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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Signalübertragung,
insbesondere zur optischen Signalübertragung.
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Eine
Strecke eines optischen Signalübertragungskabels,
das eine Mehrzahl von Signalen mit unterschiedlichen Wellenlängen führt, zeigt
den Raman-Effekt, nämlich
dass Energie von den Signalen mit kürzerer Wellenlänge zu Signalen
mit längerer Wellenlänge übertragen
wird, während
die Signale die Strecke des optischen Signalübertragungskabels durchlaufen.
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Die
WO 00 49721A offenbart ein optisches Übertragungssystem mit Pumpsignalen,
um eine Raman-Verstärkung über einen
Bereich optischer Signalwellenlängen
hin bereitzustellen. Die Auswirkung der Pumpsignale wird mittels
eines Analysators wie etwa eines Analysators für das optische Spektrum, eines
abstimmbaren Empfängers
und einer Bitfehlerrate-Testvorrichtung
bestimmt. Eine solche Analyse ist komplex.
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In
der
US 5 930 030 und
bei Kodort, H. et al. "Pump
interactions in a 100mm Bandwidth Raman Amplifier", IEEE Photonics
Technology Letters, Bd. 11, Nr. 5, 1. Mai 1999, S. 104–1135 ist
ebenfalls ein optisches Übertragungssystem
mit mehreren Pumpsignalen zum Bereitstellen einer Raman-Verstärkung offenbart.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verteilte Verstärkung in
einem Signalübertragungskabel,
das den Raman- Effekt
zeigt, bereitzustellen, und zwar unter Nutzung des Raman-Effekts.
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Erfindungsgemäß wird ein
Verfahren zum Übertragen
einer Mehrzahl von Signalen mit unterschiedlichen Wellenlängen über eine
Strecke eines Signalübertragungskabels
zur Verfügung
gestellt, wobei das Signalübertragungskabel
den Raman-Effekt zeigt, nämlich
dass Energie von Signalen mit kürzerer
Wellenlänge
zu Signalen mit längerer
Wellenlänge übertragen
wird, während
die Signale die Strecke des Signalübertragungskabels durchlaufen,
mit folgenden Schritten:
Bereitstellen einer Mehrzahl von Pumpsignalen
zum Bereitstellen von Energie zur Übertragung auf die mehreren
Signale, welche die Strecke des Signalübertragungskabels durchlaufen,
Bereitstellen
eines Prüfsignals
mit ausgewählter
Wellenlänge
bei einer Wellenlänge,
die sich von den Wellenlängen
der mehreren Pumpsignale unterscheidet,
Übertragen des Prüfsignals
und der mehreren Pumpsignale der Reihe nacheinander über die
Strecke des Übertragungskabels,
Bestimmen
der Änderungen
im Leistungspegel des Prüfsignals,
die aus den Pumpsignalen resultieren,
Einstellen der Leistungspegel
der Pumpsignale, um ein ausgewähltes
Verstärkungsprofil
für die
mehreren Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen bereitzustellen, wobei
die Leistungspegel der Pumpsignale in Abhängigkeit von den Änderungen
im Leistungspegel des Prüfsignals
und in Relation zu den Wellenlängenunterschieden
zwischen dem Prüfsignal,
den Pumpsignalen und den mehreren Signalen mit unterschiedlichen
Wellenlängen
bestimmt werden, und
Fortführen
des Übertragens
der Pumpsignale mit dem Verhältnis
oder den Verhältnissen
der eingestellten Leistungspegel zusammen mit den mehreren Signalen
mit unterschiedlichen Wellenlängen über die
Strecke des Signalübertragungskabels.
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Üblicherweise
werden das Verhältnis
oder die Verhältnisse
der eingestellten Leistungspegel der Pumpsignale derart gewählt, dass
ein im Wesentlichen flaches Verstärkungsprofil für die mehreren
Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen bereitgestellt wird.
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Vorzugsweise
liegt die Wellenlänge
des Prüfsignals
außerhalb
des Bereichs von Wellenlängen der
mehreren Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen.
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Bei
einem Verfahren wird eine Wellenlänge eines Überwachungskanals als das Prüfsignal
genutzt.
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Bei
einem alternativen Verfahren wird ein ausgewähltes der mehreren Signale
mit unterschiedlichen Wellenlängen
als das Prüfsignal
genutzt.
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Ein
Verfahren beinhaltet den Schritt, mehrere Pumpsignale bereitzustellen,
um Energie zur Übertragung
an die mehreren, die Strecke des Signalübertragungskabels durchlaufenden
Signale in Vorwärtsrichtung
bereitzustellen.
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Ein
alternatives Verfahren beinhaltet den Schritt, mehrere Pumpsignale
bereitzustellen, um Energie zur Übertragung
an die mehreren, die Strecke des Signalübertragungskabels durchlaufenden Signale
in Rückrichtung
bereitzustellen.
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Erfindungsgemäß wird außerdem eine
Vorrichtung zum Übertragen
einer Mehrzahl von Signalen mit unterschiedlichen Wellenlängen über eine Strecke
eines Signalübertragungskabels
zur Verfügung
gestellt, umfassend:
eine Strecke eines Signalübertragungskabels,
welche den Raman-Effekt zeigt, nämlich
dass Energie von Signalen mit kürzerer
Wellenlänge
zu Signalen mit längerer
Wellenlänge übertragen
wird, während die
Signale die Strecke des Signalübertragungskabels
durchlaufen,
eine Mehrzahl von Signalsendern, die angeschlossen
sind, um die Strecke des Übertragungskabels
zu erregen, um Signale mit der Mehrzahl von unterschiedlichen Wellenlängen für die Strecke
des Übertragungskabels
bereitzustellen;
eine Mehrzahl von Pumpsignalsendern, die angeschlossen
sind, um Energie zur Übertragung
an die mehreren, die Strecke des Signalübertragungskabels durchlaufenden
Signale bereitzustellen;
einen Sender für ein Prüfsignal mit ausgewählter Wellenlänge, der
angeschlossen ist, um die Strecke des Übertragungskabels zu erregen,
wobei dieser bei einer Wellenlänge
betrieben werden kann, die sich von den Wellenlängen der mehreren Pumpsignale
unterscheidet, wobei die Vorrichtung betrieben wird durch:
Übertragen
des Prüfsignals
und der mehreren Pumpsignale der Reihe nacheinander über die
Strecke des Übertragungskabels;
Bestimmen
der Änderungen
im Leistungspegel des Prüfsignals,
die aus den Pumpsignalen resultieren;
Einstellen der Leistungspegel
der Pumpsignale, um ein ausgewähltes
Verstärkungsprofil
für die
mehreren Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen bereitzustellen, wobei
die Leistungspegel der Pumpsignale in Abhängigkeit von den Änderungen
im Leistungspegel des Prüfsignals
und in Relation zu den Wellenlängenunterschieden
zwischen dem Prüfsignal,
den Pumpsignalen und den mehreren Signalen mit unterschiedlichen
Wellenlängen
bestimmt werden; und
Fortführen
der Übertragung
der Pumpsignale mit dem Verhältnis
oder den Verhältnissen
der eingestellten Leistungspegel zusammen mit den mehreren Signalen
mit unterschiedlichen Wellenlängen über die
Strecke des Signalübertragungskabels.
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In
einer Ausführungsform
der Vorrichtung ist die Strecke des Übertragungskabels eine von
mehreren Strecken von Übertragungskabeln,
die in Reihe geschaltet sind.
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Vorzugsweise
beinhaltet die Ausführungsform
der Vorrichtung, welche mehrere Strecken von Übertragungskabeln umfasst,
mehrere Verstärkerstufen,
welche die mehreren Übertragungskabelstrecken
voneinander trennen.
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Vorzugsweise
ist die Strecke des Übertragungskabels
eine optische Kabelstrecke und bevorzugt sind die mehreren Übertragungskabelstrecken optische
Kabelstrecken.
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Bei
einer Ausführungsform
der Vorrichtung sind die mehreren Pumpsignalsender derart angeschlossen,
dass sie Energie zur Übertragung
an die mehreren, die Strecke des Signalübertragungskabels durchlaufenden
Signale in Vorwärtsrichtung
bereitstellen.
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In
einer alternativen Ausführungsform
der Vorrichtung sind die mehreren Pumpsignalsender derart angeschlossen,
dass sie Energie zur Übertragung
an die mehreren, die Strecke des Signalübertragungskabels durchlaufenden
Signale in Rückrichtung
bereitstellen.
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Ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Signalübertragung entsprechend der
Erfindung sollen nun, lediglich beispielshalber, unter Bezugnahme
auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben werden, in welchen:
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1 eine
erste Vorrichtung zum Bereitstellen einer verteilten Verstärkung auf
einer Strecke eines optischen Signalübertragungskabels darstellt; und
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2 eine
zweite Vorrichtung zum Bereitstellen einer verteilten Verstärkung auf
einer Strecke eines optischen Signalübertragungskabels darstellt.
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Nehmen
wir Bezug auf 1 der begleitenden Zeichnungen,
so umfasst die erste Vorrichtung eine Mehrzahl von Signalsendern 1a, 1b, 1c, 1d und 1e,
die auf mehreren unterschiedlichen Wellenlängen betrieben werden können, welche
an eine Mehrzahl von Eingangsports eines Multiplexers 4 angeschlossen
sind, um die mehreren Signale auf eine Strecke eines optischen Signalübertragungskabels 5 einzuspeisen,
dessen eines Ende mit dem Ausgangsport des Multiplexers 4 verbunden
ist. Das andere Ende der Strecke des optischen Signalübertragungskabels 5 ist
mit dem Eingangsport 6a eines Verstärkers 6 verbunden,
und der Ausgangsport des Verstärkers 6 ist
mit dem Eingangsport eines Demultiplexers 7 verbunden.
Der Demultiplexer 7 trennt die mehreren Signale auf und
stellt die getrennten Signale an Ausgangsports 8a, 8b, 8c, 8d und 8e bereit.
Die von den Signalsendern 1a, 1b, 1c, 1d und 1e gelieferten
Wellenlängen
stellen die Arbeitssignalwellenlängen
der ersten Vorrichtung zur Signalübertragung dar.
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Der
Eingangsport 6a des Verstärkers 6 weist einen Überwachungspunkt
auf, an welchem die Leistungspegel der auf der Strecke des optischen
Signalübertragungskabels 5 geführten Signale überwacht werden
können.
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Ein
Prüfsignalsender 3 ist
an einem Eingangsport des Multiplexers 4 angeschlossen,
um das Prüfsignal
auf die Strecke des optischen Signalübertragungskabels 5 einzuspeisen,
und ein Ausgangsport 8f des Demultiplexers 7 stellt
das Prüfsignal
bereit, nachdem dieses die Strecke des optischen Signalübertragungskabels 5 und
den Verstärker 6 durchlaufen
hat.
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Ein
erster Pumpsignalsender 2a und ein zweiter Pumpsignalsender 2b sind
an Eingangsports des Multiplexers 4 angeschlossen, um die
Pumpsignale auf die Strecke des optischen Signalübertragungskabels 5 einzuspeisen.
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Beim
Betrieb der ersten Vorrichtung zur Signalübertragung wird das Prüfsignal
auf die Strecke des optischen Signalübertragungskabels 5 durch
den Prüfsender 3 eingespeist,
und das Prüfsignal
wird an dem Eingangsport 6a des Verstärkers 6 überwacht, nachdem
das Prüfsignal
die Strecke des optischen Signalübertragungskabels 5 durchlaufen
hat. Der Leistungspegel des Prüfsignals
am Eingangsport 6a des Verstärkers 6 wird gemessen
und notiert.
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Nun
wird das erste Pumpsignal von dem ersten Pumpsignalsender 2a auf
die Strecke des optischen Signalübertragungskabels 5 mit
dem Prüfsignal
eingespeist, und der Leistungspegel des ersten Pumpsignals wird
am Eingangsport 6a des Verstärkers 6 gemessen und
notiert. Eine entsprechende Messung erfolgt für das Prüfsignal an dem Eingangsport 6a des
Verstärkers 6,
und der gemessene Wert wird notiert. Der gemessene Leistungspegel
des Prüfsignals
am Eingangsport 6a des Verstärkers 6 wird sich
mit dem Einbringen des ersten Pumpsignals auf die Strecke des optischen
Signalübertragungskabels 5 infolge
der Raman-Pumpung des Prüfsignals durch
das erste Pumpsignal erhöht
haben. Die Erhöhung
wird notiert.
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Der
erste Pumpsignalsender 2a wird nun abgeschaltet, und das
zweite Pumpsignal von dem zweiten Pumpsignalsender 2b wird
auf die Strecke des optischen Signalübertragungskabels 5 mit dem Prüfsignal
eingespeist, und der Leistungspegel des zweiten Pumpsignals wird
an dem Eingangsport 6a des Verstärkers 6 gemessen und
notiert. Eine entsprechende Messung erfolgt für das Prüfsignal an dem Eingangsport 6a des
Verstärkers 6 und
wird notiert, um die Erhöhung
im Leistungspegel des Prüfsignals
am Eingangsport 6a des Verstärkers 6 infolge der
Raman-Pumpung des Prüfsignals
durch das zweite Pumpsignal zu bestimmen.
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Wenn
die Auswirkung des ersten Pumpsignals auf das Prüfsignal und der Wellenlängenabstand zwischen
diesen Signalen bekannt sind, wird die Raman-Verstärkung pro
Einheit an Pumpleistung für das
erste Pumpsignal bestimmt und wird genutzt, um entsprechende Raman-Verstärkungen
für die
durch die Signalsender 1a, 1b, 1c, 1d und 1e bereitgestellten
Arbeitssignalwellenlängen
vorherzusagen.
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Die
Auswirkung des zweiten Pumpsignals auf das Prüfsignal und der Wellenlängenabstand
zwischen diesen Signalen sind ebenfalls bekannt, und die Raman-Verstärkung pro
Einheit an Pumpleistung wird für
das zweite Pumpsignal bestimmt. Die Raman-Verstärkung pro Einheit an Pumpleistung
für das
zweite Pumpsignal wird genutzt, um entsprechende Raman-Verstärkungen
für die
von den Signalsendern 1a, 1b, 1c, 1d und 1e bereitgestellten
Arbeitssignalwellenlängen
vorherzusagen.
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Die
Leistungspegel des ersten und des zweiten Pumpsignalsenders 2a und 2b werden
nun unter Nutzung der Ergebnisse der vorstehenden Bestimmungen angepasst,
um spezifisch vorhergesagte Raman-Verstärkungen für die von den Signalsendern 1a, 1b, 1c, 1d und 1e bereitgestellten
Signalwellenlängen
zu erhalten. Das Verhältnis
der Leistungspegel der Pumpsignale bestimmt das Gesamtergebnis.
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Das
Ergebnis, das üblicherweise
angestrebt wird, besteht darin, dass die an den Ausgangsports 8a, 8b, 8c, 8d und 8e des
Demultiplexers 7 festgestellten Signale eine konstante
Verstärkung
in Relation zu den von den Signalsendern 1a, 1b, 1c, 1d und 1e gesendeten
Signale zeigen. Umstände
können
jedoch die Wahl eines anderen Ergebnisses als des üblichen
Ergebnisses diktieren.
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Die
erste Vorrichtung gestattet die Übertragung
von Energie von den Pumpsendern in der Vorwärtsrichtung der Übertragung über die
Strecke des Übertragungskabels.
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Nehmen
wir Bezug auf 2 der begleitenden Zeichnungen,
so umfasst die zweite Vorrichtung zur Signalübertragung wie in 1 eine
Mehrzahl von Signalsendern 1a, 1b, 1c, 1d und 1e,
die an eine Mehrzahl der Eingangsports eines Multiplexers 4 angeschlossen
sind, um mehrere Signale auf eine Strecke eines optischen Signalübertragungskabels 5 einzuspeisen,
dessen eines Ende mit dem Ausgangsport des Multiplexers 4 verbunden
ist. Wie bei 1 ist das andere Ende der Strecke
des optischen Signalübertragungskabels 5 mit
dem Eingangsport eines Verstärkers 6 verbunden,
und der Ausgangsport des Verstärkers 6 ist
mit dem Eingangsport eines Demultiplexers 7 verbunden,
welcher die mehreren Signale auftrennt und die getrennten Signale
an den Ausgangsports 8a, 8b, 8c, 8d und 8e bereitstellt.
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Wie
in 1 ist ein Prüfsignalsender 3 an
einen Eingangsport des Multiplexers 4 angeschlossen, um
das Prüfsignal
auf die Strecke des optischen Signalübertragungskabels 5 einzuspeisen,
und ein Ausgangsport 8f des Demultiplexers 7 stellt
das Prüfsignal
bereit, nachdem dieses die Strecke des optischen Signalübertragungskabels 5 und
den Verstärker 6 durchlaufen
hat.
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Bezug
nehmend auf 2 ist zwischen den Eingangsport
des Verstärkers 6 und
die Strecke des optischen Signalübertragungskabels 5 eine
Leistungsüberwachungseinrichtung 9 zur Überwachung der
Leistungspegel der Signale an dem Eingangsport des Verstärkers 6 geschaltet.
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Ein
dritter Pumpsignalsender 12a und ein vierter Pumpsignalsender 12b sind über eine
Kopplungsanordnung 11 an die Strecke des optischen Signalübertragungskabels 5 über einen
zweiten Multiplexer 10 angekoppelt.
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Die
Funktionsweise der in 2 gezeigten zweiten Vorrichtung
ist im Wesentlichen die gleiche wie die Funktionsweise der in 1 gezeigten
ersten Vorrichtung.
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Obgleich 2 eine
Leistungsüberwachungseinrichtung 9 enthält, könnte die
Anordnung eines Überwachungspunktes
an dem Eingangsport des Verstärkers 6 aus 1 als
Alternative für
die Leistungsüberwachungseinrichtung
genutzt werden.
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In 2 fungieren
die Kopplungsanordnung 11 und der zweite Multiplexer 10 als
eine alternative Anordnung zu der in 1 zum Einspeisen
von Pumpsignalen auf die Strecke des optischen Signalübertragungskabels 5,
und die Leistungsüberwachungseinrichtung 11 misst
die Leistungspegel der Signale an dem Eingangsport des Verstärkers 6.
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Die
in 2 gezeigte Kopplungsanordnung 11 kann
derart vorgesehen sein, dass eine Übertragung von Energie auf
die Strecke des optischen Signalübertragungskabels
von den Pumpsendern entweder in Vorwärts- oder in Rückwärtsrichtung
möglich
ist.
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Obgleich
bei den in den begleitenden Zeichnungen gezeigten Vorrichtungen
zwei Pumpsignalsender vorhanden sind, können mehr als zwei Pumpsignalsender
genutzt werden, und man wird verstehen, dass bei einer Wellenlängenmultiplex(WDM)-Vorrichtung die Anzahl
der Pumpsender von der Anzahl der verfügbaren Wellenlängen abhängt, um
eine flache Verstärkung
oder irgendeinen anderen ausgewählten
Zustand über
den Bereich von Wellenlängen
hin zu erzielen. Wie zuvor bestimmen die Verhältnisse der Leistungspegel
der Pumpsignale das Gesamtergebnis.
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In
beiden Vorrichtungen, der ersten und der zweiten, kann der Prüfsignalsender 3 bei
einer bandexternen Wellenlänge
oder bei der Wellenlänge
eines optischen Überwachungskanals,
der in der Vorrichtung genutzt wird, arbeiten. Alternativ kann ein
Signalsender der Vorrichtung ausgewählt werden, um als Prüfsignalsender
zu dienen.
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Die
Vorrichtung kann eine einzelne Strecke eines optischen Signalübertragungskabels
enthalten, wie in den 1 und 2 gezeigt
ist, oder sie kann mehrere Strecken optischer Signalübertragungskabel
umfassen, die in Reihe geschaltet sind und durch Verstärkerstufen
getrennt sind.
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Der
vorstehende Betrieb kann als Teil der normalen Startprozedur der
Vorrichtung oder als eine spezielle Inbetriebnahmeprozedur ausgeführt werden.
Sobald das Verhältnis
oder die Verhältnisse
der Leistungspegel festgesetzt sind, werden die Pumpleistungen und
eine mittlere Verstärkung
dynamisch überwacht.
Das Verstärkungsprofil,
welches üblicherweise
ein flaches Verstärkungsprofil
ist, wird dann aufrechterhalten, da Änderungen auf Grund von beispielsweise
thermischen Wirkungen und den Auswirkungen eines erneuten Spleißens die
Pumpwellenlängen
gleichermaßen
beeinflussen. Änderungen
in der Verstärkung
wird durch Anpassung der Pumpleistungen Rechnung getragen, während das
Leistungsverhältnis
oder die Leistungsverhältnisse,
die ursprünglich
bestimmt worden sind, beibehalten werden.
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Die
durch Ausführung
des vorstehenden Verfahrens erzielten Ergebnisse können angewandt werden,
um Schwankungen bei der Pumpwellenlänge auf Grund von Herstellungstoleranzen
in Rechnung zu ziehen, beispielsweise wenn eine Pumpe durch eine ähnliche
Pumpe ersetzt wird. Das Verfahren ist auf eine mitpumpende Architektur
anwendbar, bei der das Pumpsignal in der gleichen Richtung wie die
Arbeitssignale läuft,
oder auf eine gegenpumpende Architektur, bei der das Pumpsignal
in der zu den Arbeitssignalen entgegengesetzten Richtung läuft.
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Der
bei einer bestimmten Pumpwellenlänge erzielte
Verstärkungsbetrag
und folglich das erforderliche Verhältnis oder die Verhältnisse
sind entsprechend der Pumpleistung für unterschiedliche Arten von
optischen Fasern, Produktionschargen unterschiedlich und müssen auf
streckenweiser Basis bestimmt werden. Das vorstehende Verfahren
bestimmt experimentell ein Verhältnis
oder Verhältnisse
von Spitzenverstärkungen,
die von jeder Pumpe für
einzelne Faserarten und Strecken erforderlich sind, indem der Verstärkungsbetrag
für eine
ausgewählte Pumpe
bestimmt wird.
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Es
ist einfach und relativ billig, die Pumpleistungen während des
normalen Betriebs der Vorrichtungen zu messen, wogegen es schwer
und teuer ist, das Verstärkungsprofil
der Vorrichtung zu überwachen.
Darüber
hinaus ist es, selbst wenn das Verstärkungsprofil während des
normalen Betriebs überwacht
wird, schwierig zu bestimmen, welches Pumpsignal oder welche Pumpsignale
in der Leistung angepasst werden sollten, und in welcher Richtung,
um ein gewünschtes
Verstärkungsprofil
zu erreichen.
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Es
hat sich herausgestellt, dass die Raman-Verstärkung nützlich ist, um eine verteilte
Verstärkung
in faseroptischen Langstrecken- und Ultralangstrecken-Übertragungssystemen
zur Verfügung
zu stellen, welche das Signal/Rausch-Verhältnis und die Qualität des Signals
verbessert.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist insbesondere dort sinnvoll, wo die Vorrichtung wegen ihres Standortes
oder aus irgendeinem anderen Grund aus der Ferne gesteuert wird.