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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Lichtwellenleiter-Verstärker. Im
Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung einen Breitband-Lichtwellenleiter-Verstärker mit
einem Lichtwellenleiter, der mit einem Seltenerdmetall dotiert ist,
wodurch er eine Fähigkeit
besitzt, optische Signale mit einem breiten Wellenlängenband
zu verstärken.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Wellenlängen-Multiplexing
(WDM) ist eine Technik, die Erhöhungen
der Übertragungskapazität pro Lichtwellenleiter
ermöglicht.
Die Kapazitätserhöhung ist
auf das Übertragen
und Empfangen einer Vielzahl von Kanälen zurückzuführen, die mehrfach geteilt
sind, um unterschiedliche Wellenlängen über einen einzelnen Lichtwellenleiter
zu haben. Optische Kommunikationsnetze, die die vorgenannte WDM-Technik
einsetzen, nutzen im Allgemeinen optische C-Band- oder L-Band-Signale,
bei denen das C-Band ein Wellenlängenband
von 1530 nm bis 1560 nm aufweist, während das L-Band ein Wellenlängenband
von 1570 nm bis 1600 nm aufweist. Auf Grund eines starken Anstiegs
der Kommunikationsnachfragen wurden jedoch in jüngster Zeit Vorschläge in Bezug
das Sicherstellen eines effizienteren Kommunikationsnetzes gemacht.
Im Besonderen gab es einen Vorschlag zum Erweitern eines Wellenlängenbandes optischer
Signale bis zu einem S-Band in dem Bereich von 1450 nm bis 1500
nm, um die Verwendung des erweiterten Wellenlängenbandes optischer Signale
zu ermöglichen.
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Für die optischen
Kommunikationsnetze, die die vorgenannte WDM-Technik einsetzen,
wird üblicherweise
ein Breitband-Lichtwellenleiter-Verstärker verwendet, der einen Lichtwellenleiter
umfasst, der mit verschiedenen Seltenerdmetallen dotiert ist, von denen
jedes das Verstärken
optischer Signale mit unterschiedlichen Wellenlängenbändern ermöglicht. Die Seltenerdmetalle
werden exemplarisch durch Erbium, Thulium oder Ähnli ches dargestellt, von denen Ionen
zur Verstärkung
verwendet werden. Im Besonderen eignen sich Thulium-Ionen zur Verstärkung optischer
S-Band-Signale, bei denen Erbium-Ionen mit der Verstärkung Schwierigkeiten
haben.
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1 zeigt
eine Konfiguration eines Breitband-Lichtwellenleiter-Verstärkers nach
dem Stand der Technik. Nach diesem Stand der Technik gibt es eine
Vielzahl von Verstärkereinheiten,
die parallel angeordnet sind. Wie in 1 gezeigt
wird, umfasst der herkömmliche
Breitband-Lichtwellenleiter-Verstärker eine Wellenlängenbandteileinheit
(140), um optische Signale, die außerhalb eingegeben wurden,
auf Basis von jedem jeweiligen Wellenlängenband zu teilen, wobei eine
erste Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit (110)
optische C-Band-Signale verstärkt.
Eine zweite Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit (120)
verstärkt
optische L-Band-Signale. Eine dritte Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(130) verstärkt
optische S-Band-Signale und eine Ausgabeeinheit (150) gibt jeweilige
verstärkte
optische Signale an einen einzelnen Anschlusspunkt aus. Die optischen
C-Band-Signale beziehen sich auf Signale mit einer Wellenlänge in dem
Bereich von 1530 nm bis 1560 nm, die optischen L-Band-Signale beziehen
sich auf Signale mit einem Wellenlängenbereich von 1570 nm bis
1600 nm und die optischen S-Band-Signale beziehen sich auf Signale
mit einem Wellenlängenbereich
von 1450 nm bis 1500 nm.
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Die
Wellenlängenbandteileinheit
(140) teilt optische Signale, die in einen ersten Anschlusspunkt eingegeben
werden, in C-Band-, L-Band- und S-Band-Signale. Nachfolgend gibt
die Wellenlängenbandteileinheit
die optischen C-Band-, L-Band- und S-Band-Signale über zweite, dritte und vierte
Anschlusspunkte an die jeweiligen Lichtwellenleiter-Verstärkereinheiten
aus. Die Wellenlängenbandteileinheit
(140) umfasst einen sechsten wellenlängenselektiven Koppler (141),
einen siebten wellenlängenselektiven
Koppler (142), einen ersten Isolator (143), einen
zweiten Isolator (144) und einen dritten Isolator (145).
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Der
sechste wellenlängenselektive
Koppler (141) besitzt drei Anschlüsse, von denen ein erster Anschluss
mit dem ersten Anschlusspunkt der Wellenlängenbandteileinheit (140)
verbunden ist. Ein zweiter Anschluss ist mit dem siebten wellenlängenselektiven
Koppler (142) verbunden und ein dritter Anschluss ist mit
dem dritten Isolator (145) verbunden. Entsprechend wird
unter den optischen Signalen, die in den ersten Anschluss eingegeben
werden, den optischen C-Band- und L-Band-Signalen ermöglicht,
an den zweiten Anschluss ausgegeben zu werden, während die optischen S-Band-Signale
an den dritten Anschluss ausgegeben werden können.
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Der
siebte wellenlängenselektive
Koppler (142) besitzt ebenfalls drei Anschlüsse, von
denen ein erster Anschluss mit dem zweiten Anschluss des sechsten
wellenlängenselektiven
Kopplers (141) verbunden ist; ein zweiter Anschluss mit
dem ersten Isolator (143) verbunden ist und ein dritter
Anschluss mit dem zweiten Isolator (144) verbunden ist.
Unter den optischen C-Band- und L-Band-Signalen, die in den ersten
Anschluss des siebten wellenlängenselektiven
Kopplers (142) eingegeben werden, dürfen die optischen C-Band-Signalen
an den zweiten Anschluss des siebten wellenlängenselektiven Kopplers (142)
ausgegeben werden, während
die optischen L-Band-Signalen an den dritten Anschluss des siebten
wellenlängenselektiven
Kopplers (142) ausgegeben werden dürfen.
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Der
erste Isolator (143) gibt die optischen C-Band-Signale,
die von dem zweiten Anschluss des siebten wellenlängenselektiven
Kopplers (142) ausgegeben werden, an den zweiten Anschlusspunkt der
Wellenlängenbandteileinheit
(140) aus. Der erste Isolator (143) isoliert jedoch
optische Signale, die von dem zweiten Anschlusspunkt der Wellenlängenbandteileinheit
(140) zu dem ersten Isolator (143) wandern.
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Der
zweite Isolator (144) gibt die optischen L-Band-Signale,
die von dem dritten Anschluss des siebten wellenlängenselektiven
Kopplers (142) ausgegeben werden, an den dritten Anschlusspunkt
der Wellenlängenbandteileinheit
(140) aus. Der zweite Isolator isoliert jedoch optische
Signale, die von dem dritten Anschlusspunkt der Wellenlängenbandteileinheit
(140) zu dem zweiten Isolator (144) wandern.
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Der
dritte Isolator (145) gibt die optischen S-Band-Signale,
die von dem dritten Anschluss des sechsten wellenlängenselektiven
Kopplers (141) reichen können, an den vierten Anschlusspunkt
der Wellenlängenbandteileinheit
(140) aus. Der dritte Isolator (145) isoliert
jedoch optische Signale, die von dem vierten Anschlusspunkt der
Wellenlängenbandteileinheit
(140) zu dem dritten Isolator (145) wandern.
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Die
herkömmliche
Wellenlängenbandteileinheit
hat jedoch ein Problem, dass darin besteht, dass sie zu viele Bauteile
nutzt, um optische Signale auf Basis von jedem Wellen längenband
zu teilen, so dass der Einfügungsverlust
der optischen Signale erhöht
wird, bevor die optischen Signale in jeweilige Lichtwellenleiter-Verstärkereinheiten
eingegeben werden. Der Einfügungsverlust
bedeutet den Verlust der gesamten optischen Kraft, die erzeugt wird,
während
optische Signale eine Vielzahl von Bauteilen durchlaufen, und ein
solcher Einfügungsverlust
wirkt als ein Faktor zum Verschlechtern einer Rauschzahl des Breitband-Lichtwellenleiter-Verstärkers.
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Die
Ausgabeeinheit (150) gibt die optischen S-, C- und L-Band-Signale,
die jeweils von der ersten und dritten Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(110, 120 und 130) ausgegeben werden, über einen
Anschlusspunkt der Ausgabeeinheit (150) nach außen ab.
Die Ausgabeeinheit (150) umfasst einen achten wellenlängenselektiven
Koppler (151) und einen neunten wellenlängenselektiven Koppler (152).
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Der
achte wellenlängenselektive
Koppler (151) besitzt einen ersten Anschluss, der mit einem vierten
Isolator (111) der ersten Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(110) verbunden ist und in den die optischen C-Band-Signale
eingegeben werden, einen dritten Anschluss, der mit einem fünften Isolator
(121) der zweiten Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(120) verbunden ist und in den die optischen L-Band-Signale
eingegeben werden, und einen zweiten Anschluss, an den die optischen
C- und L-Band-Signale, die in den ersten und dritten Anschluss eingegeben
werden, ausgegeben werden.
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Der
neunte wellenlängenselektive
Koppler (152) besitzt einen ersten Anschluss, der mit dem zweiten
Anschluss des achten wellenlängenselektiven
Kopplers (151) verbunden ist und in den die optischen C-
und L-Band-Signale eingegeben werden, einen dritten Anschluss, der
mit einem sechsten Isolator (131) der dritten Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(130) verbunden ist und in den die optischen S-Band-Signale
eingegeben werden, und einen zweiten Anschluss, an den die optischen
C-, L- und S-Band-Signale, die in den ersten und dritten Anschluss
eingegeben werden, ausgegeben werden.
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Die
erste Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit (110)
ist mit dem zweiten Anschlusspunkt der Wellenlängenbandteileinheit (140)
verbunden und umfasst einen ersten erbiumdotierten Lichtwellenleiter
(114), einen ersten wellenlängenselektiven Koppler (112), eine
erste Pumplichtquelle (113) und einen vierten Isolator
(111), um die optischen C-Band- Signale, die von dem zweiten Anschlusspunkt
der Wellenlängenbandteileinheit
(140) eingegeben wurden, zu verstärken.
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Die
erste Pumplichtquelle (113) gibt ein erstes Pumplicht zum
Pumpen des ersten erbiumdotierten Lichtwellenleiters (114)
aus. Der erste erbiumdotierte Lichtwellenleiter wird durch das erste
Pumplicht gepumpt, wodurch die optischen C-Band-Signale verstärkt werden.
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Der
erste wellenlängenselektive
Koppler (112) besitzt einen ersten Anschluss, der mit dem zweiten
Anschlusspunkt der Wellenlängenbandteileinheit
(140) verbunden ist, und einen zweiten Anschluss, der mit
dem ersten erbiumdotierten Lichtwellenleiter (114) verbunden
ist; darüber
hinaus ist ein dritter Anschluss mit der ersten Pumplichtquelle (113)
verbunden und gibt sowohl die optischen C-Band-Signale, die in den
ersten Anschluss eingegeben wurden, als auch das erste Pumplicht,
das in den dritten Anschluss eingegeben wurde an den zweiten Anschluss
aus, der mit dem ersten erbiumdotierten Lichtwellenleiter (114)
verbunden ist.
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Der
vierte Isolator (111) ist mit dem ersten erbiumdotierten
Lichtwellenleiter und dem ersten Anschluss des achten wellenlängenselektiven
Kopplers (151) verbunden und gibt die optischen C-Band-Signale,
die an dem ersten erbiumdotierten Lichtwellenleiter (114)
verstärkt
wurden, an den ersten Anschluss des achten wellenlängenselektiven
Kopplers (151) aus. Des Weiteren isoliert der vierte Isolator (111)
optische Signale, die von dem achten wellenlängenselektiven Koppler (151)
zu der ersten Lichtwellenleiterverstärkereinheit (110)
wandern.
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Die
zweite Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(120) ist mit dem dritten Anschlusspunkt der Wellenlängenbandteileinheit
(140) verbunden und verstärkt die optischen L-Band-Signale, die von
dem dritten Anschlusspunkt der Wellenlängenbandteileinheit (140)
eingegeben wurden. Die zweite Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(120) umfasst einen zweiten erbiumdotierten Lichtwellenleiter
(124), einen zweiten wellenlängenselektiven Koppler (122),
einen dritten wellenlängenselektiven
Koppler (125), eine zweite Pumplichtquelle (123),
eine dritte Pumplichtquelle (126) und einen fünften Isolator
(121).
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Die
zweite Pumplichtquelle (123) gibt ein zweites Vorwärts-Pumplicht
zum Pumpen des zweiten erbiumdotierten Lichtwellenleiters (124)
aus, während
die dritte Pumplichtquelle (126) ein drittes Rückwärts-Pumplicht
ausgibt. Sowohl das zweite Vorwärts-Pumplicht
als auch das dritte Rückwärts-Pumplicht
werden an den zweiten erbiumdotierten Lichtwellenleiter (124)
ausgegeben. Der zweite erbiumdotierte Lichtwellenleiter (124)
wird durch das zweite Pumplicht und das dritte Pumplicht gepumpt,
wodurch die optischen L-Band-Signale
verstärkt
werden.
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Der
zweite wellenlängenselektive
Koppler (122) besitzt einen ersten Anschluss, der mit dem dritten
Anschlusspunkt der Wellenlängenbandteileinheit
(140) verbunden ist, einen zweiten Anschluss, der mit dem
zweiten erbiumdotierten Lichtwellenleiter (124) verbunden
ist, und einen dritten Anschluss, der mit der zweiten Pumplichtquelle
(123) verbunden ist. Der zweite wellenlängenselektive Koppler (122)
gibt sowohl die optischen L-Band-Signale,
die in den ersten Anschluss eingegeben wurden, als auch das zweite
Pumplicht, das in den dritten Anschluss eingegeben wurde, an den
zweiten Anschluss aus.
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Der
fünfte
Isolator (121) gibt die optischen L-Band-Signale, die an
dem zweiten erbiumdotierten Lichtwellenleiter (124) verstärkt wurden,
an den dritten Anschluss des achten wellenlängenselektiven Kopplers (151)
aus. Des Weiteren isoliert der fünfte Isolator
(121) optische Signale, die von dem achten wellenlängenselektiven
Koppler (151) zu der zweiten Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(120) wandern.
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Der
dritte wellenlängenselektive
Koppler (125) besitzt einen ersten Anschluss, der mit dem zweiten
erbiumdotierten Lichtwellenleiter (124) verbunden ist.
Ein zweiter Anschluss ist mit dem fünften Isolator (121)
verbunden und ein dritter Anschluss ist mit der dritten Pumplichtquelle
(126) verbunden und gibt die optischen L-Band-Signale,
die in den ersten Anschluss eingegeben wurden, an den zweiten Anschluss
aus und gibt das zweite Pumplicht, das in den dritten Anschluss
eingegeben wurde, an den ersten Anschluss aus.
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Die
dritte Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit (130)
ist mit dem vierten Anschlusspunkt der Wellenlängenbandteileinheit (140)
verbunden und verstärkt die
optischen S-Band-Signale,
die von dem vierten Anschlusspunkt der Wellenlängenbandteileinheit (140)
ein gegeben wurden. Des Weiteren umfasst die dritte Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(130) umfasst einen thuliumdotierten Lichtwellenleiter
(134), einen vierten wellenlängenselektiven Koppler (132), einen
fünften
wellenlängenselektiven
Koppler (135), eine vierte Pumplichtquelle (133),
ein Pumpmodul (160) und einen sechsten Isolator (131).
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Die
vierte Pumplichtquelle (133) gibt ein viertes Vorwärts-Pumplicht
zum Pumpen des thuliumdotierten Lichtwellenleiters (134)
aus, während
das Pumpmodul (160) ein fünftes Rückwärts-Pumplicht zum Pumpen des
thuliumdotierten Lichtwellenleiters (134) ausgibt. Die
vierte Pumplichtquelle (133) nutzt einen Halbleiterlaser
mit dem Wellenlängenband
von 1050 nm oder Ähnliches
als ihre Lichtquelle.
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Das
Pumpmodul (160) umfasst einen siebten und achten Isolator
(161 und 165), einen zehnten wellenlängenselektiven
Koppler (162), einen dritten erbiumdotierten Lichtwellenleiter
(164), eine fünfte Pumplichtquelle
(163) zum Pumpen des dritten erbiumdotierten Lichtwellenleiters
(164) und eine separate Lichtquelle (166), die
Licht der Wellenlänge
von 1560 nm aussenden kann. Auf diese Weise verstärkt das
Pumpmodul (160) leistungsarmes Licht von 1560 nm, das von
der Lichtquelle (166) ausgegeben wird, an dem dritten erbiumdotierten
Lichtwellenleiter (164), wodurch fünftes Pumplicht mit einer ausreichenden
Intensität
zum Pumpen des thuliumdotierten Lichtwellenleiters (134)
ausgegeben wird. Die Lichtquelle (166) kann zum Beispiel
durch einen Laser mit verteilter Rückkopplung oder Ähnliches
beispielhaft dargestellt werden.
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Der
thuliumdotierte Lichtwellenleiter wird durch das vierte und fünfte Pumplicht
gepumpt, wodurch die optischen S-Band-Signale verstärkt werden.
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Der
thuliumdotierte Lichtwellenleiter (134) kann das Wellenlängenband
von 980 nm oder 1560 nm als eine Pumplichtquelle nutzen. Jedoch
ist ein Hochleistungs-Halbleiterlaser mit dem Wellenlängenband
von 1560 nm bis zum heutigen Tage immer noch nicht verfügbar. Aus
diesem Grund gibt die Pumplichtquelle des Wellenlängenbandes
von 1560 nm Licht des Wellenlängenbandes
von 1560 nm mit Hilfe des leistungsarmen Lasers mit verteilter Rückkopplung
oder von Ähnlichem
aus. Zusätzlich
muss ein separates Pumpmodul integriert sein, das mit einem erbiumdotierten
Lichtwellenleiter zum Verstärken
von Licht, das von dem Laser mit verteilter Rückkopplung ausgegeben wurde,
und einer Pumplichtquelle zum Pumpen des erbiumdotierten Lichtwellenleiters
ausgestattet ist.
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Der
vierte wellenlängenselektive
Koppler (132) besitzt einen ersten Anschluss, der mit dem vierten
Anschlusspunkt der Wellenlängenbandteileinheit
(140) verbunden ist. Ein zweiter Anschluss ist dann mit
dem thuliumdotierten Lichtwellenleiter (134) verbunden
und ein dritter Anschluss ist mit der vierten Pumplichtquelle verbunden
und gibt die optischen S-Band-Signale und das vierte Pumplicht,
die in den ersten bzw. dritten Anschluss eingegeben wurden, an den
zweiten Anschluss aus.
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Der
fünfte
wellenlängenselektive
Koppler (135) gibt die optischen S-Band-Signale, die an
dem thuliumdotierten Lichtwellenleiter (134) verstärkt werden,
an den sechsten Isolator (131) aus und gibt das fünfte Pumplicht
an den thuliumdotierten Lichtwellenleiter (134) aus.
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Der
sechste Isolator (131) ist mit dem zweiten Anschluss des
sechsten wellenlängenselektiven Kopplers
(135) und dem dritten Anschluss des neunten wellenlängenselektiven
Kopplers (152) verbunden. Der sechste Isolator (131)
gibt die optischen S-Band-Signale, die an dem thuliumdotierten Lichtwellenleiter
(134) verstärkt
werden, an den dritten Anschluss des neunten wellenlängenselektiven Kopplers
(152) aus, isoliert aber optische Signale, die von dem
neunten wellenlängenselektiven
Koppler (152) zu dem sechsten Isolator (131) wandern.
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Der
herkömmliche
Breitband-Lichtwellenleiter-Verstärker, wie in 1 gezeigt,
teilt jedoch optische Signale auf Basis von jedem Wellenlängenband,
bevor die optischen Signale in jede Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
eingegeben werden, so dass die geteilten jeweiligen optischen Signale
zuvor einem Intensitätsrückgang ausgesetzt
werden, bevor sie in jede Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
eingegeben werden. Des Weiteren durchlaufen, bevor die optischen
Signale in jede Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit eingegeben werden,
die optischen Signale eine Vielzahl von Bauteilen, die dazu da sind,
die optischen Signale in Signale mit jedem Wellenband zu teilen.
Somit wird, bevor die optischen Signale in jede Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
eingegeben werden, der Einfügungsverlust
der jeweiligen optischen Signale in großem Maße erhöht. Auf Grund der vorgenannten
Faktoren weist der herkömmliche
Breitband-Lichtwellenleiter-Verstärker ein Problem auf, das darin
besteht, dass seine Rauschzahl und Verstärkungseffizienz verschlechtert
werden.
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Das
Dokument
EP 0 883 218
A1 nach dem Stand der Technik offenbart einen optischen
Breitband-Verstärker
mit einem verbesserten Verstärkungsweg
für zwei
der drei Teilbandsignale im Vergleich zu dem herkömmlichen
optischen Breitband-Verstärker
von
1. Nachdem ein Teilbandsignal von dem Eingangssignal
abgetrennt wurde, wird das verbleibende Signal verstärkt, bevor
es in die anderen zwei Teilbänder
geteilt wird. Die drei unabhängigen
Teilbandbereiche folgen dann unterschiedlichen Verstärkungswegen,
so dass jeder Weg für
den jeweiligen Wellenlängenbereich
optimiert werden kann. Die drei Teilbandsignale werden durch einen Multiplexer
neu kombiniert, um das verstärkte
Ausgangssignal zu bilden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Entsprechend
wurde die vorliegende Erfindung gemacht, um die vorgenannten Probleme
zu überwinden,
und bietet zusätzliche
Vorteile, indem ein Breitband-Lichtwellenleiter-Verstärker bereitgestellt
wird, der das Verbessern sowohl einer Rauschzahl als auch einer
Verstärkungseffizienz
veranlasst.
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Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Pumplichtquelle
eines thuliumdotierten Lichtwellenleiters bereitzustellen, der auf
einfache Weise in Anwendungen und Ähnliches integriert wird.
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Ein
anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Breitband-Lichtwellenleiter-Verstärker bereitzustellen,
der optische S-Band-Signale, optische C-Band-Signale und optische
L-Band-Signale verstärken
kann. Der Verstärker
umfasst: einen Zirkulator, um optische Signale, die in einen ersten
Anschluss davon eingegeben wurden, an einen zweiten Anschluss davon
auszugeben und verstärkte
spontane Emission und die optischen S-Band-Signale, die in den zweiten
Anschluss davon eingegeben wurden, an einen dritten Anschluss davon
auszugeben; wenigstens ein Lichtwellenleiter-Gitter, um die optischen
C- und L-Band-Signale aus den optischen Signalen, die von dem zweiten
Anschluss des Zirkulators ausgegeben wurden, weiterzuleiten, die
optischen S-Band-Signale
aus den optischen Signalen, die von dem zweiten Anschluss des Zirkulators
ausgegeben wurden, zurück
zu dem zweiten Anschluss des Zirkulators zu reflektieren und die
verstärkte
spontane Emission, die in ein Inneres des Lichtwellenleiter-Gitters eingegeben
wurde, an den zweiten Anschluss des Zirkulators auszugeben; eine
Ausgabeeinheit, um optische Signale, die in den ersten bis dritten
Anschlusspunkt davon eingegeben wurden, an einen vierten Anschlusspunkt
davon auszugeben; einen wellenlängenselektiven
Teiler, um die optischen L-Band-Signale der optischen Signale, die in
einen ersten Anschluss davon eingegeben wurden, an einen zweiten
Anschluss davon auszugeben und die optischen C-Band-Signale der
optischen Signale, die in einen ersten Anschluss davon eingegeben
wurden, an einen dritten Anschluss davon auszugeben, wobei der dritte
Anschluss des wellenlängenselektiven
Teilers mit dem zweiten Anschlusspunkt der Ausgabeeinheit verbunden
ist; eine erste Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit, die mit dem Lichtwellenleiter-Gitter
und dem ersten Anschluss des wellenlängenselektiven Teilers verbunden
ist, um die optischen C- und L-Band-Signale zu verstärken und um
die verstärkte
spontane Emission an das Lichtwellenleiter-Gitter auszugeben; eine
zweite Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
zum Verstärken
der optischen L-Band-Signale,
die von dem zweiten Anschluss des wellenlängenselektiven Teilers eingegeben
wurden, und zum Ausgeben der verstärkten optischen L-Band-Signale
an den dritten Anschlusspunkt der Ausgabeeinheit; und eine dritte
Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
zum Verstärken
der optischen S-Band-Signale, die von dem dritten Anschluss des
Zirkulators eingegeben wurden, und zum Ausgeben der verstärkten optischen
S-Band-Signale an
den ersten Anschlusspunkt der Ausgabeeinheit.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorgenannten Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
besser ersichtlich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, gesehen
in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, bei denen:
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1 eine
Konstruktion des herkömmlichen Breitband-Lichtwellenleiter-Verstärkers zeigt,
bei dem jede Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit in einer parallelen
Form angeordnet ist;
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2 eine
Konstruktion eines Breitband-Lichtwellenleiter-Verstärkers nach
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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3 eine
Konstruktion eines Breitband-Lichtwellenleiter-Verstärkers nach
einer anderen Ausführung
der vorliegenden Erfindung zeigt, bei der der Breitband-Lichtwellenleiter-Verstärker des Weiteren
ein separates Pumpmodul umfasst.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
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Im
Folgenden werden hier bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung
ausführlich unter
Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Für die Zwecke
der Deutlichkeit und Einfachheit wird eine ausführliche Beschreibung bekannter
Funktionen und Konfigurationen, die hierin integriert sind, weggelassen,
wenn sie den Gegenstand der vorliegenden Erfindung unverständlich machen
könnten.
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2 zeigt
eine Konstruktion eines Breitband-Lichtwellenleiter-Verstärkers nach
einer bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt wird, umfasst der Breitband-Lichtwellenleiter-Verstärker einen
Zirkulator (240), ein Lichtwellenleiter-Gitter (241),
eine Ausgabeeinheit (260) zum Ausgeben von jedem verstärkten optischen
Signal an einen Anschlusspunkt, eine erste Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(210) zum Verstärken
von optischen C- und L-Band-Signalen, eine zweite Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(220) zum Verstärken
von optischen L-Band-Signalen, eine dritte Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(230) zum Verstärken
von optischen S-Band-Signalen und einen wellenlängenselektiven Teiler (250)
zum Koppeln der ersten Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit (210)
und der zweiten Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit (220).
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Bei
Betrieb gibt der Zirkulator (240) die optischen Signale,
die in einen ersten Anschluss davon eingegeben wurden, an einen
zweiten Anschluss davon aus. Des Weiteren gibt der Zirkulator (240)
verstärkte
spontane Emission und optische S-Band-Signale, die in den zweiten
Anschluss eingegeben wurden, an einen dritten Anschluss davon aus.
Drei Arten von optischen Signalen, das heißt, optische S-Band-Signale
mit einem Wellenlängenband
von 1450 nm, optische C-Band-Signale mit einem Wellenlängenband
von 1550 nm und optische L-Band-Signale mit einem Wellenlängenband
von 1580 nm werden in den ersten Anschluss des Zirkulators (240) eingegeben
und dann an den zweiten Anschluss des Zirkulators (240),
der mit dem Lichtwellenleiter-Gitter (241) verbunden ist,
ausgegeben.
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Das
Lichtwellenleiter-Gitter (241) leitet die C- und L-Band-Signale
der optischen Signale, die von dem zweiten Anschluss des Zirkulators
(240) ausgegeben wurden, weiter, aber reflektiert die S-Band-Signale
zurück
zu dem zweiten Anschluss des Zirkulators (240). Des Weiteren
gibt das Lichtwellenleiter-Gitter (241) die verstärkte spontane
Emission, die in es selbst eingegeben wurde, an den zweiten Anschluss
des Zirkulators (240) aus.
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Der
Breitband-Lichtwellenleiter-Verstärker nach der vorliegenden
Erfindung ist so konstruiert, dass ein Weg, um zu verstärkende optische
Signale nach jedem Wellenlängenband
zu teilen, minimiert wird. Auf diese Weise minimiert der Breitband-Lichtwellenleiter-Verstärker dadurch
die Anzahl von Bauteilen, die die jeweiligen geteilten optischen
Signale durchlaufen müssen,
bevor sie in die jeweiligen Lichtwellenleiter-Verstärkereinheiten
(210, 220 und 230) eingegeben werden.
Dies bedeutet eine Erhöhung der
Intensität.
Anders ausgedrückt
gibt es einen Vorteil, der darin besteht, dass der Einfügungsverlust, der
erzeugt wird, bevor die optischen Signale in die jeweiligen Lichtwellenleiter-Verstärkereinheiten
eingegeben werden, minimiert werden kann, indem die Anzahl von Bauteilen
zum Teilen optischer Signale nach jedem Wellenlängenband minimiert wird. Des Weiteren
gibt es einen anderen Vorteil, der darin besteht, dass Produktionskosten
eingespart werden können,
indem eine Zeit für
Herstell- und Montageprozesse verkürzt wird und die Anzahl von
Bauteilen verringert wird.
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Der
wellenlängenselektive
Teiler (250) ist zwischen der ersten Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(210) und der zweiten Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(220) geschaltet und ist mit einem ersten, zweiten und
dritten Anschluss ausgestattet, bei denen unter optischen Signalen,
die in den ersten Anschluss eingegeben wurden, L-Band-Signale an
den zweiten Anschluss ausgegeben werden und C-Band-Signale an den
dritten Anschluss ausgegeben werden.
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Die
erste Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit (210)
umfasst einen ersten erbiumdotierten Lichtwellenleiter (211),
eine erste Pumplichtquelle (212), einen ersten wellenlängenselektiven
Koppler (213) und einen ersten Isolator (214).
Die erste Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit (210)
ist zwischen dem Lichtwellenleiter-Gitter (241) und dem
wellenlängenselektiven
Teiler (250) angeordnet. Auf diese Weise verstärkt die
erste Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit (210)
die optischen C- und L-Band-Signale, die in den ersten wellenlängenselektiven
Koppler (213) eingegeben wurden, an dem ersten erbiumdotier ten Lichtwellenleiter
(211) und gibt verstärkte
spontane C-Band-Emission mit einem Wellenlängenband von 1560 nm, die erzeugt
wird, wenn die optischen C- und L-Band-Signale an dem ersten erbiumdotierten Lichtwellenleiter
(211) verstärkt
werden, an das Lichtwellenleiter-Gitter (241) aus.
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Der
erste erbiumdotierte Lichtwellenleiter (211) verstärkt die
optischen C- und L-Band-Signale, die
von dem zweiten Anschluss des ersten wellenlängenselektiven Kopplers (213)
in sein Inneres eingegeben wurden, und gibt verstärkte spontane
Emission an den zweiten Anschluss des ersten wellenlängenselektiven
Kopplers (213) aus. Die erste Pumplichtquelle (212)
gibt erstes Pumplicht aus, um den Lichtwellenleiter (211)
zu pumpen.
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Bei
dem ersten wellenlängenselektiven Koppler
(213) ist ein erster Anschluss mit dem Lichtwellenleiter-Gitter
(241) verbunden. Folglich ist ein zweiter Anschluss mit
dem ersten erbiumdotierten Lichtwellenleiter (211) verbunden
und ein dritter Anschluss mit der ersten Pumplichtquelle (212)
verbunden, so dass die optischen C- und L-Band-Signale, die in den
ersten Anschluss eingegeben wurden, und erstes Pumplicht, das in
den dritten Anschluss eingegeben wurde, an den zweiten Anschluss
ausgegeben werden, und die verstärkte
spontane Emission, die in den zweiten Anschluss eingegeben wurde,
an den ersten Anschluss ausgegeben wird.
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Der
erste Isolator (214) ist mit dem ersten erbiumdotierten
Lichtwellenleiter (211) und dem wellenlängenselektiven Teiler (250)
verbunden. Der erste Isolator (214) gibt die optischen
C- und L-Band-Signale an den ersten Anschluss des wellenlängenselektiven
Teilers (250) aus, dient jedoch dazu, optische Signale,
die von dem wellenlängenselektiven
Teiler (250) zu der ersten Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(210) eingegeben wurden, zu isolieren.
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Die
zweite Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(220) umfasst einen zweiten erbiumdotierten Lichtwellenleiter
(221) zum Verstärken
von optischen L-Band-Signalen, eine zweite Pumplichtquelle (222) zum
Ausgeben von zweitem Pumplicht, einen zweiten wellenlängenselektiven
Koppler (223), der zwischen dem zweiten Anschluss des wellenlängenselektiven
Teilers (250) und dem zweiten erbiumdotierten Lichtwellenleiter
(221) geschaltet ist, und einen zweiten Isolator (224),
der mit dem zweiten erbiumdotierten Lichtwellenleiter (221)
und einem dritten Anschlusspunkt der Ausgabeeinheit (260)
verbunden ist.
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Die
zweite Pumplichtquelle (222) gibt zweites Pumplicht zum
Pumpen des zweiten erbiumdotierten Lichtwellenleiters (221)
aus und verstärkt
optische L-Band-Signale durch Pumpen des zweiten erbiumdotierten
Lichtwellenleiters (221) durch das zweite Pumplicht.
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Bei
dem zweiten wellenlängenselektiven Koppler
(223) ist ein erster Anschluss mit dem zweiten Anschluss
des wellenlängenselektiven
Teilers (250) verbunden, ein zweiter Anschluss mit dem zweiten
erbiumdotierten Lichtwellenleiter (221) verbunden und ein
dritter Anschluss mit der zweiten Pumplichtquelle (222)
verbunden, so dass die optischen L-Band-Signale, die in den ersten
Anschluss des zweiten wellenlängenselektiven
Kopplers (213) eingegeben wurden, und das zweite Pumplicht,
das in den dritten Anschluss des zweiten wellenlängenselektiven Kopplers (213)
eingegeben wurde; an den zweiten Anschluss des zweiten wellenlängenselektiven
Kopplers (213) ausgegeben werden.
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Der
zweite Isolator (224) ist mit dem zweiten erbiumdotierten
Lichtwellenleiter (221) und dem dritten Anschlusspunkt
(263) der Ausgabeeinheit (260) verbunden. Auf
diese Weise gibt der zweite Isolator (224) die optischen
L-Band-Signale, die an dem zweiten erbiumdotierten Lichtwellenleiter
(221) verstärkt
wurden, an die Ausgabeeinheit (260) aus, isoliert aber
optische Signale, die von der Ausgabeeinheit (260) zu der
zweiten Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(220) eingegeben wurden.
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Die
vorliegende Erfindung kann Wege, in die optische Signale vor dem
Eingeben in jeweilige Lichtwellenleiter-Verstärkereinheiten geteilt werden, durch
serielle Verbindung einer primären
Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
zum Verstärken
von optischen C- und L-Band-Signalen mit einer sekundären Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
zum Verstärken von
optischen L-Band-Signalen minimieren. Mit anderen Worten besitzt
der Breitband-Lichtwellenleiter-Verstärker nach der vorliegenden
Erfindung einen Vorteil, der darin besteht, dass er den Intensitätsverlust
der jeweiligen optischen Signale minimiert, indem er sie für zwei Wege,
einer für
die optischen C- und L-Band-Signale und der andere für die optischen S-Band-Signale,
teilt.
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Die
dritte Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit (230)
umfasst einen thuliumdotierten Lichtwellenleiter (231)
zum Verstärken
von optischen S-Band-Signalen, eine dritte Pumplichtquelle (232)
zum Ausgeben von drittem Pumplicht, einen dritten wellenlängenselektiven
Koppler (233), der zwischen dem dritten Anschluss des Zirkulators
(240) und dem thuliumdotierten Lichtwellenleiter (231)
geschaltet ist, und einen dritten Isolator (234) zum Isolieren
von optischen Signalen, die von dem ersten Anschlusspunkt der Ausgabeeinheit
(260) zu der dritten Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(230) eingegeben werden.
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Die
dritte Pumplichtquelle (232) gibt drittes Pumplicht zum
Pumpen des thuliumdotierten Lichtwellenleiters (231) aus.
Zusätzlich
nutzt die dritte Pumplichtquelle (232) einen Halbleiterlaser
mit einer Wellenlänge
von 980 nm oder einer ähnlichen
Länge.
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Der
thuliumdotierte Lichtwellenleiter (231) wird durch die
verstärkte
spontane Emission von 1560 nm, die von dem ersten erbiumdotierten
Lichtwellenleiter (211) ausgegeben wird, und das dritte Pumplicht,
das von der dritten Pumplichtquelle (232) ausgegeben wird,
gepumpt, wodurch optische S-Band-Signale verstärkt werden. Die verstärkte spontane
Emission zum Pumpen des thuliumdotierten Lichtwellenleiters (231)
hat eine Wellenlänge
von 1560 nm.
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Bei
dem Stand der Technik gibt es, wenn die Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
zum Ausgeben von Licht von 1560 nm unter Verwendung des Lasers mit
verteilter Rückkopplung
als die Lichtquelle zum Pumpen des thuliumdotierten Lichtwellenleiters
verwendet wird, ein resultierendes Problem. Es ist nämlich nicht
einfach, den Breitband-Lichtwellenleiter-Verstärker zu
integrieren, da die Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit, die des Weiteren
die Lichtquelle, die getrenntes Licht von 1560 nm ausgeben kann, umfasst,
als die Pumplichtquelle bereitgestellt wird. Dagegen gibt es bei
der vorliegenden Erfindung einen Vorteil, dass, indem die verstärkte spontane Emission
mit C-Band-Erzeugung vom Inneren des Breitband-Lichtwellenleiter-Verstärkers als
das Pumplicht des thuliumdotierten Lichtwellenleiters verwendet
wird, eine Konstruktion einfach wird und Systemintegration möglich ist.
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Bei
dem dritten wellenlängenselektiven Koppler
(233) ist ein erster Anschluss mit dem dritten Anschluss
des Zirkulators (240) verbunden und ein zweiter Anschluss
mit dem thuliumdotierten Lichtwellenleiter (231) verbunden.
Der dritte Anschluss ist mit der drit ten Pumplichtquelle (232)
verbunden, so dass die verstärkte
spontane Emission und optische S-Band-Signale, die in den ersten
Anschluss des dritten wellenlängenselektiven
Kopplers (233) eingegeben wurden, und das dritte Pumplicht,
das in den dritten Anschluss des dritten wellenlängenselektiven Kopplers (233)
eingegeben wurde, an den zweiten Anschluss des dritten wellenlängenselektiven
Kopplers (233) ausgegeben wird.
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Der
dritte Isolator (234) ist mit dem thuliumdotierten Lichtwellenleiter
(231) und dem ersten Anschlusspunkt (261) der
Ausgabeeinheit (260) verbunden. Auf diese Weise gibt der
dritte Isolator (234) die optischen S-Band-Signale, die
an der dritten Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(230) verstärkt
wurden, an die Ausgabeeinheit (260) aus, isoliert aber
optische Signale, die von der Ausgabeeinheit (260) zu der
dritten Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(230) eingegeben wurden.
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Bei
der Ausgabeeinheit (260) ist ein erster Anschlusspunkt
(261) mit der dritten Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(230) verbunden. Ein zweiter Anschlusspunkt (262)
ist mit dem dritten Anschluss des wellenlängenselektiven Teilers (250)
verbunden. Abschließend
ist ein dritter Anschlusspunkt (263) mit der zweiten Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(220) verbunden, so dass optische C-, S- und L-Band-Signale,
die in den ersten, zweiten und dritten Anschlusspunkt (261, 262 und 263)
eingegeben wurden, an einen vierten Anschlusspunkt (264)
der Ausgabeeinheit (260) ausgegeben werden. Die Ausgabeeinheit
(260) umfasst einen vierten wellenlängenselektiven Koppler (265)
und einen fünften
wellenlängenselektiven
Koppler (266).
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Bei
dem vierten wellenlängenselektiven Koppler
(265) ist ein erster Anschluss mit dem dritten Anschlusspunkt
(263) der Ausgabeeinheit (260) verbunden, ein
zweiter Anschluss mit dem fünften
wellenlängenselektiven
Koppler (266) verbunden und ein dritter Anschluss mit dem
zweiten Anschlusspunkt (262) der Ausgabeeinheit (260)
verbunden, so dass die optischen L-Band-Signale, die in den ersten Anschluss
des vierten wellenlängenselektiven
Kopplers (265) eingegeben wurden, und die optischen C-Band-Signale,
die in den dritten Anschluss des vierten wellenlängenselektiven Kopplers (265)
eingegeben wurden, an den zweiten Anschluss des vierten wellenlängenselektiven
Kopplers (265) ausgegeben werden.
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Bei
dem fünften
wellenlängenselektiven Koppler
(266) ist ein erster Anschluss mit dem zweiten Anschluss
des vierten wellenlängenselektiven Kopplers
(265) verbunden, ein zweiter Anschluss mit dem vierten
Anschlusspunkt (264) der Ausgabeeinheit (260)
verbunden und ein dritter Anschluss mit dem ersten Anschlusspunkt
(261) der Ausgabeeinheit (260) verbunden, so dass
die optischen C- und L-Band-Signale, die in den ersten Anschluss
des fünften
wellenlängenselektiven
Kopplers (266) eingegeben wurden, und die optischen S-Band-Signale, die
in den zweiten Anschluss des fünften
wellenlängenselektiven
Kopplers (266) eingegeben wurden, an den dritten Anschluss
des fünften
wellenlängenselektiven
Kopplers (266) ausgegeben werden.
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3 zeigt
eine Konstruktion eines Breitband-Lichtwellenleiter-Verstärkers, der
des Weiteren ein Pumpmodul zum Ausgeben von Pumplicht zum Pumpen
eines getrennten thuliumdotierten Lichtwellenleiters nach einer
anderen Ausführung
der vorliegenden Erfindung umfasst.
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Mit
Bezugnahme auf 3 umfasst der Breitband-Lichtwellenleiter-Verstärker nach
einer anderen Ausführung
der vorliegenden Erfindung einen Zirkulator (35n), ein
Lichtwellenleiter-Gitter (351), eine Ausgabeeinheit (370)
zum Ausgeben von jeweiligen verstärkten optischen Signalen an
einen Anschlusspunkt, eine erste Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(310) zum Verstärken
von optischen C- und L-Band-Signalen, eine zweite Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(320) zum Verstärken
von optischen L-Band-Signalen, eine dritte Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(330) zum Verstärken
von optischen S-Band-Signalen
und einen wellenlängenselektiven Teiler
(360) zum Koppeln der ersten Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(310) und der zweiten Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(320).
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Der
Zirkulator (350) gibt die optischen Signale, die in einen
ersten Anschluss davon eingegeben wurden, an einen zweiten Anschluss
aus. Des Weiteren gibt der Zirkulator (350) verstärkte spontane Emission
und optische S-Band-Signale, die in seinen eigenen zweiten Anschluss
eingegeben wurden, an seinen eigenen dritten Anschluss aus. Drei
Arten von optischen Signalen, das heißt, optische S-Band-Signale
mit einem Wellenlängenband
von 1450 nm, optische C-Band-Signale mit einem Wellenlängenband von
1550 nm und optische L-Band-Signale mit einem Wellenlängenband
von 1580 nm werden in den ersten Anschluss des Zirkulators (350)
eingegeben und dann an den zweiten An schluss des Zirkulators (350),
der mit dem Lichtwellenleiter-Gitter (351) verbunden ist,
ausgegeben.
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Das
Lichtwellenleiter-Gitter (351) leitet die C- und L-Band-Signale
der optischen Signale, die von dem zweiten Anschluss des Zirkulators
(350) ausgegeben wurden, weiter, aber reflektiert die S-Band-Signale
zurück
zu dem zweiten Anschluss des Zirkulators (350). Des Weiteren
gibt das Lichtwellenleiter-Gitter (351) die verstärkte spontane
Emission, die in es selbst eingegeben wurde, an den zweiten Anschluss
des Zirkulators (350) aus.
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Der
wellenlängenselektive
Teiler (360) ist zwischen der ersten Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(310) und der zweiten Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(320) geschaltet. Der wellenlängenselektive Teiler (360)
gibt L-Band-Signale von optischen Signalen, die in seinen eigenen
ersten Anschluss eingegeben wurden, an seinen eigenen zweiten Anschluss
aus und gibt C-Band-Signale an seinen eigenen dritten Anschluss
aus.
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Die
erste Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit (310)
umfasst einen ersten erbiumdotierten Lichtwellenleiter (311),
eine erste Pumplichtquelle (312), einen ersten wellenlängenselektiven
Koppler (313) und einen ersten Isolator (314).
Die erste Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit (310)
verbindet das Lichtwellenleiter-Gitter (351) mit dem ersten
Anschluss des wellenlängenselektiven
Teilers (360). Auf diese Weise verstärkt die erste Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit (310)
die optischen C- und L-Band-Signale, die in sein Inneres eingegeben
wurden, und gibt verstärkte spontane
Emission an das Lichtwellenleiter-Gitter (351) aus.
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Die
zweite Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(320) umfasst einen zweiten erbiumdotierten Lichtwellenleiter
(321) zum Verstärken
von optischen L-Band-Signalen, die in sein Inneres eingegeben wurden,
eine zweite Pumplichtquelle (322) zum Ausgeben von zweitem
Pumplicht zum Pumpen des zweiten erbiumdotierten Lichtwellenleiters
(321), einen zweiten wellenlängenselektiven Koppler (323), der
zwischen dem zweiten Anschluss des wellenlängenselektiven Teilers (360)
und dem zweiten erbiumdotierten Lichtwellenleiter (321)
geschaltet ist, und einen zweiten Isolator (324) zum Ausgeben
von optischen L-Band-Signalen, die an dem zweiten erbiumdotierten
Lichtwellenleiter (321) verstärkt werden, an einen dritten
Anschlusspunkt der Ausgabeeinheit (370) und zum Isolieren
von optischen Signalen, die von der Ausgabeeinheit (370)
in sein Inneres eingegeben wurden.
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Die
dritte Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit (330)
umfasst einen thuliumdotierten Lichtwellenleiter (331)
zum Verstärken
von optischen S-Band-Signalen, eine dritte Pumplichtquelle (332)
zum Ausgeben von drittem Pumplicht, einen dritten wellenlängenselektiven
Koppler (333), der zwischen dem dritten Anschluss des Zirkulators
(350) und dem thuliumdotierten Lichtwellenleiter (331)
geschaltet ist, und ein Pumpmodul (340) zum Ausgeben von
fünftem Rückwärts-Pumplicht
zum Pumpen des thuliumdotierten Lichtwellenleiters (331).
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Der
thuliumdotierte Lichtwellenleiter (331) ist mit dem zweiten
Anschluss des dritten wellenlängenselektiven
Kopplers (333) und dem Pumpmodul (340) verbunden.
Der thuliumdotierte Lichtwellenleiter (331) wird durch
die verstärkte
spontane Emission und das dritte Pumplicht, das von dem drittem
wellenlängenselektiven
Koppler (333) eingegeben wurde, und durch das fünfte Pumplicht
gepumpt, wodurch optische S-Band-Signale, die in das Innere des
thuliumdotierten Lichtwellenleiters (331) eingegeben wurden,
verstärkt
werden.
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Bei
dem dritten wellenlängenselektiven Koppler
(333) ist ein erster Anschluss mit dem dritten Anschluss
des Zirkulators (350) verbunden, ein zweiter Anschluss
mit dem thuliumdotierten Lichtwellenleiter (331) verbunden
und ein dritter Anschluss mit der dritten Pumplichtquelle (332)
verbunden, so dass die verstärkte
spontane Emission und optische S-Band-Signale, die in den ersten
Anschluss des dritten wellenlängenselektiven
Kopplers (333) eingegeben wurden, und das dritte Pumplicht,
das in den dritten Anschluss des dritten wellenlängenselektiven Kopplers (233)
eingegeben wurde, über
den zweiten Anschluss des dritten wellenlängenselektiven Kopplers (333)
an den thuliumdotierten Lichtwellenleiter (331) ausgegeben
werden.
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Die
dritte Pumplichtquelle (332) nutzt einen Halbleiterlaser
oder Ähnliches,
das Vorwärts-Pumplicht
von 980 nm zum Pumpen des thuliumdotierten Lichtwellenleiters (331)
ausgeben kann.
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Das
Pumpmodul (340) ist zwischen einem Ende des thuliumdotierten
Lichtwellenleiters (331) und einem Anschlusspunkt der Ausgabeeinheit
(370) positioniert. Das Pumpmodul (340) gibt fünftes Pumplicht,
das die verstärkte
spontane Emission, die in seinem Inneren erzeugt wird, an den thuliumdotierten
Lichtwellenleiter (331) aus. Das Pumpmodul (340)
umfasst einen vierten wellenlängenselektiven Koppler
(343), einen vierten erbiumdotierten Lichtwellenleiter
(341) zum Verstärken
der verstärkten spontanen
Emission, die in seinem Inneren erzeugt wird, eine vierte Pumplichtquelle
(342) zum Ausgeben von viertem Pumplicht zum Pumpen des
vierten erbiumdotierten Lichtwellenleiters (341), einen
dritten Isolator (344) zum Ausgeben der optischen S-Band-Signale
an die Ausgabeeinheit (370) und Isolieren von optischen
Signalen, die von der Ausgabeeinheit (370) zu der dritten
Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(330) eingegeben wurden, und ein Lichtwellenleiter-Gitter
(345).
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Bei
dem vierten wellenlängenselektiven Koppler
(343) ist ein erster Anschluss mit dem thuliumdotierten
Lichtwellenleiter (331) verbunden, ein zweiter Anschluss
mit dem dritten erbiumdotierten Lichtwellenleiter (341)
verbunden und ein dritter Anschluss mit der vierten Pumplichtquelle
(342) verbunden. Der vierte wellenlängenselektive Kuppler (343) gibt
fünftes
Pumplicht mit einer Wellenlänge
von 1560 nm, das die verstärkte
spontane Emission verstärkt,
die von dem dritten erbiumdotierten Lichtwellenleiter (341)
erzeugt wurde, an den ersten Anschluss des vierten wellenlängenselektiven
Kopplers (343) aus.
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Die
vierte Pumplichtquelle (342) nutzt einen Halbleiterlaser
oder Ähnliches,
das viertes Pumplicht zum Pumpen des dritten erbiumdotierten Lichtwellenleiters
(341) ausgeben kann, und ist mit dem dritten Anschluss
des vierten wellenlängenselektiven Kopplers
(343) verbunden.
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Der
dritte erbiumdotierte Lichtwellenleiter (341) ist mit dem
zweiten Anschluss des vierten wellenlängenselektiven Kopplers (343)
und dem Lichtwellenleiter-Gitter (345) verbunden. Der dritte
Lichtwellenleiter (341) gibt die verstärkte spontane Emission, die
von seinem Inneren erzeugt wurde, an das Lichtwellenleiter-Gitter
(345) aus. Das Lichtwellenleiter-Gitter (345)
reflektiert die verstärkte
spontane Emission, die von dem dritten erbiumdotierten Lichtwellenleiter
(341) ausgegeben wurde, zurück zu dem dritten erbiumdotierten
Lichtwellenleiter (341). Die verstärkte spontane Emission, die
an dem Lichtwellenleiter-Gitter (345) reflektiert wurde,
wird zu dem fünften
Pumplicht an dem dritten erbi umdotierten Lichtwellenleiter (341)
verstärkt
und dann an den zweiten Anschluss des vierten wellenlängenselektiven
Kopplers (343) ausgegeben. Das fünfte Pumplicht als die verstärkte spontane
Emission von 1560 nm, die von dem dritten erbiumdotierten Lichtwellenleiter
(341) ausgegeben wird, verstärkt den thuliumdotierten Lichtwellenleiter
(331).
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Das
Lichtwellenleiter-Gitter (345) ist mit dem dritten erbiumdotierten
Lichtwellenleiter (341) und dem dritten Isolator (344)
verbunden und reflektiert die verstärkte spontane Emission, die
von dem dritten erbiumdotierten Lichtwellenleiter (341)
ausgegeben wurde, zurück
zu dem erbiumdotierten Lichtwellenleiter (341).
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Zusammenfassend
besitzt die vorliegende Erfindung einen Vorteil, dass die verstärkte spontane Emission,
die von der ersten Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit ausgegeben wird,
und das fünfte Pumplicht
von 1560 nm, das an dem Pumpmodul verstärkt wird, als das Pumplicht
zum Pumpen des thuliumdotierten Lichtwellenleiters verwendet werden,
so dass es möglich
ist, den Breitband-Lichtwellenleiter-Verstärker ohne eine separate Lichtquelle zu
konstruieren. Mit anderen Worten gibt es einen Vorteil, dass es,
da eine separate Lichtquelle nicht benötigt wird; einfach ist, das
Pumpmodul zu integrieren, und auf diese Weise werden die Produktionskosten
des Pumpmoduls gesenkt.
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Bei
der Ausgabeeinheit (370) ist ein erster Anschlusspunkt
(371) mit der dritten Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(330) verbunden. Ein zweiter Anschlusspunkt (372)
ist mit dem dritten Anschluss des wellenlängenselektiven Teilers (360)
verbunden, ein dritter Anschlusspunkt (373) ist mit der
zweiten Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit
(320) verbunden und ein vierter Anschluss (374).
Die Ausgabeeinheit (370) veranlasst, dass die optischen
L-Band-Signale, die in den dritten Anschlusspunkt (373)
eingegeben wurden, die optischen C-Band-Signale, die in den zweiten
Anschlusspunkt (372) eingegeben wurden, und die optischen
S-Band-Signale, die in den ersten Anschlusspunkt (371)
eingegeben wurden, an den vierten Anschlusspunkt (374)
ausgegeben werden. Die Ausgabeeinheit (371) umfasst einen
fünften
wellenlängenselektiven
Koppler (375) und einen sechsten wellenlängenselektiven
Koppler (376).
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Bei
dem fünften
wellenlängenselektiven Koppler
(375) ist ein erster Anschluss mit dem dritten Anschlusspunkt
(373) der Ausgabeeinheit (370) verbunden, ein
zweiter An schluss mit einem ersten Anschluss des sechsten wellenlängenselektiven
Kopplers (376) verbunden und ein dritter Anschluss mit dem
zweiten Anschlusspunkt (372) der Ausgabeeinheit (370)
verbunden. Bei dem sechsten wellenlängenselektiven Koppler (376)
ist ein erster Anschluss mit dem zweiten Anschluss des fünften wellenlängenselektiven
Kopplers (375) verbunden, ein zweiter Anschluss mit dem
vierten Anschlusspunkt (374) der Ausgabeeinheit (370)
verbunden und ein dritter Anschluss mit dem ersten Anschlusspunkt
(371) der Ausgabeeinheit (370) verbunden.
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Somit
werden die optischen L-Band-Signale, die in den ersten Anschluss
des fünften
wellenlängenselektiven
Kopplers (375) eingegeben wurden, und die optischen C-Band-Signale, die in den
dritten Anschluss des fünften
wellenlängenselektiven
Kopplers (375) eingegeben wurden, an den zweiten Anschluss
des fünften
wellenlängenselektiven
Kopplers (375) ausgegeben und dann in den ersten Anschluss des
sechsten wellenlängenselektiven
Kopplers (376) eingegeben. Der sechste wellenlängenselektive Koppler
(376) ermöglicht,
dass die optischen C- und L-Band-Signale, die in seinen eigenen
ersten Anschluss eingegeben wurden, und die optischen S-Band-Signale,
die in seinen eigenen dritten Anschluss eingegeben wurden, an seinen
eigenen zweiten Anschluss ausgegeben werden.
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Die
vorliegende Erfindung besitzt einen Vorteil, der darin besteht,
dass, bevor die optischen Signale in die jeweiligen Lichtwellenleiter-Verstärkereinheiten
eingegeben wurden, durch Minimieren von Teilungswegen der optischen
Signale sowie von Bauteilen zum Teilen der optischen Signale unter
Verwendung von einem Zirkulator und wenigstens einem Lichtwellenleiter-Gitter
ein Intensitätsverlust
und eine Rauschzahl, die vor dem Eingeben der optischen Signale
erzeugt werden, verringert werden. Des Weiteren besitzt sie einen
anderen Vorteil, der darin besteht, dass dadurch, dass verstärkte spontane
Emission mit der Wellenlänge
von 1560 nm, die von dem Inneren von jeder Lichtwellenleiter-Verstärkereinheit erzeugt
wird, als eine Pumplichtquelle eines thuliumdotierten Lichtwellenleiters
verwendet wird, das Durchführen
von Integration sowie das Einsparen von Produktionskosten möglich ist.