DE19953871A1 - Anordnung zum Pumpen eines Multi-Clad-Faserverstärkers - Google Patents
Anordnung zum Pumpen eines Multi-Clad-FaserverstärkersInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Pumpen eines Multi-Clad-Faserverstärkers (MCF1, MCF2) durch eine Pumpsignalquelle (PDT, PSR), wobei ein Pumpsignal (ps1, ps2) über eine Multi-Mode-Faser (MMF1, MMF2) in das Multi-Mode-Cladding des Multi-Clad-Faserverstärkers (MCF1, MCF2) eingekoppelt wird. Erfindungsgemäß ist die Pumpsignalquelle (PDT, PSR) zum Fernpumpen eines fern von ihr angeordneten Multi-Clad-Faserverstärkers (MCF1, MCF2) vorgesehen, der über mindestens eine entsprechend lange Multi-Mode-Faser (MMF1, MMF2) mit der Pumpsignalquelle (PDT, PSR) verbunden ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Pumpen eines Multi-
Clad-Faserverstärkers durch eine Pumpsignalquelle, wobei ein
Pumpsignal über mindestens eine Multi-Mode-Faser in das Mul
ti-Mode-Cladding des Multi-Clad-Faserverstärkers eingekoppelt
wird.
In bestehenden und zukünftigen optischen Übertragungssyste
men, insbesondere in nach dem WDM-Prinzip (Wavelength Divisi
oh Multiplexing) arbeitenden Übertragungssystemen, werden op
tische Pumpsignale von einer Pumpsignalquelle in eine opti
sche Einmodenfaser eingekoppelt, um dem Einkoppelort vor-
bzw. nachgelagerte optische Verstärker - beispielsweise Erbi
um-Verstärker - mit der nötigen optischen Pumpleistung zu
versorgen. So wird beispielsweise die Erbiumfaser eines opti
schen Vorverstärkers in Unterseekabeln vom Land her mit Hilfe
eines in die optische Einmodenfaser eingekoppelten Pumpsi
gnals gespeist. Je größer die Entfernung zwischen der Pumpsi
gnalquelle und dem optischen Faserverstärker gewählt werden
kann, um so größere Entfernungen können durch das optische
Übertragungssystem regenerationsfrei überbrückt werden.
Um eine verstärkende Wirkung beispielsweise der Erbiumfaser
eines optischen Faserverstärkers zu erzielen, muß die in den
optischen Faserverstärker eingespeiste Pumpsignalleistung ei
nen gewissen Mindestbetrag aufweisen. Somit ist es erforder
lich, daß die an Land eingespeiste Pumpsignalleistung genü
gend hoch ist hinsichtlich der durch die optische Faser her
vorgerufenen Dämpfung. Zusätzlich wird die maximal einspeis
bare Pumpsignalleistung durch die in der optischen Übertra
gungsfaser auftretenden nichtlinearen Effekte, insbesondere
durch die stimulierte Ramanstreuung (SRS), begrenzt, d. h. die
maximale optische Pumpsignalleistung, die in die optische Fa
ser eingekoppelt werden kann, ist in optischen Übertragungs
systemen durch das Photonenrauschen der Raman- bzw. Stokes
streuung begrenzt. So ist es beispielsweise aufgrund der sti
mulierte Ramanstreuung nicht möglich, ein optisches Pumpsi
gnal mit einer Pumpsignalleistung von mehr als einem bis zwei
Watt in eine Einmodenfaser einzuspeisen. Bei einer Pumpsi
gnalleistung ab etwa 1.5 Watt entsteht beispielsweise in ei
ner Standard-Einmodenfaser aus dem Photonrauschen eine erste
Stokes-Welle mit derselben Intensität wie das optische Pump
signal, welches die Intensität des optischen Pumpsignals in
der optischen Faser sehr stark dämpft. Daher konnten bislang
nur Pumplichtleistungen zur Vorverstärkung des optischen Si
gnals mit Hilfe der ersten Stokes-Welle in einer Standard-
Einmodenfaser verwendet werden, die deutlich unterhalb der
Schwellenpumplichtleistung von etwa 1.5 Watt liegen.
Zusätzlich sind Anordnungen zum Fernpumpen von optischen Fa
serverstärkern bekannt, bei denen das optische Pumpsignal
über eine speziell dafür vorgesehene Pumpsignalfaser von der
Pumpsignalquelle zum ferngepumpten Faserverstärker übertragen
wird. Hierzu werden üblicherweise Einmodenfasern benutzt, um
die beim Einfügen des Pumpsignals in die verstärkende Erbium
faser - ebenfalls eine Einmodenfaser - entstehende Einfüge
dämpfung gering zu halten - siehe hierzu insbesondere "Error-
Free 32.10 Gbit/s Unrepeatered Transmission Over 450 km",
J.P. Blondel e. al., ECOC 99, Nizza, France.
Desweiteren ist aus WO 95/10868 ein optischer Multi-Clad-
Faserverstärker bekannt, der über eine Multi-Mode-
Pumplichtquelle gespeist wird. Hierzu ist der Multi-Clad-
Faserverstärker an die Multi-Mode-Pumpsignalquelle über eine
Multi-Mode-Faser angeschlossen, mit deren Hilfe das Pumpsi
gnal bzw. die Pumpsignale in das Multi-Mode-Cladding des Mul
ti-Clad-Faserverstärkers eingekoppelt wird bzw. werden. Hier
durch ist eine durch einen Pumplaser gespeiste Verstär
keranordnung beschrieben, bei der das Pumpsignal einer Multi-
Mode-Pumpsignalquelle mit einer geringen Einfügedämpfung mit
Hilfe einer kurzen Multi-Mode-Faser in das Cladding des Mul
ti-Clad-Faserverstärkers eingefügt werden kann.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, das
Fernpumpen eines Faserverstärkers zu verbessern bzw. die
durch Fernpumpen zu überbrückende Entfernungen zwischen Pump
signalquelle und Faserverstärker zu erhöhen. Die Aufgabe wird
ausgehend von einer Anordnung gemäß den Merkmalen des Oberbe
griffs des Patentanspruches 1 durch das Merkmal des kenn
zeichnenden Teils gelöst.
Der wesentliche Aspekt der erfindungsgemäßen Anordnung ist
darin zu sehen, daß die Pumpsignalquelle zum Fernpumpen eines
fern von ihr angeordneten Multi-Clad-Faserverstärkers vorge
sehen ist, der über mindestens eine entsprechend lange Multi-
Mode-Faser mit der Pumpsignalquelle verbunden ist. Besonders
vorteilhaft steht zum Fernpumpen des Multi-Clad-
Faserverstärkers aufgrund des größeren Faserquerschnitts der
entsprechend langen Multi-Mode-Faser eine höhere Pumpsignal
leistung zur Verfügung, wodurch der Ort der Verstärkung wei
ter entfernt vom Ort der Pumpsignalquelle gewählt werden
kann. Zusätzlich werden durch die erfindungsgemäße Verwendung
der Multi-Mode-Faser zum Fernpumpen des Multi-Clad-
Faserverstärkers die beim Pumpen mit hohen Pumpsignalleistun
gen entstehenden Nichtlinearitäten reduziert und somit kann
wiederum durch ein mit gleichbleibender Sendeleistung an Land
eingespeistes Pumpsignal mit Hilfe der erfindungsgemäßen An
ordnung eine wesentlich effektive Pumpwirkung als mit einer
herkömmlichen Einmodenfaser erzeugt werden.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist dar
in zu sehen, daß die Pumpsignalquelle zum codirektionalen
oder contradirektionalen oder bidirektionalen Fernpumpen des
Multi-Clad-Faserverstärkers vorgesehen ist - Anspruch 2. Das
über die erfindungsgemäße Anordnung übertragene Pumpsignal
kann vorteilhaft nach erfolgreicher Einkopplung in das Multi-
Mode-Cladding des Multi-Clad-Faserverstärkers zum codirektio
nalen oder contradirektionalen oder bidirektionalen Pumpen
des Multi-Clad-Faserverstärkers benutzt werden, welches die
für den jeweiligen Anwendungfall günstigste Pumpvariante er
möglicht.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere
Pumpsignalquellen zum Fernpumpen des Multi-Clad-
Faserverstärkers vorgesehen - Anspruch 3. Um die Signallei
stung zu erhöhen können vorteilhaft mehrere Signalquellen zur
Erzeugung von mehreren Pumpsignalen vorgesehen sein, die über
zumindest eine entsprechend lange Multi-Mode-Faser zum Fern
pumpen an den zumindest einen Multi-Clad-Faserverstärker
übertragen werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Blockschaltbil
des näher erläutert.
In der Fig. 1 ist eine eine optische Sendeeinheit TXU und
eine optische Empfangseinheit RXU aufweisende, optische Über
tragungsstrecke OTS dargestellt, wobei beispielsweise ein
Ausgang e der optischen Sendeeinheit TXU über eine erste op
tische Faser OF1, einen ersten Multi-Clad-Faserverstärker
MCF1, eine optische Faser OF sowie über einen zweiten Multi-
Clad-Faserverstärker MCF2 und einer zweiten optischen Faser
OF2 mit einem Eingang i der optischen Empfangseinheit RXU
verbunden ist.
Desweiteren weist die optische Sendeeinheit TXU eine Pumpsi
gnalquelle PST und eine Datensignalquelle OTU auf, wobei die
Pumpsignalquelle PST an den Pumpausgang pe und die Datensi
gnalquelle OTU an den Ausgang e der Sendeeinheit TXU ange
schlossen sind. Der Ausgang e der Sendeeinheit TXU ist über
eine erste optische Faser OF1 mit dem Eingang i des ersten
Multi-Clad-Faserverstärkers MCF1 und der Pumpausgang pe der
Sendeeinheit TXU ist über eine erste Multi-Mode-Faser MMF1
mit den Pumpeingang pi des ersten Multi-Clad-Faserverstärkers
MCF1 verbunden, wobei der erste Multi-Clad-Faserverstärker
MCF1 weit entfernt von der Sendeeinheit TXU angeordnet ist.
Der Ausgang e des ersten Multi-Clad-Faserverstärkers MCF1 ist
über die optische Faser OF an ein den Eingang i des zweiten
Multi-Clad-Faserverstärkers MCF2 angeschlossen, dessen Aus
gang e über eine zweite optische Faser OF2 an den Eingang i
der optischen Empfangseinheit RXU und dessen Pumpsignalein
gang pi über eine zweite Multi-Mode-Faser MMF2 an den Pump
ausgang pe der optischen Empfangseinheit RXU angeschlossen
ist.
Analog zur optischen Sendeeinheit TXU weist die optische Emp
fangseinheit RXU einen an den Eingang i angeschlossenen opti
schen Empfänger ORU und eine an den Pumpsignalausgang pe an
geschlossene weitere Pumpsignalquelle PSR auf.
Gemäß der Fig. 1 wird ein optisches Datensignal bzw. Signal
os von der in der optischen Sendeeinheit TXU angeordneten
Sendesignalquelle OTU erzeugt und über den Ausgang e der Sen
deeinheit TXU in die erste optische Faser OF1 eingespeist.
Das optische Signal os wird im folgenden vom Ausgang e der
optischen Sendeeinheit TXU über die erste optische Faser OF1
zum Eingang i des weit entfernt angeordneten ersten Multi-
Clad-Faserverstärkers MCF1 übertragen, wobei durch die
strichliert gezeichnete, erste optische Faser OF die bei bis
lang realisierten optischen Übertragungsstrecken OTS vorlie
gende Entfernung, beispielsweise von mehreren Kilometern,
zwischen der optischen Sendeeinheit TXU und dem ersten Multi-
Clad-Faserverstärkers MCF1 angedeutet wird.
Zusätzlich wird mit Hilfe der in Sendeeinheit TXU angeordne
ten Pumpsignalquelle PST ein erstes Pumpsignal ps1 erzeugt
und über die erste Multi-Mode-Faser MMF1 an den Pumpeingang
pi des ersten Multi-Clad-Faserverstärkers MCF1 übertragen.
Der erste Multi-Clad-Faserverstärker MCF1 wird mit Hilfe des
über die erste Multi-Mode-Faser MMF1 übertragenen ersten
Pumpsignals ps1 ferngepumpt, wobei das erste Pumpsignals ps1
in das in der Fig. 1 nicht dargestellte Multi-Mode-Cladding
des ersten Multi-Clad-Faserverstärkers MCF1 eingekoppelt
wird. Dabei kann der Einkopplungsort des ersten Pumpsignals
ps1 abhängig von der gewählten Pumprichtung bzw. gewählten
Pumpvariante für den ersten Multi-Clad-Faserverstärker MCF1
festgelegt werden. So kann der erste Multi-Clad-
Faserverstärker MCF1 beispielsweise codirectional oder con
trodirectional oder gegebenfalls sogar bidirektional durch
das von der Pumpsignalquelle PST erzeugte erste Pumpsignal
ps1 ferngepumpt werden.
Nach der Verstärkung bzw. Vorverstärkung des optischen Si
gnals os wird das optische Signal os auf die eigentliche op
tische Übertragungsstrecke OTS, d. h. auf die optische Faser
OF, gegeben bzw. in die optische Faser OF eingespeist. Durch
die strichliert gezeichnete optische Faser OF soll eine opti
sche Übertragungsstrecke OTS von mehreren hundert Kilometern
Länge angedeutet werden.
Das am Eingang i des zweiten optischen Multi-Clad-
Faserverstärkers MCF2 empfangene optische Signal os ist durch
die bei der Übertragung entstehenden nichtlinearen Effekte
verzerrt bzw. gedämpft und wird im folgenden mit Hilfe des
zweiten optischen Multi-Clad-Faserverstärkers MCF2 vor dem
Erreichen der optischen Empfangseinheit RXU nochmals nachver
stärkt. Hierzu wird mit Hilfe der in der optischen Empfangs
einheit RXU angeordneten weiteren Pumpsignalquelle PSR ein
zweites Pumpsignal ps2 erzeugt und dieses über die an den
Pumpausgang pe der Empfangseinheit RXU angeschlossene zweite
Multi-Mode-Faser MMF2 an den Pumpeingang pi des zweiten Mul
ti-Clad-Faserverstärkers MCF2 übertragen. Der zweite Multi-
Clad-Faserverstärkers MCF2 ist wiederum erfindungsgemäß über
eine entsprechend lange zweite Multi-Mode-Faser MMF2 an die
weitere Pumpsignalquelle PSR angeschlossen, d. h. der zweite
Multi-Clad-Faserverstärkers MCF2 ist mehrere Kilometer ent
fernt von der optischen Empfangseinheit RXU angeordnet.
Zum Fernpumpen des zweiten Multi-Clad-Faserverstärkers MCF2
wird das über die entsprechend lange zweite Multi-Mode-Faser
MMF2 übertragene zweite Pumpsignal ps2 in das Multi-Mode-
Cladding des zweiten Multi-Clad-Faserverstärkers MCF2 einge
koppelt, wobei wiederum der Einkoppelort abhängig von der ge
wählten Pumprichtung bzw. gewählten Pumpvariante für den
zweiten Multi-Clad-Faserverstärker MCF2 festgelegt wird.
Das mit Hilfe des ferngepumpten zweiten Multi-Clad-
Faserverstärkers MCF2 verstärkte optische Signal os wird vom
Ausgang e des zweiten Multi-Clad-Faserverstärkers MCF2 über
die zweite optische Faser OF2 zum Eingang i der optischen
Empfangseinheit RXU bzw. zum optischen Empfänger ORU übertra
gen.
Desweiteren können mehrere Pumpsignalquellen PSR, PST sowohl
in der optischen Sende- als auch in der optischen Empfangs
einheit TXU, RXU zur Erzeugung von weiteren optischen Pumpsi
gnalen vorgesehen sein, die zu ein Erhöhung der einspeisbaren
Pumpsignalleistung beitragen - in der Fig. 1 nicht darge
stellt.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist keinesfalls auf WDM-
Übertragungssysteme bzw. WDM-Übertragungsstrecken beschränkt,
sondern kann für die Realisierung von beliebigen optischen
Übertragungstrecken OTS eingesetzt werden.
Claims (3)
1. Anordnung zum Pumpen eines Multi-Clad-Faserverstärkers
(MCF1, MCF2) durch eine Pumpsignalquelle (PDT, PSR), wobei ein
Pumpsignal (ps1, ps2) über mindestens eine Multi-Mode-Faser
(MMF1, MMF2) in das Multi-Mode-Cladding des Multi-Clad-
Faserverstärkers (MCF1, MCF2) eingekoppelt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Pumpsignalquelle (PDT, PSR) zum Fernpumpen eines fern
von ihr angeordneten Multi-Clad-Faserverstärkers (MCF1, MCF2)
vorgesehen ist, der über mindestens eine entsprechend lange
Multi-Mode-Faser (MMF1, MMF2) mit der Pumpsignalquelle
(PDT, PSR) verbunden ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Pumpsignalquelle (MCF1, MCF2) zum codirektionalen oder
contradirektionalen oder bidirektionalen Fernpumpen des Mul
ti-Clad-Faserverstärkers (MCF1, MCF2) vorgesehen ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Pumpsignalquellen (MCF1, MCF2) zum Fernpumpen des
Multi-Clad-Faserverstärkers (MCF1, MCF2) vorgesehen sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999153871 DE19953871A1 (de) | 1999-11-09 | 1999-11-09 | Anordnung zum Pumpen eines Multi-Clad-Faserverstärkers |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999153871 DE19953871A1 (de) | 1999-11-09 | 1999-11-09 | Anordnung zum Pumpen eines Multi-Clad-Faserverstärkers |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19953871A1 true DE19953871A1 (de) | 2001-05-17 |
Family
ID=7928420
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1999153871 Withdrawn DE19953871A1 (de) | 1999-11-09 | 1999-11-09 | Anordnung zum Pumpen eines Multi-Clad-Faserverstärkers |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19953871A1 (de) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995010868A1 (en) * | 1993-10-13 | 1995-04-20 | Italtel Società Italiana Telecomunicazioni S.P.A. | A high power optical fiber amplifier pumped by a multi-mode laser source |
DE19622012A1 (de) * | 1996-05-31 | 1997-12-04 | Siemens Ag | Ferngepumpter optischer Leistungsverstärker mit verteilter Verstärkung |
-
1999
- 1999-11-09 DE DE1999153871 patent/DE19953871A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995010868A1 (en) * | 1993-10-13 | 1995-04-20 | Italtel Società Italiana Telecomunicazioni S.P.A. | A high power optical fiber amplifier pumped by a multi-mode laser source |
DE19622012A1 (de) * | 1996-05-31 | 1997-12-04 | Siemens Ag | Ferngepumpter optischer Leistungsverstärker mit verteilter Verstärkung |
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