací panel (27)je vybaven tlačítky a digitálním potenciometrem pro vyvolání a uložení parametrů nastavení hodnot proudových impulzů jako je jejich šířka, opakovači kmitočet a amplitu5 da.
  7. 7. Modulární stavebnice podle kteréhokoli z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že optický modul (1) a modul (2) elektronického systému, jsou vestavitelné do standardní rackové PC skříně.
CZ20080596A 2008-10-06 2008-10-06 Modulární stavebnice zarízení pro optické zesilování signálu ramanovským vláknovým zesilovacem CZ303036B6 (cs)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20080596A CZ303036B6 (cs) 2008-10-06 2008-10-06 Modulární stavebnice zarízení pro optické zesilování signálu ramanovským vláknovým zesilovacem
EP09796289A EP2351168A1 (en) 2008-10-06 2009-10-02 Modular set of devices for optical amplification of signal by raman fiber amplifier
PCT/CZ2009/000116 WO2010040324A1 (en) 2008-10-06 2009-10-02 Modular set of devices for optical amplification of signal by raman fiber amplifier
US13/121,810 US8630035B2 (en) 2008-10-06 2009-10-02 Modular set of devices for optical amplification of signal by raman fiber amplifier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20080596A CZ303036B6 (cs) 2008-10-06 2008-10-06 Modulární stavebnice zarízení pro optické zesilování signálu ramanovským vláknovým zesilovacem

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2008596A3 CZ2008596A3 (cs) 2010-04-14
CZ303036B6 true CZ303036B6 (cs) 2012-03-07

Family

ID=41664635

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20080596A CZ303036B6 (cs) 2008-10-06 2008-10-06 Modulární stavebnice zarízení pro optické zesilování signálu ramanovským vláknovým zesilovacem

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8630035B2 (cs)
EP (1) EP2351168A1 (cs)
CZ (1) CZ303036B6 (cs)
WO (1) WO2010040324A1 (cs)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014208048A1 (ja) * 2013-06-24 2014-12-31 日本電気株式会社 レーザーダイオード駆動装置、光直接増幅装置、光信号伝送システム及びレーザーダイオード駆動方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1018666A1 (en) * 1998-07-23 2000-07-12 The Furukawa Electric Co., Ltd. Raman amplifier, optical repeater, and raman amplification method
EP1030532A2 (en) * 1999-02-15 2000-08-23 Oki Electric Industry Co., Ltd. Two-stage optical switch circuit network
EP1317083A2 (en) * 2001-11-29 2003-06-04 Fujitsu Limited Optical transmission system and optical transmission method utilizing Raman amplification
US20030133179A1 (en) * 2000-01-12 2003-07-17 Xtera Communications, Inc., A Delaware Corporation Low-noise distributed Raman amplifier using bi-directional pumping using multiple Raman orders
EP1349417A1 (fr) * 2002-03-25 2003-10-01 Alcatel Brasseur de signaux diffusant notamment pour signaux optiques
US20040032641A1 (en) * 1999-07-23 2004-02-19 The Furukawa Electric Co., Ltd. Raman amplifier system, apparatus and method for identifying, obtaining and maintaining an arbitrary raman amplification performance
CN1767611A (zh) * 2005-10-14 2006-05-03 彩虹集团电子股份有限公司 一种平板显示器接口视频处理电路的控制方法
WO2007009915A2 (en) * 2005-07-22 2007-01-25 Ericsson Ab Raman amplifier structure

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2672902B2 (ja) * 1991-05-15 1997-11-05 富士写真フイルム株式会社 非線型光学効果波長変換レーザ
US6344922B1 (en) * 1998-07-21 2002-02-05 Corvis Corporation Optical signal varying devices
US6611368B1 (en) * 2000-04-20 2003-08-26 Lucent Technologies Inc. Time-division multiplexed pump wavelengths resulting in ultra broad band, flat, backward pumped Raman gain
DE10048460B4 (de) * 2000-09-29 2004-02-12 Siemens Ag Raman-Verstärker
DE10112805B4 (de) * 2001-03-16 2006-11-30 Siemens Ag Optisches Übertragungssystem mit verbessertem Signal-zu-Rausch-Verhalten
US6810214B2 (en) * 2001-03-16 2004-10-26 Xtera Communications, Inc. Method and system for reducing degradation of optical signal to noise ratio
US20020149838A1 (en) * 2001-04-11 2002-10-17 Quan-Zhen Wang Optical amplification system or group employing multiple pump laser groupings
US6618195B2 (en) * 2001-04-20 2003-09-09 Dorsal Networks Inc. Pump assembly employing coupled radiation sources for multiple fibers
US6687047B2 (en) * 2001-05-29 2004-02-03 Dorsal Networks, Inc. Shared forward pumping in optical communications network
US20030081307A1 (en) 2001-09-28 2003-05-01 Fludger Christopher R. Raman amplification
DE10153744B4 (de) * 2001-10-31 2008-02-28 Nokia Siemens Networks Gmbh & Co.Kg Pumpquelle mit mehreren Pumplasern zur Raman-Verstärkung eines WDM-Signals mit minimierter Vierwellenmischung
US6903863B1 (en) * 2001-12-05 2005-06-07 Cisco Technology, Inc. Gain flattened bi-directionally pumped Raman amplifier for WDM transmission systems
US7269191B2 (en) * 2002-02-12 2007-09-11 Finisar Corporation Control circuit for optoelectronic module with integrated temperature control
US7199919B2 (en) * 2002-03-15 2007-04-03 The Furukawa Electric Co., Ltd. Tunable multimode wavelength division multiplex Raman pump and amplifier, and a system, method, and computer program product for controlling tunable Raman pumps, and Raman amplifiers
EP1345297A1 (en) * 2002-03-16 2003-09-17 Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) An arrangement for monitoring the emission wavelength and power of an optical source
US6665322B2 (en) * 2002-03-19 2003-12-16 San Jose Systems Inc. Method and apparatus for controlling the length of an optical cavity
JP3999629B2 (ja) * 2002-10-22 2007-10-31 富士通株式会社 波長多重光伝送システムおよびその中継局
US6813067B1 (en) * 2002-11-05 2004-11-02 At&T Corp. Method and apparatus for providing a broadband raman amplifier with improved noise performance
JP4176527B2 (ja) * 2003-03-31 2008-11-05 富士通株式会社 ラマン増幅器およびそれを用いた光伝送システム
ATE304247T1 (de) * 2003-04-14 2005-09-15 Cit Alcatel Optischer raman-verstärker und verfahren zur pumpmodulation
US7554721B2 (en) * 2003-08-01 2009-06-30 Fujitsu Limited Raman amplifier and Raman amplifier adjustment method
KR100533914B1 (ko) * 2003-10-08 2005-12-06 한국전자통신연구원 라만 증폭기 및 라만 펌핑 방법

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1018666A1 (en) * 1998-07-23 2000-07-12 The Furukawa Electric Co., Ltd. Raman amplifier, optical repeater, and raman amplification method
EP1030532A2 (en) * 1999-02-15 2000-08-23 Oki Electric Industry Co., Ltd. Two-stage optical switch circuit network
US20040032641A1 (en) * 1999-07-23 2004-02-19 The Furukawa Electric Co., Ltd. Raman amplifier system, apparatus and method for identifying, obtaining and maintaining an arbitrary raman amplification performance
US20030133179A1 (en) * 2000-01-12 2003-07-17 Xtera Communications, Inc., A Delaware Corporation Low-noise distributed Raman amplifier using bi-directional pumping using multiple Raman orders
EP1317083A2 (en) * 2001-11-29 2003-06-04 Fujitsu Limited Optical transmission system and optical transmission method utilizing Raman amplification
EP1349417A1 (fr) * 2002-03-25 2003-10-01 Alcatel Brasseur de signaux diffusant notamment pour signaux optiques
WO2007009915A2 (en) * 2005-07-22 2007-01-25 Ericsson Ab Raman amplifier structure
CN1767611A (zh) * 2005-10-14 2006-05-03 彩虹集团电子股份有限公司 一种平板显示器接口视频处理电路的控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010040324A4 (en) 2010-06-10
EP2351168A1 (en) 2011-08-03
US8630035B2 (en) 2014-01-14
US20110176201A1 (en) 2011-07-21
WO2010040324A1 (en) 2010-04-15
CZ2008596A3 (cs) 2010-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6606188B2 (en) Optical repeater using raman amplification, wavelength division multiplexed light transmission system, excitation light supply method and excitation light control method for raman amplification
CA2014552C (en) Optical repeater and optical network using the same
CN104966985B (zh) 可切换增益的光放大器
CN111796469B (zh) 光频率梳光源和产生光频率梳的方法
EP2880791B1 (en) Optical network and optical network element
CN110945421B (zh) 光放大中继系统和光放大器
JP2002040495A (ja) ラマン増幅器
JP2015167158A (ja) マルチコアファイバ増幅器
CA2492810C (en) Multi-stage raman amplifier
US20060187538A1 (en) Fast dynamic gain control in an optical fiber amplifier
CN103337773A (zh) 双倍布里渊频移间隔的多波长光纤激光器
CZ303036B6 (cs) Modulární stavebnice zarízení pro optické zesilování signálu ramanovským vláknovým zesilovacem
KR20040099844A (ko) 광대역 광증폭기
EP1411657B1 (en) Unpolarized multi-wavelength source
CZ19087U1 (cs) Modulární stavebnice zanzení pro optické zesilování signálu ramanovským vláknovým zesilovačem
EP1696524A1 (en) Fast dynamic gain control in an optical fiber amplifier
JP3570927B2 (ja) ラマン増幅を用いた光ファイバ通信システム
US20030152116A1 (en) Power-equalizing multi-channel fiber laser array
JP2714611B2 (ja) 光中継器及びそれを使った光伝送路網
CN102231473A (zh) 掺铒光纤放大器
WO2011024185A2 (en) A novel modular edfa training kit
US20140169787A1 (en) Optical amplifier controller
CN202550280U (zh) 一种新型布里渊掺铒光纤环形腔激光器
Isoe et al. Forward Raman amplification characterization in optical networks
US20160329964A1 (en) Modular kit of the spectrally flexible device for bidirectional transmissions of optical signals sensitive to timing in the internet and other networks