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BEANSPRUCHUNG
DER PRIORITÄT
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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität einer Anmeldung mit dem Titel „Dispersion-Compensated
Raman Optical Fiber Amplifier",
angemeldet bei dem Koreanischen Amt für gewerblichen Rechtsschutz
am 20. Februar 2002 und mit der zugeordneten Serial No. 02-8955,
wobei die Inhalte davon hier unter Bezugnahme darauf eingeschlossen
werden.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Sachgebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf optische Kommunikationssysteme,
und, insbesondere auf einen optischen Faserverstärker, angeordnet zwischen einem
optischen Sendeblock und einem optischen Empfangsblock zum Verstärken von
Signalen.
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2. Beschreibung des in
Bezug stehenden Stands der Technik
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Gleichzeitig
mit dem zunehmenden Erfordernis nach mehr Daten sind optische Kommunikationssysteme
mit Wellenlängen-Division-Multiplexing (wavelength
division multiplexing – WDM)
entwickelt worden, um die zunehmende Übertragungskapazität zu erfüllen. In
WDM-Systemen kann die Kapazität durch
Erhöhen
der Anzahl von Übertragungskanälen oder
Erhöhen
der Übertragungsgeschwindigkeit
erhöht
werden. Die Übertragungsgeschwindigkeit,
die bei der optischen Übertragung
erforderlich ist, ist exponenziell von 2,5 Gb/s auf 10 Gb/s angewachsen, und
es wird erwartet, dass sie sich noch mehr durch neuere Entwicklungen
erhöht.
Allerdings erzeugt, wenn die Übertragungsgeschwindigkeit
größer als
10 Gb/s ist, das Auftreten einer Dispersion ernsthafte Probleme.
Hierbei ist eine eine Dispersion kompensierende Faser (dispersion
compensating fiber – DCF)
eingeführt
worden, um die Dispersion, erzeugt während der Datenübertragung,
zu kompensieren. Wenn eine die Dispersion kompensierende Faser eingesetzt
wird, ist es notwendig, optische Signale während einer Über tragung
zu verstärken,
um den Leistungsverlust von optischen Signalen zu kompensieren.
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Das
Patent US-A-5404413 und die JP(A)08330650 offenbaren mit Erbium
dotierte, optische Verstärker,
die eine Lichtquelle zum Pumpen der Faser und eine die Dispersion
kompensierende Faser aufweisen. Aus der US-A-5598294 ist weiterhin
ein optischer Faserverstärker
bekannt. Die EP-A-0903877 und die EP-A-1162768 schlagen Raman verstärkte, optische
Fasern vor, wobei jeder optische Raman-Faserverstärker eine die Dispersion kompensierenden
Faser und eine Pumplichtquelle zum Pumpen der die Dispersion kompensierende Faser
aufweist.
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1 zeigt ein vereinfachtes
Blockdiagramm, das den Aufbau eines bekannten, die Dispersion kompensierenden
optischen Faserverstärkers darstellt.
Wie in der Zeichnung dargestellt ist, umfasst der optische Faserverstärker erste
bis vierte Isolatoren 120, 160, 180 und 220;
eine erste und eine zweite Pumplichtquelle 140 und 210;
einen ersten und einen zweiten, wellenlängen-selektiven Koppler 130 und 200;
eine erste und eine zweite mit Erbium dotierte Faser 150 und 190;
und eine die Dispersion kompensierende, optische Faser 170.
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Im
Betrieb führt
der erste Isolator 120 optische Signale, eingegeben in
den optischen Faserverstärker,
hindurch, blockiert allerdings rückwärts eingeführtes Licht
(oder verhindert es), zum Beispiel das Licht von dem ersten, wellenlängen-selektiven
Koppler 130. Der erste, wellenlängen-selektive Koppler 130 koppelt
optische Signale von dem ersten Isolator 120 mit dem ersten,
gepumpten Licht, gibt sie dann zu der mit Erbium dotierten Faser 150 aus.
Die erste Pumplichtquelle 140 pumpt die erste, mit Erbium
dotierte Faser 150. Für
die erste Pumplichtquelle kann eine Laserdiode verwendet werden.
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Die
erste mit Erbium dotierte Faser 150 wird durch das Pumplicht,
das von dem ersten, wellenlängen-selektiven
Koppler 130 ausgegeben ist, gepumpt, wobei dann die verstärkten, optischen
Signale ausgegeben werden. Der zweite Isolator 160 führt optische
Signale, die über
die erste, mit Erbium dotierte Faser 150 eingegeben sind,
hindurch, während irgendwelches
rückwärts eingegebenes
Licht blockiert wird. Die die Dispersion kompensierende, optische
Faser 170 kompensiert das optische Signal, ausgegeben von
dem zweiten Isolator 160. Die Länge der die Dispersion kompensierenden,
optischen Faser 170 wird unter Berücksichtigung des Transmissionswegs
der optischen Signale bestimmt. Normalerweise wird, wenn der Transmissionsweg
der optischen Signale erhöht
wird, der Grad einer Dispersion der optischen Signale schlecht.
Der dritte Isolator 180 führt optische Signale, ausgegeben
von der die Dispersion kompensierenden Faser 170, hindurch,
und blockiert irgendwelches rückwärts eingegebenes Licht.
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Die
zweite, mit Erbium dotierte Faser 190 wird durch das Pumplicht,
das über
den zweiten, längenwellen-selektiven
Koppler 200 eingegeben wird, gepumpt und verstärkt ein
optisches Signal, ausgegeben von dem dritten Isolator 180,
wobei dann die verstärkten,
optischen Signale ausgegeben werden. Insbesondere verstärkt die
zweite, mit Erbium dotierte Faser 190 die optischen Signale,
deren Stärke
verringert worden ist, während
es durch die Dispersion kompensierende Faser 170 hindurchfährt. Als
solcher koppelt der zweite, wellenlängen-selektive Koppler 200 das
optische Signal, ausgegeben von dem dritten Isolator 180,
mit dem Pumplicht von der zweiten Pumplichtquelle 210 und
gibt es dann zu der zweiten, mit Erbium dotierten Faser 190 aus. Schließlich führt der
vierte Isolator 220 das optische Signal, ausgegeben von
dem zweiten, wellenlängen-selektiven
Koppler 200, hindurch und blockiert irgendwelches rückwärts eingegebenes
Licht.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, erhöht
der die Dispersion kompensierende, optische Faserverstärker nach
dem Stand der Technik die gesamten Produktionskosten, da er eine
hoch präzise
aufgebaute, längliche,
die Dispersion kompensierende Faser verwendet. Weiterhin werden,
aufgrund eines zusätzlichen
Leistungsverlusts der optischen Signale, zusätzliche Verstärkungskomponenten,
wie beispielsweise eine mit Erbium dotierte Faser, Pumplicht oder
ein wellenlängen-selektiver
Koppler, benötigt.
Weiterhin muss, um den die Dispersion kompensierenden Verstärker bei
Breitband-WDM-Systemen mit hoher Dichte anzuwenden, der Verstärker eine
breite und flexible Verstärkungsbandbreite,
geringes Rauschen und eine Mehrzahl von Isolatoren für diese
Zwecke haben. Dies gestaltet folglich den Aufbauvorgang komplizierter
und durch Hinzufügen
von mehr Komponenten werden die gesamten Herstellkosten des optischen
Faserverstärkers
ebenso wie das Volumen des Faserverstärkers erhöht.
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Es
ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend
angegebenen Probleme, die dem Stand der Technik von optischen Fasern zugeordnet
sind, zu beseitigen, und einen weiter verbesserten optischen Faserverstärker mit
ver besserten Verstärkungs-
und die Dispersion kompensierenden Charakteristika ebenso wie mit ökonomisch
akzeptierbaren Kosten zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird mit dem die Dispersion kompensierenden, optischen Raman-Verstärker nach
Anspruch 1 gelöst.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen die Dispersion kompensierenden,
optischen Raman-Faserverstärker,
der niedrige Produktionskosten und eine erhöhte Integration aufweist.
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Dementsprechend
umfasst ein die Dispersion kompensierender, optischer Raman-Faserverstärker: einen
Zirkulator zum Ausgeben von eingegebenen, optischen Signalen zu
einem zweiten Ende über ein
erstes Ende, das mit einer Faser verbunden ist, und zum Ausgeben
von reflektierten, optischen Signalen über das zweite Ende in das
dritte Ende hinein, das mit der Faser verbunden ist; eine die Dispersion kompensierende
Faser zum Kompensieren eingegebener, optischer Signale und reflektierter,
optischer Signale, die durch den Zirkulator hindurchführen, und,
gleichzeitig, zum Ausgeben der optischen Signale nach Durchführen einer
Raman-Verstärkung; eine
Pumpeinrichtung für
ein Raman-Pumpen der die Dispersion kompensierenden Faser; und einen
Reflektor zum Reflektieren der Raman-gepumpten, optischen Signale
und zum Reflektieren der optischen Signale zurück in die die Dispersion kompensierende Faser
hinein.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorstehenden Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
deutlicher anhand der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung
werden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommen
wird, in denen:
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1 zeigt ein schematisches
Diagramm eines die Dispersion kompensierenden, optischen Faserverstärkers nach
dem Stand der Technik;
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2 zeigt ein schematisches
Diagramm eines die Dispersion kompensierenden, optischen Faserverstärkers gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 zeigt ein schematisches
Diagramm eines die Dispersion kompensierenden, optischen Faserverstärkers gemäß einer
zweiten, bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 zeigt ein schematisches
Diagramm eines Vergleichsbeispiels eines die Dispersion kompensierenden,
optischen Faserverstärkers;
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5 zeigt ein schematisches
Diagramm eines die Dispersion kompensierenden, optischen Faserverstärkers gemäß einer
dritten, bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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6 zeigt ein schematisches
Diagramm eines die Dispersion kompensierenden, optischen Faserverstärkers gemäß einer
vierten, bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden hier nachfolgend unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben. Für
den Zweck der Deutlichkeit und Einfachheit sind ausreichend bekannte
Funktionen nicht im Detail beschrieben, da sie die Erfindung in
unnötigem
Detail verdecken würden.
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2 zeigt ein schematisches
Diagramm des die Dispersion kompensierenden, optischen Faserverstärkers (auch
bekannt als ein optischer Raman-Faserverstärker) gemäß einer
ersten, bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, umfasst
der optische Raman-Faserverstärker einen
Isolator 320; einen ersten und einen zweiten, wellenlängenselektiven
Koppler 330 und 370; eine erste und eine zweite Pumplichtquelle 340 und 380;
eine erste und eine zweite, mit Erbium dotierte Faser 350 und 400;
einen Zirkulator 360; eine die Dispersion kompensierende Faser 390;
und einen Reflektor 410.
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Im
Betrieb führt
der Isolator 320 optische Signale einer C-Band-Wellenlängen-Bandbreite (die Effektivität ist die
beste bei 1550nm) hindurch, die in den optischen Raman-Faserverstärker eingegeben sind,
und verhindert rückwärts eingegebenes
Licht, das bedeutet das Licht, das über den ersten, wellenlängen-selektiven
Koppler 330 eingegeben ist. Der erste, wellenlängen-selektive
Koppler 330 koppelt optische Signale, ausgegeben von dem
Isolator 320, zu dem Pumplicht mit einer Wellenlänge von
980nm, gepumpt durch die erste Pumplichtquelle 340, und gibt
es dann zu der ersten, mit Erbium dotierten Faser 350 aus.
Vorzugsweise wird ein selektiver Koppler für eine Wellenlänge von
980/1550nm für
den ersten, wellenlängen-selektiven
Koppler 330 verwendet. Die erste Pumplichtquelle 340 pumpt
die erste, mit Erbium dotierte Faser 350. Genauer gesagt
regt die erste Pumplichtquelle 340 Erbiumionen in der ersten, mit
Erbium dotierten Faser 350 an. Eine Laserdiode, die Pumplicht
mit einer Wellenlänge
von 980nm ausgibt, kann als die Pumplichtquelle 340 verwendet werden.
Die erste, mit Erbium dotierte Faser 350 wird durch das
Pumplicht, ausgegeben von dem ersten, wellenlängen-selektiven Koppler 330,
gepumpt und verstärkt
optische Signale, ausgegeben von dem ersten, wellenlängen-selektiven
Koppler 330, und gibt dann die verstärkten, optischen Signale aus.
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Der
Zirkulator 360 gibt optische Signale aus, die durch die
erste mit Erbium dotierte Faser 350 verstärkt worden
sind, und die über
das erste Ende zu dem zweiten Ende eingegeben sind, und gibt die
optischen Signale, eingegeben über
das zweite Ende, zu dem dritten Ende aus, das mit der Faser 310 verbunden
ist.
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Dabei
koppelt der zweite, wellenlängen-selektive
Koppler 370 das optische Signal, ausgegeben von dem zweiten
Ende des Zirkulators 360, mit dem Pumplicht, ausgegeben
von der zweiten Pumplichtquelle 380, und gibt es dann zu
der die Dispersion kompensierenden Faser 390 aus. Es ist
anzumerken, dass der zweite, wellenlängen-selektive Koppler 370 auch
optische Signale ausgibt, die von der die Dispersion kompensierenden
Faser 390 reflektiert sind, und zwar zurück in das
zweite Ende des Zirkulators 360. Ein selektiver Koppler
für eine
Wellenlänge
von 1540/1550nm kann für
den zweiten, wellenlängen-selektiven
Koppler 370 verwendet werden.
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Wie
weiterhin 2 zeigt, pumpt
die zweite Pumplichtquelle 380 die die Dispersion kompensierende
Faser 390 und die zweite, mit Erbium dotierte Faser 400.
Eine Laserdiode, die ein Pumplicht mit einer Wellenlänge von
1450 nm ausgeben kann, kann als die zweite Pumplichtquelle 380 verwendet
werden.
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Die
die Dispersion kompensierende Faser 390 kompensiert ein
optisches Signal, ausgegeben von dem zweiten, wellenlängen-selektiven
Koppler 370, ebenso wie die Dispersion von optischen Signalen,
die von der zweiten, mit Erbium dotierten Faser 400 reflektiert
sind, und führt
gleichzeitig eine Raman-Verstärkung
in Bezug auf die optischen Signale, bevor diese ausgegeben werden,
durch. Um die Dispersion entsprechend zu 80 km einer Kommunikation zu
kompensieren, verwendet die die Dispersion kompensierende Faser 390 eine
Single-Mode-Faser, die eine Länge
von 40 km und einen Einsetzverlust von 6dB besitzt. In einer normalen
Situation, bei der eine eine Dispersion von 80km kompensierende
Faser erforderlich ist, kann die vorliegende Erfindung die erforderliche
Länge der
die Dispersion kompensierenden Faser 390 so kompensieren,
dass sie die Hälfte der
optischen Signale, erforderlich für einen Dispersionskompensationsdurchgang
durch die die Dispersion kompensierende Faser 390, ist,
um denselben Effekt zu erreichen, und zwar aufgrund der Reflexion von
Signalen unter Verwendung des Reflektors 410. Zusätzlich führt die
die Dispersion kompensierende Faser 390 eine Raman-Verstärkung in
Bezug auf die optischen Signale durch, die dort hindurch eingegeben
werden. Es ist anzumerken, dass die die Dispersion kompensierende
Faser 390 mit Licht einer Wellenlänge von 1450nm gepumpt wird.
Hierbei könnte die
Wellenlänge
des Pumplichts in Abhängigkeit
von der Wellenlänge
des optischen Signals geändert
werden, und, alternativ, kann ein Pumplicht mit einer erwünschten
Wellenlängen-Bandbreite
eingesetzt werden.
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Die
zweite, mit Erbium dotierte Faser 400 wird durch ein verbleibendes
Pumplicht, ausgegeben von der die Dispersion kompensierenden Faser 390, gepumpt
und dient dazu, das optische Signal, ausgegeben von der die Dispersion
kompensierenden Faser 390, zu verstärken, und gibt schließlich die
verstärkten,
optischen Signale aus. Weiterhin verstärkt die zweite, mit Erbium
dotierte Faser 400 optische Signale, die durch den Reflektor 400 reflektiert
sind. Der Reflektor 410 reflektiert ein optisches Signal, ausgegeben
von der zweiten, mit Erbium dotierten Faser 400, und richtet
es zurück
in die zweite, mit Erbium dotierte Faser 400. Für den Reflektor 410 ist
ein Fasergitter, das eine Totalreflexion in Bezug auf das Licht
mit einer C-Band-Wellenlänge durchführt, bevorzugt.
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3 zeigt ein schematisches
Diagramm eines eine Dispersion kompensierenden, optischen Faserverstärkers gemäß einer
zweiten, bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Ähnlich
wie zuvor umfasst der optische Raman-Faserverstärker einen Isolator 520,
einen ersten und einen zweiten, wellenlängenselektiven Koppler 530 und 580,
eine erste und eine zweite Pumplichtquelle 540 und 600,
eine erste und eine zweite, mit Erbium dotierte Faser 550 und 570,
einen Zirkulator 560, eine die Dispersion kompensierende
Faser 580 und einen Reflektor 610. Um eine Redundanz
zu vermeiden, werden die Beschreibungen des Isolators 520,
der ersten Pumplichtquelle 540, des ersten, wellenlängen-selektiven
Kopplers 530 und der ersten, mit Erbium dotierten Faser 550 weggelassen,
da der Aufbau und die Be triebsweise im Wesentlichen dieselben sind
wie diejenigen, die vorstehend in Bezug auf 2 beschrieben sind.
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Im
Betrieb empfängt
der Zirkulator 560 einen verstärkten Signalausgang von der
ersten, mit Erbium dotierten Faser 550 über das erste Ende und führt es weiter
zu dem zweiten Ende, und führt
gleichzeitig irgendwelche optischen Signale, empfangen über das
zweite Ende, zu dem dritten Ende, das mit der optischen Faser 510 verbunden
ist.
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Die
zweite, mit Erbium dotierte Faser 570 wird durch das verbleibende
Pumplicht, eingegeben über
die die Dispersion kompensierende Faser 580, gepumpt, und
verstärkt
gleichzeitig das optische Signal, ausgegeben von dem Zirkulator 560.
Zusätzlich verstärkt die
zweite, mit Erbium dotierte Faser 570 optische Signale,
die reflektiert werden, und von der die Dispersion kompensierende
Faser 580 ankommen. Die die Dispersion kompensierende Faser 580 weist
eine eine 40km Dispersion kompensierende Faser mit einem Einsetzverlust
von 6dB auf.
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Die
zweite Pumplichtquelle 600 pumpt die die Dispersion kompensierende
Faser 580 und die zweite, mit Erbium dotierte Faser 570 über den
zweiten, wellenlängenselektiven
Koppler 590. Eine Laserdiode wird vorzugsweise als die
Pumplichtquelle 600 verwendet und gibt das Pumplicht, das
eine Bandbreite von 1450nm besitzt, aus. Der zweite, wellenlängen-selektive
Koppler 590 koppelt die optischen Signale, die durch den
Reflektor 610 reflektiert sind, mit dem Pumplicht von der
zweiten Pumplichtquelle 600, und gibt sie dann zu der die
Dispersion kompensierenden Faser 580 aus. Gleichzeitig
gibt der zweite, wellenlängen-selektive
Koppler 590 optische Signale, ausgegeben von der die Dispersion
kompensierenden Faser 580, zu dem Reflektor 610 hin
aus. In der Ausführungsform
kann ein wellenlängen-selektiver
Koppler für
1450/1550nm für
den zweiten, wellenlängen-selektiven
Koppler 590 verwendet werden.
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4 zeigt ein schematisches
Diagramm eines die Dispersion kompensierenden, optischen Faserverstärkers. Der
optische Raman-Faserverstärker umfasst
einen ersten und einen zweiten Isolator 720 und 820,
einen ersten und einen zweiten, wellenlängenselektiven Koppler 730 und 780,
eine erste und eine zweite Pumplichtquelle 720 und 790,
eine erste und eine zweite, mit Erbium dotierte Faser 750 und 810,
einen Zirkulator 760, eine die Dispersion kompensierende
Faser 770 und einen Reflek tor 800. Um eine Redundanz
zu vermeiden, werden die Funktionen des ersten Isolators 720,
der ersten Pumplichtquelle 740, des ersten, wellenlängen-selektiven Kopplers 730 und
der ersten, mit Erbium dotierten Faser 750 weggelassen,
da sie in dem vorhergehenden Absatz in Bezug auf 2 beschrieben sind.
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Im
Betrieb empfängt
der Zirkulator 760 einen verstärkten Signalausgang von der
ersten, mit Erbium dotierten Faser 750 über das erste Ende und gibt es
zu dem zweiten Ende hin aus. Zur selben Zeit gibt der Zirkulator 760 optische
Signale, empfangen darin über
das zweite Ende, aus, und führt
sie zu dem dritten Ende weiter, das mit der Faser 710 verbunden
ist. Die die Dispersion kompensierende Faser 770 kompensiert
ein optisches Signal, ausgegeben von dem Zirkulator 760,
ebenso wie die optischen Signale, die von dem zweiten, wellenlängen-selektiven
Koppler 780 reflektiert sind. Gleichzeitig führt die
die Dispersion kompensierende Faser 770 eine Raman-Verstärkung in
Bezug auf die optischen Signale, die dort hindurchführen, durch.
Die die Dispersion kompensierende Faser 770 weist eine
40 km die Dispersion kompensierende Faser auf, deren Einsetzverlust
6dB beträgt,
und wird durch das Pumplicht, ausgegeben von dem zweiten, wellenlängen-selektiven
Koppler 780, gepumpt. Die zweite Pumplichtquelle 790 pumpt die
die Dispersion kompensierende Faser 770 und die zweite,
mit Erbium dotierte Faser 810. Eine bevorzugt verwendete
zweite Pumpenquelle 790 ist eine Laserdiode, die ein Pumplicht
mit einer Wellenlänge
von 1450nm ausgibt.
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Der
zweite, wellenlängen-selektive
Koppler 780 koppelt optische Signale, die von dem Reflektor 800 reflektiert
sind, mit dem Pumplicht, das von der zweiten Pumplichtquelle 790 eingegeben
ist, und gibt sie dann zu der die Dispersion kompensierenden Faser 770 aus.
Weiterhin gibt der zweite, wellenlängen-selektive Koppler 780 optische
Signale, die von der die Dispersion kompensierenden Faser 770 eingegeben
sind, zu dem Reflektor 800 aus. Ein bevorzugt verwendeter,
zweiter, wellenlängenselektiver Koppler 780 ist
ein 1450/1550nm wellenlängen-selektiver
Koppler.
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Der
Reflektor 800 reflektiert optische Signale, eingegeben
von dem zweiten, wellenlängen-selektiven
Koppler 780, und führt
sie zurück
in die die Dispersion kompensierende Faser 770. Für den Reflektor 800 wird
ein Fasergitter, das eine Totalreflexion in Bezug auf das Licht
mit einer C-Band-Wellenlänge
durchführt,
verwendet. Die zweite, mit Erbium dotierte Faser 810 wird
durch das verbleibende Pumplicht, ein gegeben über den Zirkulator 760,
gepumpt und verstärkt
optische Signale, eingegeben über
den Zirkulator 760, wobei dann schließlich die verstärkten, optischen
Signale ausgegeben werden. Der zweite Isolator 820 führt dann
optische Signale mit einer Wellenlänge von 1550nm, eingegeben
von der zweiten, mit Erbium dotierten Faser 810, durch und
blockiert rückwärts eingegebenes
Licht.
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5 zeigt ein schematisches
Diagramm eines die Dispersion kompensierenden, optischen Faserverstärkers gemäß einer
dritten, bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der optische Raman-Faserverstärker umfasst
einen Zirkulator 920, einen ersten und einen zweiten, wellenlängen-selektiven
Koppler 930 und 970, eine erste und eine zweite
Pumplichtquelle 940 und 980, eine mit Erbium dotierte
Faser 950, eine die Dispersion kompensierende Faser 960 und
einen Reflektor 990.
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Im
Betrieb führt
der Zirkulator 920 optische Signale, die über das
erste Ende eingegeben sind, zu dem zweiten Ende weiter und gibt
optische Signale, die über
das zweite Ende eingegeben sind, zu dem dritten Ende aus, das mit
der Faser 910 verbunden ist. Die erste Pumplichtquelle 940 pumpt
die mit Erbium dotierte Faser 950 und die die Dispersion
kompensierende Faser 960. Als die erste Pumplichtquelle 940 kann
eine Laserdiode, die Pumplicht mit einer Bandbreite von 1450nm ausgibt,
verwendet werden. Der erste, wellenlängen-selektive Koppler 930 koppelt
optische Signale, eingegeben über
den Zirkulator 920, mit dem Pumplicht von der ersten Pumplichtquelle 940,
und gibt sie dann zu der mit Erbium dotierten Faser 950 aus.
Gleichzeitig gibt der erste, wellenlängen-selektive Koppler 930 optische
Signale, eingegeben von der mit Erbium dotierten Faser 950, zu
dem Zirkulator 920 aus. Ein bevorzugt verwendeter, erster
wellenlängen-selektiver
Koppler 930 ist ein selektiver Koppler für eine Wellenlänge von 1450/1550nm.
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Die
mit Erbium dotierte Faser 950 wird durch Pumplicht gepumpt,
das über
den ersten, wellenlängen-selektiven
Koppler 930 in einer Vorwärtsrichtung eingegeben ist,
und das verbleibende Pumplicht, das über die die Dispersion kompensierende
Faser 960 in einer Umkehrrichtung eingegeben ist. Weiter
verstärkt
die mit Erbium dotierte Faser 950 optische Signale, die
reflektiert sind und von der die Dispersion kompensierenden Faser 960 ausgegeben
sind.
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Die
die Dispersion kompensierende Faser 960 kompensiert ein
optisches Signal, ausgegeben von der mit Erbium dotierten Faser 950 und
von dem zweiten, wel lenlängen-selektiven
Koppler 970. Dabei führt
die die Dispersion kompensierende Faser 960 eine Raman-Verstärkung in
Bezug auf die optischen Signale durch, bevor diese ausgegeben werden.
Die die Dispersion kompensierende Faser 960 weist eine 40km
die Dispersion kompensierende Faser auf, deren Einsetzverlust 6dB
beträgt,
und wird durch das Pumplicht gepumpt, das über den zweiten, längenwellenselektiven
Koppler 970 eingegeben ist.
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Der
zweite, wellenlängen-selektive
Koppler 970 koppelt optische Signale, die von dem Reflektor 990 reflektiert
sind, mit dem Pumplicht von der zweiten Pumplichtquelle 980 und
gibt optische Signale, eingegeben von der die Dispersion kompensierenden
Faser 960, zu dem Reflektor 990 aus. Ein bevorzugt
verwendeter, zweiter, wellenlängen-selektiver Koppler 970 ist
ein selektiver Koppler für
eine Wellenlänge
von 1450/1550nm. Die zweite Pumplichtquelle 980 pumpt die
die Dispersion kompensierende Faser 960 und eine bevorzugt
verwendete zweite Pumplichtquelle 980 ist eine Laserdiode,
die ein Pumplicht mit einer Wellenlänge von 1450nm ausgibt. Der
Reflektor 990 reflektiert optische Signale, eingegeben
von dem zweiten, längenwellenselektiven
Koppler 970, und führt
sie zurück
in die die Dispersion kompensierende Faser 960. Für den Reflektor 990 wird
ein Fasergitter, das eine Totalreflexion in Bezug auf das Licht
mit einer C-Band-Wellenlänge durchführt, verwendet.
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6 zeigt ein schematisches
Diagramm eines die Dispersion kompensierenden, optischen Faserverstärkers gemäß einer
vierten, bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der optische Raman-Faserverstärker umfasst
einen Zirkulator 1020, einen wellenlängen-selektiven Koppler 1030,
eine Pumplichtquelle 1040, eine die Dispersion kompensierende
Faser 1050, eine mit Erbium dotierte Faser 1060 und
einen Reflektor 1070.
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Im
Betrieb gibt der Zirkulator 1020 optische Signale, die über das
erste Ende eingegeben sind, zu dem zweiten Ende aus und gibt optische
Signale, die über
das zweite Ende eingegeben sind, zu dem dritten Ende aus, das mit
der optischen Faser 1010 verbunden ist. Der wellenlängen-selektive
Koppler 1030 koppelt optische Signale, eingegeben über den
Zirkulator 1020, mit dem Pumplicht von der ersten Pumplichtquelle 1040,
und gibt sie dann zu der die Dispersion kompensierenden Faser 1050 aus.
Ein bevorzugt verwendeter, wellenlängen-selektiver Koppler 1030 ist
ein selektiver Koppler für
eine Wellenlänge
von 1450/1550 nm. Die Pumplichtquelle 1040 pumpt die die
Dispersion kompensierende Faser 1050 und die mit Erbium
dotierten Faser 1060. Als Pumplichtquelle 1040 kann
eine Laserdiode, die ein Pumplicht mit einer Bandbreite von 1450nm
ausgibt, verwendet werden.
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Die
die Dispersion kompensierende Faser 1050 kompensiert optische
Signale, die über
den wellenlängen-selektiven
Koppler 1030 eingegeben sind, und die Dispersion von optischen
Signalen, die zurück über die
mit Erbium dotierte Faser 1060 reflektiert werden. Gleichzeitig
führt die
die Dispersion kompensierende Faser 1050 eine Raman-Verstärkung in
Bezug auf die optischen Signale durch, die zurück von der mit Erbium dotierten
Faser 1060 reflektiert sind, bevor diese ausgegeben werden.
Die die Dispersion kompensierende Faser 105 weist eine 40km
Dispersions-Kompensier-Faser
auf, deren Einsetzverlust 6dB beträgt, und wird durch Pumplicht
gepumpt, das über
den wellenlängen-selektiven
Koppler 1030 eingegeben ist.
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Die
mit Erbium dotierte Faser 1060 wird durch das verbleibende
Pumplicht gepumpt, was über
die die Dispersion kompensierende Faser 1050 eingegeben
ist, und verstärkt
optische Signale, eingegeben über
die die Dispersion kompensierende Faser 1050, und optische
Signale, die durch den Reflektor 1070 reflektiert sind.
Der Reflektor 1070 reflektiert optische Signale, eingegeben
von der mit Erbium dotierten Faser 1060, zurück in die
mit Erbium dotierte Faser 1060. Für den Reflektor 1070 wird
ein Fasergitter, das eine Totalreflexion in Bezug auf das Licht mit
einer C-Band-Wellenlänge durchführt, verwendet.
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Zusammengefasst
kann der die Dispersion kompensierende, optische Raman-Faserverstärker, der
die Prinzipien der vorliegenden Erfindung einsetzt, die gesamten
Herstellkosten verringern und eine Integration des Verstärkers verbessern,
indem die Länge
der die Dispersion kompensierenden Faser unter der Verwendung eines
Zirkulators und eines Reflektors verringert wird und indem ermöglicht wird, dass
die die Dispersion kompensierende Faser die Raman-Verstärkung durchführt. Zusätzlich besitzt der
die Dispersion kompensierende, optische Raman-Faserverstärker gemäß der vorliegenden
Erfindung andere Vorteile, zum Beispiel eine relativ breite und
flexible Verstärkungsbandbreite,
und ein Merkmal eines niedrigen Rauschens kann unter Verwendung
des erfindungsgemäßen Aufbaus,
wie er hier erläutert
ist, erreicht werden. Weiterhin erfordert der die Dispersion kompensierende,
optische Raman-Faserverstärker gemäß der vorliegenden
Erfindung kein kompliziertes Design oder gesonderte Bauteile, und
als Folge davon können
die Gesamtherstellkosten und die Größe des optischen Faserverstärkers stark
verringert werden.
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Während die
Erfindung unter Bezugnahme auf eine bestimmte, bevorzugte Ausführungsform
davon dargestellt und beschrieben worden ist, wird für Fachleute
auf dem betreffenden Fachgebiet verständlich werden, dass verschiedene Änderungen
in der Form und im Detail vorgenommen werden können, ohne den Schutzumfang
der Erfindung, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, zu verlassen.