DE60024002T2

DE60024002T2 - Anordnung mit faseroptischer Ramanvorrichtung

Info

Publication number: DE60024002T2
Application number: DE60024002T
Authority: DE
Inventors: David John Montclair DiGiovanni; Daryl Alpharetta Inniss; Ralph Stephen Orefield Jameson; Sandra Greenberg Kosinski
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1999-08-06
Filing date: 2000-07-24
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2020-07-25
Also published as: JP2001066650A; JP2008197684A; US6434172B1; EP1075062B1; JP4559504B2; JP4149641B2; EP1075062A2; DE60024002D1; EP1075062A3

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf Artikel (z. B. ein Optik-Faser-Kommunikationssystem oder eine Lichtquelle oder einen Verstärker für ein derartiges System), die eine Optik-Faser-Raman-Vorrichtung aufweisen.
Hintergrund
Optik-Faser-Raman-Laser und -Verstärker (kollektiv „Faser-Raman-Vorrichtungen") sind bekannt. Siehe z. B. U.S.-Patent 5,323,404 für exemplarische Ausführungsbeispiele von Faser-Raman-Vorrichtungen eines ersten (topologisch linearen) Typs, wobei Fasergitter als wellenlängenselektive Elemente wirken.
Für einen zweiten Typ eines Faser-Raman-Lasers (topologisch kreisförmig) siehe z. B. S.V. Chernikov u. a., Electronics Letters, Bd. 34(7), April 1998, Seiten 680 – 681. Dieses Ausführungsbeispiel verwendet geschweißte Faserkoppler als wellenlängenselektives Element, um einen Ringresonator zu bilden. Alle genannten Referenzen sind hierin durch Bezugnahme aufgenommen.
Eine Optik-Faser-Raman-Vorrichtung kann verwendet werden, um Pumplicht (exemplarisch mit einer Wellenlänge von 1.480 nm) an einen Er-dotierten Faserverstärker (EDFA) zu liefern, oder kann verwendet werden, um Signallicht zu verstärken (z. B. bei 1.310 nm).
1 stellt schematisch einen Faser-Raman-Laser 10 des topologisch linearen Typs, der geeignet zum Pumpen eines EDFA ist, des Stands der Technik dar. Ein Umhüllungspumpfaserlaser (CPFL) 11 liefert Pumplicht einer vorbestimmten Wellenlänge (z. B. 1.117 nm) an den Raman-Laser. Eine Raman-Faser 12 ist üblicherweise eine Faser auf Silikabasis mit einem Ge-dotierten Kern und ist üblicherweise Hunderte von Metern lang. Bezugszeichen 13 und 14 beziehen sich auf den vorgeschalteten bzw. nachgeschalteten Gittersatz. Es ist zu erkennen, dass in einem schematisch dargestellten Gittersatz hierin jede Querlinie ein separates Gitter anzeigt. Der vorgeschaltete Satz 13 weist üblicherweise nur Gitter mit hohem Reflexionsvermögen (HR-Gitter) (exemplarisch mit Mittenwellenlängen von 1.175, 1.240, 1.315, 1.395 und 1.480 nm) auf und der nachgeschaltete Satz 14 weist üblicherweise, zusätzlich zu den HR-Gittern auch ein Gitter mit relativ niedrigem Reflexionsvermögen auf, um eine Ausgangskopplung bereitzustellen. Beispielhaft weisen die nachgeschalteten Gitter Mittenwellenlängen von 1.117, 1.175, 1.240, 1.315, 1.395 und 1.480 nm auf, wobei das 1.117-nm-Gitter als Pumpreflektor dient. Der Ausgangskoppler weist eine Mittenwellenlänge auf, die der erwünschten Ausgangswellenlänge, exemplarisch 1.480 nm, entspricht.
CPFLs sind bekannt und kommerziell erhältlich. Siehe z. B. U.S.-Patente Nr. 5,864,644 und 5,935,288. Kurz gesagt weist ein CPFL mehrere Hochleistungs-Leuchtdioden (exemplarisch InGaAlAs-Dioden) auf. Die Ausgabe jeder LED ist in eine Mehrmodenfaser gekoppelt, z. B. eine Faser auf Silikabasis mit 0,22 N.A., einem Kerndurchmesser von 105 μm und einem Außendurchmesser von 125 μm. Die Fasern sind in ein Bündel angeordnet, aneinander geschweißt und zugespitzt, wie z. B. in dem U.S.-Patent Nr. 6,397,636 beschrieben ist.
Bisher war es noch nicht praktisch, zugespitzte Bündel von mehr als sieben Mehrmodenfasern zu bilden. Dies hat die Anzahl von Pumpquellen auf sieben eingeschränkt und hat entsprechend die Leistung eingeschränkt, die passenderweise für eine Gebrauchseinrichtung, z. B. den EDFA, bereitgestellt werden kann.
Die US-A-5,323,404 offenbart einen Faser-Raman-Verstärker oder -Laser des Typs, der in dem Abschnitt des Stands der Technik aus Anspruch 1 definiert ist. Diese Referenz schlägt ein Verwenden von zwei Pumpen vor, um die Ausgangswellenlängenbänder zu verbreitern.
Die US-A-5,923,684 offenbart einen Faserverstärker mit zwei Pumpstrahlungsquellen, die jeweils bei der gleichen Wellenlänge arbeiten.
Klar wäre es wünschenswert, in der Lage zu sein, bequem Pumplicht von mehr als sieben LEDs an die Faser-Raman-Vorrichtung zu liefern. Diese Anmeldung offenbart einen Artikel, der eine Faser-Raman-Vorrichtung aufweist, die mit Licht von mehr als sieben Pump-LEDs, beispielsweise 14 Pump-LEDs, gepumpt wird.
Definitionen und Glossar von Ausdrücken
Die Ausdrücke „Licht" und „Strahlung" werden hierin austauschbar für elektromagnetische Strahlung von Interesse hierin, üblicherweise Infrarot-Strahlung, verwendet.
Optik-Faser-Gitter und geschweißte Faserkoppler werden hierin kollektiv als „wellenlängenselektive Elemente" bezeichnet. Ein geschweißter Faserkoppler wird häufig als „WDM" bezeichnet.
Das „Raman-Spektrum" einer optischen Faser ist die Streuintensität als eine Funktion einer Wellenlängendifferenz von einer einfallenden Strahlung. Eine Verschiebung zu einer längeren Wellenlänge wird allgemein als eine Stokes-Verschiebung bezeichnet. Herkömmlicherweise ist die Stokes-Verschiebung in inversen Zentimetern (cm^–1) ausgedrückt, kann jedoch auch bezüglich Wellenlängen ausgedrückt werden. Das Raman-Spektrum von Germano-Silikat-Glas ist relativ breit, mit einem ausgeprägten Maximum bei einer Stokes-Verschiebung von etwa 440 cm^–1 relativ zu der Wellenlänge des Pumplichts. Siehe 2 hierin, die das Raman-Spektrum für Pumplicht mit 1.427 nm zeigt.
Ein wellenlängenselektives Element in einer Raman-Vorrichtung, das auf ein bestimmtes Pumplicht anspricht, wird hierin als „in Resonanz" befindlich bezeichnet (in Bezug auf das Pumplicht) und ein Element, das nicht auf das gegebene Pumplicht anspricht, wird hierin als „außer Resonanz" befindlich bezeichnet (in Bezug auf das Pumplicht).
Ein wellenlängenselektives Element ist „ansprechend" auf ein bestimmtes Pumplicht, wenn die Element/Licht-Wechselwirkung bei oder nahe einem Maximum ist, z. B. wenn das Pumplicht innerhalb des Wellenlängenbereichs ist, bei dem das Reflexionsvermögen des Gitters 50 % oder mehr des maximalen Reflexionsvermögens des Gitters beträgt, oder bei dem die Kopplungsstärke eines Faserkopplers (WDM) 50 % oder mehr der maximalen Kopplungsstärke des Kopplers beträgt.
Zusammenfassung der Erfindung
In einem breiten Aspekt ist die Erfindung in einem Optik-Faser-Kommunikationssystem oder einem anderen Artikel ausgeführt, das/der eine Optik-Faser-Raman-Vorrichtung aufweist, die zum Nutzen einer hohen Pumpleistung angepasst ist.
Die Raman-Vorrichtung weist einen Abschnitt einer optischen Faser auf Silikabasis, der zumindest ein erstes und ein zweites wellenlängenselektives Element aufweist, die angeordnet sind, um einen oder mehrere optische Resonatoren zur Raman-Verschiebung von Licht in der optischen Faser bereitzustellen, auf und weist ferner einen ersten Koppler zum Koppeln einer Pumpstrahlung mit einer ersten Wellenlänge λ₁ von einer ersten Pumpstrahlungsquelle in die optische Faser auf und weist weiterhin eine Einrichtung zum Bereitstellen einer Raman-verschobenen Raman-Vorrichtung-Ausgangsstrahlung mit einer Wellenlänge λ₀, die größer ist als λ₁, an eine Ausgangsstrahlungsnutzungseinrichtung auf. Es ist wesentlich, dass die Faser-Raman-Vorrichtung ferner einen zweiten Koppler zum Koppeln einer Pumpstrahlung mit einer zweiten Wellenlänge λ₂ von einer zweiten Pumpstrahlungsquelle in die optische Faser aufweist, wobei λ₂ sich von λ₁ unterscheidet, wobei λ₀ > λ₂ gilt, wobei zumindest eines der wellenlängenselektiven Elemente außer Resonanz bezüglich zumindest entweder λ₁ oder λ₂ ist.
Wenn die Faser-Raman-Vorrichtung ein topologisch linearer Raman-Laser ist, sind das erste und das zweite wellenlängenselektive Element üblicherweise Fasergitter und die Einrichtung zum Bereitstellen der Ausgangsstrahlung an die Nutzungseinrichtung weist beispielsweise einen Ausgangskoppler mit relativ geringem Reflexionsvermögen auf. Wenn die Vorrichtung ein topologisch kreisförmiger Raman-Laser ist, sind die wellenlängenselektiven Elemente üblicherweise Faserkoppler (WDMs) und die Einrichtung zum Bereitstellen der Ausgangsstrahlung weist üblicherweise ebenso einen WDM auf.
Wenn die Faser-Raman-Vorrichtung ein topologisch linearer Raman-Verstärker ist, sind die wellenlängenselektiven Elemente üblicherweise Fasergitter und die Einrichtung zum Bereitstellen der Ausgangsstrahlung an die Nutzungseinrichtung weist einen optischen Resonator mit hohem Reflexionsvermögen für Strahlung auf, die eine Stokes-Verschiebung von einer Signalstrahlung ist. Wenn die Vorrichtung ein topologisch kreisförmiger Raman-Verstärker ist, sind die wellenlängenselektiven Elemente üblicherweise WDMs und die Einrichtung zum Bereitstellen der Ausgangsstrahlung weist üblicherweise außerdem einen WDM auf.
Wenn die Raman-Vorrichtung eine topologisch lineare Raman-Vorrichtung ist, dann ist |λ₁ – λ₂| üblicherweise größer als 0,2 nm, und wenn die Raman-Vorrichtung eine topologisch kreisförmige Raman-Vorrichtung ist, dann ist |λ₁ – λ₂| üblicherweise größer als etwa 3 nm.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt schematisch einen topologisch linearen Raman-Laser des Stands der Technik dar;
2 zeigt das Raman-Spektrum von Germano-Silikat;
3 zeigt schematisch einen exemplarischen topologisch linearen Raman-Laser gemäß der Erfindung;
4 zeigt die Übertragung eines exemplarischen Fasergitters als eine Funktion der Wellenlänge;
5 stellt schematisch einen topologisch kreisförmigen Raman-Laser des Stands der Technik dar;
6 zeigt schematisch einen topologisch kreisförmigen weiteren Raman-Laser gemäß der Erfindung;
7 zeigt schematisch ein exemplarisches Optik-Faser-Kommunikationssystem gemäß der Erfindung; und
8 stellt schematisch einen exemplarischen Raman-Verstärker mit zugeordneten Komponenten dar.
Die Figuren sind nicht maßstabsgetreu oder verhältnismäßig.
Detaillierte Beschreibung
Die Besprechung unten erfolgt größtenteils bezüglich zweier exemplarischer Ausführungsbeispiele, einem eines (topologisch linearen) Raman-Lasers auf Silikabasis mit erstem Pumplicht mit 1.117 nm (in Resonanz) und zweitem Pumplicht mit etwa 1.115 nm (außer Resonanz), mit einer Raman-Laser-Ausgabe von 1.480 nm, und dem anderen eines (topologisch kreisförmigen) Raman-Lasers mit geschweißten Faserkopplern als wellenlängenselektiven Elementen, mit erstem Pumplicht mit 1.060 nm (in Resonanz) und zweitem Pumplicht mit 1.110 nm (außer Resonanz). Es ist jedoch verständlich, dass die Vorrichtung auf keinen bestimmten Satz von Pumpwellenlängen und/oder Sätzen von Fasergittern oder anderen wellenlängenselektiven Elementen eingeschränkt ist und alle Faser-Raman-Vorrichtungen mit geeigneten Pump-Wellenlängen (zumindest eine außer Resonanz) und wellenlängenselektiven Elementen in Betracht kommen.
2 zeigt das Raman-Spektrum einer herkömmlichen Faser auf Silikabasis mit Germanosilikat-Kern, gepumpt mit Pumplicht mit 1.427 nm. Wie aus 2 zu sehen ist, tritt die maximale Streuintensität bei etwa 1.521 nm auf, eine wesentliche Intensität jedoch erstreckt sich über den ungefähren Bereich 1.460 – 1.550 nm. Angesichts des relativ breiten Raman-Spektrums müssen die wellenlängenselektiven Elemente in einem Faser-Raman-Laser nicht ausgewählt werden, um die exakte maximale Raman-Streuung zu ergeben, sondern können mit einem relativ unwesentlichen Rückgang der Streuintensität etwas von diesem Wert abweichen. Es ist zu erkennen, dass das Spektrum aus 2 spezifisch für die verwendete Pumpwellenlänge ist.
In (topologisch linearen) Faser-Raman-Lasern des Stands der Technik ist es üblich, ein Pumpreflektor-Fasergitter bereitzustellen, das ein Reflexionsvermögen von im Wesentlichen 100 % bei der Wellenlänge der Pumpquelle 11 aufweist. Zusätzlich zu dem Pumpreflektor-Fasergitter weisen Faser- Raman-Laser des Stands der Technik außerdem wellenlängenselektive Elemente auf, die einen oder mehrere optische Resonatoren bilden. Jeder Resonator weist zwei beabstandete Fasergitter auf, die ein hohes Reflexionsvermögen bei im Wesentlichen der gleichen Wellenlänge aufweisen. Dies ist schematisch in 1 für einen exemplarischen Raman-Laser des Stands der Technik mit einer Pumpstrahlung von 1.117 nm und einer Ausgangsstrahlung von 1.480 nm dargestellt. Jede Querlinie der Sätze 13 und 14 zeigt ein Faser- (Bragg-) Gitter an. Exemplarisch weisen die Gitter des Gittersatzes 13 eine minimale Übertragung bei 1.480, 1.395, 1.315, 1.240 bzw. 1.175 nm auf. Ähnlich weisen die Gitter des Satzes 14 eine minimale Übertragung von 1.117, 1.175, 1.240, 1.315, 1.385 bzw. 1.480 auf, wobei das 1.480-nm-Gitter als Ausgangskoppler dient.
Zu Zwecken dieser Erfindung ist die Reihenfolge, in der die Gitter angeordnet sind, im Allgemeinen nicht wesentlich. Eine Pumpstrahlung mit einer Wellenlänge von 1.117 nm ist in die Raman-Faser gekoppelt und bewegt sich in der Stromabwärtsrichtung zu dem 1.117-nm-Pumpreflektorgitter, wobei im Wesentlichen die gesamte der verbleibenden 1.117-nm-Strahlung reflektiert wird. Die 1.117-nm-Strahlung wird einer Raman-Streuung unterzogen, was zu einem Aufbau von 1.175-nm-Strahlung in dem optischen 1.175-nm-Resonator führt. Eine Raman-Streuung der 1.175-nm-Strahlung wiederum führt zu dem Aufbau von 1.240-nm-Strahlung in dem optischen 1.240-nm-Resonator, usw., bis die 1.480-nm-Strahlung aus dem Raman-Laser herausgekoppelt wird.
Alle Faser-Bragg-Gitter aus 1 bis auf eines besitzen ein hohes Reflexionsvermögen (HR; üblicherweise Spitzenreflexionsvermögen von mehr als 95 %, bevorzugt mehr als 99 %). Ein Gitter 15 (1.480 nm) dient als Ausgangskoppler, was eine Emission von 1.480-nm-Ausgangsstrahlung aus dem 1.480-nm-Optik-Resonator ermöglicht. Exemplarisch weist das Gitter 15 ein Reflexionsvermögen in dem Bereich von 4 – 15 % bei 1.480 nm auf.
Üblicherweise weisen Faser-Bragg-Gitter eine bilaterale Symmetrie auf. Dies soll sagen, dass die Vorrichtung das gleiche Antwortspektrum für Licht, das sich in einer Richtung in der Faser bewegt, aufweist wie für Licht, das sich in der entgegengesetzten Richtung bewegt. So weist Bezug nehmend auf 1, wenn ein Pumpreflektor 16 ein hohes Reflexionsvermögen für eine 1.117-nm-Strahlung aufweist, die sich stromabwärts ausbreitet, der Pumpreflektor auch ein hohes Reflexionsvermögen für 1.117-nm-Strahlung auf, die sich stromaufwärts ausbreitet, und ein Pumpen der Struktur mit 1.117-nm-Strahlung von beiden Seiten wäre nicht wirksam.
Faser-Bragg-Gitter können jedoch hergestellt sein, um ein hohes Reflexionsvermögen bei einer ersten Wellenlänge (z. B. 1.117 nm) aufzuweisen und bei einer nahegelegenen zweiten Wellenlänge (z. B. 1.115 nm) ein geringes Reflexionsvermögen aufzuweisen (z. B. Übertragung mehr als etwa 98 %). 4 zeigt das Spektrum eines exemplarischen Faser-Bragg-Gitters, das verwendet werden kann, um die Erfindung zu praktizieren. Das Gitter aus 4 weist eine Mittenwellenlänge λ_c = 1.116,62 nm auf, mit einer Breite der Reflexionsvermögensspitze Δλ = 0,33 nm und einem maximalen Reflexionsvermögen von mehr als 99 %.
4 zeigt auch, dass das Gitter eine hohe Übertragung (und deshalb eine geringe Reflexion) in einer Spektralregion auf der Niedrigwellenlängenseite der Reflexionsvermögensspitze aufweist.
Es ist zu erkennen, dass ein Übertragungsspektrum des Typs, der in 4 dargestellt ist, ohne weiteres durch herkömmliche Mittel erzielt werden kann und keine besondere Herstellung erfordert.
3 zeigt schematisch einen exemplarischen Laser gemäß der Erfindung. Der Laser aus 3 ähnelt dem Laser des Stands der Technik aus 1, zeigt jedoch wesentliche Unterschiede. Insbesondere weist der Laser aus 3 einen zusätzlichen CPFL 111 auf, wobei die Ausgabe des CPFL mittels eines WDM 21 in die Raman-Faser 12 gekoppelt ist. Während die Ausgabe des CPFL 11 (Wellenlänge 1.117 nm) in Resonanz mit dem Pumpreflektor (1.117 nm) ist, ist die Ausgabe des CPFL 111 (Wellenlänge 1.115 nm) außer Resonanz zu diesem Reflektor. Die Pumpstrahlung außer Resonanz ist in die Raman-Faser 12 gekoppelt und breitet sich in der Stromaufwärtsrichtung im Wesentlichen ohne Wechselwirkung mit Gittern 141 und 13 aus. Eine Ausbreitung der 1.115-nm-Pumpstrahlung durch die Raman-Faser 12 zu dem Satz von Gittern 13 führt zu einer Stokes-Verschiebung der 1.115-nm-Pumpstrahlung, wobei sich die Stokes-verschobene Strahlung in der Stromabwärtsrichtung ausbreitet.
Da das Raman-Spektrum von Silika relativ breit ist (siehe 2), ist das 1.175-nm-Licht, das durch den 1.175-nm-Resonator erzeugt wird, fast so wirksam zum Stimulieren der Stokes-Verschiebung der 1.115-nm-Pumpstrahlung wie es für die Stokes-Verschiebung der 1.117-nm-Pumpstrahlung ist. Dies wird als ein wesentliches Merkmal einer Vorrichtung gemäß der Erfindung erachtet.
Der Satz von Gittern 13 aus 3 weist wahlweise ein Pumpreflektorgitter (nicht gezeigt) mit einer Mittenwellenlänge von 1.115 nm auf, das die unverschobene 1.115-nm-Pumpstrahlung reflektiert.
Ein weiterer Raman-Laser des Stands der Technik (mit kreisförmiger Topologie) ist durch S.V. Chernikov u. a., oben genannt, beschrieben. Der offenbarte Laser weist exemplarisch eine 1,06-μm-Pumpeingabe und eine 1,24-μm-Ausgabe auf, mit einer ersten Stokes-Verschiebung zu 1,12 μm und einer zweiten Stokes-Verschiebung zu 1,18 μm. 5 entspricht 1 der Referenz. In 5 liefert ein Yb-dotierter Faserlaser 51 eine 1,06-μm-Eingabe in den Raman-Laser. Der Ringresonator des Raman-Lasers weist einen WDM- Koppler 53, der Öffnungen bzw. Ports 1 – 4 aufweist, eine Ge-dotierte Einmoden-Silika-Faser (1,2 km) 52, einen Hochreflektor 55 und einen Eingang/Ausgangs-WDM-Koppler 54 auf.
Die Pumpstrahlung wird durch den WDM-Koppler 54 mit Mittenwellenlängen bei 1,06 und 1,24 μm in den Raman-Laser gekoppelt. Da die Raman-Frequenzverschiebung in der Faser etwa 440 cm^–1 beträgt, tritt eine Umwandlung von 1,06 zu 1,24 μm durch ein kaskadiertes Raman-Streuen bis zu der dritten Ordnung über zwei Zwischen-Stokes-Ordnungen, die mittig bei 1,12 und 1,18 μm sind, auf. Der Laserresonator erlaubt deshalb ein Koppeln der Pumpleistung in die aktive Raman-Faser und ist in der ersten und der zweiten Stokes-Ordnung in Resonanz, was zu hohen Intercavity-Intensitäten und minimierten Verlusten führt. Der geschweißte zugespitzte Koppler 53 ist entworfen, um etwa 80 % des Pumpens innerhalb der Schleife bei 1,06 μm von Öffnung 1 – 3 zu übertragen. Die verbleibenden 20 %, gemeinsam mit nichtumgewandelter Pumpleistung, die aus der Schleife hervorgeht, werden durch den Spiegel 55 reflektiert und teilweise in der Richtung entgegengesetzt zur Ausbreitung in die Raman-Faser gekoppelt. Der Großteil der Pumpenergie, die in den Resonator gelangt, wird in die erste Raman-Stokes-Ordnung umgewandelt. Da der Koppler 53 eine maximale Übertragung innerhalb der Schleife von Öffnung 4 zu Öffnung 3 für Licht bei 1,12 bzw. 1,18 μm aufweist, bleiben 85 und 95 % des Lichts bei diesen Wellenlängen in der Schleife.
Um einen Laserbetrieb bei höheren Stokes-Ordnungen (um 1,3 μm) zu unterdrücken, ist ein Faser-Biege-Typ-Filter (nicht gezeigt) im Inneren des Resonators gebildet. Die Raman-Laser-Ausgabe wird schließlich durch den WDM 54 aus dem Resonator herausgekoppelt.
6 stellt schematisch einen exemplarischen Raman-Laser gemäß der Erfindung dar, der dem oben beschriebenen (topologisch kreisförmigen) Laser des Stands der Technik aus 5 ähnelt. Zusätzlich zu den Merkmalen des Raman-Lasers des Stands der Technik aus 5 weist der Laser gemäß der Erfindung eine weitere Pumpquelle 66 auf, die eine Ausgabe mit einer Wellenlänge aufweist, die sich von derjenigen der Quelle 51 unterscheidet (z. B. 1.050 nm), und ein geschweißter Faserkoppler 67 ist ausgewählt, um ein Koppeln der Pumpstrahlung mit 1.050 nm (außer Resonanz bezüglich des Kopplers 53, so dass 85 – 95 % von Öffnung 3 zu Öffnung 4 gekoppelt werden) in die Raman-Faser 52 zu ermöglichen.
Bei dem oben beschriebenen Artikel gemäß der Erfindung sind geschweißte Faserkoppler die wellenlängenselektiven Elemente.
Ein (topologisch linearer) Raman-Verstärker ähnelt einem (topologisch linearen) Raman-Laser, wobei Pumpstrahlung durch eine oder mehrere Stufen Raman-verschoben wird, derart, dass die resultierende Pumpstrahlung eine Wellenlänge aufweist, die eine Stokes-Verschiebung unterhalb einer vorbestimmten Signalstrahlung ist. Während eines Betriebs des Raman-Verstärkers wird die Pumpstrahlung in eine Optikfaser auf Silikabasis gekoppelt, die das Signallicht trägt, wobei die Signalstrahlung die Energieübertragung von der Pumpstrahlung in die Signalstrahlung stimuliert.
Ein (topologisch kreisförmiger) Raman-Verstärker gemäß der Erfindung ist im Wesentlichen so, wie in 6 gezeigt ist, strukturiert, wobei die Ausgangsstrahlung während eines Betriebs des Verstärkers in eine optische Faser gekoppelt wird, die die Signalstrahlung trägt.
7 zeigt schematisch ein exemplarisches Optik-Faser-Kommunikationssystem 70 gemäß der Erfindung, wobei sich Bezugszeichen 71 – 76 auf einen Sender, eine optische Übertragungsfaser, einen Empfänger, einen EDFA, einen Raman-Laser gemäß dieser Erfindung bzw. Raman-Laser-Ausgangsstrahlung, z. B. 1.480-nm-Strahlung, beziehen.
8 stellt schematisch einen exemplarischen Raman-Verstärker mit zugeordneten Komponenten dar. Ein Faserlaser 810, üblicherweise ein Yb⁺³-Umhüllungspumpfaserlaser, liefert 1.117-nm-Pumplicht zu einem Raman-Laser 82 und ein Faserlaser 811 stellt 1.115-Pumplicht bereit. Der Raman-Laser ist ausgewählt, um Ausgangslicht mit einer Wellenlänge von 1.453 nm aufzuweisen. Das 1.453-nm-Pumplicht wird durch einen herkömmlichen WDM 83 in den Signalübertragungspfad gekoppelt und breitet sich stromaufwärts durch einen Abschnitt (z. B. etwa 20 km) einer Germanosilikat-Faser aus, durch die sich eines oder mehrere Signale (Wellenlängen etwa 1,55 μm) in der Stromabwärtsrichtung ausbreiten. Das Signal wird auf herkömmliche Weise durch eine stimulierte Raman-Streuung verstärkt. Das oder die verstärkten Signale breiten sich durch einen herkömmlichen optischen Isolator 85, einen herkömmlichen EDFA 86 und ein herkömmliches Bandpassfilter 87 zu einem herkömmlichen Empfänger 88 aus.

Claims

Ein Artikel, der eine Faser-Raman-Vorrichtung aufweist, mit folgenden Merkmalen: a) einem Abschnitt einer optischen Faser (12) auf Silikabasis, der ein erstes (13) und ein zweites (141) wellenlängenselektives Element in der Faser aufweist, um einen oder mehrere optische Resonatoren zur Raman-Verschiebung von Licht in der optischen Faser bereitzustellen; b) einem ersten Koppler zum Koppeln einer Pumpstrahlung mit einer ersten Wellenlänge λ₁ von einer ersten Pumpstrahlungsquelle (11) in die optische Faser; und c) einer Einrichtung zum Bereitstellen eines Raman-Vorrichtung-Ausgangsstrahlungsspektrums mit einer Wellenlänge λ₀ an eine Ausgangsstrahlungsnutzungseinrichtung, wobei λ₀ > λ₁ gilt; dadurch gekennzeichnet, dass die Raman-Vorrichtung ferner folgendes Merkmal aufweist: d) einen zweiten Koppler zum Koppeln einer Pumpstrahlung mit einer zweiten Wellenlänge λ₂ von einer zweiten Pumpstrahlungsquelle (111) in die optische Faser, wobei sich λ₂ von λ₁ unterscheidet, wobei λ₀ > λ₂ gilt, und wobei zumindest eines der wellenlängenselektiven Elemente außer Resonanz bezüglich zumindest entweder λ₁ oder λ₂ ist, wobei das Ausgangsspektrum der Wellenlänge λ₀ unverändert bleibt.
Artikel gemäß Anspruch 1, bei dem die Faser-Raman-Vorrichtung ein Faser-Raman-Laser ist.
Artikel gemäß Anspruch 1, bei dem die Faser-Raman-Vorrichtung ein Faser-Raman-Verstärker ist.
Artikel gemäß Anspruch 1, bei dem eines der wellenlängenselektiven Elemente in Resonanz bezüglich zumindest entweder λ₁ oder λ₂ ist.
Artikel gemäß Anspruch 1, bei dem zwei oder mehr wellenlängenselektive Elemente außer Resonanz bezüglich sowohl λ₁ als auch λ₂ sind.
Artikel gemäß Anspruch 1, bei dem die Faser-Raman-Vorrichtung eine topologisch lineare Faser-Raman-Vorrichtung ist, wobei |λ₁ – λ₂| größer als 0,2 nm ist, oder wobei die Faser-Raman-Vorrichtung eine topologisch kreisförmige Faser-Raman-Vorrichtung ist, wobei |λ₁ – λ₂| größer als 3 nm ist.
Artikel gemäß Anspruch 1, bei dem die Faser-Raman-Vorrichtung ein topologisch linearer Faser-Raman-Laser oder ein topologisch linearer Faser-Raman-Verstärker ist und die wellenlängenselektiven Elemente Optik-Faser-Bragg-Gitter aufweisen.
Artikel gemäß Anspruch 1, bei dem die Faser-Raman-Vorrichtung ein topologisch kreisförmiger Faser-Raman-Verstärker oder ein topologisch kreisförmiger Faser-Raman-Laser ist und die wellenlängenselektiven Elemente Faserkoppler aufweisen.