DE19654011A1

DE19654011A1 - Optical signal transmission arrangement

Info

Publication number: DE19654011A1
Application number: DE1996154011
Authority: DE
Inventors: Juergen Dr Ing Seidenberg
Original assignee: Alcatel Alsthom Compagnie Generale dElectricite
Current assignee: Oclaro North America Inc
Priority date: 1996-12-21
Filing date: 1996-12-21
Publication date: 1998-06-25

Abstract

The arrangement includes an optical waveguide having an optical fibre in which at least one optical amplifier (6) is included. The amplifier is pumped by a laser (12) via a coupler (11). For each laser at least one separate solar cell (13) is provided. Preferably, the solar cell is buffered by a battery (14). A switch can be provided for automatic switching from solar cell operation to battery operation and vice versa.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Übertragung optischer Signale über einen eine Glasfaser aufweisenden Lichtwellenleiter, bei welcher im Zuge der Übertragungsstrecke mindestens ein optischer Faserverstärker in die Glasfaser eingeschaltet ist, der von einem Laser gepumpt wird (US-Z "OPTICS LETTERS", Vol. 14, No. 22, 1989, Seiten 1266 bis 1268).The invention relates to an arrangement for transmitting optical signals via a Glass fiber optic, in which in the course of the transmission link at least one optical fiber amplifier is switched into the glass fiber by a laser is pumped (US-Z "OPTICS LETTERS", Vol. 14, No. 22, 1989, pages 1266 to 1268).

Optische Faserverstärker zeichnen sich dadurch aus, daß sie Licht verstärken können, das beliebig breitbandige Nachrichten enthält. Anders als bei elektrischen Verstärkern steigt hier die zur Verstärkung benötigte Leistung nicht mit der Bandbreite der zu übertragenden Nachrichtensignale an. Bei optischen Fernmeldenetzen zur Versorgung vieler Verbraucher mit Nachrichtensignalen, werden in herkömmlicher Technik beispielweise passive optische Verzweiger eingesetzt (DE-Z "ntz", Bd. 45 (1992), Heft 11, Seiten 902 und 903). In diesen Verzweigern findet eine Leistungsaufteilung statt. Zur Verlängerung der Übertragungsstrecke werden die Nachrichtensignale im Verlauf derselben verstärkt, und zwar durch den Einsatz von optischen Faserverstärkern.Optical fiber amplifiers are characterized by the fact that they can amplify light in any way contains broadband news. In contrast to electrical amplifiers, this increases Gain does not require power with the bandwidth of the transmitted Message signals on. In optical telecommunications networks to supply many consumers with Message signals are, for example, passive optical in conventional technology Branches used (DE-Z "ntz", Vol. 45 (1992), No. 11, pages 902 and 903). In these There is a division of benefits between divisions. To extend the transmission path the message signals are amplified over the course of the same, using optical fiber amplifiers.

In der eingangs erwähnten US-Z "OPTICS LETTERS" ist ein derartiger Faserverstärker beschrieben. Er weist eine mit Erbium dotierte Glasfaser auf, die von einem Laser mit einer Wellenlänge von 1,493 µm gepumpt wird. Eine ausgeprägte Verstärkung ergibt sich bei einer Wellenlänge der übertragenen Nachrichtensignale von 1,531 µm. Unter Einsatz derartiger Faserverstärker kann die zu überbrückende Übertragungsstrecke nahezu beliebig lang sein. Ein Problem kann dabei die Stromversorgung der eingesetzten Laser sein. Eine Fernspeisung ist relativ aufwenig. Wegen der dafür einzusetzenden metallischen Leiter sind außerdem Maßnahmen für einen Blitzschutz erforderlich.Such a fiber amplifier is in the US-Z "OPTICS LETTERS" mentioned at the beginning described. It has an erbium-doped glass fiber that is emitted by a laser with a Wavelength of 1.493 µm is pumped. A pronounced reinforcement results in a Wavelength of the transmitted message signals of 1.531 µm. Using such Fiber amplifiers, the transmission path to be bridged can be of almost any length. A The problem can be the power supply to the lasers used. A remote supply is relatively expensive. Measures are also required because of the metallic conductors to be used required for lightning protection.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte Anordnung so weiterzubilden, daß eine einfache Stromversorgung aller Laser der in den Übertragungsweg eingeschalteten Faserverstärker möglich ist.The invention has for its object the arrangement described above to train that a simple power supply to all lasers in the transmission path switched on fiber amplifier is possible.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als Stromquelle für jeden Laser mindestens eine separate Solarzelle eingesetzt ist.This object is achieved according to the invention in that as a current source for each laser at least one separate solar cell is used.

Bei dieser Anordnung hat jeder eingesetzte Faserverstärker eine eigene Stromversorgung. Dabei kann selbstverständlich eine Solarzelle auch für mehrere, an einem Ort eingesetzte Laser bzw. Laserdioden verwendet werden. Die Funktionsfähigkeit des jeweiligen Faserverstärkers ist also unabhängig von der Funktionsfähigkeit anderer Faserverstärker, die gegebenenfalls in den Übertragungsweg der optischen Signale eingeschaltet sind. Es entfallen die im allgemeinen erheblichen Kosten einer Fernspeisung der Laser aus einem Stromnetz. Zudem gibt es keine Blitzschutzprobleme. Eine Steuerung oder Überwachung des Faserverstärkers kann gegebenenfalls über Glasfasern vorgenommen werden. Die abgesetzte Platzierung von optischen Faserverstärkern bietet außerdem neue Möglichkeiten zur Versorgung von Endpunkten von optischen Fernmeldenetzen, beispielsweise in schwach besiedelten Gebieten.With this arrangement, each fiber amplifier used has its own power supply. Here Of course, a solar cell can also be used for several lasers or Laser diodes are used. The functionality of the respective fiber amplifier is therefore regardless of the functionality of other fiber amplifiers, which may be in the Transmission path of the optical signals are switched on. In general, there are no longer any considerable cost of remotely feeding the lasers from a power grid. In addition, there are none Lightning protection problems. Control or monitoring of the fiber amplifier can if necessary be carried out over glass fibers. The offset placement of optical Fiber amplifiers also offer new opportunities to supply endpoints optical telecommunications networks, for example in sparsely populated areas.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt.An embodiment of the subject of the invention is shown in the drawings.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Anordnung zur Übertragung optischer Signale. Fig. 1 shows a schematic representation of an arrangement for the transmission of optical signals.

Fig. 2 eine Einzelheit aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung. Fig. 2 shows a detail of Fig. 1 in an enlarged view.

Von einer Vermittlungsstelle 1 geht ein optisches Kabel 2 mit mindestens einem, eine Glasfaser enthaltenden Lichtwellenleiter aus. Das Kabel 2 ist an einem Verzweiger 3 in mehrere optische Kabel 4 aufgeteilt, die jeweils mindestens einen, eine Glasfaser enthaltenden Lichtwellenleiter haben. An die Kabel 4 sind Teilnehmer 5 angeschlossen. Zwischen Vermittlungsstelle 1 und Verzweiger 3 ist ein optischer Faserverstärker 6 - im folgenden kurz "Verstärker 6" genannt - in die Übertragungsstrecke eingeschaltet. Mit einer Anordnung gemäß Fig. 1 können optische Signale zwischen der Vermittlungsstelle 1 und den Teilnehmern 5 in beiden Richtungen übertragen werden.An optical cable 2 with at least one optical waveguide containing an optical fiber starts from a switching center 1 . The cable 2 is divided at a branch 3 into a plurality of optical cables 4 , each of which has at least one optical fiber containing an optical fiber. Participants 5 are connected to the cables 4 . An optical fiber amplifier 6 - hereinafter referred to as "amplifier 6 " for short - is switched into the transmission path between switching center 1 and splitter 3 . With an arrangement according to FIG. 1, optical signals can be transmitted between the switching center 1 and the subscribers 5 in both directions.

Der Verstärker 6 ist gemäß Fig. 2 an Verbindungsstellen 7 und 8 in die Glasfaser 9 eines Lichtwellenleiters eingeschaltet. Er besteht beispielsweise aus einer mit Erbium dotierten Glasfaser 10. Über einen Koppler 11 ist ein Laser 12 an die Glasfaser 10 angeschlossen. Als Stromquelle für den Laser 12 dient eine Solarzelle 13, die durch eine Batterie 14 gepuffert sein kann.The amplifier 6 is shown in FIG. 2 is turned on at junctions 7 and 8 in the optical fiber 9 a light waveguide. It consists, for example, of an erbium-doped glass fiber 10 . A laser 12 is connected to the glass fiber 10 via a coupler 11 . A solar cell 13 , which can be buffered by a battery 14, serves as the current source for the laser 12 .

Als Laser 12 ist eine Laserdiode eingezeichnet, die üblicherweise für einen Verstärker 6 eingesetzt wird. Im folgenden wird daher statt des Wortes "Laser" das Wort "Laserdiode" verwendet. Sie sendet bei Einschaltung der Solarzelle 13 beispielsweise Licht mit einer Wellenlänge von 1,493 µm und bewirkt dadurch im Verstärker 6 eine Erhöhung des Pegels der optischen Signale. Das liegt an der Dotierung der Glasfaser 10 mit der seltenen Erde "Erbium", welches die Wellenlänge des Signallichts in einem sogenannten "optischen Fenster" verstärkt bei dem die eingesetzte Glasfaser eine minimale Dämpfung hat. Das optische Fenster liegt im geschilderten Fall bei einer Wellenlänge von 1,531 µm.A laser diode is shown as laser 12 , which is usually used for an amplifier 6 . In the following, the word "laser diode" is therefore used instead of the word "laser". When the solar cell 13 is switched on, it sends, for example, light with a wavelength of 1.493 μm and thereby causes an increase in the level of the optical signals in the amplifier 6 . This is due to the doping of glass fiber 10 with the rare earth "erbium", which amplifies the wavelength of the signal light in a so-called "optical window" in which the glass fiber used has minimal attenuation. In the described case, the optical window is at a wavelength of 1.531 µm.

Wenn die Wellenlänge des Signallichts in einem anderen Bereich liegt, wird selbstverständlich eine Laserdiode 12 mit einer anderen, korrespondierenden Wellenlänge verwendet. Für den Verstärker 6 wird grundsätzlich eine mit seltenen Erden dotierte Glasfaser eingesetzt. Statt Erbium kann also auch eine andere seltene Erde verwendet werden, beispielsweise Yttrium.If the wavelength of the signal light is in a different range, a laser diode 12 with a different, corresponding wavelength is of course used. A glass fiber doped with rare earths is generally used for the amplifier 6 . Instead of erbium, another rare earth can also be used, for example yttrium.

Die Laserdiode 12 benötigt beispielweise einen Diodenstrom von etwa 200 mA bei einer maximalen Spannung von 2 V. Die entsprechende Leistung von 400 mW reicht aus, um eine Ausgangsleistung von 20 mW bei dem Verstärker 6 zu erzielen. Der entsprechende Strombedarf läßt sich mit heutiger Technik durch mindestens eine Solarzelle 13 - im folgenden "Solarpanel 13" genannt - abdecken. Die Größe eines entsprechenden Solarpanels 13 liegt je nach Wirkungsgrad und Einstrahlungsverhältnissen bei etwa 0,2 m². Das gilt beispielsweise für eine Einstrahlung von 400 Wh/m² in 24 Stunden. Derartige Verhältnisse liegen beispielweise im Winter im Sauerland oder in Nordengland vor. Der Wirkungsgrad des Solarpanels 13 beträgt dann etwa 15%. The laser diode 12 requires, for example, a diode current of approximately 200 mA at a maximum voltage of 2 V. The corresponding power of 400 mW is sufficient to achieve an output power of 20 mW in the amplifier 6 . The corresponding power requirement can be covered with today's technology by at least one solar cell 13 - hereinafter referred to as "solar panel 13 ". The size of a corresponding solar panel 13 is approximately 0.2 m ^2, depending on the efficiency and irradiation conditions. This applies, for example, to an irradiation of 400 Wh / m ² in 24 hours. Such conditions exist, for example, in winter in the Sauerland or in Northern England. The efficiency of the solar panel 13 is then about 15%.

Das Solarpanel 13 ist gemäß Fig. 2 durch die Batterie 14 gepuffert. Dadurch ist die Stromversorgung der Laserdiode 12 beispielsweise auch in Nachtstunden oder bei längerer Dunkelheit gewährleistet, wenn die Leistung des Solarpanels 13 unter einen vorgegebenen Wert absinkt. Durch einen Schalter 15 erfolgt gegebenenfalls eine automatische Umschaltung vom Solarpanel 13 auf die Batterie 14 und umgekehrt. Für eine Betriebsdauer von 18 Stunden reichen beispielweise zwei Zellen zu je 1,2 V aus.The solar panel 13 is buffered as shown in FIG. 2 by the battery 14. As a result, the power supply to the laser diode 12 is ensured, for example, even at night or in long darkness when the power of the solar panel 13 drops below a predetermined value. A switch 15 optionally switches automatically from the solar panel 13 to the battery 14 and vice versa. For example, two cells of 1.2 V each are sufficient for an operating time of 18 hours.

Wenn ein Verstärker 6 mit der geschilderten Dimensionierung beispielsweise in eine Übertragungsstrecke für Kabelfernsehen eingesetzt wird, dann können 16 bis 32 Empfänger mit ausreichend starken Signalen versorgt werden.If an amplifier 6 with the dimensions described is used, for example, in a transmission link for cable television, then 16 to 32 receivers can be supplied with sufficiently strong signals.

Claims

1. Arrangement for the transmission of optical signals via an optical fiber having an optical fiber, in which at least one optical fiber amplifier is switched on in the optical fiber in the course of the transmission path, which is pumped by a laser, characterized in that at least as a current source for each laser ( 12 ) a separate solar cell ( 13 ) is used.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the solar cell ( 13 ) with a battery ( 14 ) is buffered.