DE69633109T2

DE69633109T2 - Optisches Übertragungssystem und optischer Verstärker

Info

Publication number: DE69633109T2
Application number: DE69633109T
Authority: DE
Inventors: Susumu Kawasaki-shi Kinoshita
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1996-05-31
Filing date: 1996-12-12
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2016-12-13
Also published as: EP1439654B1; DE69636708D1; US6452719B2; EP0812078B1; KR100210969B1; US6282017B1; US6023366A; US20010038488A1; CN1167379A; EP0812078A2; EP1439655A3; CN1084558C; EP1439654A2; EP0812078A3; EP1439655A2; DE69636708T2; KR970078178A; JPH09321701A; US6259553B1; DE69633109D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein optisches Kommunikationssystem und einen optischen Verstärker, der für eine Übertragung einer langen Reichweite und großen Kapazität geeignet ist, und insbesondere ein optisches Kommunikationssystem, das auf WDM (Wellenlängenteilungs-Multiplexieren) geeignet ist, und einen optischen Verstärker, der für WDM geeignet ist.
Beschreibung des verwandten Sachstandes
In jüngerer Zeit sind Forschung und Entwicklung über die Anwendung eines optischen Verstärkers in einem optischen Kommunikationssystem intensiv betrieben worden. Beispielsweise ist die Wichtigkeit eines Nachverstärkers, eines optischen Zwischenverstärkers und eines Vorverstärkers, die einen EDFA (Erdium-dotierten Faserverstärker) aufweisen, offensichtlich geworden.
In herkömmlicher Weise bekannt ist ein optischer Verstärker, der ein optisches Verstärkungsmedium zum Verstärken von Signallicht und eine Einrichtung zum Pumpen des optischen Verstärkungsmediums umfasst, so dass das optische Verstärkungsmedium ein Verstärkungsband aufweist, das die Wellenlänge des Signallichts einschließt. In dem Fall, dass das optische Verstärkungsmedium eine EDF (Erdium-dotierte Faser) ist, die ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, schließt die Pumpeinrichtung eine Pumplichtquelle zum Ausgeben von Pumplicht, das eine geeignete Wellenlänge aufweist, und eine Einrichtung zum Zuführen des Pumplichts in die dotierte Faser von dem ersten Ende und/oder dem zweiten Ende ein. In dem Fall, dass das optische Verstärkungsmedium durch einen Halbleiterchip bereitgestellt ist, schließt die Pumpeinrichtung eine Einrichtung zum Initiieren eines Stroms in den Chip ein.
Um eine Übertragungskapazität beträchtlich zu erhöhen, ist ein WDM-System (Wellenlängenteilungs-Multiplexiersystem) vorgeschlagen worden. Das WDM-System schließt eine erste Anschlussstation zum Ausgeben von WDM-Signallicht (Wellenlängenteilungs-multipliziertes Signallicht), das durch ein Wellenlängenteilungs-Multiplizieren einer Mehrzahl optischer Signale erhalten wird, die unterschiedliche Wellenlängen aufweisen, eine optische Übertragungsleitung zum Übertragen des WDM-Signallichts, das aus der ersten Anschlussstation ausgegeben wird, und eine zweite Anschlussstation zum Empfangen des WDM-Signallichts, das über die optische Übertragungsleitung transmittiert wird, ein. Um eine Übertragungsentfernung in dem WDM-System zu erhöhen, sind einer oder mehrere optische Zwischenverstärker, die jeweils einen optischen Verstärker aufweisen, in der optischen Übertragungsleitung bereitgestellt.
Bei einem Einsetzen des optischen Verstärkers in dem WDM-System muss eine Verstärkungsneigung, der in dem optischen Verstärker auftritt, berücksichtigt werden. Die Verstärkungsneigung (der Verstärkungsabfall, ~verlauf) ist auf der Wellenlängenabhängigkeit der Verstärkung basiert. In einem EDFA ändert sich die Verstärkungsneigung mit einer Änderung in einer gesamten Eingangsleistung wegen der Eigenschaften eines homogenen Verbreiterns in einer EDF. Dementsprechend ist es beim Bertreiben des WDM-Systems oder des optischen Zwischenverstärkers wünschenswert, eine Verstärkungsneigung des optischen Verstärkers zu erfassen und eine konstante Verstärkungsneigung aufrechtzuerhalten.
In dem optischen Verstärker oder dem optischen Zwischenverstärker wird üblicherweise eine Rückkopplungsschleife für ALC (automatische Pegelsteuerung) eingesetzt, um so den Ausgangspegel konstant zu halten. Bei einem Anwenden des optischen Verstärkers, der eine ALC einsetzt, in einem WDM-System ändert sich ein Zielpegel in der ALC, um eine Ausgangsleistung pro Kanal konstant zu halten, mit einer Änderung in der Anzahl von Kanälen des WDM-Signallichts. Dementsprechend kann das herkömmliche optische Kommunikationssystems nicht auf einfache Weise auf eine Änderung in der Anzahl von Kanälen ansprechen.
Die Publikation "1,55 μm FLUORIDE-BASED EDFA WITH GAIN-FLATNESS CONTROL FOR MULTIWAVELENGTH APPLICATIONS", von BAYART D ET AL, ELECTRONICS LETTERS, Bd. 30, Nr. 17, 18. August 1994, Seiten 407–1409, XP000472066 beschreibt eine Verstärkungssteuerung von Erbium-dotierten Faserverstärkern durch ein Überwachen der Leistung der sich rückwärts ausbreitenden verstärkten spontanen Emission (ASE).
Die Publikation "GAIN MONITORING OF ERBIUM-DOPED FIBER AMPLIFIERS BY DETECTING SPONTANEOUS EMISSION" von MASUDA H ET AL, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, Bd. 5, Nr. 9, 1. September 1993, Seiten 1017–1019, XP000414168 zeigt eine Verstärkungsüberwachung von EDFAs durch ein Erfassen der spontanen Emission (SE), die lateral aus den Fasern abstrahlt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist deswegen eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Kommunikationssystem bereitzustellen, das auf einfache Weise auf eine Änderung in der Anzahl von Kanälen in dem WDM ansprechen kann.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen optischen Verstärker bereitzustellen, der eine konstante Verstärkungsneigung aufrechterhalten kann.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen optischen Verstärker bereitzustellen, der eine konstante Verstärkungsneigung bereitstellen kann und eine automatische Pegelsteuerung zulässt.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein optischer Verstärker bereitgestellt, der ein optisches Verstärkungsmedium, das ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende Signallicht empfängt; eine erste Einrichtung zum Pumpen des optischen Verstärkungsmediums, so dass das optische Verstärkungsmedium ein Verstärkungsband aufweist, das eine Wellenlänge des Signallichts einschließt; eine zweite Einrichtung, die betriebsmäßig mit dem ersten Ende des optischen Verstärkungsmediums verbunden ist, um Spektraleigenschaften einer verstärkten spontanen Emission zu überwachen, die sich in einer Richtung entgegengesetzt zu einer Ausbreitungsrichtung des Signallichts in dem optischen Verstärkungsmedium ausbreitet; und eine dritte Einrichtung zum Steuern einer Verstärkung in dem Verstärkungsband, so dass die Spektraleigenschaften aufrechterhalten werden, umfasst.
In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein optischer Verstärker bereitgestellt, der ein optisches Verstärkungsmedium, das einen optischen Wellenleiteraufbau aufweist, welchem Signallicht zugeführt wird; eine Einrichtung zum Pumpen des optischen Verstärkungsmediums, so dass das optische Verstärkungsmedium ein Verstärkungsband aufweist, das eine Wellenlänge des Signallichts einschließt; eine Einrichtung zum Extrahieren einer spontanen Emission, die seitwärts von dem optischen Wellenleiteraufbau leckt; eine Einrichtung zum Überwachen von Spektraleigenschaften der spontanen Emission; und eine Einrichtung zum Steuern einer Verstärkung in dem Verstärkungsband, so dass die Spektraleigenschaften aufrechterhalten werden, umfasst.
Die obigen und anderen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung, und die Weise, diese zu verwirklichen, werden offensichtlich werden, und die Erfindung selbst wird am besten aus einem Studium der folgenden Beschreibung und der angehängten Ansprüche unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verstanden werden, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen zeigen:
1 ein Blockdiagramm, das eine erste grundlegende Konfiguration eines optischen Verstärkers zeigt;
2A und 2B Graphen zum Veranschaulichen bevorzugter Ausführungsformen zum Beseitigen des Einflusses akkumulierter ASE;
3 ein Blockdiagramm, das eine erste bevorzugte Ausführungsform des optischen Verstärkers zeigt;
4 einen Graphen zum Veranschaulichen einer Verstärkungsneiung;
5 ein Blockdiagramm eines Spektrum-Monitors;
6 ein Blockdiagramm eines anderen Spektrum-Monitors;
7A ein Blockdiagramm, das ein konkretes Beispiel des optischen Verstärkers zeigt, der in 3 gezeigt ist;
7B ein Blockdiagramm, das ein anderes konkretes Beispiel des optischen Verstärkers zeigt, der in 3 gezeigt ist;
8 ein Blockdiagramm, das eine zweite bevorzugte Ausführungsform des optischen Verstärkers zeigt;
9 ein Blockdiagramm, das eine dritte bevorzugte Ausführungsform des optischen Verstärkers zeigt;
10 ein Blockdiagramm, das eine vierte bevorzugte Ausführungsform des optischen Verstärkers zeigt;
11 ein Blockdiagramm, das eine zweite grundlegende Konfiguration des optischen Verstärkers zeigt;
12 ein Blockdiagramm eines Spektrum-Monitors, der in der zweiten grundlegenden Konfiguration, die in 11 gezeigt ist, verwendet werden kann; und
13 ein Blockdiagramm, das eine dritte grundlegende Konfiguration des optischen Verstärkers zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bestimmte bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
1 ist ein Blockdiagramm, das eine erste grundlegende Konfiguration des optischen Verstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie der optischen Verstärker, der in dem optischen Zwischenverstärker, der oben beschrieben ist, eingeschlossen ist, weist der optischen Verstärker, der in 1 gezeigt ist, ein optisches Verstärkungsmedium 38 und eine Pumpeinrichtung 40 auf. Wenn Signallicht 130 einem ersten Ende 38A des optischen Verstärkungsmediums 38 zugeführt wird, das gepumpt wird, wird verstärkt das Signallicht 132 von einem zweiten Ende 38B des optischen Verstärkungsmediums 38 ausgegeben. Unter einer derartigen Bedingung, dass das optische Verstärkungsmedium 38 gepumpt wird, um so ein Verstärkungsband aufzuweisen, wird eine ASE (verstärkte spontane Emission) in dem optischen Verstärkungsmedium 38 erzeugt. Die ASE wird nicht nur von dem zweiten Ende 38E in der gleichen Richtung wie die Ausbreitungsrichtung des Signallichts 132, sondern auch von dem ersten Ende 38A in der Richtung entgegengesetzt zu der Ausbreitungsrichtung des Signallichts 132 ausgegeben, wie durch 134 gezeigt. Die ASE 134, die sich entgegengesetzt zu dem Signallicht 132 ausbreitet, wird von einer ASE-Extraktionseinrichtung 136 extrahiert. Gemäß der extrahierten ASE 134 überwacht eine Überwachungseinrichtung 138 Spektraleigenschaften, die die Wellenlängenabhängigkeit der Leistung des ASE 134 ergeben. Eine Parametersteuereinrichtung 140 steuert einen Parameter, von welchem die Verstärkungsneigung in dem Verstärkungsband des optischen Verstärkungsmediums 38 abhängig ist (oder die Verstärkung selbst), so dass die Spektraleigenschaften, die oben überwacht werden, aufrechterhalten werden.
Als das optische Verstärkungsmedium 38 kann eine dotierte Faser, die mit einem Seltene-Erden-Element dotiert ist, wie etwa eine EDF, verwendet werden. Alternativ kann ein Halbleiterchip (optischer Halbleiterverstärker) verwendet werden. In letzterem Fall schließt die Pumpeinrichtung 40 eine Einrichtung zum Injizieren eines Stroms in den Chip ein. Spezifisch wird die Pumpspannung über einem Paar von Elektroden des optischen Halbleiterverstärkers angelegt. Die Pumpeinrichtung 40, die für die dotierte Faser geeignet ist, schließt eine Pumplichtquelle zum Ausgeben von Pumplicht und eine optische Kopplungseinrichtung ein, die betriebsmäßig mit dem ersten Ende 38A und/oder dem zweiten Ende 38B des optischen Verstärkungsmediums 38 verbunden ist, um dem optischen Verstärkungsmedium 38 Pumplicht zuzuführen.
In dieser Spezifikation schließt die Formulierung, dass optische Komponenten betriebsmäßig miteinander verbunden sind, den Fall ein, dass die optischen Komponenten direkt miteinander durch eine Faserverbindung oder durch eine räumliche Verbindung unter Verwendung eines kollimierten Strahls verbunden sind, und schließt weiter den Fall ein, dass die optischen Komponenten über eine andere optische Komponente wie etwa eine optische Faser verbunden sind.
In dem Fall, dass die Pumpeinrichtung 40 die Pumplichtquelle einschließt, kann die Leistung des Pumplichts als der Parameter eingesetzt werden, der von der Parametersteuereinrichtung 140 zu steuern ist. In diesem Fall kann die Pumplichtquelle nicht in eine Rückkopplungsschleife der ACE eingeschlossen werden, um die Leistung des verstärkten Signallichts 132 (totale Verstärkung des optischen Verstärkers) konstant zu machen. Deswegen kann, indem die ALC durchgeführt wird, eine Rückkopplungsschleife, die einen optischen Abschwächer einschließt, der einen variablen Abschwächungsfaktor aufweist, bereitgestellt werden.
In dem Fall, dass dieser optische Verstärker eine Kompensationslichtquelle 142 zum Zuführen von Kompensationslicht, das ein Wellenlängenband aufweist, das in dem Verstärkungsband des optischen Verstärkungsmediums 38 eingeschlossen ist, zu dem optischen Verstärkungsmedium 38 einschließt, kann der Parameter, der von der Parametersteuereinrichtung 140 zu steuern ist, die Leistung des Kompensationslichts sein. In diesem Fall kann die Pumplichtquelle in der Rückkopplungsschleife für die ALC eingeschlossen sein. Die Wellenlänge des Kompensationslichts wird auf eine unterschiedlich der Wellenlänge des Signallichts eingestellt.
In dem Fall, das dieser optische Verstärker in einem WDM-System eingesetzt wird, wird WDM-Signallicht in das optische Verstärkungsmedium 38 von dem ersten Ende 38A zugeführt.
Verstärkungseigenschaften des optischen Verstärkungsmediums 38, d. h. die Verstärkungsneigung der in durch die Spektraleigenschaften sind in der ASE 134 wiedergegeben. Da die ASE 134 sich entgegengesetzt zu dem Signallicht in dem optischen Verstärkungsmedium 38 ausbreitet, werden die Spektraleigenschaften der ASE 134 im Prinzip nicht durch die Anzahl von Kanälen des WDM-Signallichts, dem Eingangspegel und eine akkumulierte ASE beeinflusst. Dementsprechend kann, indem der Parameter gesteuert wird, von welchem die Verstärkungsneigung abhängt, so dass die Spektraleigenschaften der ASE 134 aufrechterhalten werden, eine konstante Verstärkungsneigung auf einfache Weise erhalten werden. Spezifische Ausführungsformen eines Überwachungsverfahrens für die Spektraleigenschaften werden nachstehend beschrieben werden.
Vorzugsweise weist die erste grundlegende Konfiguration des optischen Verstärkers, der in 1 gezeigt ist, ein optisches Bandpassfilter 143 auf, das betriebsmäßig mit dem zweiten Ende 38B des optischen Verstärkungsmediums 38 verbunden ist. Die Effektivität des Filters 143 wird nun beschrieben werden.
Die Spektraleigenschaften der sich vorwärts in die gleiche Richtung wie die Ausbreitungsrichtung des Signallichts in dem optischen Verstärkungsmedium 38 ausbreitenden ASE werden durch den Eingangspegel des Signallichts und die akkumulierte ASE beeinflusst. Im Gegensatz dazu werden die Spektraleigenschaften der sich rückwärts in der Richtung entgegengesetzt zu der Ausbreitungsrichtung des Signallichts in dem optischen Verstärkungsmedium 38 ausbreitenden ASE im Prinzip nicht durch diese Faktoren verändert. Jedoch besteht tatsächlich, wenn jedwede geringe Reflektion an der Ausgangsseite des optischen Verstärkungsmediums 38 vorhanden ist, eine Möglichkeit, dass die akkumulierte ASE reflektiert werden kann, diese reflektierte akkumulierte ASE kann dann in dem optischen Verstärkungsmedium 38 verstärkt werden, um sich in die Rückwärts-ASE zu mischen. Dementsprechend wird in dem Fall, dass ein derartiges Mischen der akkumulierten ASE in die Rückwärts-ASE ein Problem wird, das optische Bandpassfilter 143, das ein geeignetes Durchlassband aufweist, verwendet.
Unter Bezugnahme auf 2A ist ein bevorzugtes Durchlassband des optischen Bandpassfilters 143 gezeigt. Die kürzeste Wellenlänge λ_L des Durchlassbands wird geringfügig kürzer als die kürzeste Wellenlänge des WDM-Signallichts eingestellt, und die längste Wellenlänge λ_H in dem Durchlassband wird geringfügig länger als die längste Wellenlänge in dem WDM-Signallicht eingestellt. Mit dieser Einstellung kann die Leistung der akkumulierten ASE effektiv verringert werden.
Vorzugsweise weist die Überwachungseinrichtung 138, die in 1 gezeigt ist, zwei optische Bandpassfilter auf, die unterschiedliche Durchlassbänder aufweisen (z. B. optische Bandpassfilter 170 und 172 eines Spektrum-Monitors, der in 5 gezeigt ist. In diesem Fall sind, wie in 2B gezeigt, die kürzeste Wellenlänge und die längste Wellenlänge in dem Durchlassband eines der beiden Filter λ_L – Δλ bzw. λ_L eingestellt, wohingegen die kürzeste Wellenlänge und die längste Wellenlänge in dem Durchlassband des anderen Filters auf λ_H bzw. λ_H + Δλ eingestellt sind. Mit dieser Einstellung tritt, auch wenn eine reflektierte Komponente der akkumulierten ASE in die Rückwärts-ASE gemischt wird, kein Einfluss eines derartigen Mischens auf ein Ergebnis eines Überwachens auf.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine erste bevorzugte Ausführungsform des optischen Verstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Zu verstärkendes Signallicht wird über einen optischen Koppler 144 in ein optisches Verstärkungsmedium 38 von seinem ersten Ende 38A zugeführt. Die ASE, die sich in der Richtung entgegengesetzt zu dem Signallicht in dem optischen Verstärkungsmedium 38 ausbreitet, wird von dem optischen Koppler 144 extrahiert. Die extrahierte ASE wird einem Spektrum-Monitor 146 zugeführt. Als der optische Koppler 144 kann ein optischer Koppler vom Faser-Verschmelzungstyp, ein WDM-Koppler, der eine spezielle Form dieses Typs eines optischen Kopplers ist oder ein optischer Zirkulator verwendet werden. Eine Laserdiode 148 als eine Pumplichtquelle wird verwendet, um das optische Verstärkungsmedium (z. B. eine dotierte Faser) 38 zu pumpen. Pumplicht, das aus der Laserdiode 148 ausgegeben wird, wird dem optischen Verstärkungsmedium 38 über einen optischen Koppler 150 zugeführt, der mit einem zweiten Ende 38B des optischen Verstärkungsmediums 38 verbunden ist. Die Laserdiode 148 wird mit einem Vorspannstrom von einer Treiberschaltung 152 versorgt. Die Leistung des Pumplichts kann gemäß dieses Vorspannstroms gemessen werden.
Die ASE-Spektraleigenschaften, die von dem Spektrum-Monitor 146 überwacht werden, werden einer Steuerschaltung 154 zugeführt. Die Steuerschaltung 154 steuert den Vorspannstrom, der der Laserdiode 148 von der Treiberschaltung 142 zuzuführen ist, so dass die Spektraleigenschaften von dem Spektrum-Monitor 146 aufrechterhalten werden.
In dieser bevorzugten Ausführungsform ist der Vorspannstrom für die Laserdiode 148 zum Ausgeben des Pumplichts in der Rückkopplungsschleife zum Aufrechterhalten der Verstärkungsneigung eingeschlossen. Dementsprechend kann die ALC unter Verwendung des Vorspannstroms für die Laserdiode 148 nicht durchgeführt werden. Um die ALC durchzuführen, wird das verstärkte Signallicht, das aus dem zweiten Ende 38B des optischen Verstärkungsmediums 38 über den optischen Koppler 150 ausgegeben wird, in einen optischen Abschwächer 156 eingegeben. Der Abschwächungsfaktor des optischen Abschwächers 156 ist variabel. Das Licht, das aus dem optischen Abschwächer 156 ausgegeben wird, wird in ein erstes Verzweigungslicht und ein zweites Verzweigungslicht durch einen optischen Koppler 158 verzweigt. Das erste Verzweigungslicht von dem optischen Koppler 148 wird zu einer optischen Übertragungsleitung (nicht gezeigt) ausgegeben. Das zweite Verzweigungslicht von dem optischen Koppler 158 wird einem optischen Bandpassfilter 160 zugeführt, das ein Durchlassband aufweist, das die Wellenlänge des Signallichts einschließt. Ausgangslicht aus dem optischen Filter 160 wird in ein elektrisches Signal von einem O/E-Konverter 162 umgesetzt. Eine ALC-Schaltung 164 steuert den Abschwächungsfaktor des optischen Abschwächers 156, so dass der Ausgangspegel des O/E-Konverters 162 konstant wird.
4 ist ein Graph zum Veranschaulichen eines Beispiels der Verstärkungsneigung in dem optischen Verstärker, der in 3 gezeigt ist. In 4 sind die Spektren von Ausgangsstrahlen gezeigt, wenn WDM-Signalstrahlen, die jeweils vier Kanäle von Wellenlängen von 1548 nm, 1551 nm, 1554 nm und 1557 nm aufweisen, mit der gleichen Eingangsleistung (–35 dBm/ch) in eine EDF, die gepumpt wird, eingegeben werden. In 4 stellt die vertikale Achse die Ausgangsleistung (dBm) dar, und die horizontale Achse stellt die Wellenlänge (nm) dar. Das Spektrum, das durch A gezeigt ist, entspricht dem Fall, wo die Leistung des Pumplichts relativ groß ist. In diesem Fall tritt eine negative Verstärkungsneigung auf. Das heißt, das Differential einer Verstärkung bezüglich der Wellenlänge ist negativ (dG/dλ < 0). Das Spektrum, das durch C gezeigt ist, entspricht dem Fall, wo die Energie des Pumplichts relativ klein ist. In diesem Fall wird eine positive Verstärkungsneigung (dG/dλ > 0) erhalten. Das Spektrum, das durch B gezeigt ist, entspricht dem Fall, wo die Leistung des Pumplichts optimal ist, derart, dass keine Verstärkungsneigung auftritt. In diesem Fall ist das Differential der Verstärkung bezüglich der Wellenlänge 0 (dG/dλ = 0). Jedes Spektrum, das in 4 gezeigt ist, weist eine derartige Form auf, dass vier scharfe Spektren, die den vier Kanälen jedes WDM-Signallichts entsprechen, auf einem Spektrum der ASE überlagert sind.
In dem in 3 gezeigten optischen Verstärker wird die ASE, die aus dem ersten Ende 38A des optischen Verstärkungsmediums 38 ausgegeben wird, extrahiert, so dass das Spektrum des WDM-Signallichts nicht auf dem Spektrum der ASE überlagert ist. Dementsprechend kann der Spektrum-Monitor 146 das ASE-Spektrum mit einer hohen Genauigkeit ohne den Einfluss der Leistung des WDM-Signallichts überwachen.
Eine derartige ASE; die sich in der Richtung entgegengesetzt zu dem Signallicht ausbreitet, wird nachstehend als eine Rückwärts-ASE bezeichnet werden. In dem P_ASE(λ) die Leistung der Rückwärts-ASE bezeichnet, ist diese durch Gleichung (1) gegeben, die eine Funktion der Wellenlänge λ ist. PASE(λ0) = 2nSP(λ0)h(C/λ0)[G(λ0) – 1)Δλ (1)wobei n_SP(λ₀) der spontane Emissionsfaktor ist, h die Planck-Konstante ist, C die Lichtgeschwindigkeit in Vakuum ist, λ₀ die Mittenwellenlänge in einem zu überwachenden Band ist, und Δλ die Bandbreite des zu überwachenden Bands ist. Üblicherweise ist die Wellenlängenabhängigkeit jedes Parameters im wesentlichen in dem Bereich Δλ konstant, so dass λ₀ als repräsentativ verwendet wird. Der spontane Emissionsfaktor n_SP(λ₀) weist eine Wellenlängenabhängigkeit auf, und ein Verfahren zum Verbessern einer Überwachungsgenauigkeit, um mit dieser Wellenlängenabhängigkeit zurechtzukommen, wird nachstehend beschrieben werden.
In Gleichung (1) stellt G(λ₀) die Verstärkung dar, die als eine Funktion der Wellenlänge vorzugeben ist. Auf diese Weise werden Verstärkungseigenschaften (eine Wellenlängenabhängigkeit der Verstärkung) in dem Spektrum der Rückwärts-ASE widergespiegelt. Dementsprechend können Verstärkungseigenschaften evaluiert werden, indem zwei oder mehrere schmale Bänder, die in einem Verstärkungsband enthalten sind, herausgeschnitten werden, indem die Leistungen in diesen schmalen Bändern einzeln verfasst werden, und eine Abweichung zwischen den erfassten Werten erhalten wird. Spezifisch schließt der Spektrum-Monitor 146, der in 3 gezeigt ist, eine Einrichtung zum Verzweigen der Rückwärts-ASE in erstes Verzweigungslicht und zweites Verzweigungslicht, ein erstes optisches Bandpassfilter, das ein erstes schmales Durchlassband aufweist, das in einem Verstärkungsband enthalten ist, zum Empfangen des ersten Verzweigungslichts, ein zweites optisches Bandpassfilter, das ein zweites schmales Durchlassband aufweist, das in dem Verstärkungsband enthalten ist, aber unterschiedlich von dem ersten Durchlassband ist, zum Empfangen des zweiten Verzweigungslichts, erste und zweite Fotodetektoren zum jeweiligen Empfangen von Lichtantennen, die durch die ersten und zweiten optischen Bandpassfilter gelaufen sind, und eine Einrichtung zum Erfassen einer Abweichung zwischen Ausgangspegeln der ersten und zweiten Fotodetektoren ein. Diese Konfiguration wird nun spezifischer beschrieben werden.
5 ist ein Blockdiagramm, das eine bevorzugte Ausführungsform des Spektrum-Monitors 146, der in 3 gezeigt ist, zeigt. Die Rückwärts-ASE, die aus dem optischen Verstärkungsmedium 38 (siehe 3) erzeugt wird, wird einem optischen Koppler 168 über einen optischen Isolator 166 zugeführt. Wenn eine Reflexion von einem Rückwärts-ASE-Überwachungssystem niedrig ist, ist der optische Isolator 166 unnötig. Der optische Koppler 168 verzweigt die eingegebene Rückwärts-ASE in einen ersten Verzweigungsstrahl und einen zweiten Verzweigungsstrahl. Ein Verzweigungsverhältnis zwischen dem ersten Verzweigungsstrahl und dem zweiten Verzweigungsstrahl wird beispielsweise auf 1 : 1 eingestellt. Die ersten und zweiten Verzweigungsstrahlen werden jeweils optischen Bandpassfiltern 170 und 172 zugeführt. In dem Fall, dass die Rückwärts-ASE ein Spektrum ähnlich zu dem ASE-Spektrum aufweist, wie es in 4 gezeigt ist, werden die Mittenwellenlängen in den Durchlassbändern der Filter 170 und 172 jeweils auf beispielsweise auf 1541 nm und 1559 nm eingestellt. Die Strahlen, die durch die Filter 170 und 172 geleitet werden, werden jeweils Fotodioden 174 und 176 zugeführt. Da Ausgangssignale aus den Fotodioden 174 und 176 Stromsignale sind, werden I/V-Konverter (Strom/Spannungskonverter) 178 und 180, die jeweils den Fotodioden 174 und 176 entsprechen, verwendet. Ausgangsspannungssignale aus den I/V-Konvertern 178 und 180 werden jeweils einen Minus-Eingangsanschluss und einen Plus-Eingangsanschluss eines Operationsverstärkers 182 zugeführt. Folglich spiegelt ein Ausgangssignal aus dem Operationsverstärker 182 eine Abweichung zwischen den Ausgangspegeln der Fotodioden 174 und 176 wider.
Dementsprechend können, indem das Ausgangssignal von dem Operationsverstärker 182 zu dem Vorspannstrom für die Laserdiode 148 (siehe 3) rückgekoppelt wird, die Spektraleigenschaften der Rückwärts-ASE, die in dem optischen Verstärkungsmedium 38 erzeugt wird, aufrechterhalten werden, so dass die Verstärkungsneigung oft konstant gehalten werden kann. Durch ein geeignetes Einstellen eines Zielwerts der Abweichung der Rückkopplungsschleife kann die Verstärkungsneigung flach ausgeführt werden, wie durch B in 4 beispielsweise gezeigt.
Unter Bezugnahme auf 6 ist ein anderer Spektrum-Monitor gezeigt, der auf die vorliegende Erfindung anwendbar ist. In dieser bevorzugten Ausführungsform werden Ausgangssignale von I/V-Konvertern 178 und 180 über einen I/O-Anschluss 184 in eine MPU (Mikroprozessoreinheit) 186 übernommen. Die MPU 186 ist über den I/O-Anschluss 184 mit einem Speicher 188 verbunden. Die MTU 186 empfängt die Ausgangssignale der Konverter 178 und 180, berechnet die Abweichung zwischen den Ausgangspegeln und gibt die berechnete Abweichung über den I/O-Anschluss 184 aus.
Wie oben beschrieben, weist der spontane Emissionsfaktor n_SP(λ_L) in Gleichung (1) eine Wellenlängenabhängigkeit auf, das heißt, er hängt von der Wellenlänge λ₀, die zu überwachen ist, ab. Dementsprechend kann, in dem Fall, dass höhere Überwachungsgenauigkeiten erforderlich sind, eine Datentabelle des spontanen Emissionsfaktors n_SP(λ₀) unter Verwendung der Wellenlänge als ein Parameter vorab in dem Speicher 188 gespeichert werden, um genaue Spektraleigenschaften gemäß der Datentabelle zu erhalten. Beispielsweise kann die Verstärkung G(λ) automatisch gemäß einem berechneten Wert der Abweichung berechnet werden.
In dem in 5 oder 6 gezeigten Spektrum-Monitor werden die beiden schmalen Bänder (erste und zweite Durchlassbänder) von dem Verstärkungsband abgeschnitten. Jedoch können drei oder mehrere optische Bandpassfilter verwendet werden, um drei oder mehrere schmale Bänder, die der Anzahl der optischen Bandpassfilter entsprechen, aus dem Verstärkungsband herauszuschneiden. In diesem Fall kann die Genauigkeit einer Überwachung der Rückwärts-ASE, die von der MPU 186 zu berechnen ist, beispielsweise verbessert werden.
7A ist ein Blockdiagramm, das ein konkretes Beispiel des optischen Verstärkers, der in 3 gezeigt ist, zeigt. In diesem Beispiel wird eine EDF (Erdium-dotierte Faser) 39 als das optische Verstärkungsmedium 38 verwendet. Um eine Resonanz in der EDF 39 zu verhindern, ist ein optischer Isolator 145A auf der Eingangsseite des optischen Kopplers 144 bereitgestellt, und ein anderer optischer Isolator 145B ist zwischen dem optischen Koppler 150 und dem optischen Abschwächer 156 bereitgestellt. Das Pumplicht aus der Laserdiode 148 breitet sich in der Richtung entgegengesetzt zu dem Signallicht in der EDF 39 aus. Das heißt, ein Rückwärts-Pumpen wird eingesetzt. Alternativ kann ein Vorwärts-Pumpen eingesetzt werden, derart, dass sich das Pumplicht in die gleiche Richtung wie das Signallicht ausbreitet. Weiter können Pumplichtstrahlen in die EDF 39 von beiden Enden davon zugeführt werden, wodurch eine Pumpeffizienz verbessert wird.
7B ist ein Blockdiagramm, das einen optischen Verstärker zeigt, bei welchem das Vorwärts-Pumpen eingesetzt wird. Anstelle des optischen Kopplers 150 (gezeigt in 7A) ist ein optischer Koppler 150' auf der Eingangsseite des optischen Isolators 144A bereitgestellt. Das Pumplicht von der Laserdiode 148 und das zu verstärkende Signallicht werden einer EDF 39 über den optischen Koppler 150', den optischen Isolator 145A und dem optischen Koppler 144 zugeführt.
8 ist ein Blockdiagramm, das eine zweite bevorzugte Ausführungsform des optischen Verstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Im Gegensatz zu dem optischen Verstärker, der in 3 gezeigt ist, ist der optische Verstärker, der in 8 gezeigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein optischer Abschwächer 156' für die ALC dem optischen Verstärkungsmediums 38 vorgeschaltet bereitgestellt ist. Das heißt, Signallicht, das in das optische Verstärkungsmedium 38 von seinem ersten Ende 38A einzugeben ist, wird vorher abgeschwächt, anstelle das verstärkte Signallicht abzuschwächen. Der Abschwächungsfaktor des optischen Abschwächers 156' wird durch eine ALC-Schaltung 164 gesteuert, so dass ein Ausgangspegel eines O/E-Konverters 162, der einem Ausgangspegel dieses optischen Verstärkers entspricht, konstant wird.
Gemäß dem optischen Verstärker, der in 3 oder 8 gezeigt ist, kann eine konstante Verstärkungsneigung aufrechterhalten werden, und die ALC kann auch durchgeführt werden.
9 ist ein Blockdiagramm, dass eine dritte bevorzugte Ausführungsform des optischen Verstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Dieser optische Verstärker setzt eine Kompensationslichtquelle zum Zuführen von Kompensationslicht zu dem optischen Verstärkungsmedium 38 ein. Die Leistung des Kompensationslichts wird so gesteuert, dass die Spektraleigenschaften der Rückwärts-ASE aufrechterhalten werden. Mit dieser Änderung wird die Leistung des Pumplichts der ALC unterworfen.
Eine Laserdiode 190 wird als die Kompensationslichtquelle verwendet. Das Kompensationslicht von der Laserdiode 190 wird über einen optischen Koppler 192 dem optischen Verstärkungsmedium 38 von seinem ersten Ende 38A zugeführt. Signallicht, das zu verstärken ist, wird über einen optischen Koppler 144 zum Extrahieren der Rückwärts-ASE und den optischen Koppler 192 für das Kompensationslicht in dieser Reihenfolge dem optischen Verstärkungsmedium 38 von seinem ersten Ende 38A zugeführt. Die Rückwärts-ASE, die in dem optischen Verstärkungsmedium 38 erzeugt wird, wird über den optischen Koppler 192 und dem optischen Koppler 144 in dieser Reihenfolge einem Spektrum-Monitor 146 zugeführt. Die Laserdiode 190 wird mit einem Vorspannstrom von einer Treiberschaltung 194 versorgt. Der Vorspannstrom, der der Laserdiode 190 zugeführt wird, wird von einer Steuerschaltung 154 gesteuert. Die Steuerschaltung 154 steuert den Vorspannstrom für die Laserdiode 190, so dass die Spektraleigenschaften der Rückwärts-ASE, die von dem Spektrum-Monitor 146 überwacht werden, aufrechterhalten werden. Dementsprechend wird die Energie des Kompensationslichts, das aus der Laserdiode 190 auszugeben ist, gesteuert, um die Verstärkungseigenschaften dieses optischen Verstärkers konstant zu halten.
In dieser bevorzugten Ausführungsform wird die Leistung des Pumplichts nicht bei der Steuerung verwendet, um die Verstärkungseigenschaften konstant zu halten. Dementsprechend kann eine Pumplichtquelle in die Rückkopplungsschleife für die ALC eingeschlossen werden. Da das Kompensationslicht zum Aufrechterhalten der Spektraleigenschaften verwendet wird, wird das Kompensationslicht von einem optischen Filter 160 entfernt, und das Ausgangslicht aus dem optischen Filter 160 wird in ein elektrisches Signal von einem O/E-Konverter 162 konvertiert. Eine Laserdiode 148 als die Pumplichtquelle wird mit einem Vorspannstrom von einer Treiberschaltung 152 versorgt. Der Vorspannstrom wird von einer ALC-Schaltung 164 gesteuert. Auch gemäß der dritten Ausführungsform kann eine konstante Verstärkungsneigung aufrechterhalten werden, und die ALC kann durchgeführt werden. Weiter ist ein optischer Abschwächer für die ALC in der dritten bevorzugten Ausführungsform unnötig.
10 ist ein Blockdiagramm, das eine vierte bevorzugte Ausführungsform des optischen Verstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In dieser bevorzugten Ausführungsform sind Reflexionsspiegel 196 und 198 betriebsmäßig mit dem zweiten Ende 38B des optischen Verstärkungsmediums 38 verbunden, um so die Genauigkeit eines Überwachens der Spektraleigenschaften der Rückwärts-ASE in dem Spektrum-Monitor 146 zu verbessern. In dem Fall, dass der Spektrum-Monitor 146 wie in 5 gezeigt, konfiguriert ist, reflektiert der Reflexionsspiegel 196 Licht, das eine Wellenlänge aufweist, die in dem Durchlassband des optischen Bandpassfilters 170 eingeschlossen ist und transmittiert anderes Licht, und der Reflexionsspiegel 198 reflektiert Licht, das eine Wellenlänge aufweist, die in dem Durchlassband des optischen Bandpassfilters 172 eingeschlossen ist, und transmittiert anderes Licht. Durch ein Bereitstellen der Reflexionsspiegel 196 und 198 kann ein Teil der Vorwärts-ASE, die aus dem zweiten Ende 38B des optischen Verstärkungsmediums 38 ausgegeben wird, die in ein spezifisches Band fällt, in dem optischen Verstärkungsmedium 38 hin- und hergeschickt werden. Dementsprechend können die Eingangsleistungen in die Fotodioden 174 und 176, die in 5 gezeigt sind, erhöht werden, um dadurch die Spektrum-Überwachungsgenauigkeit zu verbessern. In dem Fall, dass drei oder mehrere schmale Bänder aus dem ASE-Spektrum herausgeschnitten werden, werden drei oder mehrere Reflexionsspiegel, die der Anzahl der schmalen Bänder entsprechen, verwendet.
In einer dotierten Faser wie etwa einer EDF leckt eine SE (spontane Emission) seitwärts. Die Verstärkungseigenschaften in der dotierten Faser werden in der SE widergespiegelt. Weiter wird das seitwärtige SE-Lecken von der Anzahl der Kanäle des WDM-Signallichts, dem Eingangspegel und der akkumulierten ASE beeinflusst. Diese Tatsache ist von Aida et al. bei der Internationalen Konferenz, 1991 (Optical Amplifiers and their Applications; OAA, FE3) berichtet worden, bei welcher es offensichtlich geworden ist, dass eine Verstärkung G(λ) aus einem Integral P_SE(λ) aus der SE von einer Seitenfläche einer dotierten Faser über die Faserlänge L in Übereinstimmung mit den Gleichungen (2) und (3) erhalten werden kann. PSE(λ) = {ln[G(λ)] + αS(λ)L}/C(λ) (2) C(λ) = η(λ){σe(λ) + σa(λ)}τ/{h(C/λ)π(γEr)2} (3) wobei σ_e(λ), σ_a(λ) und α_S(λ) jeweils der Emissionsquerschnitt bei λ, der Absorptionsquerschnitt bei λ und die Dämpfung bei λ sind, und τ und γ_Er jeweils die spontane Emissionslebensdauer und der Radius eines Bereichs, der mit Er dotiert ist. Weiter ist η(λ) der Koeffizient, der eine Wellenlängenabhängigkeit aufweist. Dementsprechend können durch ein Überwachen der Spektraleigenschaften der SE, die seitwärts leckt, Verstärkungseigenschaften (eine Verstärkungsneigung) erfasst werden.
11 ist ein Blockdiagramm, das eine zweite grundlegende Konfiguration des optischen Verstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein optisches Verstärkungsmedium 38 weist einen optischen Wellenleiteraufbau auf, welchem Signallicht zugeführt wird. Eine Pumpeinrichtung 40 pumpt das optische Verstärkungsmedium 38, so dass das optische Verstärkungsmedium 38 ein Verstärkungsband aufweist, dass die Wellenlänge des Signallichts einschließt. Die SE-Extraktionseinrichtung 200 extrahiert SE-Licht, das seitwärts aus dem optischen Wellenleiteraufbau des optischen Verstärkungsmediums 38 leckt. Eine Überwachungseinrichtung 138 überwacht Spektraleigenschaften, die die Wellenlängenabhängigkeit der Energie der extrahierten SE ergeben. Eine Parameter-Steuereinrichtung 140 steuert einen Parameter, von welchem die Verstärkungsneigung in dem Verstärkungsband des optischen Verstärkungsmediums 38 (oder die Verstärkung selbst) abhängt, so dass die Spektraleigenschaften, die überwacht werden, aufrechterhalten werden.
In der in 11 gezeigten Konfiguration ist der Parameter, der von der Parametersteuereinrichtung 140 zu steuern ist, die Leistung des Pumplichts in der Pumpeinrichtung 40. Alternativ kann der Parameter, der von der Parametersteuereinrichtung 140 zu steuern ist, die Leistung des Kompensationslichts sein, wie in 1.
12 ist ein Blockdiagramm eines Spektrum-Monitors, der als die SE-Extraktionseinrichtung 200 und die Überwachungseinrichtung 138, die in 11 gezeigt sind, verwendet werden kann. Eine EDF 202 wird als das optische Verstärkungsmedium 38 verwendet (siehe 11). Eine Einrichtung zum Pumpen der EDF 202 ist nicht gezeigt. Die EDF 202 ist in einem Gehäuse 204 wie etwa einer integrierenden Kugel untergebracht, die konfiguriert ist, das Eintreten von externem Licht zu blockieren. Ein Mantel der EDF 202 ist teilweise entfernt, und SE leckt seitwärts von einem unbedeckten Abschnitt der EDF 202. Die SE wird optischen Bandpassfiltern 206 und 208 zugeführt. Die Filter 206 und 208 weisen ihre Durchlassbänder ähnlich zu den Durchlassbändern der optischen Bandpassfilter 170 und 172, die jeweils in 16 gezeigt sind, auf.
Die Strahlen, die durch die Filter 206 und 208 geleitet werden, werden in Stromsignale von Fotodioden 210 bzw. 212 konvertiert. Die Stromsignale von den Fotodioden 110 und 212 werden als nächstes in Spannungssignale von I/V-Konvertern 214 bzw. 216 konvertiert. Die Spannungssignale von den I/V-Konvertern 214 und 216 werden einem Operationsverstärker 218 zugeführt. Wie oben beschrieben, werden die Verstärkungseigenschaften des optischen Verstärkers in dem SE-Spektrum widergespiegelt. Dementsprechend kann, indem die Leistung des Pumplichts gemäß der überwachten SE-Spektraleigenschaften gesteuert wird, die Verstärkungsneigung des optischen Verstärkers konstant gehalten werden.
Der Spektrum-Monitor, der in 12 gezeigt ist, kann gemäß der Konfiguration, die in 6 gezeigt ist, modifiziert werden. Das heißt, eine MPU wird zum Überwachen der Spektraleigenschaften verwendet. In diesem Fall kann, indem zuvor C(λ), α_S und L in den Gleichungen (2) und (3) in einem Speicher gespeichert werden, die Überwachungsgenauigkeit der Spektraleigenschaften verbessert werden. Weiter können drei oder mehrere schmale Bänder aus dem SE-Spektrum herausgeschnitten werden, und die optische Leistung in jedem Band kann erfasst werden, um verschiedene Steuerungen gemäß dem Ergebnis einer Erfassung durchzuführen.
13 ist ein Blockdiagramm, das eine dritte grundlegende Konfiguration des optischen Verstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Dieser optische Verstärker ist durch ein Kaskadieren einer ersten optischen Verstärkereinheit 220 und einer zweiten optischen Verstärkereinheit 222 konfiguriert. Jede der optischen Verstärkereinheiten 220 und 222 weist die in 1 gezeigte erste grundlegende Konfiguration auf. Licht, das in der ersten optischen Verstärkereinheit 220 verstärkt wird, wird von einem optischen Abschwächer 224, der einen variablen Abschwächungsfaktor aufweist, abgeschwächt und als nächstes durch ein eine Dispersions-kompensierende Faser (DCF) 226 zu der zweiten optischen Verstärkereinheit 222 geleitet. Die DCF 226 weist einen Dispersionswert auf, um so eine chromatische Dispersion, die durch das Signallicht in einer Transmissionslinie beeinflusst ist, aufzuheben. Das Licht, das aus der zweiten optischen Verstärkereinheit 222 ausgegeben wird, wird in ein erstes Verzweigungslicht und in ein zweites Verzweigungslicht von einem optischen Koppler 228 verzweigt. Das erste Verzweigungslicht von dem optischen Koppler 228 wird zu einer optischen Übertragungsleitung (nicht gezeigt) ausgegeben. Das zweite Verzweigungslicht von dem optischen Koppler 228 wird in ein elektrisches Signal von einem O/E-Konverter 230 konvertiert. Eine ALC-Schaltung 232 steuert den Abschwächungsfaktor des optischen Abschwächers 224, so dass der Ausgangspegel des O/E-Konverters 230 konstant gehalten wird.
Eine derartige zweistufige Konfiguration des optischen Verstärkers in dieser bevorzugten Ausführungsform ist durch die folgenden Gründe bedingt. Der erste Grund besteht darin, dass eine Dämpfung in einer DCF im allgemeinen groß ist, und es deswegen notwendig ist, den Pegel des Signallichts in gewissem Ausmaß auf der vorgeschalteten Seite der DCF 226 anzuheben. Der zweite Grund besteht darin, dass dann, wenn ein optischer Verstärkungswert auf der vorgeschalteten Seite der DCF 226 übermäßig ausgeführt wird, um die Leistung des Signallichts zu erhöhen, nicht-lineare Effekte in der DCF 226 leicht auftreten können. Wenn eine Vier-Wellen-Mischung (FWM) als einer der nicht-linearen Effekte in der DCF 226 in einem System auftritt, das WDM einsetzt, wird ein Zwischenkanal-Übersprechen erhöht. Weiter fördert eine Eigenphasen-Modulation (SPM) auch eine Verschlechterung in der Signalqualität.
Gemäß der dritten grundlegenden Konfiguration kann eine konstante Verstärkungsneigung aufrechterhalten werden, und die ALC kann auch durchgeführt werden.
Wie oben beschrieben, ist es gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung möglich, ein optisches Kommunikationssystem bereitzustellen, das auf einfache Weise auf eine Änderung in der Anzahl von WDM-Kanälen reagieren kann. Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen optischen Verstärker bereitzustellen, der eine konstante Verstärkungsneigung aufrechterhalten kann. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen optischen Verstärker bereitzustellen, der eine konstante Verstärkungsneigung aufrechterhalten kann und eine automatische Pegelsteuerung zulässt.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. Der Umfang der Erfindung ist durch die angehängten Ansprüche definiert, und sämtliche Änderungen und Modifikationen, wie sie in die Äquivalenz des Umfangs der Ansprüche fallen, sind deswegen durch die Erfindung umfasst.

Claims

Optischer Verstärker, umfassend: ein optisches Verstärkermedium (38), das ein erstes Ende (38A) und ein zweites Ende (38B) aufweist, und ein Verstärkungsband, das eine Wellenlänge eines Signallichts (130) einschließt, wobei das erste Ende (38A) zum Empfangen des Signallichts (130) ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass er weiter umfasst: einen Monitor (138), der betriebsmäßig mit dem ersten Ende (38A) des optischen Verstärkermediums (38) verbunden ist, um Spektraleigenschaften einer verstärkten spontanen Emission zu überwachen, die sich in einer Richtung entgegengesetzt zu einer Ausbreitungsrichtung des Signallichts (130) in dem optischen Verstärkermedium (38) ausbreitet; und einen Controller (140) zum Steuern einer Verstärkung in dem Verstärkungsband, so dass die Spektraleigenschaften aufrecht erhalten werden.
Optischer Verstärker nach Anspruch 1, weiter umfassend eine Pumplichtquelle (40) zum Ausgeben von Pumplicht und einen ersten optischen Koppler (150; 144), der betriebsmäßig mit zumindest dem ersten Ende (38A) oder dem zweiten Ende (38B) des optischen Verstärkermediums (38) verbunden ist, um dem optischen Verstärkermedium (38) Pumplicht zuzuführen, wobei die optische Verstärkung durch eine Energie des Pumplichts gesteuert wird.
Optischer Verstärker nach Anspruch 2, weiter umfassend: einen zweiten optischen Koppler (158) zum Verzweigen eines verstärkten Signallichts, das aus dem zweiten Ende (38B) des optischen Verstärkermediums (38) ausgegeben wird, in erstes Verzweigungslicht und zweites Verzweigungslicht; einen Fotodetektor zum Empfangen des ersten Verzweigungslichts; und eine automatische Pegelsteuereinrichtung (164) zum Steuern einer Gesamtverstärkung des optischen Verstärkers, so dass der Ausgangspegel des Fotodetektors konstant wird.
Optischer Verstärker nach Anspruch 3, wobei: die automatische Pegelsteuereinrichtung (164) einen optischen Abschwächer (156) einschließt, der einen variablen Abschwächungsfaktor aufweist; der optische Abschwächer (156) betriebsmäßig mit dem zweiten Ende (38B) des optischen Verstärkermediums (38) und dem zweiten optischen Koppler (158) verbunden ist, um das verstärkte Signallicht, das aus dem optischen Verstärkermedium (38) ausgegeben wird, abzuschwächen.
Optischer Verstärker nach Anspruch 3, wobei: die automatische Pegelsteuereinrichtung (164) einen optischen Abschwächer einschließt, der einen variablen Abschwächungsfaktor aufweist; der optische Abschwächer (156) betriebsmäßig mit dem ersten Ende (38A) des optischen Verstärkermediums (38) verbunden ist, um das Signallicht, das dem optischen Verstärkermedium (38) zuzuführen ist, abzuschwächen.
Optischer Verstärker nach Anspruch 2, wobei: das optische Verstärkermedium (38) eine dotierte Faser umfasst, die mit einem Seltene-Erden-Element dotiert ist.
Optischer Verstärker nach Anspruch 1, weiter umfassend: eine erste Lichtquelle (143), die betriebsmäßig mit dem ersten Ende (38A) des optischen Verstärkermediums (38) verbunden ist, um dem optischen Verstärkermedium (38) Kompensationslicht zuzuführen, das eine Wellenlänge unterschiedlich von der Wellenlänge des Signallichts aufweist; wobei die Verstärkung durch eine Energie des Kompensationslichts gesteuert wird.
Optischer Verstärker nach Anspruch 7, weiter umfassend: eine zweite Lichtquelle (40) zum Ausgeben von Pumplicht; einen ersten optischen Koppler (150; 144), der betriebsmäßig mit zumindest entweder dem ersten Ende (38A) oder dem zweiten Ende (38B) des optischen Verstärkermediums (38) verbunden ist, um dem optischen Verstärkermedium (38) Pumplicht zuzuführen; einen zweiten optischen Koppler (158) zum Verzweigen eines verstärkten Signallichts, das aus dem zweiten Ende (38B) des optischen Verstärkermediums (38) ausgegeben wird, in erstes Verzweigungslicht und zweites Verzweigungslicht; einen Fotodetektor zum Empfangen des ersten Verzweigungslichts; und eine Einrichtung (164) zum Steuern einer Energie des Pumplichts, so dass ein Ausgangspegel des Fotodetektors konstant wird.
Optischer Verstärker nach Anspruch 1, wobei: der Monitor (138) umfasst: eine Einrichtung (168) zum Verzweigen der verstärkten spontanen Emission in ein erstes Verzweigungslicht und ein zweites Verzweigungslicht; ein erstes optisches Bandpassfilter (170) zum Empfangen des ersten Verzweigungslichts, wobei das erste optische Bandpassfilter (170) ein erstes Durchlassband aufweist, das in dem Verstärkungsband eingeschlossen ist; ein zweites optisches Bandpassfilter (172) zum Empfangen des zweiten Verzweigungslichts, wobei das zweite optische Bandpassfilter (172) ein zweites Durchlassband aufweist, das in dem Verstärkungsband eingeschlossen ist, aber unterschiedlich von dem ersten Durchlassband ist; erste und zweite Fotodetektoren (174; 176) zum Empfangen von Lichtwellen, die jeweils durch die ersten und zweiten optischen Bandpassfilter laufen; und eine Einrichtung zum Erfassen einer Abweichung zwischen Ausgangspegeln der ersten und zweiten Fotodetektoren.
Optischer Verstärker nach Anspruch 9, weiter umfassend: ein drittes optisches Bandpassfilter, das betriebsmäßig mit dem zweiten Ende (38B) des optischen Verstärkermediums (38) verbunden ist; wobei das dritte optische Bandpassfilter ein drittes Durchlassband aufweist, das die Wellenlänge des Signallichts einschließt, aber nicht die ersten und zweiten Durchlassbänder einschließt.
Optischer Verstärker nach Anspruch 9, weiter umfassend: erste und zweite Reflektionseinrichtungen (196; 198), die betriebsmäßig mit dem zweiten Ende (38B) des optischen Verstärkermediums (38) verbunden sind; wobei die ersten und zweiten Reflektionseinrichtungen (196; 198) Lichtwellen reflektieren, die Wellenlängen aufweisen, die jeweils in den ersten und zweiten Durchlassbändern eingeschlossen sind, um die reflektierten Lichtwellen dem optischen Verstärkermedium (38) von dem zweiten Ende (38B) zuzuführen.
Optischer Verstärker nach Anspruch 1, weiter umfassend: ein optisches Bandpassfilter (143), das betriebsmäßig mit dem zweiten Ende (38B) des optischen Verstärkermediums (38) verbunden ist; wobei das optische Bandpassfilter (143) ein Durchlassband aufweist, das die Wellenlänge des Signallichts einschließt.
Optischer Verstärker nach Anspruch 1, wobei: das Signallicht eine Mehrzahl von wellenlängen-teilungsmultiplexierten optischen Signalen umfasst.
Optischer Verstärker, umfassend: erste und zweite optische Verstärkereinheiten (220; 222); und eine Einrichtung (226) zum Kaskadieren der ersten und zweiten optischen Verstärkereinheiten (220; 222); wobei jede der ersten und zweiten optischen Verstärkereinheiten einen optischen Verstärker nach Anspruch 1 umfasst; wobei der optische Verstärker weiter umfasst: einen optischen Abschwächer (224), der einen variablen Abschwächungsfaktor aufweist, um verstärktes Signallicht, das aus der ersten optischen Verstärkereinheit (220) ausgegeben wird, abzuschwächen; eine Einrichtung (228) zum Verzweigen von verstärktem Signallicht, das aus der zweiten optischen Verstärkereinheit (222) ausgegeben wird, in erstes Verzweigungslicht und zweites Verzweigungslicht; einen Fotodetektor zum Empfangen des ersten Verzweigungslichts; und eine Einrichtung (232) zum Steuern des Abschwächungsfaktors des optischen Abschwächers (224), so dass ein Ausgangspegel des Fotodetektors konstant wird.
Optischer Verstärker nach Anspruch 14, wobei: die Kaskadierungseinrichtung (226) eine Dispersionskompensierende Faser umfasst, die einen voreingestellten Dispersionswert aufweist, um so eine Wellenlängendispersion aufzuheben, die durch das Signallicht beeinflusst ist.
Optischer Verstärker, umfassend: ein optisches Verstärkermedium (38), das einen optischen Wellenleiteraufbau aufweist, welchem Signallicht zugeführt werden kann; eine Einrichtung (40) zum Pumpen des optischen Verstärkermediums (38), so dass das optische Verstärkermedium (38) ein Verstärkungsband aufweist, das eine Wellenlänge des Signallichts einschließt; eine Einrichtung (200) zum Extrahieren einer spontanen Emission, die seitwärts aus dem optischen Wellenleiteraufbau leckt; dadurch gekennzeichnet, dass er weiter umfasst: eine Einrichtung (138) zum Überwachen von Spektraleigenschaften der spontanen Emission; und eine Einrichtung (140) zum Steuern einer Verstärkung in dem Verstärkungsband, so dass die Spektraleigenschaften aufrecht erhalten werden.