DE60201633T2

DE60201633T2 - Optisches Übertragungssystem mit stimulierter Ramanstreuungsverstärkung und Verstärkungsausgleich

Info

Publication number: DE60201633T2
Application number: DE60201633T
Authority: DE
Inventors: Patrice Le Roux; Laurent Labrunie; Jean-Pierre Blondel; Francois Boubal; Laurence Buet; Eric Brandon; Vincent Havard
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2001-07-05
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2022-07-03
Also published as: DE60201633D1; FR2827099A1; US20030007723A1; ATE280458T1; EP1274185A1; EP1274185B1

Description

Die Erfindung betrifft den Bereich der optischen Telekommunikation. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Übertragungssystem, das mit Mitteln zur Verstärkung von über eine Lichtleitfaser transportierten Signalen ausgestattet ist.
In bekannter Weise werden Signale, die Daten übertragen, meistens nach der WDM- (für englisch „Wavelength Division Multiplexing") oder der DWDM- („Dense WDM") Technik einem Wellenlängen-Multiplexverfahren unterzogen und gleichzeitig in der Leitungslichtleitfaser übertragen. Diese WDM-Signale bilden einen Kamm distinkter, jedoch sehr nahe beieinander liegender Wellenlängen (der Abstand liegt hierbei im Nanometerbereich), meistens in dem Übertragungsband, das als C-Band (1530–1560 nm) oder L-Band (1565–1610 nm) bezeichnet wird.
Bei der Übertragung von Signalen mit Lichtleitfasern über große Entfernungen werden WDM-Signale verstärkt, insbesondere um ihre Abschwächung im Lauf ihrer Ausbreitung in der Leitungsfaser auszugleichen. Zu den Signalverstärkungstechniken gehört die optische Verstärkung durch stimulierte Ramanstreuung (SRS für englisch „Stimulated Raman Scattering"). Diese Technik ermöglicht die Durchführung einer optischen Verstärkung in der Leitungsfaser selbst und/oder die Verbreiterung der Übertragungsnutzbänder von Lichtleiternetzen. Sie ermöglicht zum Beispiel die Erhöhung des Produkts [Kapazität × Entfernung] einer Verbindung zwischen Endgeräten: Man kann somit die Reichweite einer Verbindung verlängern oder die Übertragungskapazität erhöhen.
Eine Lichtleiterverbindung, die einen Ramanverstärker und einen Verstärker mit dotierter Faser aufweist, wird in den Artikeln „Ultra-wideband optical amplification with a 3 dB bandwidth of 65 nm using a gain-equalised two-stage erbium-doped fibre amplifier and Raman amplification", H. Masuda u. a., Electronic Letters, 24. April 1997, Band 33, Nr. 9., Seite 753–754, und „Wideband and gain-flattened hybrid fiber amplifier consisting of an EDFA and a multiwavelength pumped Raman amplifier", H. Masuda, IEEE Photonics Technology Letters, Band 11, Nr. 6, Juni 1999, Seite 647–649, beschrieben.
Die Verstärkung durch stimulierte Ramanstreuung erfordert eine Pumpe, die ein sogenanntes Pumpsignal von im Allgemeinen hoher Leistung und mit Wellenlängen zwischen 1400 und 1500 nm erzeugt. Wenn dieses Pumpsignal in die Leitungsfaser eingespeist wird, breitet es sich mit den Signalen aus, welche die Daten auf der Leitungsphase übertragen.
Die Verstärkung durch stimulierte Ramanstreuung wird insbesondere in Verbindungen ohne optische Verstärker verwendet, das heißt ohne optische Verstärkungsvorrichtungen, die elektrisch aktive Elemente enthalten. In diesen letztgenannten Verbindungen erfolgt die optische Verstärkung durch stimulierte Ramanstreuung dann aus der Ferne, indem das Pumpsignal von einem Sendeendgerät oder einem Empfangsendgerät aus eingespeist wird.
Die Verstärkung durch stimulierte Ramanstreuung erfolgt fortschreitend auf einem Teil der Leitungsfaserlänge, der sogenannten Verstärkungslänge: Man spricht von verteilter Verstärkung. Folglich liefert das in die Leitungsfaser eingespeiste Pumpsignal eine kontinuierliche und verteilte Photonenversorgung auf der Verstärkungslänge, die zum Beispiel der Endabschnitt der Faser neben dem Empfangsterminal ist. Typischerweise erstreckt sich bei Lichtleitern, deren Kern aus Siliziumdioxid besteht, diese Verstärkungslänge über mehrere Dutzend Kilometer.
Die mit dieser Verstärkungstechnik verbundene stimulierte Ramanstreuung wird in dem Werk von G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics, Academic Press 1980, beschrieben. Es handelt sich um ein nichtlineares nichtelastisches Streuungsphänomen zwischen Licht und Materie. Kurz gesagt, bewirkt die partielle Streuung des Pumpsignals im Kern der Leitungsfaser Rotations- und Schwingungsbewegungen der Moleküle des Kerns. Dies erzeugt insbesondere sogenannte Stokes-Linien mit größeren Wellenlängen als jener des Pumpsignals. Diesen Stokes-Linien werden kontinuierlich Photonen zugeführt, sodass sie durch stimuliertes Senden verstärkt werden und sich in Phase in einer einzigen Ausbreitungsrichtung ausbreiten. Folglich überlagern sich die Linien mit denselben Wellenlängen wie jenen der von der Faser übertragenden WDM-Signale mit den WDM-Signalen und verstärken sie so. Kurz gesagt, hängt die Verstärkung durch stimulierte Ramanstreuung also mit einer Leistungsübertragung zwischen dem Pumpsignal und den WDM-Signalen zusammen.
Je höher die Leistung des Pumpsignals ist, umso mehr werden die Signale verstärkt, denn die Ramanverstärkung ist eine steigende Funktion der Leistung des eingespeisten Pumpsignals. Allerdings schlägt in auf Lichtleitern basierenden Übertragungssystemen der positive Effekt der Verstärkung durch stimulierte Raman streuung ab einer sogenannten kritischen Verstärkungsschwelle in sein Gegenteil um.
Diese Einschränkung des Verstärkungsvorteils durch stimulierte Ramanstreuung kommt von der Rayleigh-Streuung, wie P. B. Hansen u. a., „Rayleigh scattering limitations in distributed Ramen pre-amplifiers", OFC'97 Technical Digest, FA2, zeigen. Die Rayleigh-Streuung ist ebenfalls mit einer Interaktion zwischen Licht und Materie verbunden. Kurz gesagt, wird ein Signal, das den Kern einer Faser durchquert, an jedem Punkt der Lichtleitfaser teilweise rückgestreut, und dasselbe rückgestreute Signal kann seinerseits dieses Rückstreuungsphänomen erfahren: Man spricht daher von einer doppelten Rayleigh-Rückstreuung (DRS für „englisch „Double Rayleigh Scattering). Die Welle, die eine doppelte Rayleigh-Rückstreuung erfahren hat, wird daher mit dem ursprünglichen optischen Signal rekombiniert.
Das durch den Rayleigh-Effekt doppelt rückgestreute Signal wird ebenfalls durch stimulierte Ramanstreuung auf der Verstärkungslänge verstärkt. Nun verschlechtert aber die Kombination eines solchen Signals mit einem zu übertragenden Nutzsignal die Qualität der optischen Übertragung und kann so weit gehen, dass sie den Verkehr unterbricht, wenn die kritische Verstärkung erreicht wird. Typischerweise wird, da der Faktor der Rayleigh-Rückstreuung eines Standard-Lichtleiters bei ungefähr –30 dB liegt, dann, wenn die Ramanverstärkung eine optische Verstärkung über 30 dB liefert, die kritische Verstärkung erreicht, und die Übertragung der Daten wird unmöglich.
Im Übrigen ist die Ramanverstärkung abhängig von der Wellenlänge. Daher ist sie für jedes WDM-Signal mit einer bestimmten Wellenlänge jeweils unterschiedlich. Dies wird in 1 veranschaulicht, in der die Kurve 10 die Kennlinie der Ramanverstärkung G am Eingang eines Empfangsterminals in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ der Signale zwischen 1520 nm und 1575 nm im Fall einer Anregung (durch Pumpen) von ungefähr 1455 nm zeigt. Die Verstärkung durch stimulierte Ramanstreuung wird typischerweise ausgehend von der Einspeisung eines Pumpsignals mit einer Leistung von etwa gleich 1 W in eine Standardfaser durchgeführt.
Die Veränderung der Ramanverstärkung in Abhängigkeit von der Wellenlänge äußert sich durch eine Änderung der jeweiligen optischen Leistungen der WDM-Signale an ihrem Eintritt in das Empfangsterminal. Da die Übertragungsqualität der WDM-Signale proportional zu ihren jeweiligen Leistungen am Eingang des Empfangsterminals sind, weisen die WDM-Signale, die am meisten von der Raman verstärkung profitieren, somit die besten Leistungen auf. Man ist folglich bestrebt, eine optimale und flache Verstärkung über das gesamte Übertragungsband der WDM-Signale in der Weise zu erhalten, dass man eine optimierte Übertragungsqualität für alle Signale nutzen kann.
Allerdings legt angesichts des weiter oben angesprochenen DRS-Problems das am meisten verstärkte Signal den Wert der Pumpleistung fest, der nicht überschritten werden darf, wenn die Übertragung dieses Signals nicht schlechter oder sogar unterbrochen werden soll. Aufgrund dessen erreicht dieses Signal die Verstärkung, die so nahe wie möglich an der kritischen Verstärkung liegt, die anderen WDM-Signale des Übertragungsbands erfahren jedoch eine geringere Verstärkung.
Um die Verstärkungskurve einzuebnen und so gleichmäßige Übertragungsleistungen für alle WDM-Signale zu erzielen, besteht eine Lösung nach dem bisherigen Stand der Technik darin, an den Eingang des Empfangsterminals ein passives Bauteil wie beispielsweise einen Verstärkungsausgleichsfilter (GEF für englisch „Gain Equalisation Filter") zu platzieren, der für jedes Signal in Abhängigkeit von seiner Wellenlänge Verluste einführt.
Das Profil der Verstärkung in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ zwischen 1520 nm und 1575 nm, das durch diese Lösung am Eingang eines Empfangsterminals mit einem Verstärkungsausgleichsfilter (GEF) erzielt wird, ist in 2 durch die Kurve 20 dargestellt. Die Verstärkung erfolgt ebenfalls ausgehend von der Einspeisung eines Pumpsignals mit einer Leistung gleich 1 W mit 1455 nm auf einer Standardfaser (Typ G.652 oder andere). Auf 2 sieht man, dass der Verstärkungsausgleichsfilter (GEF) die Ramanverstärkung auf den Wert der Verstärkung des am geringsten verstärkten Signals des C-Bandes mit einer Wellenlänge von 1530 nm zurückführt. Er bewirkt somit eine Verstärkung von etwa gleich 21 dB über die gesamte Bandbreite. Das durch die Ramanverstärkung am meisten verstärkte Signal mit einer Wellenlänge von 1555 nm geht folglich von 30 dB auf etwa 21 dB über. Diese Lösung bietet daher keine Möglichkeit, sich der kritischen Verstärkung zu nähern.
Ein WDM-Übertragungssystem, das mit Ramanverstärkung arbeitet, muss daher die folgende doppelte Anforderung erfüllen: eine flache Verstärkung über das größtmögliche Übertragungsband sowie eine möglichst große und so nahe wie möglich an der kritischen Verstärkung liegende Verstärkung.
Ziel der Erfindung ist es, ein Übertragungssystem bereitzustellen, das mit der Ramanverstärkung arbeitet und die Möglichkeit bietet, den höchstmöglichen Verstärkungspegel über das gesamte Übertragungsband zu erzielen.
Die Erfindung schlägt zu diesem Zweck ein Übertragungssystem über eine Lichtleitfaser zwischen einer Sendevorrichtung und einer Empfangsvorrichtung mit mindestens zwei Signalen unterschiedlicher Wellenlängen vor, welches aufweist:

• eine Leitungslichtleitfaser;
• Pumpvorrichtungen, um ein Pumpsignal in die Leitungslichtleitfaser zu senden, welches die Aufgabe hat, diese Signale durch stimulierte Ramanstreuung über eine sogenannte Verstärkungslänge dieser Faser verteilt zu verstärken;
• Verstärkungsausgleichsvorrichtungen in der Art, dass jedes Signal mit einem im Wesentlichen identischen Verstärkungsfaktor verstärkt wird;

Gemäß der Erfindung sind die Verstärkungsausgleichsvorrichtungen in Reihe auf der Verstärkungslänge angeordnet und führen Verluste in Abhängigkeit von der Wellenlänge ein. Daher lassen sie die am geringsten durch eine Ramanverstärkung verstärkten Signale durch und dämpfen in ausreichendem Maße das oder die Signale, das (die) am meisten verstärkt wird (werden), damit die kritische Verstärkung nicht überschritten wird.
Infolgedessen ermöglichen die Verstärkungsausgleichsvorrichtungen, die Leistungsschwelle, welche die DRS auslöst, auf einen höheren Wert zu verschieben, sodass es möglich ist, stärkere Leistungen (die ein Watt erreichen) einzuspeisen als mit Lösungen nach dem bisherigen Stand der Technik, um für sämtliche betrachteten Signale eine höhere Verstärkung zu erzielen, die in der Nähe der kritischen Verstärkung liegen kann.
Außerdem ist die Verstärkung gemäß der Erfindung über das gesamte Übertragungsband eben, und im Gegensatz zum früheren Stand der Technik wird dies nicht durch Absenken der Ramanverstärkung auf den Wert der Verstärkung des am wenigsten verstärkten Signals realisiert, sondern auf jenen des am stärksten durch eine Ramanverstärkung verstärkten Signals.
Außerdem bietet das Übertragungssystem gemäß der Erfindung dadurch, dass nur ein einziges Pumpsignal verwendet wird, die Möglichkeit, das Übertragungsband zu geringen Kosten zu erweitern.
In einer Ausführungsform der Erfindung können die Verstärkungsausgleichsvorrichtungen passiv sein.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung können die Verstärkungsausgleichsvorrichtungen programmierbar sein.
Dies ist möglich, indem Programme verwendet werden, welche die Verstärkungskonfigurationen in Echtzeit berechnen und die Parameter so einstellen, dass zu jedem Zeitpunkt eine gleichmäßige und hohe Verstärkung aufrechterhalten wird.
Vorzugsweise können die Verstärkungsausgleichsvorrichtungen gemäß der Erfindung einen Verstärkungsausgleichsfilter (GEF) aufweisen.
In einer Ausführungsform der Erfindung können Pumpvorrichtungen auf der Seite der Empfangsvorrichtung angeordnet sein.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung können Pumpvorrichtungen auf der Seite der Sendevorrichtung angeordnet sein.
Gemäß der Erfindung kann das Pumpsignal contra-propagierend oder copropagierend sein, das heißt in der Leistungsfaser in entgegengesetzter Richtung oder in derselben Richtung wie die Nutzsignale gekoppelt sein.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann ein Übertragungssystem einen Erbium-dotierten Abschnitt aufweisen.
Mit seltenen Erden und insbesondere mit Erbium dotierte Lichtleitfasern werden häufig im Rahmen einer lokalen sogenannten EDFA-Verstärkung (für englisch "Erbium Doped Fiber Amplification) von WDM-Signalen verwendet.
In dieser letztgenannten Ausführungsform kann der Erbium-dotierte Abschnitt zum Beispiel mehrere Dutzend Kilometer von der Sende- oder Empfangsvorrichtung entfernt sein.
Es ist daher für das Übertragungssystem gemäß der Erfindung vorteilhaft, in die Leitungsfaser einen entfernten dotierten Faserabschnitt einzufügen, um eine entfernte EDFA-Verstärkung von WDM-Signalen durchzuführen, insbesondere um Verbindungsstrecken ohne optische Verstärker zu verstärken. Die entfernte EDFA-Verstärkung arbeitet mit Pumpvorrichtungen der Erfindung, die auf der Seite der Empfangsvorrichtung oder der Sendevorrichtung angeordnet sind. Außerdem wird diese Verstärkung als lokal bezeichnet, da sie in einer typischerweise über einige Dutzend Meter dotierten Faser ausgeführt wird.
Die entfernte EDFA-Verstärkung kann zum Beispiel für die entfernte Vorverstärkung von WDM-Signalen des C-Bandes eingesetzt werden. Diese Verstärkung wird erzielt, indem ein starkes Pumpsignal mit 1480 nm in die Leistungsfaser vor der Empfangsvorrichtung eingespeist wird. Je höher die Leistung des Pumpsignals mit 1480 nm ist, desto besser sind die Leistungen der EDFA-Verstärkung (hohe Verstärkung), und umso weiter kann der dotierte Faserabschnitt von der Empfangsvorrichtung entfernt sein.
Die Ramanverstärkung wird ebenfalls durch das starke Pumpsignal mit 1480 nm erzeugt. Die Verstärkungsausgleichsvorrichtungen der Erfindung drängen die kritische Verstärkungsschwelle zurück und ermöglichen außerdem, das durch die Ramanverstärkung bei etwa 1585 nm erzeugte Rauschen zu filtern. Es ist daher möglich, ein stärkeres Pumpsignal (von mehr als einem Watt) einzuspeisen, was die Möglichkeit bietet, die Leistungen der EDFA-Verstärkung und jene der Ramanverstärkung zu erhöhen und eine flache Verstärkung der Signale am Eingang der Empfangsvorrichtung zu erhalten.
Die Merkmale und Ziele der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgend gegebenen genauen Beschreibung unter Bezugnahme auf die als Anhang beigefügten Abbildungen hervorgehen, die nur zur Veranschaulichung und ohne jede einschränkende Wirkung vorgelegt werden.
Auf diesen Abbildungen:
stellt 1 die Kennlinie der Ramanverstärkung am Eingang einer Empfangsvorrichtung in einem System nach dem bisherigen Stand der Technik dar;
stellt 2 die Kennlinie der Ramanverstärkung und das Kennlinie einer durch einen Verstärkungsausgleichsfilter (GEF) abgeflachten Ramanverstärkung am Eingang einer Empfangsvorrichtung in einem System nach dem bisherigen Stand der Technik dar;
stellt 3 ein Übersichtsschaltbild eines Übertragungssystems gemäß der Erfindung in einer ersten Ausführungsform dar;
stellt 4 die Kennlinie eines Verstärkungsausgleichsfilters (GEF) des Übertragungssystems von 3 dar;
stellt 5 die Verstärkung am Eingang einer Empfangsvorrichtung des Übertragungssystem von 3 dar;
stellt 6 ein Übertragungssystem gemäß der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform dar.
In allen diesen Abbildungen tragen gleiche Elemente die gleichen Bezeichnungsnummern. Die 1 und 2 wurden bereits im Zusammenhang mit der Beschreibung des Stands der Technik beschrieben.
In 3 ist ein Übertragungssystem 30 gemäß der Erfindung in einer ersten Ausführungsform dargestellt, welches eine Sendevorrichtung 1 und eine Empfangsvorrichtung 3 aufweist, die durch eine Leitungslichtleitfaser 2 verbunden sind, welche (Daten transportierende) Nutzsignale s₁ und s₂ mit Wellenlängen von λ₁ bzw. λ₂ überträgt, die von der Sendevorrichtung 1 gesendet werden. Die Leitungslichtleitfaser 2 ist zum Beispiel eine Monomodenfaser des Typs G.652 und G.654 und ermöglicht zum Beispiel die Übertragung von WDM-Signalen im C-Band. Die Ausbreitungsrichtung der Signale s₁ und s₂ ist in 3 durch den Pfeil F dargestellt. Das Übertragungssystem 30 weist auch einen Pumplaser 6 mit einstellbarer Leistung (in der Größenordnung eines Watt) auf, der am Eingang der Empfangsvorrichtung 3 angeordnet ist und kontinuierlich ein Pumpsignal s_p mit einer Wellenlänge in der Nähe von 1455 nm liefert. Dieses in die Leitungsfaser 2 eingespeiste Pumpsignal s_p ist contra-propagierend, da seine durch den Pfeil P dargestellte Signalausbreitungsrichtung jener der Signale s₁ und s₂ entgegengesetzt ist. Das Pumpsignal s_p wird in die Leitungsfaser 2 mit Hilfe einer (nicht dargestellten) Vorrichtung wie beispielsweise einem optischen Zirkulator oder einem Multiplexer für Pumpe/WDM-Signale von einer Empfangsvorrichtung 3 aus eingespeist.
Gemäß der Erfindung weist das System 30 außerdem Verstärkungsausgleichsvorrichtungen wie beispielsweise einen Verstärkungsausgleichsfilter (GEF) auf, die auf der Leitungsfaser 2 über der verteilten Ramenverstärkungslänge 4 zwischen der Sendevorrichtung 1 und der Laserpumpe 6 angeordnet sind.
Das Übertragungssystem 30 bietet die Möglichkeit, sämtliche WDM-Signale des C-Bandes durch stimulierte Ramanstreuung gleichmäßig und mit hohem Pegel zu verstärken.
Man weiß, dass die Ramanverstärkung von der Wellenlänge abhängt. Als Beispiel ist, wenn man das Pumpsignal s_p verwendet, die Ramanverstärkung ohne Vorrichtungen 5 bei einem Nutzsignal s₁ mit einer Wellenlänge gleich 1530 nm kleiner als die Ramanverstärkung für ein Nutzsignal s₂ mit einer Wellenlänge gleich 1555 nm.
Der Wert der eingespeisten Leistung (ungefähr 1,75 W) wird so gewählt, dass die Signale des C-Bandes, die ohne Verstärkungsausgleichsvorrichtungen 5 durch die Ramanverstärkung am schwächsten verstärkt werden, dank der Verstärkungsausgleichsvorrichtungen 5 gemäß der Erfindung am Eingang der Empfangsvorrichtung 3 eine Verstärkung in der Nähe der kritischen Verstärkung erreichen können.
Daher wird der Verstärkungsausgleichsfilter (GEF) 5 in Reihe (das heißt auf der Übertragungslänge der Leitungsfaser 2) so angeordnet, dass die Ramanverstärkung für die Signale s₁ und s₂ am Eingang der Empfangsvorrichtung eingeebnet und dass vermieden wird, dass das Signal s₂ über die kritische Verstärkung hinaus verstärkt wird.
Allgemeiner gesagt, wenn man alle Signale des C-Bandes betrachtet, dann ähnelt die Kennlinie des Verstärkungsausgleichsfilters (GEF) 5 in Abhängigkeit von der Wellenlänge der umgekehrten Kennlinie der Ramanverstärkung (vgl. 1), wie die Kurve 40 von 4 zeigt.
Wir werden nun detailliert die Funktionsweise des Systems 30 anhand des Weges der Signale s₁ und s₂ beschreiben.
Das Signal s₁ wird von der Sendevorrichtung 1 in die Leitungsfaser 2 gesendet. Dieses Signal s₁ wird durch stimulierte Ramanstreuung fortschreitend über der gesamten Verstärkungslänge 4 verstärkt. Im Lauf seiner Ausbreitung auf der Verstärkungslänge 4 durchläuft dieses Signal s₁ den Verstärkungsausgleichsfilter (GEF) 5, der es passieren lässt, weil seine Verstärkung nicht die kritische Verstärkung überschreitet.
Das Signal s₂, das von der Sendevorrichtung 1 gleichzeitig in die Leitungsfaser 2 gesendet wurde, wird ebenfalls durch stimulierte Ramanstreuung fortschreitend auf der gesamten Verstärkungslänge 4 verstärkt. Allerdings wird dieses Signal s₂ im Lauf seiner Ausbreitung über die Verstärkungslänge 4 durch den Verstärkungsausgleichsfilter (GEF) 5 gedämpft, damit seine Verstärkung an der Empfangsvorrichtung 3 einen möglichst nahe an der kritischen Verstärkung gelegenen Wert erreicht, ohne diesen jedoch zu überschreiten.
Die Kennlinie der Verstärkung G zwischen 1520 nm und 1575 nm am Eingang der Empfangsvorrichtung des Übertragungssystem 30 wird somit durch die Kurve 50 in 5 dargestellt.
Nach einer Variante kann das Übertragungssystem gemäß der Erfindung eine entfernte Vorverstärkung des EDFA-Typs und eine Signalverstärkung durch stimulierte Ramanstreuung kumulieren.
Auf 6 wurde ein Übertragungssystem gemäß der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Außer den Elementen 1, 2, 3, 4 und 5 des Systems 30 weist dieses System 60 einen Pumplaser 6' mit einstellbarer Leistung (in der Größenordnung von einem Watt) auf, der zwischen der Empfangsvorrichtung 3 und der Leitungsfaser 2 angeordnet ist und der kontinuierlich ein Pumpsignal sp mit einer Wellenlänge in der Nähe von 1480 nm liefert. Außerdem ist ein Abschnitt mit einer Erbium-dotierten Faser 7 in die Leitungsfaser 2 eingefügt, um die EDFA-Vorverstärkung durchzuführen. Das Pumpsignal sp wird in die Leitungsfaser 2 mit Hilfe einer (nicht dargestellten) Vorrichtung wie beispielsweise einem optischen Zirkulator oder einem Multiplexer für Pumpe/WDM-Signale von der Empfangsvorrichtung 3 aus eingespeist.
Das Übertragungssystem 60 ermöglicht, über die Faser 7 und danach durch stimulierte Ramanstreuung in der Leitungsfaser 2 sämtliche WDM-Signale des C-Bandes gleichmäßig und mit hohem Pegel zu verstärken.
Daher werden Verstärkungsausgleichsvorrichtungen 5 in der Leitung so angeordnet, dass die Ramanverstärkung für die Signale s₁ und s₂ am Eingang der Empfangsvorrichtung 3 eingeebnet und dass vermieden wird, dass das Signal s₂ über die kritische Verstärkung hinaus verstärkt wird. Außerdem ermöglichen die Vorrichtungen 5 auch, das durch die Ramanverstärkung bei etwa 1585 nm erzeugte Rauschen zu filtern.
Das Signal s₁ wird von der Sendevorrichtung 1 in die Leitungsfaser 2 gesendet. Dieses Signal s₁ wird zunächst lokal, das heißt auf einigen Dutzend Metern, vorverstärkt, wenn es den Erbium-dotierten Lichtleitfaserabschnitt 7 durchläuft, der aus der Ferne durch den Pumplaser 6' angeregt wird. Das Signal s₁ wird anschießend fortschreitend in der Leitungsfaser 2 durch stimulierte Ramanstreuung auf der gesamten Verstärkungslänge 4 verstärkt. Im Lauf seiner Ausbreitung über die Verstärkungslänge 4 durchläuft dieses Signal s₁ den Verstärkungsausgleichsfilter (GEF) 5, der es passieren lässt, wenn seine Verstärkung nicht die kritische Verstärkung überschreitet.
Das Signal s₂, das von der Sendevorrichtung 1 gleichzeitig in die Leitungsfaser 2 gesendet wurde, wird ebenfalls im Erbidum-dotierten Lichtleitfaserabschnitt 7 vor verstärkt und anschließend durch stimulierte Ramanstreuung über die gesamte Verstärkungslänge 4 verstärkt. Im Lauf seiner Ausbreitung über die Verstärkungslänge 4 wird dieses Signal s₂ durch den Verstärkungsausgleichsfilter (GEF) 5 gedämpft, der auf diese Weise seine Verstärkung auf einen möglichst nahe an der kritischen Verstärkung gelegenen Wert begrenzt.
Selbstverständlich wurde die vorstehende Beschreibung nur zur Veranschaulichung gegeben. Jede Vorrichtung kann durch eine gleichwertige Vorrichtung ersetzt werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Insbesondere kann das Übertragungssystem gemäß der Erfindung optische Verstärker oder Regeneratoren aufweisen oder diese nicht aufweisen.
Die Kennlinie und die Anordnung der Verstärkungsausgleichsvorrichtungen, die Art der Leitungsfaser sowie der dotierten Faser können ebenfalls in Abhängigkeit von der gewünschten Verstärkung unterschiedlich sein.
Das System gemäß der Erfindung kann auch Signale anderer Bänder als in diesem Fall des C-Bandes und des L-Bandes übertragen, wobei die Wellenlänge des Pumpsignals entsprechend zu wählen ist.

Claims

Übertragungssystem (30, 60) über eine Lichtleitfaser zwischen einer Sendevorrichtung (1) und einer Empfangsvorrichtung (3) mit mindestens zwei Signalen (s₁, s₂) unterschiedlicher Wellenlängen, welches aufweist: • eine Leitungslichtleitfaser (2); • Pumpvorrichtungen (6, 6'), um ein Pumpsignal (s_p, s_p') in die Leitungslichtleitfaser zu senden, welches die Aufgabe hat, diese Signale durch stimulierte Ramanstreuung über eine sogenannte Verstärkungslänge (4) dieser Faser verteilt zu verstärken; • Verstärkungsausgleichsvorrichtungen (5) in der Art, dass jedes Signal mit einem im Wesentlichen identischen Verstärkungsfaktor verstärkt wird; dadurch gekennzeichnet, dass diese Verstärkungsausgleichsvorrichtungen auf der Verstärkungslänge in Reihe so angeordnet sind, dass die Verstärkung jedes Signals in der Nähe der Verstärkung des am meisten verstärkten Signals liegt.
Übertragungssystem (30, 60) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsausgleichsvorrichtungen (5) passiv sind.
Übertragungssystem (30, 60) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsausgleichsvorrichtungen programmierbar sind.
Übertragungssystem (30, 60) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsausgleichsvorrichtungen (5) einen Verstärkungsausgleichsfilter aufweisen.
Übertragungssystem (30, 60) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpvorrichtungen (6, 6') auf der Seite der Empfangsvorrichtung (3) angeordnet sind.
Übertragungssystem (30, 60) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpvorrichtungen (6, 6') auf der Seite der Sendevorrichtung (3) angeordnet sind.
Übertragungssystem (30, 60) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpsignal (s_p, s_p') contra-propagierend ist.
Übertragungssystem (30, 60) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpsignal (s_p, s_p') co-propagierend ist.
Übertragungssystem (60) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Erbium-dotierten Faserabschnitt (7) aufweist.
Übertragungssystem (60) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Erbium-dotierte Faserabschnitt (7) entfernt angeordnet ist.