DE69301955T2

DE69301955T2 - Faseroptischer Verstärker

Info

Publication number: DE69301955T2
Application number: DE69301955T
Authority: DE
Inventors: Tomonori Kashiwada; Masayuki Nishimura; Masayuki Shigematsu
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1992-05-21
Filing date: 1993-05-19
Publication date: 1996-09-12
Anticipated expiration: 2013-05-20
Also published as: JPH05327104A; AU660085B2; AU3857993A; EP0570941B1; CA2096179A1; DE69301955D1; CA2096179C; EP0570941A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Optikfaserverstärker, der eine Verstärkungseinstellung beherrscht während einer Überwachung der optischen Ausgabe einer optischen Faser, die mit einem aktiven Material, wie z.B. Er, dotiert ist.
Ein mit einem seltenen Erdelement, wie z.B. Erblum (Er), als einem aktiven Material dotierter Optikfaserverstärker wird erwartungsgemäß in verschiedenen Gebieten benutzt. Beispielsweise wurde eine hohe Aufmerksamkeit der Anwendung dieser Vorrichtung auf einen Leitungsverstärker für ein Langdistanz-Kommunikationssystem gezollt. Solch ein Leitungsverstärker ist im allgemeinen charakterisiert durch eine geeignete Signalverstärkung und Signalausgabe. Jedoch muß die Rauschfigur (NF) dieses Leitungsverstärkers so klein wie möglich gehalten werden.
Der oben erwähnte Leitungsverstärker ist entworfen, betrieben zu werden unter Benutzung eines automatischen Ausgabeleistungs-Steuermechanismus (APC). Die Signalausgabe des Leitungsverstärkers wird auf einem vorbestimmten Pegel gehalten unabhängig von einer Signaleingabe, welche abhängig von dem Gesamtabschwächungsbetrag des Lichts am Eingabekabelabschnitt variiert. Deshalb kann ein variabler optischer Abschwächer benutzt werden zur Signalverstärkungseinstellung. Jedoch wird in Anbetracht eines einfacheren ökonomischeren Betriebs eines Signalverstärkungseinstellung durchgeführt durch Steuern der Pumplichtausgabe, die einfällt auf eine verstärkende optische Faser, bildend einen Leitungsverstärker.
Figur 1 zeigt eine allgemeine Anordnung solch eines Leitungsverstärkers. Ein Eingabesignallicht fällt ein auf eine Er-dotierte Faser (EDF) 4 über einen Multiplexer 2. Pumplicht von einer Lichtquelle 6, gebildet durch eine Laserdiode fällt ein auf den EDF 4 über den Multiplexer 2 zum Pumpen des Er. Das Eingabesignallicht, das verstärkt wird durch stimulierte Emission des gepumpten Er, wird extern ausgegeben als Ausgabesignallicht, und zwar über einen Aufspalter 8, bestehend aus einem optischen Richtungskoppler In diesem Fall wird ein Teil des Ausgabesignallichts überwacht als eine Ausgabelichtkomponente von dem Aufspalter 8 durch eine Photodiode 10 und wird zurückgekoppelt an eine Lichtquelle 6 über eine APC-Schaltung 12. Bei diesem Betrieb kann die optische Ausgabe des Optikfaserverstärkers konstant gehalten werden.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung analysierten die Beziehung zwischen der Länge einer Er-dotierten Faser, einer Signalverstärkung, NF, einer Eingabepumpleistung und dergleichen eines Optikfaserverstärkers. Daraus resultierend wurden die folgenden Tatsachen ermittelt.
Vorausgesetzt, daß die Länge einer Er-dotierten Faser (EDF) konstant ist, ist der NF-Wert fast konstant, wenn die Eingabepumpleistung hinreichend hoch ist. Falls jedoch die Eingabepumpleistung niedrig ist, steigt die NF (verschlechtert sich) im Vergleich mit der NF bei einer hinreichend hohen Eingabepumpleistung. Solch eine Verschlechterung wird angesehen, eine Abnahme zu verursachen in der Wahrscheinlichkeit einer Populationsinversion des EDF. Es ist allgemein bekannt, daß die Verstärkung des IRdotierten Faserverstärkers (EDFA) im wesentlichen bestimmt ist durch eine Eingabepumpleistung an den EDF und die Länge des EDF.
Es ist deshalb klar, daß der EDFA benutzt werden kann mit einem geeigneten NF-Bereich durch Verhindern, daß die Eingabepumpleistung auf einen vorbestimmten Wert oder weniger abnimmt.
Falls die Eingabepumpleistung an einen herkömmlichen EDFA abnimmt auf einen vorbestimmten Wert oder weniger, kann der EDFA zum Erhalten eines erwünschten Verstärkungsbereichs stets benutzt werden in einem geeigneten NF-Bereich, und zwar durch den folgenden Betrieb. Nachdem die Verstärkung erhöht wird auf "eine erwünschte Verstärkung + einen Wert A" durch Erhöhen der Eingabepumpleistung, wird eine Verstärkungssteuerung durchgeführt durch einen Abschwächer zum Reduzieren der Verstärkung um den Wert A.
Die vorliegende Erfindung wurde geschaffen auf der Basis des oben beschriebenen Analyseresultats, das durch die Erfinder erhalten wurde.
Die JP-A-3 005 731 zeigt Merkmale entsprechend denen des Oberbegriffs des Anspruches 1.
Die JP-A-3 206 427 zeigt eine Steuerung eines variablen optischen Abschwächers durch Vergleichen der Eingabe mit einer Referenz, um den Ausgabepegel konstant zu halten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein optischer Faserverstärker gemäß dem Anspruch 1 geschaffen.
Da bei dem oben beschriebenen optischen Faserverstärker die optische Abschwächungseinrichtung angeordnet ist auf der Ausgabeendseite der optischen Faser, wird die Pumplichtausgabe eingestellt, im voraus hoch zu sein. Deshalb kann, sogar falls die Verstärkung des Signallichtes über einen breiten Bereich variiert, eine Abnahme in der Wahrscheinlichkeit einer Populationsinversion des EDF verhindert werden, und die Rauschfigur kann in stabiler Weise klein gehalten werden.
Beim obigen optischen Faserverstärker kann durch Einstellen des Abschwächungsbetrags der Abschwächungseinrichtung bezüglich Signallichts, 5 dB oder mehr zu sein, eine Abnahme in der Wahrscheinlichkeit einer Popultaionsinversion des EDF effektiver verhindert werden, und die Rauschfigur kann stabil klein gehalten werden.
Die vorliegende Erfindung wird vollständiger verstanden werden, aus der detaillierten Beschreibung, die nachstehend gegeben wird, sowie die begleitende Zeichnung, welche nur zur Illustration gegeben sind und somit nicht als die vorliegende Erfindung beschränkend zu betrachten sind.
Weiterhin wird der Umfang der Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung klarer erscheinden aus der folgenden detaillierten Beschreibung. Jedoch sollte verstanden werden, daß die detaillierte Beschreibung und spezifische Beispiele unter Anzeige bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung zur Illustration gegeben sind, da verschiedene Änderungen und Modifikationen innerhalb des Umfangs der Erfindung klar erscheinen werden für die Fachleute aus dieser detaillierten Beschreibung.
Die Figuren zeigen im einzelnen:
Figur 1 ein Blockdiagramm zum Zeigen der Anordnung eines herkömmlichen optischen Faserverstärkers;
Figur 2 ein Blockdiagramm zum Zeigen der Anordnung eines optischen Faserverstärkers gemß der ersten Ausführungstorm der vorliegenden Erfindung;
Figur 3 eine Darstellung zum Erklären eines Betriebs des optischen Faserverstärkers der vorliegenden Erfindung;
Figur 4 eine Darstellung zum Erfklären des Betriebs des optischen Faserverstärkers der vorliegenden Erfindung;
Figur 5 eine Darstellung zum Erklären eines Betriebs des optischen Faserverstärkers der vorliegenden Erfindung;
Figur 6 eine Darstellung zum Zeigen eines Falls, in dem der optische Faserverstärker nach der vorliegenden Erfindung als ein Leitungsverstärker benutzt wird;
Figur 7 ein Blockdiagramm zum Zeigen der Anordnung eines optischen Faserverstärkers gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 8 ein Blockdiagramm zum Zeigen der Anordnung eines optischen Faserverstärkers gemäß der dritten Ausführungsform gemäß der dritten Erfindung; und
Figuren 9 bis 14 Ansichten, welche jeweils eines Anordnung einer Abschwächungseinrichtung zeigen, die in der vorliegenden Erfindung benutzt wird.
Figur 2 zeigt die Anordung eines optischen Faserverstärkers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Er-dotierte Faser 22 ist eine Einzelmodus (SM)-Faser umfassend ein quarzbasiertes Material. Der Kernabschnitt der Er-dotierten Faser 22 ist mit Er dotiert zur optischen Verstärkung. Eine optische Pumpquelle 24, die aus einem Halbleiterlaser besteht, emitiert 1,48 µm-Pumplicht zum Pumpen des Er im Kernabschnitt der Er-dotierten Faser 22. Ein Multiplexer 26, der aus einem 1,48/1,55 µm- Multiplexfaserkoppler eines Schmelzkonustyps besteht, multiplext das Pumplicht von der optischen Pumpquelle 24 und ein Signallicht mit einer Wellenlänge von 1,55 µm und koppelt es an die Er-dotierte Faser 22 über einen optischen Isolator 28.
Das innerhalb der Er-dotierten Faser 2 verstärkte Signallicht wird gekoppelt an eine Hochverlust-Optikfaser 30, verbunden mit dem Ausgabeanschluß der Er-dotierten Faser 22. In der Hochverlust-Optikfaser 30 wird das Signallicht abgeschwächt um mehrere dB oder mehr. Das verstärkte Signallicht, das hervorgeht aus der Hochverlust-Optikfaser 30, tritt durch einen optischen Isolator 32 zum Verhindern von Rückkehrlicht, sowie einen Bandpaßfilter 34 zum Abschneiden von Rauschlicht und Pumplicht. Darauffolgend fällt das Signallicht ein auf einen Aufspalter 36, gebildet durch einen Zweigfaserkoppler. Ein Teil des Signallichts, das durch den Aufspalter 36 abgespalten ist, wird überwacht durch einen Photodetektor 38, gebildet durch eine Photodiode.
Eine Steuerschaltung 40 steuert eine Antriebsquelle 42 auf der Basis der Überwachungsausgabe von dem Photodetektor 38. Insbesondere stellt die Steuerschaltung 40 die Ausgabe der optischen Pumpquelle 24 ein durch Einstellen eines Antriebsstroms, der ihr zugeführt wird. Durch Einstellen der Ausgabe der optischen Pumpquelle 24 auf diese Art und Weise kann die Verstärkung des Optikfaserverstärkers gesteuert werden, ihre Ausgabesignalleistung konstant zu halten.
Ein Betrieb des Optikfaserverstärkers, der in Figur 2 gezeigt ist, wird nachstehend beschrieben werden. Pumplicht von der optischen Pumpquelle 24 fällt ein auf die Er-dotierte Faser 22 über den Multiplexer 26 und den optischen Isolator 28, um somit Er zu pumpen. Falls das Eingabesignallicht einfällt auf die Er-dotierte Faser 22 über den optischen Isolator 28 in diesem Zustand, wird das Signallicht verstärkt durch stimulierte Emission gepumpten Er in der Er-dotierten Faser 22. Dieses verstärkte Signallicht wird abgeschwächt durch die Hochverlust-Optikfaser 30 und wird extern ausgegeben über den optischen Isolator 32, den Bandpaßfilter 34 und den Aufspalter 36. Dabei wird ein Teil des verstärkten Signallichts abgespalten durch den Aufspalter 36 und wird zurückgekoppelt an die Antriebsquelle 42 der optischen Pumpquelle 24, um benutzt zu werden zum Einstellen der Verstärkung des Optikfaserverstärkers. Bei diesem Betrieb wird die Ausgabesignalleistung konstant gehalten. In diesem Fall ist die Ausgabesignalleitung die mittlere Lichtintensität pro Einheitszeit.
Da in diesem Fall die Hochverlust-Optikfaser 30 verbunden ist mit dem Ausgabeanschluß der Er-dotierten Faser 22, kann die Rauschfigur des Qptikfaserverstärkers in stabiler Weise klein gehalten werden über einen weiten Bereich von Eingabelichtintensitäten. D.h. beim Optikfaserverstärker der Ausführungsform wir die Hochverlust-Optikfaser 30 benutzt, und die Verstärkung der Er-dotierten Faser 22 wird eingestellt, höher zu sein, als die Gesamtverstärkung des Optikfaserverstärkers. Deshalb wird, sogar falls die Gesamtverstärkung des Optikfaserverstärkers erniedrigt ist durch starkes Eingabesignallicht, die Verstärkung der Erdotierten Faser 22 relativ hoch gehalten. Ein Betrieb des Optikfaserverstärkers, der durchgeführt wird, während die Verstärkung hoch gehalten wird, ist äquivalent zu einem Betrieb, der durchgeführt wird, während die Wahrscheinlichkeit einer Populationsinversion von Er in der Er-dotierten Faser 22 stes hoch gehalten wird. Deshalb wird die Rauschfigur des Optikfaserverstärkers in stabiler Weise klein gehalten.
Beispielsweise zeigen Figuren 3 bis 5 Resultate, die durch theoretische Berechnungen betreffend verschiedene Charakteristika, beispielsweise NF-Charakteristika des Optikfaserverstärkers in Figur 2 erhalten werden. Die Signalverstärkungen und die NF-Werte wurden berechnet unter Benutzung der Formeln, die gegeben sind von Kikuchi (K. Kikuchi, Electron. Lett. Band 26, Nr. 22, Seite 1851, 1990). Es sei bemerkt, daß nur Signallicht- Spontanschlagrauschkomponenten in Betracht gezogen wurden bei diesen Berechnungen.
Es wurde angenommen, daß die erforderliche Verstärkerfunktionstüchtigkeit spezifiziert war durch eine Ausgabesignalleistung von +3 dBm (Konstante) und eine Maximalverstärkung von 20 db für eine 40-mW- Eingabepumpleistung für die Er-dotierte Faser. Es sei bemerkt, daß der Minimalwert der Eingabesignalleistung eingestellt ist, -17 dBm zu sein.
Figur 3 ist eine Darstellung zum Zeigen von Anderungen in der Signalverstärkung (weiße Kreise) und NF (schwarze Kreise) des Optikfaserverstärkers gegenüber der Länge Er-dotierten Faser 22. In diesem Fall war die Eingabesignaleistung der Erdotierten Faser 22 eingestellt -17 dBm (die Untergrenze im Betriebsbereich) zu sein, und die Eingabepumpleistung war eingestellt, 40 mW zu sein. Die weiteren Bedingungen wurden eingestellt, die gleichen zu sein wie die für eine allgemeine optische Faser.
Unter diesen Bedingungen ist die Faserlänge, bei der die maximale Verstärkung erhalten werden kann, 65 m. In diesem Fall kann eine Verstärkung von 29,3 dB erhalten werden. Es sei angenommen, daß beim Verstärker nach der vorliegenden Erfindung, der in Figur 2 gezeigt ist, der Verlust der Hochverlust-Optikfaser 30 9,3 dB ist (Verstärkung = -9,3 dB).
Bei dieser Anordnung kann eine eine Verstärkung von 20 dB (Ausgabesignalleistung = +3 dBm) erhalten werden als die Verstärkung des Gesamtverstärkers der vorliegenden Erfindung unter den Bedingungen einer Eingabesignalleistung von -17 dBm und eine Eingabepumpleistung von 40 mW.
Es erscheint klar aus der Darstellung, daß ein Verstärker, der erhalten wird durch Auslassen der Hochverlust-Optikfaser 30 von dem Optikfaserverstärker von Figur 2, d.h. der herkömmliche Optikfaserverstärker in Figur 1, eine 24 m-lange Er-dotierte Faser erfordert, die kürzer ist als die Erdotierte Faser, die beim Verstärker nach der vorliegenden Erfindung benutzt wird.
In diesem Fall führt eine Reduktion in der Länge Er-dotierten Faser 22 zu einem leichten Abfall im NF-Wert.
Figur 4 ist eine Darstellung zum Zeigen der Beziehung zwischen der Signalverstärkung und dem NF des Optikfaserverstärkers. Kurven eines Typs A (weiße Dreiecke und weiße Kreise) bezeichnen Berechnungsresultate, zugehörig zum herkömmlichen Optikfaserverstärker (ohne die Hochverlust- Optikfaser 30). Eine Kurve eines Typs B (schwarze Kreise) bezeichnet ein Berechnungsresultat zugehörig zum Optikfaser der Auführungsform unter Benutzung der Hochverlust-Optikfaser 30 (-9,3 dB). Bei einer Signalverstärkung von 20 dB, hat der Optikfaserverstärker unter Benutzung der 24 m-langen Erdotierten Faser das kleinste NF, und der Optikfaserverstärker der Ausführungsform unter Benutzung des 65 m-langen Erdotierten Faser hat die zweitkleinste NF. Wenn die Signalverstärkung abnimmt von 20 dB, steigen die NFs von beiden herkömmlichen Optikfaserverstärkern unter Benutzung der 24 m und 65 m-langen Er-dotierten Fasern stark an (Verschlechterung in den NF-Charakteristika). Im Gegensatz dazu wird der NF-Wert des Optikfaserverstärkers stets beträchtlich konstant gehalten, und zwar unabhängig von Variationen einer Signalverstärkung, und über einen breiten Bereich von Änderungen.
Figur 5 ist eine Darstellung zum Zeigen der Eingabepumpleistung, die erforderlich ist für den Optikfaserverstärker, als eine Funktion der Signalverstärkung. Wie in Figur 5 gezeigt, wird, wenn die Verstärkung 20 dB ist, die Eingabepumpleistung für beide herkömmlichen Optikfaserverstärker unter Benutzung der 24 m- langen Er-dotierten Faser und des Optikfaserverstärkers der Ausführungsform unter Benutzung der 65 m-langen Fr-dotierten Faser 40 mW. Im Gegensatz dazu ist die Eingabepumpleistung für die herkömmliche Optikfaserverstärker unter Benutzung der 24 m-langen Er-dotierten Faser stark reduziert mit einer Reduktion in das Signalverstärkung. Solch eine Reduktion in der Eingabepumpleistung ist vorteilhaft hinsichtlich eines Leistungsverbrauchs. Falls jedoch die Signalverstärkung die Obergrenze sogar leicht überschreitet, wenn die Ausgabeleistungsgrenze der optischen Pumpquelle 24 überschritten wird, kann hinreichende Eingabepumpleistung nicht zugeführt werden an den Optikfaserverstärker.
Beim Verstärker der Ausführungsform kann der Bereich von Eingabepumpleistungsvariationen bezüglich des Bereichs der Signalverstärkungsvariationen klein sein im Vergleich mit dem herkömmlichen Verstärker unter Benutzung der 24 m-langen Erdotierten Faser. Das bedeutet, daß sogar eine kleine Anderung in der Eingabepumpleistung hinreichend die Signalverstärkung ändern kann, d.h. wenn der Eingabesignapegel unaufhörlich sich ändert, werden, da die Eingabepumpleistung nicht stark sein muß und schnell geändert werden muß, die Ansprechcharakteristika des Optikfaserverstärkers relativ stabilisiert.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Länge der Er-dotierten Faser, die auf 65 in eingestellt ist, bestimmt als die Faserlänge, bei der die Maximalverstärkung erhalten werden kann unter vorbestimmten Bedingungen (Eingabepumpleistung und dergleichen). Jedoch ist eine Bestimmung einer Faserlänge nicht auf solch ein Verfahren beschränkt. Eine Faserlänge kann in Anbetracht der Beziehung zwischen dem Betriebsbereich und NF eines Verstärkers bestimmt sein. Beispielsweise benutzt, wie in Figur 3 gezeigt, die obige Ausführungsform eine Kombination der 65 m- langen Er-dotierten Faser (Verstärkung 29,3 dB) und die Hochverlustfaser mit einem Verlust von -9,3 dB. Jecoh kann eine 40 m-lange Er-dotierte Faser (Verstärkung etwa 27 dB) und eine Hochverlustfaser mit einem Verlust von etwa 7 dB zusammen kombiniert werden zum Erhalten einer Verstärkung von 20 dB als die Verstärkung des Gesamtverstärkers.
In der Praxis wird die Maximalverstärkung im wesentlichen unabhängig von einer Eingabepumpleistung durch die Länge eines EDF bestimmt. Aus diesem Grund kann eine EDF länger als eine herkömmliche EDF benutzt werden, während die Eingabepumpleistung höher gehalten wird als ein vorbestimmter Pegel.
Figur 6 zeigt einen Fall, in dern der Optikfaserverstärker in Figur 2 angeordnet ist als ein Leitungsverstärker in einem tatsächlichen Kommuniktationssystem. Wie in Figur 6 gezeigt, ist eine Vielzahl von Leitungsverstärkern AMP1, AMP2 und AMP3 angeordnet zwischen Fasern mit verschiedenen Übertragungsverlusten zum Kompensieren der Verluste. In diesem Fall ist die Verstärkung von jedem der Leitungsverstärker AMP&sub1;, AMP&sub2; und AMP3 eingestellt, seine Ausgabesignalleistung konstant zu halten. Hochverlustfasern (nicht gezeigt) sind jeweils verbunden mit den Ausgabeanschlüssen von Er-dotierten Fasern bildend die Leitungsverstärker AMP&sub1;, AMP2 und AMP&sub3;, so daß die Rauschfigur jedes Verstärkers in stabiler Weise klein gehalten wird, und zwar ohne Rücksicht auf die Intensität von Signallicht, das an den Verstärker eingegeben wird. Deshalb verschlechtern sich bei solch einem Kommunikationssystem die Charakteristika vom Signallicht sogar bei einer Langdistanz-Übertragung nicht.
Bei der ersten Ausführungsforin, die in Figur 2 gezeigt ist, ist die Hochverlustoptikfaser 30 als ein Abschwächer angeordnet in der APC-Rückkopplungsschleife. Jedoch kann die Hochverlust-Optikfaser 30 an jeglicher Position innerhalb des Signalausgabeweges nach der Er-dotierten Faser angeordnet sein. Die Hochverlustoptikfaser 30 als ein Abschwächer kann außerhalb der APC-Rückkopplungsschleife angeordnet sein, und zwar wie bei der zweiten Ausführungsforin, die in Figur 7 gezeigt ist.
Die in Figur 7 gezeigte Anordnung wird nachstehend kurz beschrieben werden. Ein Unterschied in der Anordnung zwischen der ersten und zweiten Ausführungsform ist der, daß eine Hochverlust-Optikfaser 30 identisch mit der Hochverlust- Optikfaser 30 zwischen der Er-dotierten Faser 22 und dem optischen Isolator 32 in Figur 2 angeordnet ist zwischen einem Photokoppler 36 und einem Signallicht-Ausgabeanschluß. Es sei bemerkt, daß da die Lichtintensität, die durch einen Photodetektor 38 erfaßt wird, ansteigt mit einer Reduktion in der Abschwächung in der Hochverlust-Optikfaser 30, ein APC 40 einen Steuerbetrieb durchführen muß in Anbetracht diese Anstiegs in der Intensität. Gemäß dieser Ausführungsform können dieselben Effekte erhalten werden wie die, die bei der ersten Ausführungsform erhalten werden.
Figur 8 zeigt die dritte Ausführungsfor, bei der ein Rückwärtspumpen durchgeführt wird bezüglich einer Erdotierten Faser. Ein Unterschied in einer Anordnung zwischen dern ersten und dritten Ausführungsformen ist der, daß ein Photokoppler 26 identisch zum Photokoppler 26 zwischen dem Signaleingabelicht-Eingabeanschluß und dem optischen Isolator 28 in Figur 2 angeordnet ist zwischen einer Er-dotierten Faser 22 und einer Verlustfaser 30 in Figur 8. Bei dieser Ausführungsform wird Pumplicht von einer optischen Pumpquelle 24 eingegeben an die Er-dotierte Faser 22 von ihrer Signallichtausgabeanschlußseite (rückwärts) über den Photokoppler 26.
Die ersten und dritten Ausführungsformen können so kombiniert werden, daß Pumplicht von zwei Seiten eingegeben wird, d.h. den Vorder- und Rückseiten der Er-dotierten Faser 22.
Die Hochverlustfaser, die benutzt wird als ein Abschwächer bei den obigen Ausführungsformen, wird nachstehend beschrieben werden. Figur 9 zeigt eine Hochverlust-Optikfaser 100, gebildet durch einen Kernabschnitt 101 und einen Überzugsabschnitt 102. Der Kernabschnitt 101 ist dotiert mit einer Verunreinigung, die Signallicht absorbiert, z.B. Yb oder Tm. Im allgemeinen kann solch eine Faser leicht gebildet werden. Da zusätzlich der Verlust pro Einheitslänge leicht geschätzt werden kann, kann die Länge der Faser in Übereinstimmung mit einem erwünschten Verlust bestimmt werden. Das erleichtert stark das Design, das zu solch einem Abschwächungsbetrag gehört.
Weiterhin kann ein Abschwächungsverfahren unter Benutzung von keiner Hochverlust-Faser benutzt werden. Beispielsweise kann ein Verfahren des Abschwächens eines Signals durch beabsichtigtes Steigern des Verbindungsverlustes benutzt werden. Figur 10 zeigt ein Verfahren zum Verbinden des Kernabschnitts einer Qptikfaser 103 mit dem Kernabschnitt einer Optikfaser 104 durch Verschmelzen in einer Weise, daß die Kernabschnitte voneinander versetzt sind, um beabsichtigtermaßen eine Optikachsen-Fehlausrichtung zu veranlassen.
Figur 11 zeigt ein Verfahren, bei dem eine Optikfaser eines Films mit einem schräg polierten Eisenband 105a an seinem Endabschnitt verbunden ist mit einer Optikfaser 106 mit einem schräg polierten Eisenband 106, so daß sich gegenseitig unter einem Abstand d gegenüberstehen. Gemäß diesem Verfahren kann der Abschwächungsbetrag geändert werden durch Andern des Abstandes d.
Figur 12 zeigt ein Verfahren zum Verbinden einer optischen Faser 107 mit einer SELFOC-Linse 107a an ihrem Endabschnitt mit eienr optischen Faser 108 mit einer SELFOC-Linse 108a an ihrem Endabschnitt. Bei diesem Verfahren wird Signallicht kollimiert durch die SELFOC-Linsen 107a und 108a, so daß ein erwünschter Abschwächungsbetrag erhalten werden kann durch Fehlausrichtung der optischen Achsen dieser Linsen voneinander.
Beim Verfahren in Figur 12 sind die optischen Achsen der zwei Fasern voneinander Fehlausgerichtet. Jedoch kann ein fester Abschwächungsfilter 109 eingesetzt sein zwischen die SELFOC- Linsen 107a und 108a (Figur 13)
Figur 14 zeigt nocht ein weiteres Verfahren. Bei diesem Verfahren wird eine optische Faser 110 versenkt und fixiert in einer V-förmigen Nut, gebildet in einem Si-Substrat 111. Darauf wird eine Nut 113 gebildet über der optischen Faser 110. Ein fester Abschwächungsfilter 114 ist eingesetzt und befestigt in der Nut 113.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Anordnungen zur Abschwächung können die Abschwächer, die bei der vorliegenden Erfindung benutzt werden, gebildet werden durch mannigfaltige weitere bekannte optische Komponenten.
Bei jeder oben beschriebenen Ausführungsform wird eine Erdotierte Faser benutzt als eine Optikfaser zur optischen Verstärkung. Jedoch können Optikfasern, die mit weiteren aktiven Materialien, wie z.B. Nd und Pr dotiert sind, benutzt werden.
Der Abschwächungsbetrag eines optischen Abschwächers kann willkürlich eingestellt werden in Übereinstimmung mit der Anwendung des Optikfaserverstärkers. Falls der Abschwächungsbetrag eingestellt ist, 5 dB oder mehr zu sein, kann die NF zufriedenstellend klein gehalten werden.
Wie oben beschrieben worden ist, wird gemäß dem Optikfaserverstärker nach der vorliegenden Erfindung, da die optische Abschwächungseinrichtung, angeordnet ist an der Augabeanschlußseite der Optikfaser, die Pumplichtausgabe eingestellt, im voraus hoch zu sein, deshalb variiert die Verstärkung des signallichts über einen breiten Bereich, eine Abnahme in der Wahrscheinlichkeit einer Populationsinversion des EDF kann verhindert werden und die Rauschfigur kann in stabiler Weise klein gehalten werden.
Aus der so beschriebenen Erfindung wird klar erscheinen, daß die Erfindung auf viele Art und Weisen modifiziert werden kann. Solche Variationen sind nicht anzusehen als nicht abweichend von dem Schutzumfang der Erfindung, und alle solchen Modifikationen, die einem Fachmann klar erscheinen werden sollten beabsichtigtermaßen im Schutzumfang der folgenden Patentansprüche liegen.

Claims

1. Optikfaserverstärker mit:

einer optischen Pumpquelle (24) zum Erzeugen von Pumplicht;

einer dotierten optischen Faser (22), dotiert mit einem aktiven Material, das in der Lage ist, durchtretendes Licht zu verstärken, wenn das Pumplicht angelegt ist;

und einer Steuereinrichtung (40) zum Steuern des Pumplichts von der optischen Pumpquelle auf der Basis von Licht von der dotierten optischen Faser; gekennzeichnet durch

eine Abschwächungseinrichtung (30), die angeordnet ist im Ausgabeweg von der dotierten optischen Faser, zum Abschwächen von Licht von der dotierten optischen Faser um einen bestimmten Abschwächungsbetrag, zum Verhindern einer Abnahme in der Wahrscheinlichkeit der Populationsinversion der dotierten optischen Faser, wenn die Verstärkung eines zu verstärkenden Signallichtes variiert, und Halten der Rauschfigur des Optikfaserverstärkers auf stabile Art und Weise klein.

2. Optikfaserverstärker nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Überwachungseinrichtung (36) zum Überwachen von Licht von der Abschwächungseinrichtung, wobei die Steuereinrichtung zum Steuern des Pumplichts von der optischen Pumpquelle auf der Basis von Information von der Überwachungseinrichtung dient.

3. Optikfaserverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Zeitmittelwert von Intensitäten einer Signalkomponente in dem Licht von der Abschwächungseinrichtung auf eine Konstante steuert.

4. Optikfaserverstärker nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Aufspaltungseinrichtung (36) zum Aufspalten des Lichts von der Abschwächungseinrichtung in zwei Lichtkomponenten, wobei eine Lichtkomponente eingegeben wird an die Überwachungseinrichtung und die weitere Lichtkomponente extern ausgegeben wird.

5. Optikfaserverstärker nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Filter (34) zum Abschneiden des Pumplichts, der beinhaltet ist im Licht der dotierten optischen Faser, oder von der Abschwächungseinrichtung.

6. Optikfaserverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschwächungseinrichtung eine optische Faser (30) mit einem hohen Verlust ist.

7. Optikfaserverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,d aß eine Überwachungseinrichtung eine Photodiode ist.

8. Optikfaserverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Abschwächungsbetrag nicht geringer als 5 dB ist.

9. Optikfaserverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Material ein seltenes Erdelement ist.

10. Optikfaserverstärker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Material Er ist.

11. Optikfaserverstärkernach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Überwachungseinrichtung (38) zum Überwachen von Licht von der dotierten optischen Faser,

wobei die Steuereinrichtung zum Steuern des Pumplichts von einer optischen Pumpquelle auf der Basis von Information der Überwachungseinrichtung dient.

12. Optikfaserverstärker nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Zeitmittelwert von Intensitäten von Licht von der Abschwächungseinrichtung auf eine Konstante steuert.

13. Optikfaserverstärker nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Aufspaltungseinrichtung (26) zum Aufspalten von Licht von der dotierten optischen Faser in zwei Lichtkomponenten, wobei eine Lichtkomponente an die Überwachungseinrichtung eingegeben wird und die weitere Lichtkomponente an die Abschwächungseinrichtung abgegeben wird.

14. Optikfaserverstärker nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen Filter (34) zum Abschneiden des Pumplichts, das beinhaltet ist in dem Licht von der dotierten optischen Faser, oder von der Abschwächungseinrichtung.

15. Optikfaserverstärker nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschwächungseinrichtung eine optische Faser mit einem hohen Verlust ist.

16. Optikfaserverstärker nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung eine Photodiode ist.

17. Optikfaserverstärker nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Abschwächungsbetrag nicht geringer als 5 dB ist.

18. Optikfaserverstärker nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Material ein seltenes Erdelement ist.

19. Optikfaserverstärker nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Material Er ist.