DE69033867T2

DE69033867T2 - Optischer Verstärker und optisches Übertragungssystem damit

Info

Publication number: DE69033867T2
Application number: DE69033867T
Authority: DE
Inventors: Masuo Suyama
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-08-31
Filing date: 1990-08-31
Publication date: 2002-06-27
Anticipated expiration: 2010-09-01
Also published as: DE69034006T2; JP3137632B2; EP1063795A2; DE69033859D1; US5535050A; DE69029072T2; US5299048A; EP0669730A3; EP0674403A1; EP0676871B1; EP0415438A2; EP0674403B1; EP0669730B1; EP0669730A2; US5526163A; DE69034006D1; DE69029072D1; US5510931A; US5546213A; EP1063795A3

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Verstärker zum Verstärken eines eingegebenen optischen Signals mit einer optischen Faser, die mit einem Seltenerdenelement dotiert ist und die ein Ausgangsende und ein Eingangsende hat, und einer Pumplichtquelle, die einen Pumplichtstrahl aussendet, der zu entweder dem Eingangsende oder dem Ausgangsende der optischen Faser einzuführen ist.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein optisches Übertragungssystem zum Übertragen eines optischen Signals, einschließlich eines optischen Verstärkers.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Verstärken eines optischen Signals durch eine optische Faser, die mit einem Seltenerdenelement dotiert ist und die ein Ausgangsende und ein Eingangsende hat, welches Verfahren den Schritt zum Aussenden eines Pumplichtstrahls aufweist, der zu entweder dem Eingangsende oder dem Ausgangsende der optischen Faser einzuführen ist.
Optische Verstärker, die ein optisches Signal direkt und nicht unter Verwendung einer elektrischen Schaltung verstärken können, werden aufgrund ihrer bitratenfreien Charakteristik, ihrer Bereitschaft zum Bereitstellen einer großen Kapazität und ihrer Fähigkeit zum Verstärken mehrerer Kanäle in einem Block in vielen Forschungsinstituten als Schlüsselvorrichtung im optischen Kommunikationssystem der Zukunft intensiv studiert. Als optische Kommunikationssysteme, die solche optischen Verstärker enthalten, sind solche vorgeschlagen, die den optischen Verstärker als optischen Leistungsverstärker zum Kompensieren einer Verzweigung oder eines Einfügungsverlustes und zum Erhöhen der Übertragungsleistung verwenden, die den optischen Verstärker als optischen Vorverstärker für eine Verbesserung einer Empfangsempfindlichkeit verwenden, die den optischen Verstärker als optischen Wiederhol- bzw. Zwischenverstärker verwenden, wodurch eine Miniaturisierung des Zwischenverstärkers erreicht wird und eine Zuverlässigkeit beim Zwischenverstärker erhöht wird, usw. Es werden Untersuchungen für einen optimierten Aufbau solcher Systeme durchgeführt.
Optische Verstärker, die die Objekte der Untersuchungen sind, die bislang durchgeführt sind, werden allgemein klassifiziert in: (a) diejenigen, die eine optische Faser verwenden, die mit einem Seltenerdenelement dotiert ist, wie beispielsweise Er, Nd und Yb (hierin nachfolgend "seltenerden-dotierte Faser" genannt, wobei dieser Ausdruck einen weiten Bereich von Wellenleiterstrukturen einschließlich eines Wellenleiters, der mit einem Seltenerdenelement dotiert ist, abdeckt); (b) diejenigen, die ein Halbleiterlasertyp sind; und (c) diejenigen, die die Nichtlinearität innerhalb einer optischen Faser verwenden. Von diesen hat der obige optische Verstärker (a), d.h. derjenige, der eine seltenerden-dotierte Faser verwendet, solche vorteilhaften Charakteristiken, daß er keine Abhängigkeit von einer Polarisierung hat, ein niedriges Rauschen erzeugt und einen geringen Verlust bei seiner Kopplung mit der Übertragungsleitung veranlaßt.
Wenn ein optischer Verstärker als optischer Repeater bzw. Zwischenverstärker bzw. Wiederholverstärker verwendet wird, ist eine Überwachungs-Steuerfunktion für ihn unverzichtbar. Als Überwachungssystem, das auf den obigen optischen Verstärker (b) anwendbar ist, d.h. denjenigen, der von einem Halbleiterlasertyp ist, ist ein System bekannt, das beispielsweise in Ellis, A.D. et al.: Supervisory system for cascaded semiconductor laser amplifier repeaters, Electron. Lett., Vol. 25, No. 5, S. 309-311 (2. März 1989) offenbart ist. Da dieses System so ist, daß der Injektionsstrom zum optischen Verstärker vom Halbleiterlasertyp darin erfaßt wird, kann dasselbe System, wie es ist, nicht auf das optische Kommunikationssystem angewendet werden, das mit einem optischen Faserverstärker versehen ist. Anders ausgedrückt, ist kein Überwachungs-Steuersystem nach dem Stand der Technik gefunden worden, das für optische Faserverstärker geeignet ist.
ELECTRONIC LETTERS, Vol. 25, No. 17, 17. August 1989, Stevenage, GB, Seiten 1131-1133, offenbart, einen optischen Verstärker zu schaffen, der eine optische Faser aufweist, die mit Erbium dotiert ist, und einen Laseroszillator, der durch einen akustisch-optisch modenverriegelten GaInAsP- Halbleiterlaser gebildet ist. Eine Emission von Licht von einer unbedeckten Diodenseite einer GaInAsP- Stegwellenleitervorrichtung wird parallel gerichtet und in einen Eingangsarm eines Sicherungs-Faserkopplers (WDM- Kopplers) zurückfokussiert, was ermöglicht, daß eine in den Oszillator eingespeiste Leistung und eine Wellenlänge an einem Ausgangsanschluß überwacht werden, wobei der andere Teil zur optischen Verstärkerfaser thermisch gespleißt wird. Demgemäß erfordert eine Überwachungssteuerung der Vorrichtung eine vergleichsweise komplizierte Struktur.
ELECTRONIC LETTERS, vol. 25, No. 14, 6. Juli 1989, Stevenage, GB, Seiten 885-887 offenbart, einen optischen Verstärker zu schaffen, der eine optische Faser aufweist, die mit einem Seltenerdenelement dotiert ist, zum gleichzeitigen Verstärken einer Vielzahl von intensitätmodulierten optischen Signalen mit einer bestimmten Verstärkung, wobei eines der verstärkten Signale unter Verwendung eines Wellenleiterfrequenz- Auswahlschalters ausgewählt wird und mit einer bestimmten Empfindlichkeit eines Empfängers direkt erfaßt wird, der mit einem Ausgangsende der optischen Faser verbunden ist.
JP-A-59 101 629 offenbart, einen optischen Verstärker zu schaffen, der eine optische Faser, eine Pumplichtquelle und eine Rückkoppelschaltung zum Steuern einer Eingabe zur optischen Faser von Pumplicht durch einen Teil einer Ausgabe eines Photodetektors eines verstärkten Lichtsignals aufweist.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen optischen Verstärker des Typs zu schaffen, wie er hierin oben im ersten Absatz spezifiziert ist, welcher optische Verstärker geeignet ist, eine Steuerung des Verstärkers auf eine vergleichsweise billige Weise zu überwachen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Übertragungssystem zum Übertragen eines optischen Signals zu schaffen, einschließlich eines solchen optischen Verstärkers.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Verstärken eines optischen Signals auf eine Weise, wie sie hierin oben beschrieben ist, zu schaffen, welches Verfahren ein Überwachen einer Signalverstärkung auf eine vergleichsweise einfache Weise ermöglicht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese Aufgaben jeweils durch Schaffen eines optischen Verstärkers, wie er im Anspruch 1 spezifiziert ist, und durch Schaffen eines optischen Übertragungssystems, wie es im Anspruch 4 spezifiziert ist, und durch Schaffen eines Verfahrens, wie es im Anspruch 5 spezifiziert ist, erreicht.
Weitere Verbesserungen gemäß der vorliegenden Erfindung sind in Unteransprüchen spezifiziert, die jeweils von den Ansprüchen 1 und 5 abhängig sind.
Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und deren Art der Realisierung ergeben sich deutlicher gleichzeitig mit einem besten Verständnis der Erfindung anhand eines Studiums der folgenden Beschreibung und der beigefügten Ansprüche unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein schematisches Diagramm zum Darstellen des Prinzips einer optischen Verstärkung durch eine seltenerden-dotierte Faser;
Fig. 2 zeigt eine erläuternde Zeichnung für eine Fluoreszenz;
Fig. 3 zeigt eine erläuternde Zeichnung der Zeitspanne der Fluoreszenz;
Fig. 4A zeigt eine erläuternde Zeichnung des Prinzips der vorliegenden Erfindung in dem Fall, in dem der Signallichtstrahl und der Pumplichtstrahl in derselben Richtung verlaufen;
Fig. 4B zeigt eine erläuternde Zeichnung des Prinzips der vorliegenden Erfindung in dem Fall, in dem der Signallichtstrahl und der Pumplichtstrahl in entgegengesetzten Richtungen verlaufen;
Fig. 5 zeigt eine erläuternde Zeichnung einer optischen Wiederholverstärkereinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild eines aufwärts gerichteten Wiederholverstärkers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 7 ist ein Blockschaltbild eines Zweiwegeübertragungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt das Prinzip einer optischen Verstärkung mit Hilfe einer seltenerden-dotierten Faser. Das Bezugszeichen 2 bezeichnet eine seltenerden-dotierte Faser, die aus einem Kern 2a und einer Umhüllung bzw. einem Mantel 2b gebildet ist, und bei der der Kern 2a mit einem Seltenerdenelement wie Erbium (Er) dotiert ist. Wird ein Pumplichtstrahl in eine solche seltenerden-dotierte Faser 2 eingeleitet, so werden die Seltenenerdenatome auf ein hohes Energieniveau erregt. Wird ermöglicht, daß ein Signallichtstrahl auf derartige erregte Seltenerdenatome mit einem hohen Energieniveau in der optischen Faser 2 auftrifft, so tritt eine stimulierte Emission von Licht auf, was zu einer Überführung der Seltenerdenatome in den Grundzustand führt, wodurch die Intensität des Signallichtstrahls fortlaufend entlang der optischen Faser erhöht wird, und demnach wird eine Verstärkung des Signallichtstrahls durchgeführt. In dem Fall, in dem das dotierte Seltenerdenelement Erbium (Er) ist, kann beispielsweise ein Laserstrahl, dessen Wellenlänge im 1,49 um Band liegt, als Pumplichtstrahl eingesetzt werden, wenn der Signallichtstrahl mit einer Wellenlänge im 1,55 um Band zu verstärken ist. In dem Fall, in dem das dotierte Seltenerdenelement Neodym (Nd) ist, kann beispielsweise ein Laserstrahl, dessen Wellenlänge im 0,8 um Band liegt, als Pumplichtstrahl benützt werden, wenn ein Signallichtstrahl mit einer Wellenlänge im 1,3 um Band zu verstärken ist. Nun folgt eine Beschreibung der vorliegenden Erfindung unter der Annahme, daß das dotierte Seltenerdenelement Erbium ist.
Wird ein Pumplichtstrahl mit einer Wellenlänge % in eine seltenerden-dotierte Faser eingeleitet, über die ein Signallichtstrahl mit einer Wellenlänge λS weiter übertragen wird, und steht die Wellenlänge λP in einer festgelegten Wellenlänge in Beziehung zur Wellenlänge λS, so wird in der seltenerden-dotierten Faser in der Nähe des Spektrums des Signallichtstrahls eine Fluoreszenz erzeugt, deren Spektrum anhand des Buchstabens F in Fig. 2 gezeigt ist. Die Veränderung der Intensität der Fluoreszenz über die Zeit stimmt nicht völlig mit der Veränderung der Intensität des Pumplichtstrahls über die Zeit überein; d.h., wie es in Fig. 3 gezeigt ist, wird unter der Annahme, daß die Zuführung des Pumplichtstrahls im Zeitpunkt to gestoppt wird, die Intensität der Fluoreszenz nicht augenblicklich zu Null, sondern diese nimmt allmählich mit einer bestimmten Zeitkonstante ab. Wird die Zeitspanne der Fluoreszenz als Zeit t definiert, die verstreicht, bis die Intensität I der Fluoreszenz, ausgehend von ihrem Wert I&sub0;, der vor dem Stoppen des Zuführens des Pumplichtstrahls erhalten wird, auf 1/e von I&sub0; (e: Basis des natürlichen Logarithmus) abnimmt, so ist bekannt, daß selbst bei Stoppen des Zuführens des Pumplichtstrahls die Verstärkungswirkung für den Signallichstrahl ohne Bewirken instabiler Variationen der Verstärkung während einer Zeitperiode in dem Bereich ausgehend vom Zeitpunkt t&sub0; bis ungefähr zu dem Zeitpunkt, in dem die Zeitspanne der Fluoreszenz τ verstrichen ist, aufrecht erhalten wird (Laming, R.I. et al.: Multichannel crosstalk and pump noise characterization of Er³&spplus;-doped fibre amplifier pumped at 980 nm, Electron. Lett., Vol. 25, No. 7, S. 455-456 (30. März 1989)).
Demnach übt in dem Fall, in dem ein Pumplichtstrahl mit einem Hochfrequenzmodulationssignal moduliert wird, dessen Periodendauer kürzer als die Zeitspanne der Fluoreszenz aufgrund des erregten Zustands oder so ist, die Modulation keine ungünstige Auswirkung auf die Verstärkung des Signallichtstrahls aus.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 4A und 4B dient die Fig. 4A zum Beschreiben des Prinzips der vorliegenden Erfindung in dem Fall, in dem der Signallichtstrahl und der Pumplichtstrahl entlang derselben Richtung durch eine seltenerden-dotierte Faser weiter übertragen werden, wohingegen Fig. 4B zum Beschreiben desselben in dem Fall dient, in dem der Signallichtstrahl und der Pumplichtstrahl in entgegengesetzt zueinander verlaufenden Richtungen über eine seltenerdendotierte Faser weiter übertragen werden.
Das System der vorliegenden Erfindung ist derart, daß bei einem optischen Kommunikationssystem bei einem optischen Faserverstärker zum Verstärken eines Signallichtstrahls 4 und eines Pumplichtstrahls 6 über eine seltenerden-dotierte Faser 2, die mit einem Seltenerdenelement dotiert ist, der Pumplichtstrahl 6 mit einem Hochfrequenz-Modulationssignal 8 mit einer Periode moduliert wird, die kürzer als die Zeitspanne der Fluoreszenz aufgrund eines erregten Zustands oder so ist, wodurch die Übertragung von Information mit dem Pumplichtstrahl 6 als Träger zusätzlich zur Übertragung von Information mit dem Signallichtstrahl 4 möglich ist.
Hierbei ist der seltenerden-dotierten Faser, die mit einem Seltenerdenelement dotiert ist, wie es oben beschrieben ist, eine weite Bedeutung beizumessen, die allgemeine Wellenleiterstrukturen abdeckt, wie beispielsweise Wellenleiter, die mit einem Seltenerdenelement dotiert sind. Daher deckt ein optischer Faserverstärker zum Erzielen einer Verstärkung eines Signallichtstrahls durch Weiterübertragung des Signallichtstrahls zusammen mit einem Pumplichtstrahl über eine mit einem Seltenerdenelement dotierte seltenerdendotierte Faser nicht nur optische Verstärker ab, die optische Fasern als Übertragungsmedium für Licht verwenden, sondern auch optische Verstärker, die optische Wellenleiterstrukturen als Übertragungsmedium für Licht einsetzen, wie beispielsweise optische Wellenleiter.
Wird, wie es in Fig. 4A gezeigt ist, der Signallichtstrahl und der Pumplichtstrahl entlang derselben Richtung über die seltenerden-dotierte Faser weiter übertragen, so läßt sich die Übertragung eines Überwachungssignals für den optischen Wiederholverstärker erzielen, bei dem der Pumplichtstrahl der als der Träger wirkt.
Wenn andererseits der Signallichtstrahl und der Pumplichtstrahl in zueinander entgegengesetzt verlaufenden Richtungen über die seltenerden-dotierte Faser ausgebreitet werden, wie es in Fig. 4B gezeigt ist, so kann eine Zweiwegeübertragung durch Übertragung von Information mit dem Signallichtstrahl und Übertragung von Information mit dem Pumplichtstrahl, der als der Träger wirkt, erreicht werden.
Fig. 5 zeigt eine erläuternde Zeichnung einer optischen Wiederholverstärkereinheit, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird. Die Zeichnung zeigt ein System von optischen Zweiwegeübertragungsleitungen, die aus einer aufwärts gerichteten optischen Übertragungsleitung 12 und einer abwärts gerichteten optischen Übertragungsleitung 14 gebildet sind, mit einer oder mehreren (im dargestellten Fall drei) optischen Wiederholverstärkereinheiten 16, die im Fall der optischen Zweiwegeübertragungsleitungen vorgesehen sind. Die optische Wiederholverstärkereinheit 16 enthält einen aufwärts gerichteten Wiederholverstärker 18, der mit der aufwärts gerichteten optischen Übertragungsleitung 12 verbunden ist, und einen abwärts gerichteten Wiederholverstärker 20, der mit der abwärts gerichteten optischen Übertragungsleitung 14 verbunden ist. Der aufwärts gerichtete Wiederholverstärker 18 und der abwärts gerichtete Wiederholverstärker 20 führen wechselseitig eine Kommunikation der Überwachungsinformation zum Erzielen einer Überwachungssteuerfunktion für die optische Wiederholverstärkereinheit zusätzlich zu den allgemeinen Wiederholverstärkerfunktionen durch. Während die Kommunikation der Überwachungsinformation zwischen den aufwärts gerichteten und abwärts gerichteten Wiederholverstärkern 18 und 20 mit Hilfe elektrischer Signale erreicht wird, wird die Übertragung von Überwachungsinformation über die optischen Übertragungsleitungen 12 und 14 mit Hilfe von Pumplichtstrahlen erreicht, die über seltenerden-dotierte Fasern ausgebreitet werden, die in der optischen Wiederholverstärkereinheit 16 enthalten sind.
Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild des aufwärts gerichteten Wiederholverstärkers 18. Der abwärts gerichtete Wiederholverstärker 20 weist dieselbe Blockstruktur wie der aufwärts gerichtete Wiederholverstärker 18 auf. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, beträgt die Wellenlänge des über die optische aufwärts gerichtete Übertragungsleitung 12 des weiter übertragenen Signallichtstrahls beispielsweise 1,536 um oder 1,552 um, und die Wellenlänge des Pumplichtstrahls beträgt beispielsweise 1,49 um. Der Teil des Pumplichtstrahls, der nicht zu der optischen Verstärkung beigetragen hat, erreicht einen aufwärts gerichteten Wiederholverstärker 18. Der Signallichtstrahl und der Pumplichtstrahl werden durch einen optischen Koppler 21 beispielsweise in Teile gemäß einem Verhältnis 1 : 100 aufgeteilt. Der geringere abgetrennte Teil der Strahlen wird zu einem Eingangssignal-Pegeldetektor 22 für die Pegeldetektion des Signallichtstrahls eingegeben. Der größere abgetrennte Teil des Strahls wird bei einem optischen Faserverstärker 24 eingegeben.
Der optische Faserverstärker 24 enthält einen dichroitischen Koppler 26 und eine seltenerden-dotierte Faser 28, deren Kern mit Erbium dotiert ist. Der dichroitische Koppler 26 trennt die Strahlen des optischen Kopplers 21 in den Signallichtstrahl und den Pumplichtstrahl, und er führt den Signallichtstrahl in die seltenerden-dotierte Faser 28 und den Pumplichtstrahl zu einem Empfänger 32. Der dichroitische Koppler 26 reflektiert ferner einen Pumplichtstrahl von einer Pumplichtquelle 30 und führt diesen in die seltenerdendotierte Faser 28.
Der durch den optischen Faserverstärker 24 verstärkte Signallichtstrahl und der Teil des bei der Verstärkung des Signallichtstrahls nicht verbrauchten Pumplichtstrahls werden zusammen bei einem optischen Koppler 36 über einen optischen Isolator 34 eingegeben. Der optische Isolator 34 ist vorgesehen, um das Auftreten einer Oszillation aufgrund der Verstärkung der seltenerden-dotierten Faser 28 als Ergebnis der Bildung einer Resonatorstruktur in dem optischen Pfad einschließlich der seltenerden-dotierten Faser 28 zu vermeiden. Der optische Koppler 36 trennt den eingehenden Signallichtstrahl und den Pumplichtstrahl in Teile gemäß dem Verhältnis 1. 100, und der größere abgetrennte Teil der Strahlen wird erneut in die optisch abwärts gerichtete Übertragungsleitung 12 eingeführt, und der kleinere abgetrennte Teil des Strahls wird bei einem Ausgangssignal- Pegeldetektor 38 eingegeben. Der Ausgangssignal-Pegeldetektor 38 unterdrückt den Pumplichtstrahl mit Hilfe eines hierin enthaltenen optischen Filters, und er detektiert den Pegel des verstärkten Signallichtstrahls.
Die Pumplichtquelle 30 besteht bei der vorliegenden Ausführungsform aus einem Halbleiterlaser, und die Intensität des durch diesen ausgegebenen Pumplichtstrahls oder der Durchschnittswert hiervon wird so gesteuert, daß der Pegel des oben beschriebenen Ausgangssignals mit Hilfe einer APC- Schaltung 40 (einer selbsttätigen Phasensteuerung bzw. Phasenkontrolle) konstant werden kann, in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Ausgangssignal-Pegeldetektors 38. Durch die beschriebene Steuerung wird es möglich, den Signallichtstrahl an dem aufwärts gerichteten Wiederholverstärker 18 in jedem Zeitpunkt auf einem konstanten Ausgangspegel zu halten, unabhängig von dem Pegel des bei dem aufwärts gerichteten Wiederholverstärker 18 eingegebenen Signallichtstrahls.
Der Eingangssignalpegel des Eingangssignal-Pegeldetektors 22, der Ausgangssignalpegel der Ausgangssignal-Pegeldetektors 38, der Pumpstrom (der Vorspannstrom für den Halbleiterlaser) in der Pumplichtquelle 30 und das Pumplichtausgangssignal desselben werden an den abwärts gerichteten Wiederholverstärker 20 als Überwachungsinformation für die Abwärtsrichtung abgegeben, die an die optische abwärts gerichtete Übertragungsleitung 14 durch Modulation des Pumplichtstrahls hiermit abgegeben wird (vgl. auch Fig. 5).
Andererseits wird die Überwachungsinformation für die Abwärtsrichtung durch den aufwärts gerichteten Wiederholverstärker 18 über einen Signalprozessor 44 angenommen, und der Pumplichtstrahl der Pumplichtquelle 30 wird anhand der Überwachungsinformation für die Abwärtsrichtung moduliert, wodurch die Überwachungsinformation für die Abwärtsrichtung über die optische aufwärts gerichtete Übertragungsleitung 12 übertragen wird. Der detaillierte Betrieb der obigen Vorgehensweise wird im folgenden beschrieben. Durch den Empfänger 32 des aufwärts gerichteteten Wiederholverstärkers wird ein Ausgabebefehl gemäß Überwachungsinformation für die Abwärtsrichtung für den aufwärts gerichteten Wiederholverstärker 18 empfangen, und hierauf decodiert der Empfänger 32 den Befehl und teilt einem Kontroller 46 den decodierten Befehl mit. Diese Decodierung kann dadurch erzielt werden, daß die durch den Empfänger 32 empfangene Adresseninformation einer Detektion unterzogen wird, die in einem Übereinstimmungsdetektor 42 dahingehend durchgeführt wird, ob eine Übreinstimmung mit der hierin vorab gespeicherten Information vorliegt. Bei Empfang des Abgabebefehls der Überwachungsinformation steuert der Kontroller 46 eine Modulationsschaltung 48 in Übereinstimmung mit Überwachungsinformation über die Abwärtsrichtung des Signalprozessors 44, und hierdurch wird beispielsweise der Pumplichtstrahl der Pumplichtquelle 30 in der Intensität moduliert. Durch Vorsehen der Modulationsgeschwindigkeit in diesem Zeitpunkt derart, daß sie ausreichend höher als der Reziprokwert der Zeitspanne der Fluoreszenz in der seltenerden-dotierten Faser 28 selbst dann ist, wenn der Pumplichtstrahl von der Pumplichtquelle 30 moduliert wird, tritt der Modulationsanteil kaum in dem Signallichtstrahl auf, der in dem aufwärts gerichteten Wiederholverstärker 18 verstärkt und durch diesen abgegeben wird. Demnach wird es möglich, eine Übertragung von Überwachungsinformation unter Wirkung des Signallichtstrahls als Träger zusätzlich zu der Übertragung von Information mit dem direkt verstärkten Signallichtstrahl zu erzielen. In dem Fall, in dem die beiden Gruppen der Adresseninformation in dem Übereinstimmungsdetektor 42 nicht in Übereinstimmung sind und demnach kein Erfordernis für die Abgabe der Überwachungsinformation für die Abwärtsrichtung an die aufwärts gerichtetete optische Übertragungsleitung 12 besteht, wird so vorgegangen, daß die von dem Pumplichtstrahl übermittelte Überwachungsinformation, die von der vorangehenden Stufe durch den Empfänger 32 empfangen wird, durch den Kontroller 46 reproduziert und verstärkt wird, und die derart erhaltene Information wird zum Modulieren der Pumplichtquelle 30 eingesetzt.
Fig. 7 zeigt ein Blockdiagramm zum Darstellen des Aufbaus eines Zweiwege-Übertragungssystems unter Anwendung der vorliegenden Erfindung. Dieses System enthält eine erste Anschlußstation 50 und eine zweite Anschlußstation 52, die über eine einzige optische Faser 54 zum Erzielen der Zweiwegeübertragung verbunden sind. Die erste Anschlußstation 50 enthält einen Übertragungsabschnitt 56 zum Übertragen eines Signallichtstrahls 1,55 um Band, einen Empfangsabschnitt zum Empfangen eines modulierten Pumplichtstrahls im 1,49 um Band und einen dichroitischen Koppler 58. Die zweite Anschlußstation 52 enthält einen Vorverstärker 62, einen Empfangsabschnitt 64 zum Empfangen des Signallichtstrahls im 1,55 um Band und einen Übertragungsabschnitt 66 zum Modulieren und Übertragen des Pumplichtstrahls im 1,49 um Band. Der Übertragungsabschnitt 66 enthält eine Pumplichtquelle 68 und eine Modulatorschaltung 70 zum Modulieren der Intensität des Halbleiterlasers der Pumplichtquelle 68. Der Vorverstärker 62 enthält eine seltenerden-dotierte Faser 72, die mit der optischen Faser 54 verbunden ist, und einen dichroitischen Koppler 74, einerseits zum Leiten des modulierten Pumplichtstrahls in die seltenerden-dotierte Faser 72 und andererseits zum Abgeben des durch die seltenerden-dotierte Faser 72 verstärkten Signallichtstrahls zum Empfangsabschnitt 64.
Der Signallichtstrahl des Übertragungsabschnitts 56 der ersten Anschlußstation 50 wird an die optische Faser 54 über den dichroitischen Koppler 58 abgegeben und anschließend durch den Vorverstärker 62 der zweiten Anschlußstation 52 verstärkt und von dem Empfangsabschnitt 64 empfangen. In diesem Zeitpunkt wird aufgrund der Tatsache, daß der Signallichtstrahl durch Wirkung des Vorverstärkers 62 (eines optischen Faserverstärkers) verstärkt wird, die Empfangsempfindlichkeit verbessert. Andererseits trägt der durch den Übertragungsabschnitt 66 der zweiten Anschlußstation 52 abgegebene modulierte Pumplichtstrahl zu der Verstärkung des Signallichtstrahls der ersten Anschlußstation 50 bei, ohne eine Wirkung auf den modulierten Zustand bei dem Signallichtstrahl auszuüben, und anschließend wird er zu der ersten Anschlußstation 50 über die optische Faser 54 übertragen und von dem Empfangsabschnitt 60 derart angenommen, daß die übertragene Information in diesem reproduziert wird.
Da der Signallichtstrahl und der Pumplichtstrahl so ausgebildet sind, daß sie in zueinander entgegengesetzten Richtungen über die seltenerden-dotierte Faser 52 übertragen werden, wird die Zweiwegeübertragung durch die Übertragung von Information mit dem Signallichtstrahl und die Übertragung von Information mit dem Pumplichtstrahl als Träger erzielt.
Die Modulation der Pumplichtquelle 68 in dem Übertragungsabschnitt 66 des zweiten Anschlußabschnitts 52 wird genauso wie bei der in Zusammenhang mit der in Fig. 5 und Fig. 6 beschriebenen Ausführungsform durchgeführt, und zwar durch ein Hochfrequenz-Modulationssignal mit einer Periodendauer, die kürzer als die Zeitspanne der Fluoreszenz aufgrund des erregten Zustands der seltenerden-dotierten Faser oder so ist.
In dem Fall, in dem die seltenerden-dotierte Faser diejenige ist, die mit Erbium als Seltenerdenelement dotiert ist, beträgt beispielsweise die Zeitspanne der Fluoreszenz aufgrund des erregten Zustands ungefähr 14 ms, und demnach läßt sich eine praktisch ausreichende Übertragungskapazität erhalten.

Claims

1. Optischer Verstärker zum Verstärken eines optischen Eingangssignals, welcher Verstärker folgendes aufweist:

eine optische Faser (28), die mit einem Seltenerdenelement dotiert ist, mit einem Eingangsende und einem Ausgangsende; und

eine Pumplichtquelle (30), die einen Pumplichtstrahl emittiert bzw. aussendet, damit er zu entweder dem Eingangsende oder dem Ausgangsende der optischen Faser eingeführt wird;

gekennzeichnet durch

einen optischen Koppler (21) zum Aufteilen eines optischen Signals in das optische Eingangssignal zum Eingeben zum Eingangsende der optischen Faser und ein optisches Überwachungssignal; und

einen Detektor (22) zum Empfangen des optischen Überwachungssignals.

2. Optischer Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

der Detektor (22) zum Erfassen eines Signalpegels des optischen Signals zum Ausbilden eines Überwachungssignals vorgesehen ist.

3. Optischer Verstärker nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch

einen optischen Isolator (34), der mit dem Ausgangsende der optischen Faser optisch gekoppelt ist.

4. Optisches Übertragungssystem zum Übertragen eines optischen Signals, welches System folgendes aufweist:

den optischen Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3;

eine erste optische Faser, von deren Ausgangsende das optische Signal durch den optischen Koppler des optischen Verstärkers empfangen wird;

eine zweite optische Faser mit einem Eingangsende, das mit dem Ausgangsende der optischen Faser des optischen Verstärkers optisch gekoppelt ist;

eine erste Endstelle (21), die das optische Signal zu einem Eingangsende der ersten optischen Faser überträgt; und

eine zweite Endstelle (36), die das optische Eingangssignal vom optischen Verstärker über die zweite optische Faser empfängt.

5. Verfahren zum Verstärken eines optischen Eingangssignals durch eine optische Faser, die mit einem Seltenerdenelement dotiert ist, mit einem Eingangsende und einem Ausgangsende, welches Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Emittieren bzw. Aussenden eines Pumplichtstrahls, der zu entweder dem Eingangsende oder dem Ausgangsende der optischen Faser einzuführen ist,

gekennzeichnet durch

Aufteilen eines optischen Signals in das optische Eingangssignal, das zum Eingangsende der optischen Faser eingegeben wird, und ein optisches Überwachungssignal; und

Empfangen des optischen Überwachungssignals.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Überwachungssignal zum Ausbilden eines Überwachungssignals vorgesehen ist.