DE102017128596B3 - Optischer Verstärker zum Verstärken von polarisiertem Signal-Licht und Verfahren zum Verstärken von Signal-Licht in einem bidirektionalen Glasfasernetz - Google Patents

Optischer Verstärker zum Verstärken von polarisiertem Signal-Licht und Verfahren zum Verstärken von Signal-Licht in einem bidirektionalen Glasfasernetz Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen optischen Verstärker (14) zum Verstärken von polarisiertem Signal-Licht (18), mit (a) einer Glasfaser (16) zum Leiten des Signal-Lichts (18), (b) einem Polarisationssteller (20), der angeordnet ist zum Drehen einer Signallicht-Polarisationsebene des Signal-Lichts (18) auf eine vorgegebene Orientierung (φ), (c) einem Faraday-Rotator (22), der hinter dem Polarisationssteller (20) angeordnet ist, zum Drehen der Polarisationsebene des Signal-Lichts (18) um einen vorgegebenen Polarisations-Drehwinkel (Δφ), vorzugsweise 45°, (d) einem in Signallicht-Ausbreitungsrichtung (R) hinter dem Faraday-Rotator (22) angeordneten Polwürfel (26) zum polarisationsselektiven Strahlteilen, der einen ersten Eingang (24) für Signal-Licht (18) vom Faraday-Rotator (22), einen zweiten Eingang (33) und einen Ausgang (38) hat, und (e) einem Pumplaser (34), der an den zweiten Eingang (33) angeschlossen ist und ausgebildet ist zum Erzeugen von Pumplicht (44), mit dem das Signal-Licht (18) mittels stimulierter Brillouin-Streuung verstärkbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen optischen Verstärker zum Verstärken von polarisiertem Signal-Licht und Verfahren zum Verstärken von Signal-Licht in einem bidirektionalen Glasfasernetz.
  • Derartige optische Verstärker werden zum Verstärken von Signalen in Glasfaserleitungen eingesetzt. Ein Einsatzgebiet für derartige Glasfasern ist die Übertragung hochgenauer Frequenzen von einer Signalquelle in Form einer hochgenauen Uhr zu einem Ziel, bei dem es sich ebenfalls um eine hochgenaue Uhr handeln kann, sodass beide Uhren miteinander synchronisiert oder verglichen werden können.
  • In Glasfasern kommt es unvermeidlich zu einer Schwächung des Lichtsignals, sodass das Lichtsignal in regelmäßigen Abständen verstärkt werden muss. Je effektiver die Verstärkung gelingt, desto weniger Verstärkerstationen sind notwendig, was den Aufwand minimiert.
  • Bekannt ist, die Signale mittels EDFAs zu verstärken (EDFA: Erbium-dotierter Faserverstärker). Für die Verwendung zweier hochgenauer Uhren muss die Glasfaserverbindung bidirektional sein. Die Bidirektionalität limitiert die Verstärkung mittels EDFAs auf ungefähr 17 dB.
  • Eine weitere Verstärkertechnik ist die Brillouin-Verstärkung, die beispielsweise aus der EP 2 793 328 A1 bekannt ist. Hierbei wird das Licht eines Pumplasers entgegen der Signallicht-Ausbreitungsrichtung in die Glasfaser eingekoppelt. Beim Brillouin-Prozess werden mit dem Pumplaser akustische Schwingungen in der Glasfaser angeregt. Dieser Prozess beginnt ab etwa 3 bis 5 mW für schmalbandiges Laserlicht und erstreckt sich über eine Länge von einigen Kilometern in der Glasfaser. Durch die akustischen Schwingungen wird das Laserlicht entlang dieser Strecke zum Teil reflektiert. Notwendig ist eine Frequenzdifferenz zwischen Signallicht-Frequenz und Laserlicht, die beispielsweise ungefähr 11 GHz bei einer Signallicht-Wellenlänge von 1550 nm in Telekommunikationsglasfasern beträgt. Wenn die Brillouin-Streuung in der optischen Frequenz genau mit der Frequenz des Signallichts übereinstimmt, wird aus der spontanen Brillouin-Streuung eine stimulierte Streuung und das Signallicht wird verstärkt. Bisherige Versuche zur Verstärkung mittels stimulierter Brillouin-Streuung haben gezeigt, dass eine höhere Verstärkung und eine bessere/einfachere Polarisationskontrolle wünschenswert wäre.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Nachteile im Stand der Technik zu vermindern.
  • Die Erfindung löst das Problem durch einen optischen Verstärker zur Verstärkung von polarisiertem Signal-Licht mit (a) einer Glasfaser zum Leiten des Signal-Lichts, (b) einem Polarisationssteller, der angeordnet ist zum Drehen einer Signallicht-Polarisationsebene des Signal-Lichts auf eine vorgegebene Orientierung, (c) einem Faraday-Rotator zum Drehen der Polarisationsebene des Signal-Lichts um einen vorgegebenen Polarisations-Drehwinkel, der vorzugsweise 45° beträgt, (d) einem in Signallicht-Ausbreitungsrichtung hinter dem Faraday-Rotator angeordneten Polwürfel zum polarisationsselektiven Strahlteil, der einen ersten Eingang für Signal-Licht vom Faraday-Rotator, einen zweiten Eingang und einen Ausgang hat und (e) einem Pumplaser, der an den zweiten Eingang angeschlossen ist und ausgebildet ist zum Erzeugen von Pumplicht, mit dem das Signal-Licht mittels stimulierter Brillouin-Streuung verstärkbar ist.
  • Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter einem Polarisationssteller insbesondere ein Bauelement verstanden, das die Ausrichtung der Polarisationsachsen, beispielsweise durch eine mechanische Belastung einer Faser mit Druck oder Torsion, kontrolliert ändert.
  • Unter einem Polwürfel wird insbesondere ein polarisierender Strahlteiler verstanden.
  • Vorteilhaft an diesem optischen Verstärker ist, dass die Einkopplung des Pumplichts in die Glasfaser verbessert ist. Vorteilhaft ist zudem, dass die Verluste des Signal-Lichts durch den Verstärker verringert sein können. So wird das Signal-Licht innerhalb des optischen Verstärkers meist nur um ca. 1 bis 6 dB abgeschwächt, was eine Verbesserung gegenüber bekannten Systemen von zumindest. 2 dB darstellt. Zumindest theoretisch kann das Pumplicht ohne Verluste eingekoppelt werden. Auch wenn es real zu Verlusten von häufig 3 dB kommt, so sind dies noch immer 2 dB weniger als bei bekannten Systemen.
  • Durch die höhere Verstärkung ist es beispielsweise ausreichend, auf einer Glasfaserleitung zwischen Braunschweig und Straßburg nur drei optische Verstärker vorzusehen, mit der herkömmlichen Technik z. B. mit bidirektionalen EDFA, wären deutlich mehr Verstärker notwendig. Eine verbesserte Polarisationskontrolle bei Verstärkern mittels stimulierter Brillouin-Streuung vermindert (erheblich) die Ausfallhäufigkeit und somit werden Ausfallzeiten minimiert.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitzt der optische Verstärker (a) eine Intensitätsmessvorrichtung und (b) einen Drei-Port-Zirkulator, der mit seinem ersten Port mit dem Pumplaser verbunden ist, mit seinem zweiten Port mit dem zweiten Eingang des Polwürfels verbunden ist und mit seinem dritten Port mit der Intensitätsmessvorrichtung verbunden ist, sodass Signal-Licht vom Polwürfel vom zweiten Port zum dritten Port leitbar ist, wobei der Polsteller auf eine minimale vom Intensitätsmesser gemessene Intensität geregelt ist. In anderen Worten existiert eine Schaltung, insbesondere eine elektronische Schaltung, die so ausgebildet ist, dass der Polsteller die Polarisationsebene um einen solchen Polarisations-Drehwinkel dreht, dass die Intensität, die der Intensitätsmesser misst, minimal wird. In anderen Worten wird durch verändern des Polarisations-Drehwinkels die gemessene Intensität minimiert.
  • Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, dass der Polarisations-Drehwinkel besonders genau und sicher bestimmbar ist. Ist nämlich die gemessene Intensität null, so ist der Polarisations-Drehwinkel optimal. Das Verschwinden eines Signals ist einfacher zu detektieren als, wie bei bisherigen Lösungen üblich, auf ein Maximum zu regeln, da die Höhe des Maximums in der Regel unbekannt ist.
  • Vorzugsweise besitzt der optische Verstärker einen Koppler, der in Signallicht-Ausbreitungsrichtung hinter dem ersten Polwürfel angeordnet ist und insbesondere mit dem Ausgang des ersten Polwürfels verbunden ist, wobei der Verstärker zudem einen Intensitätsmonitor zum Messen einer Intensität des vom Koppler ausgekoppelten Lichts aufweist und wobei der Polsteller auf eine maximale vom Intensitätsmonitor gemessene Intensität geregelt ist. Die Regelung mittels der vom Intensitätsmonitor gemessenen Intensität ist hierarchisch der Regelung des Polstellers auf eine minimale vom Intensitätsmesser gemessene Intensität untergeordnet. Vorzugsweise koppelt der Koppler höchstens 20 %, insbesondere höchstens 15 %, der Lichtleistung aus. Auf diese Weise werden die Verluste an Lichtintensität klein gehalten und die vom optischen Verstärker erreichbare Verstärkung vergrößert.
  • Vorzugsweise besitzt der Pumplaser eine Regelvorrichtung zum Regeln einer Pumplicht-Frequenz des Pumplichts, sodass die Intensität des vom Koppler ausgekoppelten Lichts maximal wird. Bei typischen Glasfasern muss das Pumplicht in der Frequenz ca. 10 bis 13 GHz höher sein als eine Signallicht-Frequenz des Signal-Lichts. Die Pumplicht-Frequenz wird so gewählt, dass das Signal-Licht durch stimulierte Brillouin-Streuung verstärkt wird. Welche Frequenz das genau ist, wird in Vorversuchen ermittelt. Dabei wird die Frequenz des Signal-Lichts kontinuierlich verändert und die erreichbare Verstärkung ermittelt.
  • Günstig ist es, wenn der optische Verstärker (f) einen zweiten Polwürfel, der in Signallicht-Ausbreitungsrichtung hinter dem ersten Polwürfel angeordnet ist, einen ersten Zweitpolwürfel-Eingang, der zum Empfangen von Signal-Licht mit dem Ausgang des ersten Polwürfels angeordnet ist, einen zweiten Zweitpolwürfel-Eingang hat und der einen Zweitpolwürfel-Ausgang hat, (g) einen zweiten Faraday-Rotator zum Drehen der Polarisationsebene des Signal-Lichts den vorgegebenen Polarisations-Drehwinkel und (h) eine Pumplichtquelle zum Erzeugen von Zweit-Pumplicht aufweist, die an den zweiten Zweitpolwürfel-Eingang angeschlossen ist und ausgebildet ist zum Erzeugen von Zweit-Pumplicht, mit dem ein Rücksignal-Licht mittels stimulierter Brillouin-Streuung verstärkbar ist, wobei das Rücksignal-Licht eine Signallicht-Ausbreitungsrichtung entgegensetzt zur Rücksignal-Ausbreitungsrichtung hat, wobei das Rücksignal-Licht vorzugsweise in der gleichen Glasfaser läuft wie das Signal-Licht, und wobei das Rücksignal-Licht eine Rücksignallicht-Polarisationsebene hat, die orthogonal zur Signallicht-Polarisationsebene des Signal-Lichts verläuft.
  • Unter dem Merkmal, dass die Polarisationsebenen von Signal-Licht und Rücksignal-Licht orthogonal zueinander verlaufen, wird insbesondere verstanden, dass ein Winkel zwischen den beiden Polarisationsebenen nur wenig, insbesondere höchstens 3°, von 90° außerhalb des Verstärkers abweicht.
  • Günstig ist es, wenn der optische Verstärker einen zweiten Polarisationssteller, der angeordnet ist zum Drehen der Polarisationsebene des Signal-Lichts auf eine vorgegebene Zweitorientierung, aufweist. Der zweite Polarisationssteller und ein vorzugsweise vorhandener zweiter Zirkulator sind besonders vorteilhaft, wenn außerhalb des Verstärkers das Rücksignal-Licht nicht orthogonal zum Signal-Licht ist.
  • Günstig ist es, wenn der optische Verstärker einen zweiten Intensitätsmonitor, der an den Koppler zum Messen einer Rücksignallicht-Intensität des Rücksignal-Lichts angeschlossen ist, wobei die Pumplichtquelle eine zweite Regelvorrichtung aufweist, die eingerichtet ist zum Regeln einer Zweitpumplicht-Frequenz des Zweit-Pumplichts, sodass die vom zweiten Intensitätsmonitor gemessene Intensität maximal wird. Auf diese Weise wird eine maximale Verstärkung des Rücklichts erreicht.
  • Günstig ist es, wenn die Pumplichtquelle den Pumplaser, einen Strahlteiler und einen akustooptischen Modulator umfasst, wobei der akustooptische Modulator ausgebildet ist zum Verschieben der Frequenz um eine Differenzfrequenz, die zwischen dem 0,7-fachen und dem 1,3-fachen der Differenz aus Signallicht-Frequenz und Rücksignallicht-Frequenz beträgt. In diesem Fall ist lediglich ein Laser notwendig, um sowohl das Signal-Licht als auch das Rücksignal-Licht zu verstärken.
  • Vorzugsweise ist das Signal-Licht zwischen dem ersten Faraday-Rotator und dem zweiten Faraday-Rotator polarisationserhaltend geführt. Das kann beispielsweise dadurch geschehen, dass das Signal-Licht in einer polarisationserhaltenden Glasfaser geführt ist. Alternativ kann das Signal-Licht als Freistrahl zwischen den genannten Komponenten vorliegen. Das gleiche gilt für das Rücksignal-Licht.
  • Ein erfindungsgemäßes bidirektionales Glasfasernetz umfasst eine Referenz-Lichtquelle zum Aussenden des Signal-Lichts in die Glasfaser und einen erfindungsgemäßen optischen Verstärker, wobei das Signal-Licht eine Signallicht-Frequenz hat und wobei das Pumplicht eine Pumplicht-Frequenz hat, die um eine Frequenzdifferenz, insbesondere von 10 bis 13 GHz, von der Signallicht-Frequenz abweicht, sodass das Signal-Licht durch stimulierte Brillouin-Streuung verstärkbar ist. Bei der Referenz-Lichtquelle handelt es sich beispielsweise um einen ultrastabilen Laser. Ein ultrastabiler Laser ist insbesondere ein Laser mit einer relativen Frequenzinstabilität von höchstens 10-14 bei einer Mittelungszeit von 1 Sekunde.
  • Erfindungsgemäß ist zudem ein Verfahrensverstärken von Signal-Licht, bei dem ein erfindungsgemäßer optischer Verstärker eingesetzt wird und wobei die Differenzfrequenz so geregelt wird, dass die Verstärkung des Signal-Lichts durch stimulierte Brillouin-Streuung maximal wird.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren umfasst vorzugsweise die Schritte (a) Regeln der Pumplicht-Frequenz des Pumplichts, sodass die Intensität des vom Koppler ausgekoppelten Lichts maximal wird und/oder (b) Regeln der Zweitpumplicht-Frequenz des Zweit-Pumplichts, sodass die Intensität des vom Koppler ausgekoppelten Lichts maximal wird und/oder (c) Regeln der Polarisationen, sodass die Intensität an den Zirkulatoren ausgekoppelten Lichts am Port minimal wird.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
    • 1 eine bidirektionale Glasfaserleitung mit einem erfindungsgemäßen optischen Verstärker zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform,
    • 2 eine erfindungsgemäße Glasfaserleitung mit einem erfindungsgemäßen optischen Verstärker gemäß einer zweiten Ausführungsform und
    • 3 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Verstärkers.
  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße bidirektionale Glasfaserleitung 10, die eine Signal-Lichtquelle 12, im vorliegenden Fall in Form eines genauen Lasers, aufweist. Die Glasfaserleitung 10 besitzt zudem einen optischen Verstärker 14, der eine Glasfaser 16 hat, in dem Signal-Licht 18 der Referenz-Lichtquelle 12 geleitet wird.
  • Der Verstärker 14 umfasst zudem einen Polarisationssteller 20, der die Polarisationsebene des Signal-Lichts 18 auf eine vorgegebene Orientierung dreht. Die vorgegebene Orientierung wird als Drehwinkel φSoll angegeben. Da der Nullpunkt des Drehwinkels frei wählbar ist, wird im Folgenden davon ausgegangen, dass hinter dem Polarisationssteller 20 ein Polarisations-Drehwinkel φ eine vorgegebene Orientierung φSoll von φSoll = -45° hat.
  • In einer Signallicht-Ausbreitungsrichtung R hinter dem Polarisationssteller 20 ist ein erster Faraday-Rotator 22 angeordnet. Der Faraday-Rotator 22 ist ausgebildet zum Drehen der Polarisationsebene des Signal-Lichts um einen vorgegebenen Polarisations-Drehwinkel Δφ vom vorliegenden Fall 45°. Die Polarisationsebene steht damit nach dem ersten Faraday-Rotator 22 bei φ = 0°.
  • Das Signal-Licht 18 trifft hinter dem ersten Faraday-Rotator 22 auf einen ersten Eingang 24 eines ersten Polwürfels 26. Ein Teil des Signal-Lichts 18 wird als Teil-Licht 28 aus einem zweiten Eingang 33 ausgekoppelt und zu einem zweiten Port 32.2 des Drei-Port-Zikulators 30 geleitet. Ein erster Port 32.1 des Drei-Port-Zikulators 30 ist mit einem Pumplaser 34 verbunden. Ein dritter Port 32.3 ist mit einer Intensitätsmessvorrichtung 36 verbunden, die eine Intensität I36 des Teil-Lichts 28 misst. Der Polsteller 20 ist so geregelt (von einer internen Regelung), dass I36 minimal wird.
  • Licht, das aus einem Ausgang 38 des ersten Polwürfels 26 austritt, gelangt zu einem Koppler 40, der einen Teil des Signal-Lichts 18 auskoppelt und einem Intensitätsmonitor 42 zuführt. Der Intensitätsmonitor 42 misst eine Intensität I42 des so ausgekoppelten Lichts und ist mit einer Regelvorrichtung 35 des Pumplasers 34 verbunden.
  • Der Pumplaser 34 gibt Pumplicht 44 mit einer Pumplicht-Frequenz ν44 ab. Die Pumplicht-Frequenz ν44 ist veränderbar und wird vom Pumplaser 34 auf maximale Intensität I42 geregelt. In anderen Worten umfasst der Pumplaser 34 die Pumplicht-Frequenz ν44 automatisch so, dass die Pumplicht-Frequenz ν44 zur optimalen Verstärkung führt.
  • Das Licht des Pumplasers 34 wird über den zweiten Eingang 33 in die Glasfaser 16 eingekoppelt und führt zur Verstärkung des Signal-Lichts 18.
  • In Signallicht-Ausbreitungsrichtung R hinter dem Koppler 40 ist ein zweiter Polwürfel 46 angeordnet, in dessen ersten Zweitpolwürfel-Eingang 48 das vom Koppler 40 gekommene Signal-Licht eingekoppelt wird. Ein zweiter Zweitpolwürfel-Eingang 50 ist mit einem zweiten Port 52.2 eines zweiten Drei-Port-Zirkulators 54 verbunden. Der erste Port 52.1 dieses Drei-Port-Zirkulators 54 ist mit einer Pumplichtquelle 56 verbunden. Der dritte Port 52.3 ist mit einem Intensitätsmesser 58 verbunden, der eine Intensität I58 misst. An einem Zweitwürfel-Ausgang 60 des zweiten Polwürfels 46 ist ein zweiter Faraday-Rotator 62 angeschlossen, der die Polarisationsebene des Signal-Lichts 18 um den vorgegebenen Polarisations-Drehwinkel Δφ von dem vorliegenden Fall Δφ = 45° dreht. In Signal-Ausbreitungsrichtung R ist ein zweiter Polarisationssteller 64 angeordnet. Hinter dem zweiten Faraday-Rotator 62 gilt für den Polarisations-Drehwinkel φ = 45°.
  • Der Pumplaser 34 gibt Licht mit einem Polarisations-Drehwinkel φ44 = -90° ab. Der Polwürfel 26 lenkt Licht mit einer Polarisation von +90° oder -90° ab. Somit wird das Pumplicht 44 in die Faser eingeleitet und breitet sich entgegen der Signallicht-Ausbreitungsrichtung R aus. Der Faraday-Rotator 22 dreht die Polarisationsebene um Δφ = +45°. In Pumplicht-Ausbreitungsrichtung P hinter dem ersten Faraday-Rotator 22 hat das Pumplicht damit eine Polarisation von -45°. Der Polarisationssteller 20 verdreht zwar diese Polarisation, jedoch bleibt die Polarisation zwischen dem Signal-Licht 18 und dem Pump-Licht 44 gleich.
  • Die Pumplicht-Frequenz v44 unterscheidet sich von einer Signallicht-Frequenz v18 um eine Brillouin-Frequenz fB von beispielsweise fB = 10,9 GHz. Dadurch kommt es in der Glasfaser 16 zwischen der Lichtquelle 12 und dem Polarisationssteller 20 zu einer Verstärkung des Signal-Lichts 18 aufgrund von stimulierter Brillouin-Streuung. Die Pumplicht-Frequenz v44 wird von der Regelvorrichtung 35 anhand der Intensität I42 geregelt, die der Intensitätsmonitor 42 misst.
  • Die Pumplichtquelle 56 umfasst den Pumplaser 34 sowie einen akustooptischen Modulator 66, der ein Teil des Pumplichtes in seiner Frequenz um eine Differenzfrequenz Δf verschiebt. Beispielsweise beträgt die Differenzfrequenz Δf = 74 MHz. Insbesondere entspricht die Differenzfrequenz Δf ungefähr der Differenz ν71 - ν18 , wobei ν71 die Frequenz von Rücksignal-Licht 71 ist. Die Differenzfrequenz Δf wird von einer zweiten Regelvorrichtung 57 geregelt, die die Frequenz des akustooptischen Modulator 66 so regelt, dass eine Intensität I42.2, die von der zweiten Regelvorrichtung 42.2 gemessen wird, maximal wird.
  • Der Polsteller 64 ist angeschlossen an eine Regelung, die mit dem Intensitätsmesser 58 verbunden ist und die Polarisation so dreht, dass I58 , die vom Intensitätsmesser 58 gemessen wird, minimal wird. Entsprechend arbeitet der Polsteller 20 in Bezug auf I36 .
  • 2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verstärkers 14. Dieser ist wie der Verstärker gemäß 1 aufgebaut, besitzt jedoch keinen zweiten Polsteller und keinen zweiten Zirkulator. Wird die Orthogonalität des Rücksignal-Lichtes zum Signal-Licht z. B. durch Benutzung eines Faraday-Rotator-Spiegels zum Erzeugen des Rücksignal-Lichtes aus dem Signal-Licht, so wird der zweite Polsteller und dessen Regelung überflüssig. Wie 1 zeigt, führt die Glasfaser 16 in Signallicht-Ausbreitungsrichtung R zu einer Uhr 68, die mit der Referenz-Lichtquelle 12 synchronisiert und/oder verglichen wird. Selbstverständlich kann statt der Referenz-Lichtquelle 12 eine andere Datenquelle verwendet werden und statt der Uhr 68 kann ein Signalempfänger verwendet werden.
  • 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Verstärkers, der am Ende einer bidirektionalen Glasfaserleitung 70 angeordnet ist. Unter der bidirektionalen Glasfaserleitung wird, wie auch in den 1 und 2 gezeigt, eine Verbindung zwischen zwei Punkten, im vorliegenden Fall zwischen der Referenz-Lichtquelle 12 und der Uhr 68, verstanden, bei der Lichtsignale, nämlich das Signal-Licht 18 und das Rücksignal-Licht 71, in beide Richtungen laufen und vom Verstärker 14 verstärkt werden.
  • 3 zeigt den Fall, dass der Verstärker 14 in Signallicht-Ausbreitungsrichtung R hinter dem ersten Polwürfel 26 einen akustooptischen Modulator 72 aufweist, der vor dem Koppler 40 angeordnet ist. Hinter dem Koppler 40 befindet sich ein Spiegel 74, der das Signal-Licht reflektiert, sodass es zum Rücksignal-Licht 71 wird und nach dem Faraday-Rotator 22 orthogonal zum Signal-Licht ist. Aus dem Koppler 40 kann über eine Entnahme-Glasfaser 76 ein Teil des verstärkten Signal-Lichts entnommen und beispielsweise zu einem Experiment, einer Uhr oder einem sonstigen Daten-Ziel geleitet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Glasfaserleitung
    12
    Referenz-Lichtquelle
    14
    Verstärker
    16
    Glasfaser
    18
    Signal-Licht
    20
    Polarisationssteller
    22
    erster Faraday-Rotator
    24
    erster Eingang
    26
    erster Polwürfel
    28
    Teil-Licht
    30
    Drei-Port-Zirkulator
    32
    Port
    33
    zweiter Eingang
    34
    Pumplaser
    35
    Regelvorrichtung
    36
    Intensitätsmessvorrichtung
    38
    Ausgang
    40
    Koppler
    42
    Intensitätsmonitor
    44
    Pumplicht
    46
    zweiter Polwürfel
    48
    erster Zweitpolfwürfel-Eingang
    50
    zweiter Zweitpolfwürfel-Eingang
    52
    Port
    54
    Drei-Port-Zirkulator
    56
    Pumplichtquelle
    57
    zweiten Regelvorrichtung
    58
    Intensitätsmesser
    60
    Zweitwürfel-Ausgang
    62
    zweiter Faraday-Rotator
    64
    zweiter Polarisationssteller
    66
    akustooptischer Modulator
    68
    Uhr
    70
    bidirektionale Glasfaserleitung
    71
    Rücksignal-Licht
    72
    akustooptischer Modulator
    74
    Spiegel
    76
    Entnahme-Glasfaser
    Δφ
    Polarisations-Drehwinkel
    φSoll
    vorgegebene Orientierung
    ν44
    Pumplicht-Frequenz
    ν18
    Signallicht-Frequenz
    ν71
    Rücksignallicht-Frequenz
    ν67
    Zweitpumplicht-Frequenz
    I36
    Intensität
    I42
    Intensität
    I58
    Intensität
    fB
    Brillouin-Frequenz
    Δf
    Differenzfrequenz Δf≈ν71-ν18
    fdiff
    Frequenzdifferenz fdiff=ν44-ν18
    P
    Rücksignallicht-Ausbreitungsrichtung
    R
    Signallicht-Ausbreitungsrichtung

Claims (10)

  1. Optischer Verstärker (14) zum Verstärken von polarisiertem Signal-Licht (18), mit (a) einer Glasfaser (16) zum Leiten des Signal-Lichts (18), (b) einem Polarisationssteller (20), der angeordnet ist zum Drehen einer Signallicht-Polarisationsebene des Signal-Lichts (18) auf eine vorgegebene Orientierung (φSoll), (c) einem Faraday-Rotator (22), der hinter dem Polarisationssteller (20) angeordnet ist, zum Drehen der Polarisationsebene des Signal-Lichts (18) um einen vorgegebenen Polarisations-Drehwinkel (Δφ), vorzugsweise 45° (d) einem in Signallicht-Ausbreitungsrichtung (R) hinter dem Faraday-Rotator (22) angeordneten Polwürfel (26) zum polarisationsselektiven Strahlteilen, - der einen ersten Eingang (24) für Signal-Licht (18) vom Faraday-Rotator (22) - einen zweiten Eingang (33) und - einen Ausgang (38) hat, und (e) einem Pumplaser (34), der - an den zweiten Eingang (33) angeschlossen ist und - ausgebildet ist zum Erzeugen von Pumplicht (44), mit dem das Signal-Licht (18) mittels stimulierter Brillouin-Streuung verstärkbar ist.
  2. Optischer Verstärker (14) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch (a) eine Intensitätsmessvorrichtung (36) und (b) einen Drei-Port-Zirkulator (30), der - mit seinem ersten Port (32.1) mit dem Pumplaser (34) verbunden ist, - mit seinem zweiten Port (32.2) mit dem zweiten Eingang (33) des Polwürfels (26) verbunden ist und - mit seinem dritten Port (32.3) mit der Intensitätsmessvorrichtung (36) verbunden ist, sodass Signal-Licht (18) vom Polwürfel (26) vom zweiten Port (32.2) zum dritten Port (32.3) leitbar ist, (c) wobei der Polsteller (20) auf eine minimale von der Intensitätsmessvorrichtung (36) gemessene Intensität (I36) geregelt ist.
  3. Optischer Verstärker (14) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch - einen Koppler (40), der in Signallicht-Ausbreitungsrichtung (R) hinter dem ersten Polwürfel (26) angeordnet ist, und - einen Intensitätsmonitor (42) zum Messen einer Intensität (I42) des vom Koppler (40) ausgekoppelten Lichts, - wobei der Polsteller (20) auf eine maximale vom Intensitätsmonitor (42) gemessene Intensität (I42) geregelt ist.
  4. Optischer Verstärker (14) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumplaser (34) eine Regelvorrichtung (35) zum Regeln einer Pumplicht-Frequenz (ν44) des Pumplichts (44), sodass die Intensität (I42) des vom Koppler (40) ausgekoppelten Lichts maximal wird, aufweist.
  5. Optischer Verstärker (14) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch (f) einen zweiten Polwürfel (46), der - in Signallicht-Ausbreitungsrichtung (R) hinter dem ersten Polwürfel (26) beziehungsweise hinter dem Koppler (40) angeordnet ist, - einen ersten Zweitpolwürfel-Eingang (48), der zum Empfangen von Signal-Licht (18) vom Ausgang (38) des ersten Polwürfels (26) angeordnet ist, - einen zweiten Zweitpolwürfel-Eingang (50) und - einen Zweitpolwürfel-Ausgang (60) hat, (g) einen zweiten Faraday-Rotator (62), der in Signallicht-Ausbreitungsrichtung (R) hinter dem zweiten Polwürfel angeordnet ist, zum Drehen der Polarisationsebene des Signal-Lichts (18) um den vorgegebenen Polarisations-Drehwinkel (Δφ) und (h) eine Pumplichtquelle (56) zum Erzeugen von Zweit-Pumplicht, die - an den zweiten Zweitpolwürfel-Eingang (50) angeschlossen ist und - ausgebildet ist zum Erzeugen von Zweit-Pumplicht (67), mit dem ein Rücksignal-Licht mittels stimulierter Brillouin-Streuung verstärkbar ist, - wobei das Rücksignal-Licht eine zur Signallicht-Ausbreitungsrichtung (R) entgegengesetzte Rücksignal-Ausbreitungsrichtung (P) hat und - wobei das Rücksignal-Licht eine Rücksignallicht-Polarisationsebene hat, die orthogonal zur Signallicht-Polarisationsebene des Signal-Lichts (18) verläuft.
  6. Optischer Verstärker (14) nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch - einen zweiten Intensitätsmonitor (42.2), der an den Koppler (40) zum Messen einer Rücksignallicht-Intensität des Rücksignal-Lichts angeschlossen ist, - wobei die Pumplichtquelle (56) eine zweite Regelvorrichtung aufweist, die eingerichtet ist zum Regeln einer Zweitpumplicht-Frequenz (ν67) des Zweit-Pumplichts (67), sodass die vom zweiten Intensitätsmonitor (42.2) gemessene Intensität (I42.2) maximal wird.
  7. Optischer Verstärker (14) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass (a) die Pumplichtquelle (56) - den Pumplaser (34), - einen Strahlteiler und - einen akustooptischen Modulator (66) umfasst, und (b) der akustooptische Modulator (66) ausgebildet ist zum Verschieben der Frequenz um eine Differenzfrequenz (Δf), die zwischen dem 0,7-fachen und dem 1,3-fachen der Differenz aus Signallicht-Frequenz (ν18) des Signal-Lichts (18) und Rücksignallicht-Frequenz des Rücksignallichts beträgt.
  8. Optischer Verstärker (14) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal-Licht (18) zwischen dem ersten Faraday-Rotator (22) und dem zweiten Faraday-Rotator (62) polarisationserhaltend geführt ist, insbesondere mittels einer polarisationserhaltenden Glasfaser (16).
  9. Bidirektionale Glasfaserleitung (70) mit (a) einer Referenz-Lichtquelle (12) zum Aussenden des Signal-Lichts (18) in die Glasfaser (16) und (b) einem optischen Verstärker (14) nach einem der vorstehenden Ansprüche, (c) wobei das Signal-Licht (18) eine Signallicht-Frequenz (ν18) hat und (d) wobei das Pumplicht (44) eine Pumplicht-Frequenz (ν44) hat, die um eine Frequenzdifferenz (fdiff), insbesondere fdiff = 10 bis 13 GHz, von der Signallicht-Frequenz (ν18) abweicht, sodass das Signal-Licht (18) durch stimulierte Brillouin-Streuung verstärkbar ist.
  10. Verfahren zum Verstärken von Signal-Licht (18) in einem bidirektionalen Glasfasernetz nach Anspruch 9, mit dem Schritt: (a) Regeln der Frequenzdifferenz (fdiff), sodass die Verstärkung des Signal-Lichts (18) durch stimulierte Brillouin-Streuung maximal wird und/oder (b) Regeln der Pumplicht-Frequenz des Pumplichts (44), sodass die Intensität des vom Koppler (40) ausgekoppelten Lichts maximal wird, und/oder (c) Regeln der Zweitpumplicht-Frequenz des Zweit-Pumplichts, sodass die Intensität des vom Koppler (40) ausgekoppelten Lichts maximal wird.
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