DE10102176A1 - Optischer Breitbandverstärker und optische Breitbandsignalquelle mit variabler Wellenlänge - Google Patents
Optischer Breitbandverstärker und optische Breitbandsignalquelle mit variabler WellenlängeInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Breitbandverstärker, der zur Verstärkung eines optischen Eingangssignals bekannter Wellenlänge in einem von wenigstens zwei Wellenlängenbereichen dient, eine ausgesprochen kleine Anzahl von optischen Bauteilen umfaßt und entsprechend kostengünstig ist. Der optische Breitbandverstärker enthält: eine erste Bauteilgruppe, die aus einem ersten optischen Koppler, einer ersten Pumplichtquelle und einer ersten mit Erbium dotierten optischen Faser (EDF) besteht und ein Pumpen bei der ersten EDF ermöglicht; einen optischen Umschalter zum Umschalten für ein Ausgangssignal der ersten Bauteilgruppe und eine zweite Bauteilgruppe, die aus einem zweiten optischen Koppler, einer zweiten Pumplichtquelle und einer zweiten mit EDF zum Pumpen bei der zweiten EDF. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine optische Breitband-Signalquelle mit variabler Wellenlänge vorgesehen, bei der der beschriebene Breitbandverstärker zum Einsatz kommt.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen
Breitbandverstärker und eine optische Breitbandsignal
quelle mit variabler Wellenlänge und bezieht sich dabei
inbesondere auf einen optischen Breitbandverstärker,
der optische Signale mit Wellenlängen vom 1,55-µm-Be
reich (C-Band: 1,53 bis 1,565 µm) bis zum 1,58-µm-Be
reich (L-Band: 1,565 bis 1,60 µm) verstärken kann, so
wie auf eine optische Breitbandsignalquelle mit va
riabler Wellenlänge, bei der ein derartiger optischer
Verstärker zum Einsatz kommt.
Optische Breitbandverstärker und optische Signalquellen
werden bei optischen Datenübertragungssystemen und
-bauteilen benötigt, bei denen optische Faserkabel zum
Einsatz kommen. Fig. 1 zeigt ein Beispiel für einen ent
sprechenden optischen Breitbandverstärker gemäß dem
Stand der Technik. Das dargestellte Beispiel bezieht
sich auf einen optischen Breitbandverstärker zur Ver
stärkung optischer Signale in einem sich vom C-Band bis
zum L-Band erstreckenden Bereich. Eine detailliertere
Beschreibung hierzu läßt sich der japanischen Patent
veröffentlichung Nr. Hei 10-229 238 sowie dem "Electron
Letter, 33, S. 710 ff., 1997, M. Yamada et.al. " entneh
men. Dieses herkömmliche Beispiel wird im folgenden un
ter Bezugnahme auf Fig. 1 kurz erläutert.
Wie sich dem Blockschaltbild gemäß Fig. 1 entnehmen
läßt, besteht der optische Breitbandverstärker haupt
sächlich aus einem optischen C-Band-Verstärker 100, ei
nem optischen L-Band-Verstärker 200, einem optischen
Demultiplexer und einem optischen Multiplexer. Der op
tische Breitbandverstärker empfängt ein optisches Ein
gangssignal 10s und erzeugt ein optisches Ausgangssi
gnal 62s, indem er das optische Eingangssignal 10s ver
stärkt.
Der optische C-Band-Verstärker 100 umfaßt einen ersten
optischen Isolator 11, eine erste mit Erbium dotierte
optische Faser (EDF) 21, eine erste Pumplichtquelle 31,
einen WDM-Koppler (Wellenlängenteil-Multiplexkoppler)
31c und einen zweiten optischen Isolator 12. Der L-
Band-Verstärker 200 umfaßt einen dritten optischen Iso
lator 13, eine zweite Pumplichtquelle 32, einen WDM-
Koppler 32c, eine zweite mit Erbium dotierte optische
Faser (EDF) 22, ein drittes Pumplicht 33, einen WDM-
Koppler 33c und einen vierten optischen Isolator 14.
Bei diesem Beispiel werden der optische Demultiplexer
und der optische Multiplexer durch einen WDM-Koppler 61
bzw. einen WDM-Koppler 62 gebildet.
Das dem (den Demultiplexer bildenden) WDM-Koppler 61
zugeführte optische Eingangssignal 10s wird in optische
Signale 10s1 und 10s2 aufgeteilt. Das optische Signal
10s1 wird dem ersten optischen Isolator 11 im optischen
C-Band-Verstärker 100 zugeführt, während das optische
Signal 10s2 zum dritten optischen Isolator 13 im opti
schen L-Band-Verstärker gelangt. Anstelle des WDM-Kopp
lers 61 lassen sich auch andere Arten optischer Demul
tiplexer oder ein optischer Umschalter verwenden.
Im optischen C-Band-Verstärker blockiert der erste op
tische Isolator 11 Licht, das sich in die entgegenge
setzte Richtung bewegt, d. h. rückgestreutes Licht, und
führt das optische Eingangssignal 11s der ersten mit
Erbium dotierten optischen Faser 21 zu. Somit wird
durch den ersten optischen Isolator 11 unerwünschtes
Licht, wie etwa rückwärtsgerichtetes Pumplicht, daran
gehindert, sich zur Eingangsseite hin zu bewegen.
Die erste mit Erbium dotierte optische Faser 21 dient
als Verstärkungsmedium und weist eine für die Verstär
kung von Signalen im C-Band optimale Faserlänge auf. So
besitzt die erste mit Erbium dotierte optische Faser 21
beispielsweise eine Faserlänge von 20 m (Metern). Die
erste mit Erbium dotierte optische Faser 21 empfängt
über den WDM-Koppler 31c ein Pumplicht von der ersten
Pumplichtquelle 31. Auf der Grundlage einer Laseropera
tion in der mit einem seltenen Erdmetallelement
(Erbium) dotierten Faser, verstärkt die erste mit Er
bium dotierte optische Faser 21 das Eingangssignal 11s
um einige 10 dB, d. h. beispielsweise um 20 dB oder
mehr, und erzeugt so ein verstärktes optisches Signal
21s. Der zweite optische Isolator 12 empfängt das ver
stärkte optische Signal und erzeugt an seinem Ausgang
ein optisches Signal 12s. Der zweite optische Isolator
12 blockiert dabei Licht, das sich in Rückwärtsrichtung
ausbreitet.
Wie bereits erwähnt, liefern die erste Pumplichtquelle
31 und der WDM-Koppler 31c das Pumplicht zur Anregung
der ersten mit Erbium dotierten optischen Faser 21. Bei
diesem Beispiel ist die Pumplichtquelle 31 hinter der
ersten mit Erbium dotierten optischen Faser 21 angeord
net, so daß das Pumplicht sich in Rückwärtsrichtung be
wegt (Rückwärtspumpen).
Im optischen L-Hand-Verstärker 200 blockiert der dritte
optische Isolator 13 das sich in die entgegengesetzte
Richtung bewegende, d. h. rückwärtsgestreute, Licht und
führt das optische Eingangssignal 14s über den WDM-
Koppler 32c der zweiten mit Erbium dotierten optischen
Faser 22 zu. Durch den dritten optischen Isolator 13
wird unerwünschtes Licht, wie etwa rückwärtsgerichtetes
Pumplicht, daran gehindert, sich zur Eingangsseite hin
zu bewegen.
Der optische L-Band-Verstärker 200 arbeitet in gleicher
Weise wie der optische C-Band-Verstärker 100. Die
zweite mit Erbium dotierte optische Faser 22 weist eine
Faserlänge auf, die zur Verstärkung optischer Signale
im L-Hand am besten geeignet ist. So beträgt die Faser
länge der zweiten mit Erbium dotierten optischen Faser
22 beispielsweise 120 m (Meter). Wie bereits erwähnt,
ist die zweite Pumplichtquelle 32 zwischen dem dritten
optischen Isolator 13 und der zweiten mit Erbium do
tierten optischen Faser 22 angeordnet. Außerdem ist die
dritte Pumplichtquelle 33 zwischen dem vierten opti
schen Isolator 14 und der zweiten mit Erbium dotierten
optischen Faser 22 vorgesehen. Bei dieser Anordnung
läßt sich ein L-Band-Signal um mehrere 10 dB, bei
spielsweise um 20 dB oder mehr, verstärken.
Wie bereits erwähnt, muß zur Verstärkung des L-Band-
Lichtsignals durch die zweite mit Erbium dotierte opti
sche Faser 22 die Länge der mit Erbium dotierten opti
schen Faser relativ groß sein, d. h. beispielsweise 120 m
betragen. Aufgrund der großen Länge der zweiten mit
Erbium dotierten optischen Faser 22 ist zu ihrer Anre
gung ein zweiseitig gerichtetes Pumpen bzw. die Bereit
stellung von hochenergetischem Pumplicht nötig. Bei dem
in Fig. 1 gezeigten Beispiel sind die Pumplichtquellen
32 und 33 (für ein zweiseitig gerichtetes Pumpen)
sowohl vor als auch hinter der zweiten mit Erbium do
tierten optischen Faser 22 angeordnet.
Der (als optischer Multiplexer dienende) WDM-Koppler 62
dient zur Kombination zweier vom optischen C-Bandver
stärker bzw. vom optischen L-Bandverstärker kommender
Eingangslichtsignale und liefert an seinem Ausgang ein
kombiniertes optisches Signal. Dabei empfängt der WDM-
Koppler 62 im einzelnen das optische C-Band-Signal 12s
vom optischen C-Band-Verstärker 100 und das optische L-
Band-Signal 13s vom optischen L-Band-Verstärker 200 und
gibt ein kombiniertes optisches Signal 62s aus. An
stelle des erwähnten WDM-Kopplers 62 lassen sich auch
andere Arten optischer Multiplexer bzw. ein optischer
Umschalter verwenden.
Wie sich der obigen Beschreibung unter Bezugnahme auf
Fig. 1 entnehmen läßt, werden im optischen Breitbandver
stärker, der für einen Bereich vom C-Band bis zum L-
Band ausgelegt ist, die optischen Signale, welche die
die Signalrichtung festlegenden optischen Isolatoren 11
und 13 passieren, durch die mit Erbium dotierten opti
schen Fasern 21 und 22 verstärkt, die wiederum durch
entsprechendes Pumplicht von den Pumplichtquellen 31,
32 und 33 angeregt werden. Die verstärkten optischen
Signale werden durch die zugehörigen optischen Isolato
ren 12 bzw. 14 ausgegeben. Bei dieser Anordnung läßt
sich die Bandbreite bzw. der Wellenlängenbereich des
optischen Verstärkers in bekannter Weise durch Verände
rung der Faserlänge der mit Erbium dotierten optischen
Fasern 21 und 22 und der Intensität des jeweiligen
Pumplichts steuern. Wenn man beispielsweise die Faser
länge der mit Erbium dotierten optischen Fasern erhöht,
so erhöht sich auch die Wellenlänge der zu verstärken
den Signale.
Wie sich der obigen Beschreibung entnehmen läßt, werden
zur Verstärkung optischer Signale in einem sich vom C-
Band bis zum L-Band erstreckenden Bereich bei dem in
Fig. 1 gezeigten herkömmlichen optischen Breitbandver
stärker mehrere Pumplichtsignale benötigt. Zudem müssen
sowohl an der Eingangs- als auch an der Ausgangsseite
sowohl des C-Band- als auch des L-Band-Verstärkers op
tische Isolatoren vorgesehen werden. Darüber hinaus
werden auch optische Demultiplexer und Multiplexer
benötigt, um die Lichtsignale aufzuteilen bzw. mitein
ander zu kombinieren. Da ein herkömmlicher optischer
Verstärker somit notwendigerweise viele optische Bau
teile umfaßt, kommt es hier zu einem relativ hohen Ein
fügungsverlust und hohen Kosten. Zudem muß der optische
Verstärker mit ausgesprochen langen mit Erbium dotier
ten optischen Fasern ausgestattet sein, wobei der opti
sche Verstärker, wie erwähnt, beispielsweise sowohl
eine erste mit Erbium dotierte optische Faser von 20 m
Länge für den C-Band-Verstärker, als auch eine zweite,
120 m lange mit Erbium dotierte optische Faser für den
L-Hand-Verstärker umfaßt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu
grunde, einen optischen Breitbandverstärker zu be
schreiben, der zur Verstärkung eines optischen Ein
gangssignals bekannter Wellenlänge in einem von wenig
stens zwei Wellenlängenbereichen dient und eine ausge
sprochen geringe Anzahl optischer Bestandteile umfaßt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es,
einen optischen Breitbandverstärker zu beschreiben, der
zur Verstärkung eines optischen Eingangssignals bekann
ter Wellenlänge in einem von wenigstens zwei Wellenlän
genbereichen dient, einen einfachen Aufbau aufweist und
kostengünstig ist.
Zudem ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
optischen Breitbandverstärker zu beschreiben, der zur
Verstärkung eines optischen Eingangssignals bekannter
Wellenlänge in einem von wenigstens zwei Wellenlängen
bereichen dient, dabei ein verbessertes Signal-Rausch-
Verhältnis bietet und sowohl vergleichsweise geringe
Kosten verursacht als auch eine vergleichsweise kleine
Anzahl von Bestandteilen umfaßt.
Schließlich liegt dieser Erfindung auch die Aufgabe zu
grunde, eine optische Breitband-Signalquelle mit va
riabler Wellenlänge zu beschreiben, die zur Erzeugung
eines optischen Signals dient und dabei wenigstens zwei
Wellenlängenbereiche abdeckt, einen einfachen Aufbau
besitzt und kostengünstig ist.
Zur Lösung der genannten Aufgaben umfaßt ein optischer
Breitbandverstärker gemäß einem ersten Aspekt der vor
liegenden Erfindung eine erste Bauteilgruppe, die aus
einem ersten optischen Koppler, einer ersten Pumplicht
quelle und einer ersten mit Erbium dotierten optischen
Faser besteht, wobei die erste mit Erbium dotierte op
tische Faser durch ein erstes Pumplicht von der ersten
Pumplichtquelle angeregt wird; einen optischen Umschal
ter zum Wechsel von Signalwegen für ein Ausgangssignal
der ersten Bauteilgruppe; und eine zweite Bauteil
gruppe, die aus einem zweiten optischen Koppler, einer
zweiten Pumplichtquelle und einer zweiten mit Erbium
dotierten optischen Faser besteht, wobei die zweite mit
Erbium dotierte optische Faser durch ein zweites
Pumplicht von der zweiten Pumplichtquelle angeregt
wird.
Die erste Bauteilgruppe bildet dabei einen ersten opti
schen Verstärker für einen ersten Verstärkungsbereich,
während ein zweiter optischer Verstärker für einen
zweiten Verstärkungsbereich durch eine Kombination der
ersten Bauteilgruppe mit der zweiten Bauteilgruppe ge
bildet wird. Die Länge und/oder die Dichte der Erbium
dotierung der ersten und zweiten mit Erbium dotierte
optische Faser wird bzw. werden entsprechend dem ersten
und zweiten Verstärkungsbereich gewählt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung
wird eine optische Breitband-Signalquelle mit variabler
Wellenlänge vorgesehen, bei der der genannte optische
Breitbandverstärker zum Einsatz kommt und die zur Er
zeugung eines optischen Signals in einem von wenigstens
zwei Wellenlängenbereichen dient. Die optische Breit
band-Signalquelle mit variabler Wellenlänge enthält
einen ersten optischen Verstärker, der einen ersten op
tischen Koppler, eine erste Pumplichtquelle und eine
erste mit Erbium dotierte optische Faser umfaßt, wobei
die erste mit Erbium dotierte optische Faser durch ein
erstes Pumplicht von der ersten Pumplichtquelle ange
regt wird; einen optischen Umschalter zum Wechsel von
Signalwegen für ein Ausgangssignal des ersten optischen
Verstärkers; einen Verstärkerblock, der einen zweiten
optischen Koppler, eine zweite Pumplichtquelle und eine
zweite mit Erbium dotierte optische Faser umfaßt, wobei
die zweite mit Erbium dotierte optische Faser durch ein
zweites Pumplicht von der zweiten Pumplichtquelle ange
regt wird; einen zweiten optischen Verstärker, der ge
bildet wird, indem man den ersten optischen Verstärker
über den optischen Umschalter mit dem Verstärkerblock
in Serie schaltet; ein optisches Filter mit variabler
Wellenlänge zur Auswahl der Wellenlänge des durch die
optische Breitband-Signalquelle mit variabler Wellen
länge zu erzeugenden optischen Signals; und einen opti
schen Demultiplexer zur Bildung einer Rückkopplungs
schleife durch Rückführung des optischen Signals vom
optischen Filter mit variabler Wellenlänge zu einem
Eingang des ersten optischen Verstärkers und Erzeugung
des optischen Signals in Form eines Ausgangssignals.
Die Länge und/oder die Dichte der Erbiumdotierung der
ersten und der zweiten mit Erbium dotierten optischen
Faser werden entsprechend dem ersten und zweiten Ver
stärkungsbereich gewählt. Stattdessen kann auch die
Länge der ersten mit Erbium dotierten optischen Faser
entsprechend dem ersten Bereich gewählt werden, während
die Summe der Länge der ersten mit Erbium dotierten op
tischen Faser und der zweiten mit Erbium dotierten op
tischen Faser entsprechend dem zweiten Bereich gewählt
wird.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung
wird ein optischer Breitbandverstärker mit wenigstens
zwei Wellenlängenbereichen zur Verstärkung eines opti
schen Eingangssignals bekannter Wellenlänge vorgesehen,
der ein verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis (S/R-Ver
hältnis) bietet. Dieser optische Breitbandverstärker
enthält einen ersten optischen Verstärker, der zur Ver
stärkung eines optischen Signals in einem ersten Be
reich dient und einen ersten optischen Koppler, eine
erste Pumplichquelle und eine erste mit Erbium dotierte
optische Faser enthält, wobei die erste mit Erbium do
tierte optische Faser mit Hilfe eines von der ersten
Pumplichtquelle kommenden Pumplichts angeregt wird;
einen optischen Umschalter zum Wechsel der Signalwege
für ein Ausgangssignal des ersten optischen Verstär
kers; und einen zweiten optischen Verstärker, der zur
Verstärkung eines optischen Signals in einem zweiten
Bereich dient, der größere Wellenlängen umfaßt als der
erste Bereich, wobei der zweite optische Verstärker
durch den ersten optischen Verstärker und einen zweiten
Verstärkerblock gebildet wird, welcher einen zweiten
optischen Koppler, eine zweite Pumplichtquelle und eine
zweite mit Erbium dotierte optische Faser umfaßt, wobei
die zweite mit Erbium dotierte optische Faser durch ein
von der zweiten Pumplichtquelle kommendes Pumplicht an
geregt wird und wobei der zweite optische Verstärker
Mittel zur Entfernung verstärkten Spontanemissions
lichts (ASE-Lichts) im ersten Bereich von der zweiten
mit Erbium dotierten optischen Faser umfaßt.
Die Mittel zur Entfernung des verstärkten Spontanemis
sionslichts (ASE-Lichts) im ersten Bereich werden dabei
durch einen optischen Wellenlängenwahl-Koppler gebil
det, welcher die zweite Pumplichtquelle an die zweite
mit Erbium dotierte optische Faser koppelt und ein Pas
sieren des ASE-Lichts im ersten Bereich verhindert. Al
ternativ hierzu können die Mittel zur Entfernung des
verstärkten Spontanemissionslichts (ASE-Lichts) im er
sten Bereich durch ein optisches Filter gebildet wer
den, das kein ASE-Lichts im ersten Bereich passieren
läßt.
Bei dem erfindungsgemäßen optische Breitbandverstärker
kann auf teure optische Bauteile verzichtet werden, in
dem man den ersten und den zweiten optischen Verstärker
miteinander in Serie schaltet, wodurch sich sowohl eine
erhebliche Kostenersparnis als auch eine beträchtliche
Größenreduzierung erzielen lassen. Zudem verringert
sich die Faserlänge der zweiten mit Erbium dotierten
optischen Faser, wobei sich auch das Energieniveau des
zur zweiten mit Erbium dotierten Faser gepumpten
Pumplichts entsprechend verringern läßt, was zu einer
weiteren Größenreduzierung und Kostenersparnis führt.
Die optische Breitband-Signalquelle mit variabler Wel
lenlänge, bei der die optische Breitbandverstärkung in
der genannten Weise erfolgt, bietet dieselben Vorteile.
Zudem läßt sich beim optischen Breitbandverstärker das
Signal-Rausch-Verhältnis (S/R-Verhältnis) bei der L-
Band-Verstärkung verbessern, indem man eine Filterfunk
tion vorsieht, die die verstärkte Spontanemission (ASE)
im C-Band-Wellenlängenbereich blockiert.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Be
zugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines
Beispiels für den Aufbau des optischen
Breitbandverstärkers gemäß dem Stand der
Technik;
Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild eines
Beispiels für den Aufbau des erfindungs
gemäßen optischen Breitbandverstärkers;
Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild eines
Beispiels für den Aufbau der erfindungs
gemäßen optischen Breitband-Signalquelle
mit variabler Wellenlänge;
Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild eines
weiteren Beispiels für den Aufbau des er
findungsgemäßen optischen Breitbandver
stärkers;
Fig. 5 ein schematisches Blockschaltbild eines
weiteren Beispiels für den Aufbau des er
findungsgemäßen optischen Breitbandver
stärkers;
Fig. 6 ein schematisches Blockschaltbild eines
weiteren Beispiels für den Aufbau des er
findungsgemäßen optischen Breitbandver
stärkers;
Fig. 7 ein schematisches Blockschaltbild eines
weiteren Beispiels für den Aufbau des er
findungsgemäßen optischen Breitbandver
stärkers;
Fig. 8 ein schematisches Blockschaltbild eines
weiteren Beispiels für den Aufbau des er
findungsgemäßen optischen Breitbandver
stärkers;
Fig. 9 ein schematisches Blockschaltbild eines
weiteren Beispiels für den Aufbau der er
findungsgemäßen optischen Breitband-Si
gnalquelle mit variabler Wellenlänge;
Fig. 10 ein schematisches Blockschaltbild eines
weiteren Beispiels für den Aufbau der er
findungsgemäßen optischen Breitband-Si
gnalquelle mit variabler Wellenlänge;
Fig. 11 ein schematisches Blockschaltbild eines
weiteren Beispiels für den Aufbau der er
findungsgemäßen optischen Breitband-Si
gnalquelle mit variabler Wellenlänge;
Fig. 12 ein schematisches Blockschaltbild eines
weiteren Beispiels für den Aufbau der er
findungsgemäßen optischen Breitband-Si
gnalquelle mit variabler Wellenlänge;
Fig. 13 ein schematisches Blockschaltbild eines
weiteren Beispiels für den Aufbau der er
findungsgemäßen optischen Breitband-Si
gnalquelle mit variabler Wellenlänge;
Fig. 14 ein Diagramm zur Darstellung einer Kenn
linie des erfindungsgemäßen optischen
Breitbandverstärkers zur Verstärkung op
tischer Signale des C- und L-Bands durch
Wechsel des Bereichs mit Hilfe eines op
tischen Umschalters;
Fig. 15 ein schematisches Blockschaltbild eines
Beispiels für den Aufbau des erfindungs
gemäßen optischen Breitbandverstärkers,
der ein verbessertes Signal-Rausch-Ver
hältnis (S/R-Verhältnis) bei der Verstär
kung optischer Signale im L-Band bietet;
Fig. 16 ein Diagramm zur Darstellung eines opti
schen Spektrums von ASE-Licht
(verstärktem Spontanemissionslicht) von
der zweiten mit Erbium dotierten opti
schen Faser im erfindungsgemäßen opti
schen Breitbandverstärker, wobei nicht
festgelegt ist, welche Wellenlängen den
WDM-Koppler passieren dürfen bzw. von ihm
reflektiert werden;
Fig. 17 ein Diagramm zur Darstellung eines opti
schen Spektrums von ein verbessertes Si
gnal-Rausch-Verhältnis aufweisendem ASE-
Licht (verstärktem Spontanemissionslicht)
von der zweiten mit Erbium dotierten op
tischen Faser im erfindungsgemäßen opti
schen Breitbandverstärker, wobei im WDM-
Koppler die Wellenlängen so festgelegt
sind, daß eine Trennung der C-Band-Wel
lenlängen von den L-Band-Wellenlängen er
folgt; und
Fig. 18 ein schematisches Blockschaltbild eines
weiteren Beispiels für den Aufbau des L-
Band-Verstärkers im erfindungsgemäßen op
tischen Breitbandverstärker.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeich
nung näher beschrieben. Die Fig. 2 bis 14 zeigen die be
vorzugten Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen
optischen Breitbandverstärkers bzw. der erfindungsgemä
ßen optischen Breitband-Signalquelle mit variabler Wel
lenlänge. In den Fig. 2 bis 14 sind Bestandteile, die
denjenigen des in Fig. 1 gezeigten herkömmlichen Bei
spiels entsprechen, mit denselben Bezugsziffern gekenn
zeichnet. Bei der vorliegenden Erfindung wird davon
ausgegangen, daß bei einem tatsächlichen Einsatz der
optischen Verstärker die Wellenlänge des optischen Ein
gangssignals vorab festgelegt und einem Benutzer be
kannt ist.
Der optische Breitbandverstärker gemäß Fig. 2 besteht im
wesentlichen aus einem optischen C-Band-Verstärker 120,
einem optischen L-Band-Verstärker 320 mit einem L-Band-
Block (Verstärkerblock) 220 und einem optischen Um
schalter 50. Der L-Band-Verstärker 320 wird durch die
Kombination des C-Band-Verstärkers 120 mit dem L-Band-
Block 220 gebildet. Bei der in Fig. 2 gezeigten Anord
nung wird auf den in Fig. 1 verwendeten (als optischer
Demultiplexer dienenden) WDM-Koppler 61 zur Teilung ei
nes Lichtsignals und den (als optischer Multiplexer
dienenden) WDM-Koppler 62 zur Kombination von Lichtsi
gnalen verzichtet. Zudem wurde, wie sich Fig. 2 entneh
men läßt, erfindungsgemäß die Anzahl der optischen Iso
latoren, der Pumplichter und der WDM-Koppler gegenüber
dem in Fig. 1 gezeigten herkömmlichen Ausführungsbei
spiel reduziert, während der optische Umschalter 50 zu
sätzlich vorgesehen wurde.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten optischen Breitbandverstär
ker handelt es sich um einen Verstärker, der in der
Lage ist, ein optisches Signal in einem von wenigstens
zwei Wellenlängenbereichen (C-Band und L-Band) zu ver
stärken, und es wird davon ausgegangen, daß das opti
sche Eingangssignal us eine vorab bekannte, gleichmä
ßige Wellenlänge aufweist. Wenn nun das optische Ein
gangssignal 11s eine Wellenlänge im C-Hand aufweist, so
verstärkt der optische C-Band-Verstärker 120 das opti
sche Eingangssignal und gibt das verstärkte Signal 51s
durch den optischen Umschalter 50, d. h. durch die An
schlüsse 1-2 (Pfeil A) im optischen Umschalter 50, di
rekt aus. Liegt die Wellenlänge des optischen Eingangs
signals 11s hingegen im L-Band, so verstärkt der durch
eine Kombination des optischen C-Band-Verstärkers 120
mit dem L-Band-Block 220 gebildete L-Band-Verstärker
320 das Eingangssignal und gibt das verstärkte Signal
51s durch den optischen Umschalter 50 aus. Somit pas
siert das Eingangssignal bei der L-Band-Verstärkung den
optischen C-Band-Verstärker 120, den optischen Umschal
ter 50 (vom Anschluß 1 zum Anschluß 4 gemäß Pfeil B),
den L-Band-Block 220 und erneut den optischen Umschal
ter 50 (vom Anschluß 3 zum Anschluß 2).
Der optische C-Band-Verstärker 120 umfaßt einen ersten
optischen Isolator 11, eine erste mit Erbium dotierte
optische Faser (EDF) 21, ein erstes Pumplicht 31, einen
WDM-Koppler (Wellenlängenteil-Mulitplex-Koppler) 31c
und einen zweiten optischen Isolator 12, während der L-
Band-Block 220 ein zweites Pumplicht 32, einen zweiten
WDM-Koppler 32c, eine zweite mit Erbium dotierte opti
sche Faser (EDF) 22 und einen dritten optischen Isola
tor 13 enthält.
Bei dem optischen Umschalter 50 handelt es sich um
einen Schalter, der in der oben erwähnten Weise einen
Wechsel zwischen zweierlei optischen Signalweg-Modi er
möglicht. Im ersten Modus (Pfeil A), d. h. beim C-Band-
Verstärker, liefert der optische Umschalter 50 am Aus
gangsanschluß 2 ein optisches C-Bandsignal vom opti
schen C-Band-Verstärker 120, während er im zweiten Mo
dus, d. h. beim L-Band-Verstärker, einen Signalweg zwi
schen den Anschlüssen 1 und 4 (Pfeil B) sowie einen Si
gnalweg zwischen den Anschlüssen 3 und 2 herstellt und
so durch den optischen C-Band-Verstärker und den L-
Band-Block 220 ein optisches L-Band-Signal liefert. Die
Arbeit des optischen Umschalters 50 wird durch ein
Schaltsignal von einem (nicht dargestellten) externen
Steuerelement gesteuert.
Im ersten Modus (d. h. beim C-Band-Verstärker) erzeugt
der optische C-Band-Verstärker 120 bei Empfang des im
C-Band angesiedelten optischen Eingangssignals 10s am
Ausgang des zweiten optischen Isolators 12 ein opti
sches Signal 12s. Das optische Signal 12s weist eine
beispielsweise um mehr als 20 dB erhöhte (verstärkte)
Energie auf und passiert als optisches Ausgangssignal
51s den optischen Umschalter 50. Die Faserlänge der er
sten mit Erbium dotierten optischen Faser 21 entspricht
dabei derjenigen bei dem in Fig. 1 gezeigten herkömmli
chen Beispiel und beträgt also beispielsweise 20 m
(Meter).
Im zweiten Modus (d. h. beim L-Band-Verstärker) erzeugt
der optische C-Band-Verstärker 120 bei Empfang des im
L-Band angesiedelten optischen Eingangssignals 10s ein
Mischsignal aus dem optischen L-Band-Signal 10s und ei
nem verstärkten Spontanemissionslicht (ASE-Licht) im C-
Band, welches durch die erste mit Erbium dotierte opti
sche Faser 21 induziert wird. Das Mischsignal passiert
den optischen Umschalter 50 (entsprechend Pfeil B vom
Anschluß 1 zum Anschluß 4) und wird dem L-Band-Block
220 des optischen L-Band-Verstärkers 320 zugeführt.
Die Faserlänge der zweiten mit Erbium dotierten opti
schen Faser 22 im L-Band-Block 220 des optischen L-
Band-Verstärkers 320 beträgt 100 m (Meter) und unter
scheidet sich somit von derjenigen bei dem in Fig. 1 ge
zeigten herkömmlichen Beispiel um 120 m - 100 m = 20 m.
Bei Empfang des durch eine Kombination des ASE-Lichts
mit dem optischen Signal 10s gebildeten optischen Si
gnals 52s und bei Anregung der zweiten mit Erbium do
tierten optischen Faser 22 durch das ASE-Licht und das
zweite Pumplicht 32 wird das optische Signal im L-Band
um beispielsweise 20 dB oder mehr verstärkt. Über den
dritten optischen Isolator 13 und den optischen Um
schalter 50 wird das verstärkte Signal 13s schließlich
als ein optisches Signal 51s ausgegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen optischen Verstärker ent
spricht bei einer Faserlänge der ersten mit Erbium do
tierten optischen Faser 21 gleich X und einer Faser
länge der zweiten mit Erbium dotierten optischen Faser
22 gleich Y die gesamte zur Verstärkung des L-Band-Si
gnals benötigte Faserlänge der Summe der Länge der mit
Erbium dotierten Fasern 21 und 22, d. h. sie beträgt X +
Y, also in diesem Fall 120 m (Meter). Da die erste mit
Erbium dotierte optische Faser 21 eine Länge von 20 m
aufweist, muß die zweite mit Erbium dotierte optische
Faser 22 zur Erzielung einer Gesamtlänge von 120 m eine
Länge von 100 m aufweisen. Somit ist die zweite mit Er
bium dotierte Faser 22 bei der vorliegenden Erfindung
um 20 m kürzer als bei dem in Fig. 1 gezeigten herkömm
lichen Ausführungsbeispiel, was zu einer Kostenerspar
nis führt. Wie aus dem Stand der Technik bereits be
kannt ist, gehören zu den weiteren Faktoren, die eine
Einstellung der Wellenlängenbereiche der Verstärkung
ermöglichen, auch die Dichte der Erbiumdotierung der
ersten und zweiten optischen Faser 21 bzw. 22 und die
Energie-Intensität des den optischen Fasern 21 und 22
zugeführten Pumplichts.
Bei der vorliegenden Erfindung wird die zweite mit Er
bium dotierte optische Faser 22 im übrigen nicht nur
durch das Pumplicht von der Pumplichtquelle 32, sondern
zusätzlich durch das ASE-Licht vom optischen C-Band-
Verstärker 120 angeregt, so daß hier ein einziges
Pumplicht zur Erzielung eines Anstiegs um 20 dB oder
mehr ausreicht, der dem Anstieg bei dem herkömmlichen,
mit zwei Pumplichtern arbeitenden Beispiel gemäß Fig. 1
entspricht. Alternativ hierzu läßt sich bei Verwendung
derselben Anzahl von Pumplichtquellen wie beim herkömm
lichen Beispiel zur Erzielung desselben Ergebnisses das
Energieniveau der Pumplichter bei der vorliegenden Er
findung verringern.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten erfindungsgemäßen optischen
Breitbandverstärker wird der optische L-Band-Verstärker
320 gebildet, indem man den optischen C-Hand-Verstärker
120 mit dem L-Band-Block 220 in Serie schaltet. Das op
tische C-Bandsignal wird durch den C-Band-Verstärker
verstärkt, während das optische L-Band-Signal durch den
L-Band-Block 220 verstärkt wird, wenn es den C-Band-
Verstärker und den L-Band-Block 220 passiert. Auf den
(als optischer Demultiplexer dienenden) WDM-Koppler 61
und den (als optischer Multiplexer dienenden) WDM-Kopp
ler 62 wird hier verzichtet und auch die Gesamtzahl der
Pumplichter wurde verringert. Dementsprechend kommt es
zu einer erheblichen Kostenersparnis, wobei der erfin
dungsgemäße optische Breitbandverstärker jedoch dennoch
im wesentlichen dieselben Fähigkeiten besitzt wie das
Beispiel gemäß dem Stand der Technik.
Fig. 3 zeigt einen Aufbau einer erfindungsgemäßen opti
schen Breitband-Signalquelle mit variabler Wellenlänge.
Bei diesem Beispiel wird in der optischen Breitband-Si
gnalquelle mit variabler Wellenlänge der in Fig. 2 ge
zeigte optische Breitbandverstärker verwendet. Die op
tische Signalquelle gemäß Fig. 3 umfaßt den optischen C-
Bandverstärker 120, den optischen Umschalter 50, den
optischen L-Band-Verstärker 320, der eine Kombination
des optischen C-Band-Verstärkers 120 und des L-Band-
Blocks 220 darstellt, wobei C-Hand-Verstärker und L-
Band-Block miteinander in Serie geschaltet sind, ein
optisches Filter 70 mit variabler Wellenlänge und einen
optischen Demultiplexer 85.
Der Ausgangsanschluß des optischen Umschalters 50 ist
mit dem Eingangsanschluß des optischen Filters 70 mit
variabler Wellenlänge verbunden, wobei der Ausgangsan
schluß des optischen Filters 70 mit variabler Wellen
länge seinerseits wiederum durch den optischen Demulti
plexer 85 mit dem Eingangsanschluß des ersten optischen
Isolators 11 verbunden ist. Ein vom optischen Demulti
plexer 85 geliefertes optisches Signal 85s stellt ein
Ausgangssignal der optischen Breitband-Signalquelle mit
variabler Wellenlänge dar.
Da bei der Anordnung gemäß Fig. 3 eine Rückkopplungs
schleife, d. h. ein (als Resonator wirkender) Faser-Ring
vorhanden ist, kommt es hier zu einer Laser-Oszilla
tion. Die Oszillationswellenlänge (Frequenz) wird durch
die Operation des optischen Umschalters 50, der einen
Wechsel des C- bzw. L-Bands bewirkt, und Einstellung
des optischen Filters 70 mit variabler Wellenlänge re
guliert, das eine Wellenlänge festgelegt, für die die
Schleifenverstärkung der Rückkopplungsschleife (d. h.
des Faser-Rings) größer als der Faktor eins ist, um so
die Oszillation zu starten.
Zur Erzeugung eines C-Hand-Lichts stellt der optische
Umschalter 50 einen Signalweg her, bei dem das Aus
gangssignal 12s des optischen C-Band-Verstärkers 120
über die Anschlüsse 1 und 2 (Pfeil A) des optischen Um
schalters 50 dem optischen Filter 70 mit variabler Wel
lenlänge zugeführt wird. Das Ausgangssignal des opti
schen Filters 70 mit variabler Wellenlänge wird wieder
dem Eingang des optischen C-Band-Verstärkers zugeführt.
Zur Erzeugung eines L-Band-Lichts legt der optische Um
schalter 50 hingegen einen Signalweg fest, bei dem das
Signal den optischen C-Band-Verstärker 120, den opti
schen Umschalter 50 (vom Anschluß 1 zum Anschluß 4 ge
mäß Pfeil B), den L-Band-Block 220, erneut den opti
schen Umschalter 50 (vom Anschluß 3 zum Anschluß 2) und
das optische Filter 70 mit variabler Wellenlänge pas
siert und dann wiederum dem Eingang des optischen C-
Band-Verstärkers zugeführt wird.
Bei dem optischen Filter 70 mit variabler Wellenlänge
handelt es sich um ein optisches Filter, dessen durch
gelassener Wellenlängenbereich sich mit Hilfe eines
(nicht dargestellten) Steuersignals beliebig einstellen
läßt, d. h. das optische Filter 70 mit variabler Wellen
länge ist ein Selektionsfilter. Bei Empfang des opti
schen Signals 51s vom Ausgangsanschluß des optischen
Umschalters 50 ermöglicht das optische Filter 70 mit
variabler Wellenlänge das Passieren derjeniger opti
scher Signale, welche die durch das Steuersignal vorge
gebenen Wellenlängen aufweisen, wobei diese Wellenlän
gen zumindest entweder im C-Band oder im L-Band liegen.
Zur Lichterzeugung mit hoher Qualität wird vorzugsweise
ein Filter mit variabler Wellenlänge eingesetzt, das
eine enge Bandbreite, d. h. eine hohe Selektivität, auf
weist.
Der optische Demultiplexer 85 empfängt das optische Si
gnal 70s vom optischen Filter 70 mit variabler Wellen
länge und gibt optische Signale 85s und 86s aus, indem
er das optische Signal 70s aufteilt. Das eine optische
Teil-Signal 86s wird zur Herstellung einer Rückkopp
lungsschleife dem ersten optischen Isolator 11 im opti
schen C-Band-Verstärker zugeführt, während das andere
optische Teil-Signal 85s ein Ausgangssignal der erfin
dungsgemäßen Breitband-Signalquelle mit variabler Wel
lenlänge bildet.
Wie sich Fig. 3 entnehmen läßt, erhält man gemäß der
vorliegenden Erfindung eine optische Signalquelle mit
variabler Wellenlänge, die einen Bereich vom C-Band bis
zum L-Band abdeckt und dabei einen relativ einfachen
Aufbau besitzt.
Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist im übrigen
nicht auf den spezifischen Aufbau der oben beschriebe
nen Ausführungsbeispiele beschränkt; vielmehr kann die
vorliegende Erfindung auch durch andere Anordnungen
verwirklicht werden, die den jeweiligen Bedürfnissen
angepaßt sind. Im folgenden sind Beispiele für derar
tige Modifikationen unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung näher erläutert.
Eine erste Modifikation des optischen Breitbandverstär
kers läßt sich Fig. 4 entnehmen. Bei dem in Fig. 2 ge
zeigten optischen Breitbandverstärker ist die erste
Pumplichtquelle 31 zum rückwärtsgerichteten Pumpen bei
der ersten mit Erbium dotierten optischen Faser 21 hin
ter dieser ersten mit Erbium dotierten optischen Faser
21 angeordnet. Bei dem Beispiel gemäß Fig. 4 sind hinge
gen die erste Pumplichtquelle 31 und der WDM-Koppler
31c vor der ersten mit Erbium dotierten optischen Faser
21 vorgesehen, um ein Vorwärtspumpen bei der ersten mit
Erbium dotierten optischen Faser 21 zu erzielen.
Fig. 5 zeigt eine zweite Modifikation des erfindungsge
mäßen optischen Breitbandverstärkers. Bei dem in Fig. 2
gezeigten optischen Breitbandverstärker ist die zweite
Pumplichtquelle 32 zum vorwärtsgerichteten Pumpen bei
der zweiten mit Erbium dotierten optischen Faser 22 vor
dieser zweiten mit Erbium dotierten optischen Faser 22
angeordnet, während bei dem Beispiel gemäß Fig. 5 die
zweite Pumplichtquelle 32 und der WDM-Koppler 32c zum
Rückwärtspumpen bei der zweiten mit Erbium dotierten
optischen Faser 22 hinter dieser zweiten mit Erbium do
tierten optischen Faser 22 positioniert sind.
Fig. 6 läßt sich eine dritte Modifikationsmöglichkeit
bei dem erfindungsgemäßen optischen Breitbandverstärker
entnehmen. Bei diesem Beispiel sind, wie auch bei
Fig. 4, die erste Pumplichtquelle 31 und der WDM-Koppler
31c zum Vorwärtspumpen bei der ersten mit Erbium do
tierten optischen Faser 21 vor dieser ersten mit Erbium
dotierten optischen Faser 21 angeordnet. Zusätzlich
sind hier allerdings noch, entsprechend dem Beispiel
gemäß Fig. 5, auch die zweite Pumplichtquelle 32 und der
WDM-Koppler 32c zum Rückwärtspumpen bei der zweiten mit
Erbium dotierten optischen Faser 22 hinter dieser zwei
ten mit Erbium dotierten optischen Faser 22 vorgesehen.
Eine vierte Möglichkeit zur Modifizierung des erfin
dungsgemäßen optischen Breitbandverstärkers ist in
Fig. 7 dargestellt. Während bei dem in Fig. 2 gezeigten
optischen Breitbandverstärker die zweite Pumplicht
quelle 32 zum Vorwärtspumpen bei der zweiten mit Erbium
dotierten optischen Faser 22 vor dieser zweiten mit Er
bium dotierten optischen Faser 22 angeordnet ist, sind
bei dem in Fig. 7 gezeigten Beispiel die zweite
Pumplichtquelle 32 und der WDM-Koppler 32c zum Vor
wärtspumpen bei der zweiten mit Erbium dotierten opti
schen Faser 22 vor der zweiten mit Erbium dotierten op
tischen Faser 22 vorgesehen und es sind zusätzlich hin
ter der zweiten mit Erbium dotierten optischen Faser 22
zum Rückwärtspumpen bei dieser zweiten mit Erbium do
tierten optischen Faser 22 noch ein drittes Pumplicht
33 und ein WDM-Koppler 33c vorgesehen, so daß das
zweite Pumplicht 32 und das dritte Pumplicht 33 eine
Anregung der zweiten mit Erbium dotierten optischen Fa
ser 22 durch ein zweiseitig gerichtetes Pumpen bewir
ken.
Fig. 8 zeigt schließlich noch eine fünfte Modifikation
des erfindungsgemäßen optischen Breitbandverstärkers.
Während bei dem in Fig. 7 gezeigten optischen Breitband
verstärker die erste Pumplichtquelle 31 zum Rück
wärtspumpen bei der ersten mit Erbium dotierten opti
schen Faser 21 hinter dieser ersten mit Erbium dotier
ten optischen Faser 21 angeordnet ist, sind beim Bei
spiel gemäß Fig. 8 diese erste Pumplichtquelle 31 und es
sind der WDM-Koppler 31c zum Vorwärtspumpen bei der er
sten mit Erbium dotierten optischen Faser 21 vor dieser
ersten mit Erbium dotierten optischen Faser 21 vorgese
hen.
Die Fig. 9 bis 13 zeigen verschiedene Ausführungsmög
lichkeiten der erfindungsgemäßen optischen Breitband-
Signalquelle mit variabler Wellenlänge, wobei sich
Fig. 9 eine erste Modifikation der erfindungsgemäßen op
tischen Breitband-Signalquelle mit variabler Wellen
länge entnehmen läßt. Bei dem in Fig. 3 dargestellten
optischen Breitbandverstärker ist die erste Pumplicht
quelle 31 zum rückwärtsgerichteten Pumpen bei der er
sten mit Erbium dotierten optischen Faser 21 hinter
dieser ersten mit Erbium dotierten optischen Faser 21
angeordnet. Bei dem Beispiel gemäß Fig. 9 sind hingegen
die erste Pumplichtquelle 31 und der WDM-Koppler 31c
vor der ersten mit Erbium dotierten optischen Faser 21
vorgesehen, um ein Vorwärtspumpen bei der ersten mit
Erbium dotierten optischen Faser 21 zu erzielen.
Fig. 10 zeigt eine zweite Modifikation der erfindungsge
mäßen optischen Breitband-Signalquelle mit variabler
Wellenlänge. Bei dem in Fig. 3 gezeigten optischen
Breitbandverstärker ist die zweite Pumplichtquelle 32
zum vorwärtsgerichteten Pumpen bei der zweiten mit Er
bium dotierten optischen Faser 22 vor dieser zweiten
mit Erbium dotierten optischen Faser 22 angeordnet,
während bei dem Beispiel gemäß Fig. 10 die zweite
Pumplichtquelle 32 und der WDM-Koppler 32c zum Rück
wärtspumpen bei der zweiten mit Erbium dotierten opti
schen Faser 22 hinter dieser zweiten mit Erbium dotier
ten optischen Faser 22 positioniert sind.
Fig. 11 läßt sich eine dritte Modifikationsmöglichkeit
der erfindungsgemäßen optischen Breitband-Signalquelle
mit variabler Wellenlänge entnehmen. Bei diesem Bei
spiel sind, wie auch bei dem Beispiel gemäß Fig. 9, die
erste Pumplichtquelle 31 und der WDM-Koppler 31c zum
Vorwärtspumpen bei der ersten mit Erbium dotierten op
tischen Faser 21 vor dieser ersten mit Erbium dotierten
optischen Faser 21 angeordnet. Zusätzlich sind hier je
doch, entsprechend dem Beispiel gemäß Fig. 10, auch noch
die zweite Pumplichtquelle 32 und der WDM-Koppler 32c
zum Rückwärtspumpen bei der zweiten mit Erbium dotier
ten optischen Faser 22 hinter dieser zweiten mit Erbium
dotierten optischen Faser 22 positioniert.
Eine vierte Modifikation der erfindungsgemäßen opti
schen Breitband-Signalquelle mit variabler Wellenlänge
ist in Fig. 12 dargestellt. Bei der in Fig. 3 gezeigten
optischen Breitband-Signalquelle mit variabler Wellen
länge ist die zweite Pumplichtquelle 32 zum Vor
wärtspumpen bei der zweiten mit Erbium dotierten opti
schen Faser 22 vor dieser zweiten mit Erbium dotierten
optischen Faser 22 angeordnet. Bei dem in Fig. 12 ge
zeigten Beispiel sind hingegen die zweite Pumplicht
quelle 32 und der WDM-Koppler 32c zum Vorwärtspumpen
bei der zweiten mit Erbium dotierten optischen Faser 22
vor der zweiten mit Erbium dotierten optischen Faser 22
angeordnet, wobei zusätzlich hinter der zweiten mit Er
bium dotierten optischen Faser 22 zum Rückwärtspumpen
bei dieser zweiten mit Erbium dotierten optischen Faser
22 noch ein drittes Pumplicht 33 und ein WDM-Koppler
33c vorgesehen sind, so daß das zweite Pumplicht 32 und
das dritte Pumplicht 33 eine Anregung der zweiten mit
Erbium dotierten optischen Faser 22 durch ein zweisei
tig gerichtetes Pumpen bewirken.
Fig. 13 läßt sich schließlich noch eine fünfte Modifika
tion des erfindungsgemäßen optischen Breitband-Signal
quelle mit variabler Wellenlänge entnehmen. Während
sich bei dem in Fig. 12 gezeigten optischen Breitband
verstärker die erste Pumplichtquelle 31 zum Rück
wärtspumpen bei der ersten mit Erbium dotierten opti
schen Faser 21 hinter dieser ersten mit Erbium dotier
ten optischen Faser 21 befindet, sind nämlich beim Bei
spiel gemäß Fig. 13 diese erste Pumplichtquelle 31 und
der WDM-Koppler 31c zum Vorwärtspumpen bei der ersten
mit Erbium dotierten optischen Faser 21 vor dieser er
sten mit Erbium dotierten optischen Faser 21 angeord
net.
Das Konzept der vorliegenden Erfindung beschränkt sich
nicht auf die genannten Ausführungsbeispiele. So finden
bei den genannten Ausführungsbeispielen zwei optische
Verstärker, d. h. der optische C-Band-Verstärker 120 und
der optische L-Band-Verstärker 320, Verwendung. Aller
dings können auch drei oder mehr optische Verstärker
für verschiedene Wellenlängenbereiche vorgesehen wer
den, die durch optische Umschalter miteinander in Serie
geschaltet sind, um so optische Signale mit drei oder
mehr unterschiedlichen Wellenlängen zu verstärken. Da
neben kann hinter dem optischen Breitbandverstärker zu
sätzlich eine Entzerrschaltung vorgesehen werden, um
die Frequenzkennlinien (Wellenlängen-Kennlinien) der
Verstärkung abzuflachen.
Bei dem erfindungsgemäßen optischen Breitbandverstärker
und der erfindungsgemäßen optischen Breitband-Signal
quelle mit variabler Wellenlänge läßt sich bei der L-
Band-Verstärkung ein Signal-Rausch-Verhältnis (S/R-Ver
hältnis) erzielen, das unter dem der C-Band-Verstärkung
liegt, was darauf zurückzuführen ist, daß das ASE-Licht
(verstärktes Spontanemissionslicht) vom optischen C-
Band-Verstärker zum Pumpen bei der zweiten mit Erbium
dotierten optischen Faser im optischen L-Band-Verstär
ker eingesetzt wird. Die Fig. 14 bis 18 zeigen bei der
vorliegenden Erfindung eingesetzte Mittel zur Verbesse
rung des Signal-Rausch-Verhältnisses des optischen Si
gnals bei der L-Band-Verstärkung.
Fig. 15 zeigt ein Beispiel für den Aufbau des erfin
dungsgemäßen optischen Breitbandverstärkers, der ein
verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis (S/R-Verhältnis)
bei der L-Band-Verstärkung bietet. Fig. 16 läßt sich ein
Beispiel für das optische Spektrum eines von der zwei
ten mit Erbium dotierten optischen Faser 22 ausgesand
ten ASE-Lichts entnehmen, bei dem keine Maßnahmen zur
Reduzierung des ASE-Rauschens, etwa durch Verwendung
eines WDM-Wellenlängenwahl-Kopplers getroffen wurden,
während Fig. 17 ein Beispiel für das optische Spektrum
von ASE-Licht wiedergibt, bei dem der WDM-Wellenlängen
wahl-Koppler als Mittel zur Trennung des C-Bands vom L-
Band eingesetzt wird.
Der optische Breitbandverstärker gemäß Fig. 15 weist ne
ben den bereits in Fig. 5 gezeigten Bauteilen noch einen
vierten optischen Isolator und einen WDM-Wellenlängen
wahl-Koppler (d. h. einen Wellenlängenteil-Multiplex
koppler zur Wellenlängenwahl) 40 auf, die zum L-Band-
Block 220 des optischen L-Band-Verstärkers 320 gehören.
Dabei wird im einzelnen der zweite WDM-Koppler 32c in
Fig. 5 durch den vierten optischen Isolator 42 und den
WDM-Wellenlängenwahl-Koppler 40 ersetzt.
Bei der L-Band-Verstärkung, bei der das Ausgangssignal
des optischen C-Hand-Verstärkers 120 durch den opti
schen Umschalter 50 dem Eingang des L-Band-Blockes 220
zugeführt wird, handelt es sich bei dem vom optischen
C-Band-Verstärker 120 kommenden optischen Signal 52s um
ein optisches Signal, das eine Mischung aus induzierter
und spontaner Emission darstellt. Die induzierte Emis
sion umfaßt dabei optische Komponenten, die durch eine
auf dem optischen Eingangssignal 10s basierende Stimu
lation emittiert werden, während die spontane Emission
optische Komponenten umfaßt, die durch verstärktes
Spontanemissionslicht (ASE-Licht) gebildet werden und
nicht zu den induzierten Emissionen gehören.
Die zweite mit Erbium dotierte optische Faser 22 emp
fängt das optische Signal 52s und das von der zweiten
Pumplichtquelle 32 kommende zweite Pumplicht 32s. In
der zweiten mit Erbium dotierten optischen Faser 22 er
folgen sowohl die induzierte als auch die spontane
Emission, so daß das optische Signal 22s ein verstärk
tes optisches Signal und ASE-Licht enthält. Da die er
ste und zweite mit Erbium dotierte optische Faser zur
Verstärkung von L-Band-Signalen ausgelegt sind, handelt
es sich beim optischen Signal 22s dabei im einzelnen um
eine Mischung aus der verstärkten Komponente, die durch
das optische L-Band-Signal 10s induziert wurde, und der
Komponente, die auf die verstärkte Spontanemission
(ASE) zurückgeht. ASE-Licht ist im übrigen auch dann
vorhanden, wenn das optische Eingangssignal 10s dem op
tischen Verstärker nicht zugeführt wird und erstreckt
sich dabei in dem weiten Bereich vom C- bis zum L-Band.
Bei der Anordnung gemäß Fig. 15 führt der vierte opti
sche Isolator 42 das Pumplicht 32s von der zweiten
Pumplichtquelle 32 durch den WDM-Koppler 40 der zweiten
mit Erbium dotierten optischen Faser 22 zu, wobei der
optische Isolator 42 ein Rückfließen des optischen Si
gnals vom WDM-Koppler 40 blockiert, wodurch verhindert
werden kann, daß der unerwünschte optische Bestandteil
22s2 zur zweiten Pumplichtquelle 32 gelangt. Ist die
zweite Pumplichtquelle 32 mit einem eigenen optischen
Isolator ausgestattet, so kann auf den vierten opti
schen Isolator 42 verzichtet werden.
Das optische Spektrum des von der zweiten mit Erbium
dotierten optischen Faser 22 gelieferten optischen Si
gnals 22s läßt sich Fig. 16 entnehmen. Wird kein opti
sches Signal 10s an den Eingang des optischen C-Band-
Verstärkers 120 geleitet, so besteht das optische Si
gnal 22s nur aus dem verstärkten Spontanemissionlicht
(ASE-Licht), das aufgrund des Pumplichts im Verstärker
erzeugt wird. Die Kennlinie A in Fig. 16 zeigt daher ein
ASE-Licht-Spektrum, das einen breiten Wellenlängenbe
reich abdeckt, welcher das C- und das L-Band umfaßt.
Das Spektrum des auf der spontanen Emission basierenden
ASE-Lichts stellt bei der optischen Verstärkung des op
tischen Eingangssignals 10s eine unerwünschte Störung
dar, so daß das ASE-Licht den Grund für ein verschlech
tertes Signal-Rausch-Verhältnis (S/R-Verhältnis) beim
optischen Ausgangssignal 51s darstellt.
Bei dem in Fig. 15 gezeigten WDM-Wellenlängenwahl-Kopp
ler 40 handelt es sich um einen WDM-Koppler, der wie
der in den Fig. 2 bis 13 gezeigte zweite WDM-Koppler 32c
als optischer Multiplexer dient. Zudem besitzt der WDM-
Wellenlängenwahl-Koppler 40 eine Filterfunktion, die
verhindert, daß er von C-Band-Signalen oder Signalen
kürzerer Wellenlänge passiert wird. Im Betrieb arbeitet
der WDM-Koppler 40 als optischer Multiplexer zur Kopp
lung des zweiten Pumplichts 32c von der zweiten
Pumplichtquelle 32 an die zweite mit Erbium dotierte
optische Faser 22. Außerdem dient der WDM-Koppler 40
als optischer Filter, wenn er das optische Signal 22s
von der zweiten mit Erbium dotierten optischen Faser 22
empfängt, welches eine Mischung des verstärkten opti
schen Signals und des verstärkten Spontanemissions
lichts (ASE-Lichts) darstellt.
Da der WDM-Wellenlängenwahl-Koppler 40 so gestaltet
ist, daß er die C-Band-Komponenten blockiert, passiert
nur das optische L-Band-Signal 22s1 (das eine Mischung
des verstärkten optischen Signals und des ASE-Lichts im
L-Band darstellt) den WDM-Koppler 40 als optisches Si
gnal 40s. Das C-Band-ASE-Licht 22s2 wird hingegen zur
zweiten Pumplichtquelle 32 abgeleitet.
Dies führt dazu, daß das C-Band-ASE-Licht blockiert und
nur das Spektrum im L-Band als optisches Signal 40s
ausgegeben wird, wie sich dies der Kennlinie B in
Fig. 17 entnehmen läßt. Das optische Signal 40s breitet
sich durch den dritten optischen Isolator 13 als opti
sches Signal 51s aus.
Der WDM-Wellenlängenwahl-Koppler 40 ist bereits aus dem
Stand der Technik bekannt und wird beispielsweise durch
einen WDM-Koppler gebildet, der mehrere Lagen dielek
trischen Materials umfaßt. Bei diesem Beispiel überlap
pen sich dünne Schichten dielektrischen Materials mit
unterschiedlichen Brechungskoeffizienten derartig, daß
diejenigen optischen Signale, die eine der Brechungs
phase der mehrlagigen Schichten entsprechende Wellen
länge aufweisen, reflektiert werden, während die ande
ren Signale diese Schichten passieren können. Indem man
nun Parameter, wie etwa die Dicke der dünnen dielektri
schen Schichten, die Anzahl der dünnen Schichten und
die Brechungskoeffizienten des dünnen Schichtmaterials
entsprechend festlegt, erhält man einen WDM-Wellenlän
genwahl-Koppler, der Wellenlängen im C-Band bzw. kür
zere Wellenlängen blockiert.
Durch den Einsatz des WDM-Wellenlängenwahl-Kopplers 40
kann der erfindungsgemäße optische Breitbandverstärker
das ASE-Licht im C-Band entfernen, das für die L-Band-
Verstärkung nicht benötigt wird, wodurch sich das S/R-
Verhältnis im optischen Signal 51s verbessert, so daß
man einen optischen L-Band-Verstärker erhält, bei dem
ein geringeres Rauschen auftritt.
Das Spektrum des ASE-Lichts vom WDM-Wellenlängenwahl-
Koppler 40 wird im folgenden unter Bezugnahme auf das
Beispiel gemäß Fig. 17 noch näher erläutert. Die Kennli
nie A in Fig. 17 zeigt das Spektrum des von der in Fig. 5
gezeigten zweiten mit Erbium dotierten optischen Faser
22 kommenden ASE-Lichts, wobei kein optisches Eingangs
signal zugeführt wird, während die Kennlinie B in
Fig. 17 das Spektrum von ASE-Licht zeigt, das den WDM-
Wellenlängenwahl-Koppler 40 passiert. Ein Vergleich
beider Spektren zeigt, daß es zu einer Reduktion des
Spektrums des ASE-Lichts im C-Band oder mit kürzerer
Wellenlänge kommt, was eine erhebliche Verbesserung des
S/R-Verhältnisses beim erfindungsgemäßen optischen L-
Band-Verstärker bewirkt.
Im einzelnen liegt das Energieniveau des ASE-Lichts im
optischen Verstärker gemäß Fig. 5 bei +8,44 dBm wenn die
Leistung des ersten Pumplichts 31s 90 mW und die Lei
stung des zweiten Pumplichts 32s 60 mW beträgt, während
das Energieniveau des ASE-Lichts im optischen Verstär
ker gemäß Fig. 15 auf +3,71 dBm reduziert wird. Die re
sultierende Differenz von 8,44 - 3,71 = 4,73 dB ent
spricht dem Grad der Verringerung der ASE-Licht-Ener
gie, wobei es sich insbesondere dann um eine deutliche
Verbesserung handelt, wenn ein optisches Eingangssignal
mit niedrigem Energieniveau verstärkt wird. Beim Ein
satz von Prüf- und Meßinstrumenten verbessert eine der
artige Reduktion von Hintergrundstörungen die Empfind
lichkeit und Genauigkeit beim Messen optischer Signal
ganz erheblich.
Die Anordnung gemäß Fig. 15 stellt im übrigen nur ein
Beispiel dar, das dem besseren Verständnis dient. Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung sind auch viele ver
schiedene andere Ausführungsformen denkbar. So kann
beispielsweise, wie in Fig. 8 gezeigt ist, der L-Band-
Block 220 im optischen L-Band-Verstärker 320 zwei
Pumplichtquellen zur Erzielung eines zweiseitig gerich
teten Pumpens umfassen. Die beschriebene Verbesserung
des S/R-Verhältnisses läßt sich auch bei dem in Fig. 18
gezeigten Beispiel erzielen.
Zudem lassen sich die Anordnung der Pumplichter und die
jeweilige Pumprichtung im optischen C-Band-Verstärker
120 modifizieren, wie dies unter Bezugnahme auf die
Fig. 4 bis 13 bereits erläutert wurde, wobei ein Pumpen
in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung bzw. ein zweiseitig
gerichtetes Pumpen möglich ist. Auch bei einer entspre
chend modifizierten Version läßt sich eine Verbesserung
des S/R-Verhältnisses in der beschriebenen Weise erzie
len.
Der in den Fig. 15 und 18 gezeigte WDM-Wellenlängenwahl-
Koppler 40 dient nur dem besseren Verständnis. Im Rah
men der Erfindung sind auch verschiedene andere Ausfüh
rungsformen denkbar. So können beispielsweise auch ein
zelne Bestandteile eines WDM-Kopplers und ein optisches
Filter eingesetzt werden, wobei der WDM-Koppler zur An
kopplung des Pumplichts dient, während das optische
Filter eine Blockierung oder Abschwächung von Wellen
längen im C-Band oder noch kürzeren Wellenlängen be
wirkt.
Wie sich der obigen Beschreibung entnehmen läßt, ist es
beim erfindungsgemäßen optischen Breitbandverstärker
möglich, auf teuere optische Bauteile zu verzichten,
indem der erste und zweite Verstärker miteinander in
Serie geschaltet werden, was eine erhebliche Verringe
rung der Kosten sowie eine Größenreduzierung ermög
licht. Zudem kommt es zu einer Verringerung der Faser
länge der zweiten mit Erbium dotierten optischen Faser
und damit auch zu einer entsprechenden Verringerung des
Energieniveaus des Pumplichts bei der zweiten mit Er
bium dotierten optischen Faser, was eine weitere Grö
ßenreduzierung und Kosteneinsparung ermöglicht. Die op
tische Breitband-Signalquelle mit variabler Wellen
länge, bei der die optische Breitbandverstärkung einge
setzt wird, bietet ebenfalls die genannten Vorteile.
Zudem ist es beim optischen Breitbandverstärker mög
lich, durch Vorsehen einer Filterfunktion, die die ver
stärkte Spontanemission (ASE) im C-Band-Wellenlängenbe
reich blockiert, eine Verbesserung des Signal-Rausch-
Verhältnisses (S/R-Verhältnisses) bei der L-Band-Ver
stärkung zu erzielen.
In der obigen Beschreibung wurde nur ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel illustriert und erläutert; aller
dings lassen sich bezugnehmend auf die obigen Erläute
rung natürlich auch viele Modifikationen und Abwandlun
gen der vorliegenden Erfindung vornehmen, die von den
beigefügten Ansprüchen abgedeckt sind und die Grundidee
sowie den beabsichtigten Geltungsbereich der Erfindung
nicht überschreiten.
Claims (29)
1. Optischer Breitbandverstärker mit wenigstens zwei
Wellenlängenbereichen zur Verstärkung eines opti
schen Eingangssignals bekannter Wellenlänge, enthal
tend
- - eine erste Bauteilgruppe, die aus einem ersten optischen Koppler, einer ersten Pumplichtquelle und einer ersten mit Erbium dotierten optischen Faser besteht, wobei die erste mit Erbium do tierte optische Faser durch ein erstes Pumplicht von der ersten Pumplichtquelle angeregt wird;
- - einen optischen Umschalter zum Wechsel von Si gnalwegen für ein Ausgangssignal der ersten Bau teilgruppe; und
- - eine zweite Bauteilgruppe, die aus einem zweiten optischen Koppler, einer zweiten Pumplichtquelle und einer zweiten mit Erbium dotierten optischen Faser besteht, wobei die zweite mit Erbium do tierte optische Faser durch ein zweites Pumplicht von der zweiten Pumplichtquelle ange regt wird.
2. Optischer Breitbandverstärker nach Anspruch 1, wobei
die erste Bauteilgruppe einen ersten optischen Ver
stärker für einen ersten Verstärkungsbereich bildet
und ein zweiter optischer Verstärker für einen zwei
ten Verstärkungsbereich durch Kombination der ersten
mit der zweiten Bauteilgruppe gebildet wird und wo
bei die Länge und/oder die Dichte der Erbiumdotie
rung der ersten und zweiten mit Erbium dotierten op
tischen Faser im ersten bzw. zweiten optischen Ver
stärker entsprechend dem ersten bzw. zweiten Ver
stärkungsbereich gewählt wird.
3. Optischer Breitbandverstärker nach Anspruch 1, wobei
die erste Bauteilgruppe einen ersten optischen Ver
stärker für einen ersten Verstärkungsbereich bildet
und ein zweiter optischer Verstärker für einen zwei
ten Verstärkungsbereich durch eine Kombination der
ersten und zweiten Bauteilgruppe gebildet wird, in
dem diese miteinander in Serie geschaltet werden,
und wobei der erste Bereich für kürzere Wellenlängen
bestimmt ist als der zweite Bereich und der zweite
Verstärkungsbereich durch die Gesamtlänge der ersten
und zweiten mit Erbium dotierten optischen Fasern
der ersten und zweiten Verstärker bestimmt wird.
4. Optischer Breitbandverstärker nach Anspruch 1, wobei
die erste Bauteilgruppe einen ersten optischen Ver
stärker für einen ersten Verstärkungsbereich bildet
und ein zweiter optischer Verstärker für einen zwei
ten Verstärkungsbereich durch eine Kombination der
ersten und zweiten Bauteilgruppe gebildet wird, in
dem diese miteinander in Serie geschaltet werden,
und wobei der erste Bereich für kürzere Wellenlängen
bestimmt ist als der zweite Bereich und wobei bei
einer Verstärkung eines ersten optischen Signals im
ersten Bereich dieses erste optische Signal den er
sten optischen Verstärker passiert und mit erhöhter
Leistung am Ausgang des ersten optischen Verstärkers
ausgegeben wird und wobei bei einer Verstärkung ei
nes zweiten optischen Signals im zweiten Bereich
dieses zweite optische Signal den ersten und den da
mit in Serie geschalteten zweiten optischen Verstär
ker passiert und mit erhöhter Leistung an einem Aus
gang der zweiten Bauteilgruppe ausgegeben wird.
5. Optische Breitband-Signalquelle mit variabler Wel
lenlänge zur Erzeugung eines optischen Signals in
einem von wenigstens zwei Wellenlängenbereichen,
enthaltend
- - einen ersten optischen Verstärker, der einen er sten optischen Koppler, eine erste Pumplicht quelle und eine erste mit Erbium dotierte opti sche Faser umfaßt, wobei die erste mit Erbium dotierte optische Faser durch ein erstes Pumplicht von der ersten Pumplichtquelle ange regt wird;
- - einen optischen Umschalter zum Wechsel von Si gnalwegen für ein Ausgangssignal des ersten op tischen Verstärkers;
- - einen Verstärkerblock, der einen zweiten opti schen Koppler, eine zweite Pumplichtquelle und eine zweite mit Erbium dotierte optische Faser umfaßt, wobei die zweite mit Erbium dotierte op tische Faser durch ein zweites Pumplicht von der zweiten Pumplichtquelle angeregt wird;
- - einen zweiten optischen Verstärker, der gebildet wird, indem man den ersten optischen Verstärker über den optischen Umschalter mit dem Verstär kerblock in Serie schaltet;
- - ein optisches Filter mit variabler Wellenlänge zur Auswahl der Wellenlänge des durch die opti sche Breitband-Signalquelle mit variabler Wel lenlänge zu erzeugenden optischen Signals; und
- - einen optischen Demultiplexer zur Bildung einer Rückkopplungsschleife durch Rückführung des op tischen Signals vom optischen Filter mit va riabler Wellenlänge zu einem Eingang des ersten optischen Verstärkers und Erzeugung des opti schen Signals in Form eines optischen Ausgangs signals.
6. Optische Breitband-Signalquelle mit variabler Wel
lenlänge nach Anspruch 5, wobei der erste optische
Verstärker ein optisches Signal in einem ersten Be
reich und der zweite optische Verstärker ein opti
sches Signal in einem zweiten Bereich verstärkt, der
längere Wellenlängen umfaßt als der erste Bereich,
und wobei die Länge und/oder die Dichte der Erbium
dotierung der ersten und zweiten mit Erbium dotier
ten optischen Faser entsprechend dem ersten bzw.
zweiten Verstärkungsbereich gewählt wird.
7. Optische Breitband-Signalquelle mit variabler Wel
lenlänge nach Anspruch 5, wobei der erste optische
Verstärker ein optisches Signal in einem ersten Be
reich und der zweite optische Verstärker ein opti
sches Signal in einem zweiten Bereich verstärkt,
welcher längere Wellenlängen umfaßt als der erste
Bereich, und wobei die Länge der ersten mit Erbium
dotierten optischen Faser so gewählt wird, daß sie
dem ersten Bereich entspricht, während die Gesamt
länge der ersten mit Erbium dotierten optischen Fa
ser und der zweiten mit Erbium dotierten optischen
Faser entsprechend dem zweiten Bereich gewählt wird.
8. Optische Breitband-Signalquelle mit variabler Wel
lenlänge nach Anspruch 5, wobei der erste optische
Verstärker zusätzlich die folgenden Bestandteile um
faßt:
- - einen ersten optischen Isolator, der das opti sche Eingangssignal in Vorwärtsrichtung der er sten mit Erbium dotierten optischen Faser zu führt und optische Komponenten in Rückwärtsrich tung blockiert; und
- - einen zweiten optischen Isolator, der das Ein gangssignal in Vorwärtsrichtung einem Ausgangs anschluß des ersten optischen Verstärkers zu führt und optische Komponenten in Rückwärtsrich tung blockiert.
9. Optische Breitband-Signalquelle mit variabler Wel
lenlängen nach Anspruch 5, wobei der zweite optische
Verstärker zusätzlich einen dritten optischen Isola
tor umfaßt, der ein optisches Signal von der zweiten
mit Erbium dotierten optischen Faser in Vorwärts
richtung einem Ausgangsanschluß des zweiten opti
schen Verstärkers zuführt und optische Komponenten
in Rückwärtsrichtung blockiert.
10. Optischer Breitbandverstärker nach Anspruch 1, wobei
der optische Breitbandverstärker einen ersten op
tischen Verstärker für einen ersten Verstärkungsbe
reich und einen zweiten optischen Verstärker für
einen zweiten Verstärkungsbereich umfaßt und der er
ste optische Verstärker zusätzlich einen ersten op
tischen Isolator enthält, der das optische Eingangs
signal in Vorwärtsrichtung der ersten mit Erbium do
tierten optischen Faser zuführt und optische Kompo
nenten in Rückwärtsrichtung blockiert;
- - wobei die Länge und/oder die Dotier-Dichte der ersten mit Erbium dotierten optischen Faser ent sprechend dem ersten Verstärkungsbereich gewählt wird;
- - wobei das erste Pumplicht der ersten mit Erbium dotierten optischen Faser durch den ersten opti schen Koppler zugeführt wird; und
- - wobei der erste optische Verstärker zudem einen zweiten optischen Isolator umfaßt, der das opti sche Eingangssignal in Vorwärtsrichtung einem Ausgangsanschluß des ersten optischen Verstär kers zuführt und optische Komponenten in Rück wärtsrichtung blockiert.
11. Optischer Breitbandverstärker nach Anspruch 10, wo
bei der zweite optische Verstärker den ersten opti
schen Verstärker umfaßt, der die erste mit Erbium
dotierte optische Faser enthält, deren Länge
und/oder Dotier-Dichte entsprechend dem ersten Ver
stärkungsbereich gewählt wird;
- - wobei die Länge und/oder die Dotier-Dichte der zweiten mit Erbium dotierten optische Faser so gewählt ist, daß sie bei einer Kombination mit der ersten mit Erbium dotierten Faser dem zwei ten Verstärkungsbereich entspricht;
- - wobei das zweite Pumplicht der zweiten mit Er bium dotierten optischen Faser durch den zweiten optischen Koppler zugeführt wird; und
- - wobei der zweite optische Verstärker einen drit ten optischen Isolator umfaßt, der ein optisches Signal von der zweiten mit Erbium dotierten op tischen Faser in Vorwärtsrichtung einem Aus gangsanschluß des zweiten optischen Verstärkers zuführt und optische Komponenten in Rückwärts richtung blockiert.
12. Optischer Breitbandverstärker nach Anspruch 10, wo
bei der zweite optische Verstärker den ersten opti
schen Verstärker umfaßt, der die erste mit Erbium
dotierte optische Faser enthält, deren Länge
und/oder Dotier-Dichte entsprechend dem ersten Ver
stärkungsbereich gewählt wird;
- - wobei die Länge und/oder die Dotier-Dichte der zweiten mit Erbium dotierten optische Faser so gewählt wird, daß sie bei einer Kombination mit der ersten mit Erbium dotierten Faser dem zwei ten Verstärkungsbereich entspricht;
- - wobei das zweite Pumplicht der zweiten mit Er bium dotierten optischen Faser durch den zweiten optischen Koppler zugeführt wird;
- - wobei der zweite optische Verstärker ein drittes Pumplicht enthält, das durch einen dritten opti schen Koppler zur zweiten mit Erbium dotierten optischen Faser gepumpt wird; und
- - wobei der zweite optische Verstärker einen drit ten optischen Isolator umfaßt, der ein optisches Signal von der zweiten mit Erbium dotierten op tischen Faser in Vorwärtsrichtung einem Aus gangsanschluß des zweiten optischen Verstärkers zuführt und optische Komponenten in Rückwärts richtung blockiert.
13. Optischer Breitbandverstärker nach Anspruch 10, wo
bei der erste optische Isolator, die erste mit Er
bium dotierte optische Faser, das erste Pumplicht
und der zweite optische Isolator in dieser Reihen
folge im ersten optischen Verstärker in Richtung von
einem Eingangsanschluß zu einem Ausgangsanschluß
dieses ersten optischen Verstärkers angeordnet sind.
14. Optischer Breitbandverstärker nach Anspruch 10, wo
bei der erste optische Isolator, das erste
Pumplicht, die erste mit Erbium dotierte optische
Faser und der zweite optische Isolator in dieser
Reihenfolge im ersten optischen Verstärker in Rich
tung von einem Eingangsanschluß zu einem Ausgangsan
schluß dieses ersten optischen Verstärkers angeord
net sind.
15. Optischer Breitbandverstärker nach Anspruch 11, wo
bei der erste optische Verstärker, das zweite
Pumplicht, die zweite mit Erbium dotierte optische
Faser und der dritte optische Isolator in dieser
Reihenfolge im zweiten optischen Verstärker in einer
Richtung von einem Eingangsanschluß zu einem Aus
gangsanschluß dieses zweiten optischen Verstärkers
angeordnet sind.
16. Optischer Breitbandverstärker nach Anspruch 11, wo
bei der erste optische Verstärker, die zweite mit
Erbium dotierte optische Faser, das zweite Pumplicht
und der dritte optische Isolator in dieser Reihen
folge im zweiten optischen Verstärker in einer Rich
tung von einem Eingangsanschluß zu einem Ausgangsan
schluß dieses zweiten optischen Verstärkers angeord
net sind.
17. Optischer Breitbandverstärker nach Anspruch 12, wo
bei der erste optische Verstärker, das zweite
Pumplicht, die zweite mit Erbium dotierte optische
Faser, das dritte Pumplicht und der dritte optische
Isolator in dieser Reihenfolge im zweiten optischen
Verstärker in einer Richtung von einem Eingangsan
schluß zu einem Ausgangsanschluß dieses zweiten op
tischen Verstärkers angeordnet sind.
18. Optischer Breitbandverstärker mit wenigstens zwei
Wellenlängenbereichen zur Verstärkung eines opti
schen Eingangssignals bekannter Wellenlänge, enthal
tend
- - einen ersten optischen Verstärker, der zur Ver stärkung eines optischen Signals in einem ersten Bereich dient und einen ersten optischen Kopp ler, eine erste Pumplichtquelle und eine erste mit Erbium dotierte optische Faser umfaßt, wobei die erste mit Erbium dotierte optische Faser durch ein erstes Pumplicht von der ersten Pumplichtquelle angeregt wird;
- - einen optischen Umschalter zum Wechsel von Si gnalwegen für ein Ausgangssignal des ersten op tischen Verstärkers; und
- - einen zweiten optischen Verstärker, der zur Ver stärkung eines optischen Signals in einem zwei ten Bereich dient, welcher längere Wellenlängen umfaßt als der erste Bereich, wobei der zweite optische Verstärker den ersten optischen Ver stärker und einen zweiten optischen Verstärker block umfaßt, welcher einen zweiten optischen Koppler, eine zweite Pumplichtquelle und eine zweite mit Erbium dotierte optische Faser ent hält, wobei die zweite mit Erbium dotierte opti sche Faser durch ein zweites Pumplicht von der zweiten Pumplichtquelle angeregt wird;
- - wobei der zweite optische Verstärker Mittel zur Blockierung eines verstärkten Spontanemissions lichts (ASE-Lichts) im ersten Bereich gegenüber der zweiten mit Erbium dotierten optischen Faser umfaßt.
19. Optischer Breitbandverstärker nach Anspruch 18, wo
bei die Mittel zur Blockierung des verstärkten Spon
tanemissionslichts (ASE-Lichts) im ersten Bereich
durch einen optischen Wellenlängenwahl-Koppler ge
bildet werden, welcher das zweite Pumplicht mit der
zweiten mit Erbium dotierten optischen Faser koppelt
und ein Passieren des ASE-Lichts im ersten Bereich
verhindert.
20. Optischer Breitbandverstärker nach Anspruch 18, wo
bei die Mittel zur Blockierung des verstärkten Spon
tanemissionslichts (ASE-Lichts) im ersten Bereich
durch ein optisches Filter gebildet werden, das ein
Passieren des ASE-Lichts im ersten Bereich verhin
dert.
21. Optischer Breitbandverstärker nach Anspruch 19, wo
bei der optische Wellenlängenwahl-Koppler durch
einen Wellenlängenteil-Multiplexkoppler (WDM) gebil
det wird, der aus einer Vielzahl sich überlappender
dünner Schichten dielektrischen Materials besteht.
22. Optischer Breitbandverstärker nach Anspruch 18, wo
bei die zweite mit Erbium dotierte optische Faser
durch das Pumplicht angeregt wird, das entweder
rückwärts gepumpt wird, wobei das Pumplicht sich in
Rückwärtsrichtung zur zweiten mit Erbium dotierten
Faser hin ausbreitet, oder in zwei Richtungen ge
pumpt wird, wobei sich das Pumplicht sowohl in Rück
wärts- als auch in Vorwärtsrichtung zur zweiten mit
Erbium dotierten Faser hin ausbreitet.
23. Optischer Breitbandverstärker nach Anspruch 18, wo
bei die zweite mit Erbium dotierte optische Faser
durch das Pumplicht angeregt wird, welches entweder
in Vorwärtsrichtung gepumpt wird, wobei das
Pumplicht sich in Vorwärtsrichtung zur zweiten mit
Erbium dotierten Faser hin ausbreitet, oder in Rück
wärtsrichtung gepumpt wird, wobei sich das Pumplicht
in Rückwärtsrichtung zur zweiten mit Erbium dotier
ten optischen Faser hin ausbreitet, oder in zwei
Richtungen gepumpt wird, wobei sich das Pumplicht
sowohl in Rückwärts- als auch in Vorwärtsrichtung
zur zweiten mit Erbium dotierten Faser hin ausbrei
tet.
24. Optischer Breitbandverstärker nach Anspruch 18, wo
bei der erste Bereich durch ein C-Band (1,53-1,565 µm)
und der zweite Bereich durch ein L-Band (1,565 -
1,60 µm) gebildet wird.
25. Optischer Breitbandverstärker mit wenigstens zwei
Wellenlängenbereichen zur Verstärkung eines opti
schen Eingangssignals bekannter Wellenlänge, enthal
tend
- - einen ersten optischen Verstärker, der zur Ver stärkung eines optischen Signals in einem ersten Bereich dient und einen ersten optischen Kopp ler, eine erste Pumplichtquelle und eine erste mit Erbium dotierte optische Faser enthält, wo bei die erste mit Erbium dotierte optische Faser mit Hilfe eines ersten Pumplichts von der ersten Pumplichtquelle angeregt wird;
- - einen optischen Umschalter zum Wechsel von Si gnalwegen für ein Ausgangssignal des ersten op tischen Verstärkers; und
- - einen zweiten optischen Verstärker, der zur Ver stärkung eines optischen Signals in einem zwei ten Bereich dient, der längere Wellenlängen um faßt als der erste Bereich, wobei der zweite op tische Verstärker aus dem ersten optischen Ver stärker und einem zweiten Verstärkerblock be steht, welcher einen zweiten optischen Koppler, eine zweite Pumplichtquelle und eine zweite mit Erbium dotierte optische Faser umfaßt, wobei die zweite mit Erbium dotierte optische Faser durch ein zweites Pumplicht von der zweiten Pumplicht quelle angeregt wird;
- - wobei die Gesamtlänge der ersten mit Erbium do tierten optischen Faser und der zweiten mit Er bium dotierten optischen Faser entsprechend dem zweiten Bereich gewählt wird und wobei der zweite optische Verstärker Mittel umfaßt, die ein verstärktes Spontanemissionslicht (ASE- Licht) im ersten Bereich gegenüber der zweiten mit Erbium dotierten optischen Faser blockieren.
26. Optischer Breitbandverstärker nach Anspruch 25, wo
bei die Mittel zum Blockieren des verstärkten Spon
tanemissionslichts (ASE-Lichts) im ersten Bereich
durch einen optischen Wellenlängenwahl-Koppler ge
bildet werden, der das zweite Pumplicht mit der
zweiten mit Erbium dotierten optischen Faser koppelt
und ein Passieren des ASE-Lichts im ersten optischen
Bereich verhindert.
27. Optischer Breitbandverstärker nach Anspruch 25, wo
bei die Mittel zur Blockierung des verstärkten Spon
tanemissionslichts (ASE-Lichts) im ersten Bereich
durch ein optisches Filter gebildet werden, das ein
Passieren des ASE-Lichts im ersten Bereich verhin
dert.
28. Optischer Breitbandverstärker nach Anspruch 25, wo
bei der erste optische Verstärker zusätzlich die
folgenden Bestandteile umfaßt:
- - einen ersten optischen Isolator zur Zuführung des optischen Eingangssignals in Vorwärtsrich tung zur ersten mit Erbium dotierten optischen Faser und zur Blockierung optischer Komponenten in Rückwärtsrichtung; und
- - einen zweiten optischen Isolator zur Zuführung des optischen Eingangssignals in Vorwärtsrich tung zu einem Ausgangsanschluß des ersten opti schen Verstärkers und zur Blockierung optischer Komponenten in Rückwärtsrichtung.
29. Optischer Breitbandverstärker nach Anspruch 25, wo
bei der zweite optische Verstärker zusätzlich einen
dritten optischen Isolator umfaßt, der zur Zuführung
eines optischen Signals von der zweiten mit Erbium
dotierten optischen Faser in Vorwärtsrichtung zu ei
nem Ausgangsanschluß des zweiten optischen Verstär
kers und zur Blockierung optischer Komponenten in
Rückwärtsrichtung dient.
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