DE69711118T2 - Optische Relaisstation für Einzel- und Multiwellenlängenbetrieb mit Dispersionsentzerrung - Google Patents

Optische Relaisstation für Einzel- und Multiwellenlängenbetrieb mit Dispersionsentzerrung

Info

Publication number
DE69711118T2
DE69711118T2 DE69711118T DE69711118T DE69711118T2 DE 69711118 T2 DE69711118 T2 DE 69711118T2 DE 69711118 T DE69711118 T DE 69711118T DE 69711118 T DE69711118 T DE 69711118T DE 69711118 T2 DE69711118 T2 DE 69711118T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
grating
optical fiber
wavelength
optical
dispersion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69711118T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69711118D1 (de
Inventor
Douglas S. Burbridge
Milorad Cvijetic
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nortel Networks Ltd
Original Assignee
Nortel Networks Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nortel Networks Ltd filed Critical Nortel Networks Ltd
Publication of DE69711118D1 publication Critical patent/DE69711118D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69711118T2 publication Critical patent/DE69711118T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29304Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating
    • G02B6/29316Light guides comprising a diffractive element, e.g. grating in or on the light guide such that diffracted light is confined in the light guide
    • G02B6/29317Light guides of the optical fibre type
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29379Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
    • G02B6/29392Controlling dispersion
    • G02B6/29394Compensating wavelength dispersion
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06Construction or shape of active medium
    • H01S3/063Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067Fibre lasers
    • H01S3/06754Fibre amplifiers
    • H01S3/06758Tandem amplifiers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2507Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
    • H04B10/2513Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion
    • H04B10/2519Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion using Bragg gratings
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/29Repeaters
    • H04B10/291Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06Construction or shape of active medium
    • H01S3/063Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067Fibre lasers
    • H01S3/0675Resonators including a grating structure, e.g. distributed Bragg reflectors [DBR] or distributed feedback [DFB] fibre lasers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung bezieht sich auf optische Relaisstationen oder Zwischenverstärker für einen Einzel- oder Multiwellenlängen-Betrieb mit spezieller Anwendung auf optische Wellenlängenmultiplex- (WDM-) Telekommunikationssysteme, die mit Bit-Raten in dem Bereich von 2,5 Gb/s bis 10 Gb/s pro Trägerwellenlänge arbeiten.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Vorhandene Lichtleitfaser-Netze beruhen hauptsächlich auf einer nicht-dispersionsverschobenen oder nicht-dispersions-optimierten Lichtleitfaser (NDSF). Für optische Wellenlängenmultiplex- (WDM-) Kommunikationssysteme stellt die chromatische Dispersion, die während der optischen Signalausbreitung durch NDSF-Lichtleitfasern hervorgerufen wird, eine stärkere Einschränkung dar, die das Längen-Bandbreiten- Produkt in einem optischen Kommunikationssystem begrenzt, das in dem Wellenlängenbereich von 1550 nm arbeitet.
  • Eine Dispersionskompensation in dem 1550 nm-Wellenlängenbereich stellt eine attraktive Möglichkeit zur Überwindung dieser Einschränkung dar. Es sind verschiedene Schemas bekannt, die für die Dispersionskompensation vorgeschlagen oder verwendet wurden.
  • Die übliche Lösung, die einen Längenabschnitt einer dispersionskompensierenden Lichtleitfaser (DCF) verwendet, wird in weitem Umfang eingesetzt. Es sind andere Kompensatoren bekannt, die auf Lichtleitfaser-Gittern, optischen Interferometern oder Kaskaden von doppelbrechenden optischen Lichtleitfasern beruhen.
  • Um Verluste in einer vorhergehenden Lichtleitfaser-Strecke und in einem Dispersions- Kompensationselement zu beseitigen, wird ein Dispersions-Kompensationselement in Kombination mit einem oder zwei Verstärkern mit mit Erbium dotierten Lichtleitfasern verwendet, die jeweils einen Pumplaser erfordern. Die letztere Kombination wird üblicherweise entweder in diskreter oder integrierter Form zusammen mit einer Dispersionskompensations-Lichtleitfaser verwendet. Das Ergebnis besteht in einer aufwendigen und große Abmessungen aufweisenden Relaisstations- oder Zwischenverstärker-Ausrüstung.
  • Die Verwendung eines Lichtleitfaser-Gitters als ein Dispersionsentzerrer anstelle einer Dispersionskompensations-Lichtleitfaser ergibt möglicherweise geringere Kosten, doch besteht der Nachteil bekannter Dispersionsentzerrer auf der Grundlage von Gittersystemen in der schmalen optischen Bandbreite und der resultierenden hohen Empfindlichkeit gegenüber Trägerfrequenz-Schwankungen. Beispielsweise ist ein Lichtleitfaser-Übertragungssystem unter Verwendung eines gechirpten Bragg- Reflektors und Lichtkopplers für die Dispersionsentzerrung in dem US-Patent 4 953 939 mit dem Titel "Optical Fibre Transmission Systems" auf den Namen von Epworth beschrieben. Epworth verwendet ein Stück einer Lichtleitfaser, in dem die reflektierenden Eigenschaften des Gitters entlang der Länge des Stückes der Lichtleitfaser gradiert oder abgestuft sind. Unterschiedliche Abschnitte des Lichtleitfaser-Stückes reflektieren unterschiedliche optische Frequenzen und dieses System ergibt eine begrenzte Bandbreite. Außerdem erfordert in der Praxis jeder Dispersionsentzerrer auf der Grundlage einer Lichtleitfaser einen optischen Verstärker zur Verlustkompensation.
  • Die optische Bandbreite eines gechirpten Lichtleitfaser-Gitters ist direkt proportional zur Länge des Gitters. Im Hinblick auf eine praktische Längenbeschränkung auf der Grundlage der Gitterstabilität und/oder Herstellbarkeit bestimmt die gewünschte optische Bandbreite den Gitter-Chirp-Parameter, der seinerseits das Ausmaß der Dispersionskompensation durch das Lichtleitfaser-Gitter bestimmt. Bei bekannten Systemen kann die vergrößerte Dispersionskompensation lediglich auf Kosten der optischen Bandbreite für eine vorgegebene Gitterlänge erzielt werden.
  • Taverner D. et al.: "Dispersion Compensation of 16 PS Pulses over 100 KM of Step- Index Fibre using Cascaded Chirped Fibre Gratings", Electronic Letters, Bd. 31, Nr. 12, 8. Juni 1995, Seiten 1004-1006, offenbart einen Dispersionsentzerrer, der durch erste und zweite kaskadierte Längenabschnitte eines temperaturgechirpten Lichtleitfaser-Gitters gebildet ist, die in Parallelverbindung in erste und zweite Ausgangs-Ports oder -Anschlüsse eines optischen Kopplers (4-Port-Zirkulator) gekoppelt sind, wobei beide Gitter auf die gleiche Mitten-Wellenlänge abgestimmt sind. Die DE 195 16 439 A (Hitachi Ltd.) offenbart einen optischen Zwischenverstärker, der einen Dispersionsentzerrer umfaßt, der zwischen ersten und zweiten Längenabschnitten eines Lichtleitfaser-Verstärkers eingekoppelt ist.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eine optische Relaisstation oder einen optischen Zwischenverstärker für Einzel- und Multi-Wellenlängenbetrieb mit einer Dispersionsentzerrung zu schaffen, die bzw. der die vorstehend genannten Probleme überwindet oder vermeidet.
  • Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Dispersionsentzerrer zur Verwendung mit einer Signalträger-Wellenlänge λc geschaffen, wobei der Entzerrer erste und zweite kaskadierte Lichtleitfaser-Zweige umfaßt, die in Parallelverbindung durch erste und zweite Ports eines optischen Zirkulators gekoppelt sind, wobei jeder Zweig einen jeweiligen Längenabschnitt eines Lichtleitfaser-Gitters mit unterschiedlicher Mitten-Wellenlängen-Reflexionscharakteristik umfaßt, wobei ein erstes der Gitter so gechirpt ist, daß sich eine Reflexion eines Signals mit einer Wellenlänge größer als λc ergibt, während ein zweites der Gitter so gechirpt ist, daß es eine Reflexion eines Signals mit einer Wellenlänge von weniger als λc ergibt.
  • Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein optischer Zwischenverstärker mit einem Dispersionsentzerrer nach einem der Ansprüche 1 bis 6 geschaffen, bei dem die kaskadierten Zweige zwischen ersten und zweiten Längenabschnitten eines Lichtleitfaser-Verstärkers gekoppelt sind.
  • Somit wird die Dispersionsentzerrung durch zwei Längenabschnitte des Lichtleitfaser- Gitters bereitgestellt, die derart kaskadiert sind, daß die Bandbreite bezogen auf das gleiche Ausmaß einer Dispersionskompensation unter Verwendung einer Einzelgitter- Lösung verdoppelt ist. Der Einfügungsverlust des Entzerrerelements wird effektiv dadurch kompensiert, daß es zwischen zwei Abschnitte eines Lichtleitfaser-Verstärkers eingefügt wird, die einen gemeinsamen Pumplaser gemeinsam nutzen. Der optische Zwischenverstärker ergibt eine optische Verlustkompensation und eine chromatische Dispersionskompensation, und die Bandbreite ist gegenüber üblichen Systemen unter Verwendung eines Gitters zur Dispersionsentzerrung verdoppelt.
  • Vorzugsweise umfaßt der Lichtleitfaser-Verstärker erste und zweite Längenabschnitte einer mit Erbium dotierten Lichtleitfaser, und beide Längenabschnitte der Lichtleitfaser werden durch eine einzige Laserquelle gepumpt. Das System verwendet einen einzigen gepumpten optischen Verstärker, anstelle von diskreten optischen Verstärkern, die jedem Gitter zugeordnet sind. Weil lediglich eine Pumplaser-Quelle erforderlich ist, werden die Kosten verringert.
  • In vorteilhafter Weise wird ein optischer Zwischenverstärker für einen Multi- Wellenlängenbetrieb für ein WDM-System geschaffen, das mit einer Vielzahl von Wellenlängen arbeitet, wobei jeder Längenabschnitt des optischen Lichtleitfaser-Gitters eine Vielzahl von Gitterelementen umfaßt, die in Serie gekoppelt sind, und die jeweils so ausgelegt sind, daß sie eine der Vielzahl von Betriebs-Wellenlängen reflektieren. Jedes Gitter umfaßt eine Kaskade von gechirpten Gitterelementen für jede dieser Wellenlängen. Somit wird ein optischer Zwischenverstärker für einen WDM-Betrieb durch Verbindung von in geeigneter Weise abgestimmten Lichtleitfaser-Gittern in Serie geschaffen.
  • Beispielsweise schließt ein optischer Zwischenverstärker für eine kaskadierte Dispersionskompensation von vier Trägerwellenlängen erste und zweite kaskadierte Lichtleitfaser-Gitterstufen ein, wobei jede Gitterstufe vier Lichtleitfaser-Gitterelemente in Serie umfaßt. Jedes Gitterelement ist für eine bestimmte eine der Trägerwellenlängen gechirpt, so daß jedes Gitterelement der Kaskade so ausgelegt ist, daß es eine der vier Trägerwellenlängen reflektiert und die anderen Wellenlängen überträgt.
  • Somit wird ein optischer Zwischenverstärker geschaffen, der eine Dispersionsentzerrung und Verlustkompensation ergibt, und auf kaskadierten Lichtleitfaser-Gittern beruht, und der eine verbesserte optische Bandbreite, eine Verringerung der Größe und verringerte Kosten verglichen mit bekannten Systemen ergibt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsbeipiele der Erfindung werden nunmehr in Form eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • Fig. 1 einen optischen Zwischenverstärker gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für einen Einzel-Wellenlängenbetrieb zeigt,
  • Fig. 2 einen optischen Zwischenverstärker gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung für einen Multi-Wellenlängen-Betrieb in einer WDM-Betriebsart zeigt, und
  • Fig. 3 eine optische Bandbreiten- und Dispersionskurve für einen zwei Zweige aufweisenden Lichtleitfaser-Gitterentzerrer der ersten Ausführungsform zeigt. Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Ein optischer Zwischenverstärker oder eine Relaisstation 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist schematisch in Fig. 1 gezeigt und umfaßt einen Einzel-Wellenlängen-Dispersionsentzerrer 12, der eine Kaskade von zwei Lichtleitfaser-Gittern 14 (FG1) und 16 (FG2) umfaßt, die über einen optischen Koppler parallel verbunden sind, das heißt, sie sind mit zwei Ports oder Anschlüssen eines Vier-Port-Richtkopplers 18 verbunden.
  • Der Dispersionsentzerrer 12 ist zwischen Abschnitten eines üblichen mit Erbium dotierten Lichtleitfaser-Verstärkers (EDFA) eingeschaltet, der in erste und zweite Abschnitte 20 (EDFA1) und 22 (EDFA2) unterteilt ist, die eine Lichtleitfaser umfassen, die stark mit Erbiumionen bis zu einer Konzentration von typischerweise 1500 bis 2500 ppm dotiert ist. Beispielsweise weist der erste Abschnitt 20 eine Länge von 10 bis 12 m und der zweite Abschnitt 22 eine Länge von 10 bis 11 m auf. Das heißt, das eine Standardlänge von 20 bis 25 m einer Lichtleitfaser in zwei Abschnitte unterteilt ist: der zweite Teil kann etwas länger als der erste Teil sein, das heißt um 1 bis 2 Meter, weil er durch ein stärker gedämpftes Pumpsignal gepumpt wird.
  • Die beiden Längenabschnitte 20 und 22 aus mit Erbium dotierter Lichtleitfaser werden durch einen einzigen Pumplaser 24 gepumpt, wobei drei wellenlängenselektive Koppler 26, 28 und 30 (WDM1, WDM2 und WDM3) gemäß Fig. 1 verwendet werden, um ungefähr 50% der Pumpleistung in den ersten Lichtleitfaser-Abschnitt 20 (EDFA1) und ungefähr 50% in den zweiten Lichtleitfaser-Abschnitt 22 (EDFA2) zu lenken.
  • Somit durchläuft ein ankommendes optisches Signal von einer vorhergehenden Lichtleitfaser-Strecke einen ersten optischen Isolator 32 (ISO1), den ersten wellenlängenselektiven Koppler 26 (WDM1) und den ersten Längenabschnitt der mit Erbium dotierten Lichtleitfaser 20 (EDFA1). Das Signal durchläuft einen zweiten wellenlängenselektiven Koppler 28 (WDM2) und tritt in den optischen Richtkoppler 12 über einen zweiten optischen Isolator 34 (ISO2) am Port 1 ein, wird an jedem der Dispersions-Gitter 14 und 16 an entsprechenden Ausgangsports 2 und 4 reflektiert, tritt aus dem Koppler 12 am Port 3 aus und tritt in den zweiten Längenabschnitt der mit Erbium dotierten Lichtleitfaser 22 über einen weiteren wellenlängenselektiven Koppler 30 (WDM3) ein, worauf es den Zwischenverstärker über einen weiteren optischen Isolator 36 (ISO3) verläßt.
  • Jedes Gitter 14 und 16 ist ein in einer Lichtleitfaser ausgebildetes Bragg-Gitter mit einem linearen Chirp, der zu einer linear abnehmenden Teilung führt, die entlang eines Stückes der Lichtleitfaser eingeprägt ist. Das Gitter 14 ist entlang der gesamten Länge des entsprechenden Stückes der Lichtleitfaser aufgeprägt. Somit ist die effektive Länge der Lichtleitfaser, 3 cm bis 3,3 cm, die Länge des in der Lichtleitfaser ausgebildeten Bragg-Gitters. Das zweite Lichtleitfaser-Stück weist eine Gesamtlänge von 6 cm bis 6,6 cm auf, und das Gitter 16 ist lediglich entlang der zweiten Hälfte dieses Stückes aufgeprägt, so daß die Länge des Lichtleitfaser-Bragg-Gitters 16 ebenfalls 3 cm bis 3,3 cm beträgt. Die Signalträger-Wellenlänge λs in dem Einzelwellenlängen-Schema nach Fig. 1 entspricht der Mitten-Wellenlänge des zwei Zweige aufweisenden Entzerrers λc gemäß Fig. 3. Das Lichtleitfaser-Gitter 14 (FG1) ist so gechirpt, daß erreicht wird, daß das mittlere Produkt seines effektiven Brechungsindex zu der mechanischen Gitterperiode einer Wellenlänge (λc - Δ/λ2)/2 entspricht, worin Δλ die Bandbreite des zwei Zweige aufweisenden Lichtleitfaser- Gitter-Entzerrers darstellt. Gleichzeitig ist das Lichtleitfaser-Gitter 16 (FG2) gechirpt, um ein mittleres Produkt seines effektiven Brechungsindex zur mechanischen Gitterperiode zu schaffen, das einer Wellenlänge von (λc + Δλ/2)/2 entspricht. Daher sind bei dem optischen Verstärker gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zwei Längenabschnitte des Lichtleitfaser-Gitters so kaskadiert, daß die Bandbreite (siehe Fig. 3) für das gleiche Ausmaß an Dispersionskompensation gegenüber der Lösung mit einem einzigen Gitter verdoppelt ist.
  • Beide Gitter 14 und 16 arbeiten für das ankommende optische Signal in einer Reflexionsbetriebsart, was bedeutet, daß sich kürzere Wellenlängen innerhalb der Signal-Spektralbreite weiter in das Gitter hinein ausbreiten, als kürzere Wellenlängen, wenn die Gitter in dem Bereich von 1530 bis 1560 nm arbeiten. Als Ergebnis wird die Gruppenverzögerung zwischen längeren Wellenlängen und kürzeren Wellenlängen innerhalb der Spektralbreite des Signals kompensiert.
  • Der Zweiband-Dispersionsentzerrer, der schematisch in Fig. 1 gezeigt ist, kann Trägerwellenlängen-Schwankungen von Δλ - Δλs tolerieren, worin Δλ die optische Bandbreite des Dispersionsentzerrer-Elements 12 darstellt, während Δλs die optische Spektralbreite des Datensignals darstellt. Wenn die Signalträger-Wellenlänge kürzer als die Mitten-Wellenlänge des zwei Zweige aufweisenden Entzerrers wird, so übernimmt das Lichtleitfaser-Gitter 14 (FG1) die Dispersionskompensations-Funktion und wenn die Signalträger-Wellenlänge höher als die Mitten-Wellenlänge des Entzerrers wird, so übernimmt das Lichtleitfaser-Gitter 16 (FG2) die Dispersionskompensations-Funktion. Die optischen Isolatoren 32, 34 und 36 (ISO1, ISO2 und ISO3) sind eingefügt, um zu verhindern, daß zurückreflektierte Signale die Betriebsweise der vorhergehenden Elemente beeinflussen. Jeder Isolator hat vorzugsweise Einfügungsverluste weniger als 0,5 dB und eine Rückwärtsdämpfung von mehr als 30 dB. Übliche Wellenlängen-Multiplex-Koppler 26, 28 und 30 (WDM1, WDM2, WDM3) werden für die Pumpleistungs-Injektion in die Lichtleitfaser- Längenabschnitte 20 und 22 verwendet. Ein 3dB Richtkoppler 12 wird für das zwei Zweige aufweisende Lichtleitfaser-Gitter verwendet.
  • Die durch den Richtkoppler und die Leitleitfaser-Gitterelemente eingefügten Gesamtverluste, gemessen zwischen den Ports 1 und 3 des Richtkopplers, betrugen 7 dB bis 9 dB. Das Pumpsignal umgeht den Richtkoppler 12, durch den das Signal hindurchläuft, und das Pumpsignal wird direkt von dem Koppler 28 (WDM2) zu dem Koppler 30 (WDM3) abgezweigt. Die optischen Verluste, die durch die WDM-Koppler 26, 28 und 30 eingefügt wurden, waren jeweils 0,9 dB bis 1,2 dB.
  • Der optische Zwischenverstärker ist in der Lage, sowohl die Verluste als auch die chromatische Dispersion von einer vorhergehenden Lichtleitfaser-Strecke mit einer maximalen Länge von ungefähr 80 bis 105 km und eine chromatische Gesamtdispersion von 1700 bis 1800 ps/nm zu kompensieren.
  • Die optische Gesamtleistung der Pumpe lag in dem Bereich von 13 bis 16 dBm an einer Mitten-Wellenlänge von 980 nm. Die Gesamtverstärkung in den ersten und zweiten Längenabschnitten der mit Erbium dotierten Lichtleitfaser liegt in dem Bereich von 27 bis 33 dB. Das Eingangssignal war nicht niedriger als -15 dBm bei der Träger- Wellenlänge.
  • Damit wird der Einführungsverlust des Dispersions-Entzerrer-Elements in wirkungsvoller Weise durch dessen Einfügung zwischen zwei Abschnitten des Lichtleitfaser-Verstärkers kompensiert, die vorzugsweise einen gemeinsamen Pumplaser gemeinsam nutzen.
  • Diese Schema kann für einen WDM-Betrieb erweitert werden, das heißt unter Verwendung von mehrfachen Wellenlängen, indem eine Vielzahl von in geeigneter Weise abgestimmten Lichtleitfaser-Gittern in jeder Gitterstufe in Serie verbunden wird.
  • Somit ist ein optischer Zwischenverstärker 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für einen Betrieb bei vier Wellenlängen in Fig. 2 gezeigt. Dieser optische Zwischenverstärker 100 ist ähnlich dem in Fig. 1 gezeigten, und gleiche Elemente sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, jedoch um 100 erhöht, beispielsweise der Dispersionsentzerrer 112 und die ersten und zweiten Längenabschnitte der mit Erbium dotierten Lichtleitfaser-Verstärker 120 und 122, die durch eine einnzige gemeinsame Laserquelle 124 gepumpt werden. Wellenlängenselektive Koppler und optische Isolatoren sind ähnlich wie die nach der ersten Ausführungsform vorgesehen. Der optische Zwischenverstärker der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem der ersten Ausführungsform dadurch, daß anstelle von kaskadierten einzelnen Gittern 14 und 16 in jedem Zweig gemäß Fig. 1 jeder Gitterzweig 114 und 116 eine Serie von vier Lichtleitfaser-Gittern umfaßt, so daß sich effektiv eine Kaskade von vier Gitterpaaren ergibt, wobei jedes Gitterpaar für eine bestimmte Träger-Wellenlänge ausgelegt ist. Das Betriebsprinzip für einen vier Wellenlängen aufweisenden optischen Zwischenverstärker ist das gleiche, wie für den Einzelwellenlängen-Zwischenverstärker der ersten Ausführungsform, doch ergibt sich eine Wellenlängen-Auswahl innerhalb jeder Lichtleitfaser-Gitterstufe. Jedes Lichtleitfaser-Gitter von jeder Stufe arbeitet in der Reflexions-Betriebsart für die entsprechende Träger-Wellenlänge, während es für die anderen Träger-Wellenlängen in der Durchlaß-Betriebsart arbeitet.
  • Beispielsweise sind in Fig. 2 die mit FG1a und FG2a bezeichneten Gitter für eine Träger-Wellenlänge λa ausgelegt, und die mit FG1b und FG2b bezeichneten Gitter sind für eine Wellenlänge λb ausgelegt, während die mit FGIc und FG2c bezeichneten Gitter für eine Wellenlänge λc ausgelegt sind und die mit FG1d und FG2d bezeichneten Gitter für eine Wellenlänge λd ausgelegt sind. Somit sind die Gitter FG1a, FG1b, FG1c und FG1d unter Verwendung der vorstehenden Verfahrensweise so gechirpt, daß sie an die Betriebsträger-Wellenlängen (λa - Δλ/2)/2, (λb - Δλ/2)/2, (λc - Δλ/2)/2 bzw. (λd - Δλ/2)/2 angepaßt sind. Die Lichtleitfaser-Gitter FG2a, FG2b, FG2c und FG2d sind so gechirpt, daß sie an die Betriebsträger-Wellenlängen (λa + Δλ/2)/2, (λb + Δλ/2)/2, (λc + Δλ/2)/2 bzw. (λd + Δλ/2)/2 angepaßt sind.
  • In der Praxis sollten die Träger-Wellenlängen nicht weniger als 3 nm voneinander getrennt sein. Der optische Entzerrer arbeitet unabhängig für jede Träger-Wellenlänge, und es ergibt sich eine vernachlässigbare gegenseitige Wechselwirkung zwischen bestimmten Träger-Wellenlängen und Gittern, die nicht zu der Gruppe gehören, die diese Wellenlänge unterstützen. Die Gesamtverstärkung des in Fig. 2 gezeigten Systems beträgt 32 dBm.
  • Obwohl das System für einen Multi-Wellenlängen-Betrieb mit mehr als vier Wellenlängen erweitert werden könnte, würde eine kompakte Version lediglich eine begrenzte Länge von Dispersions-Gitter-Lichtleitfasern vertragen, bevor die Betriebsstabilität verringert wird.
  • Bei jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele sind Lichtleitfaser- Dispersions-Gitter mit einem linearen Chirp mit einer mittleren Teilung gleich der gewünschten Bragg-Resonanz-Mitten-Wellenlänge dividiert durch das Doppelte des effektiven Brechungsindex des Signalträger-Lichtwellenleiters vorgesehen. Die Chirp- Konstante des Gitters liegt in dem Bereich von 0,23 nm bis 0,25 nm. Die Länge jedes der Gitter, mit Ausnahme von FG2 und FG2-a, beträgt 3,0 cm bis 3,3 cm, wobei die optische Bandbreite 0,25 nm bis 0,27 nm beträgt. Die Längen der Abschnitte, die FG2 und FG2-a bilden, betragen 6,0 cm bis 6,6 cm, wobei die erste Hälfte dieser Länge eine normale Lichtleitfaser ohne ein Gitter ist, während die zweite Hälfte dieser Länge das auf die Lichtleitfaser aufgeprägte Gitter darstellt. Die gesamte optische Bandbreite des zwei Zweige aufweisenden Lichtleitfaser-Gitterpaares beträgt 0,42 nm bis 0,47 nm.
  • Damit kompensieren die vorstehend beschriebenen und schematisch in den Fig. 1 und 2 gezeigten optischen Zwischenverstärker sowohl die Verluste als auch die chromatische Dispersion von einer vorhergehenden Lichtleitfaser-Strecke, die beispielsweise eine Länge von 80 km bis 105 km hat, sowie eine chromatische Gesamt-Dispersion von 1700 bis 1800 ps/nm.
  • Die gesamte optische Leistung der Pumpe liegt in dem Bereich von 13 bis 16 dBm bei einer Mitten-Wellenlänge von 980 nm. Die Gesamtverstärkung von EDFA1 und EDFA2 liegt in dem Bereich von 27 dB bis 33 dB. Der Eingangssignal-Pegel ist nicht niedriger als - 15 dBm bei der Trägerwellenlänge.
  • Somit wird ein optischer Zwischenverstärker für einen Einzel- oder Multi-Wellenlängen- Betrieb mit einer Dispersionsentzerrung geschaffen, die durch zumindest zwei kaskadierte Längenabschnitte eines Lichtleitfaser-Gitters geschaffen wird, die in einer Parallelverbindung mit ersten und zweiten Anschlüssen oder Ports eines optischen Kopplers gekoppelt sind, der mit ersten und zweiten Längenabschnitten eines Lichtleitfaser-Verstärkers und einer gemeinsamen Pumpquelle gekoppelt ist, wobei der Zwischenverstärker die schmale optische Bandbreite eines Dispersionskompensators auf der Grundlage von Lichtleitfaser-Gittern verbreitert und durch den Dispersionskompensator eingeführte optische Verluste kompensiert, und dies in einer kompakten und wirkungsvollen Anordnung, unter Verwendung einer EDFA mit einer einzigen Pumpquelle.
  • Es ist verständlich, daß obwohl spezielle Ausführungsformen der Erfindung vorstehend ausführlich beschrieben wurden, vielfältige Abänderungen und Modifikationen dieser Ausführungsformen in den Schutzumfang der Erfindung fallen, wie er in den nachfolgenden Ansprüchen definiert ist.

Claims (9)

1. Dispersionsentzerrer zur Verwendung mit einer Signalträger-Wellenlänge λc, wobei der Entzerrer erste und zweite kaskadierte Lichtleitfaser-Zweige (14, 16) umfaßt, die in Parallelverbindung durch erste und zweite Anschlüsse eines optischen Zirkulators (12) gekoppelt sind, wobei jeder Zweig (14, 16) einen jeweiligen Längenabschnitt eines Lichtleitfaser-Gitters (FG1, FG2) mit unterschiedlichen Mitten- Wellenlängen-Reflexionscharakteristiken umfaßt, wobei ein erstes der Gitter (FG1) so gechirpt ist, daß sich eine Reflexion eines Signals mit einer Wellenlänge größer als λc ergibt, während ein zweites der Gitter so gechirpt ist, daß sich eine Reflexion eines Signals mit einer Wellenlänge von weniger als λc ergibt.
2. Dispersionsentzerrer nach Anspruch 1 für einen Multi-Wellenlängen-Betrieb für ein WDM-System, das mit einer Mehrzahl von Wellenlängen arbeitet, wobei jeder Längenabschnitt des Lichtleitfaser-Gitters (114, 116) eine Mehrzahl von Gitterelementen (FG1-a, FG1-b, FG1-c, FG1-d, FG2-a, FG2-b, FG2-c, FG2-d) umfaßt, die in Serie gekoppelt sind, wobei jedes Gitterelement so ausgelegt ist, daß es eine der Mehrzahl von Betriebs-Wellenlängen reflektiert.
3. Dispersionsentzerrer nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die kaskadierte Dispersionskompensation für vier Träger-Wellenlängen durch erste und zweite kaskadierte Lichtleitfaser-Gitter-Zweige (114, 116) bereitgestellt wird, wobei jeder Gitterzweig vier Lichtleitfaser-Gitterelemente (FG1-a, FG1-b, FG1-c, FG1-d, FG2-a, FG2-b, FG2-c, FG2-d) in Serie umfaßt, wobei jedes Gitterelement so ausgelegt ist, daß es eine der vier Träger-Wellenlängen reflektiert und andere Wellenlängen überträgt.
4. Dispersionsentzerrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jedes Gitter (FG1, FG2, FG1-a, FG1-b, FG1-c, FG1-d, FG2-a, FG2-b, FG2-c, FG2-d) ein in einer Lichtleitfaser angeordnetes Bragg-Gitter mit einem linaren Chirp ist.
5. Dispersionsentzerrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das erste Gitter (FG1) so gechirpt ist, daß sich ein mittleres Produkt seines effektiven Brechungsindex zur mechanischen Gitter-Periode entsprechend einer Wellenlänge (λc - Δλ/2)/2 ergibt, worin Δλ die Bandbreite des zwei Zweige aufweisenden Lichtleitfaser-Gitter-Entzerrers darstellt, während das zweite Lichtleitfaser-Gitter (FG2) so gechirpt ist, daß sich ein mittleres Produkt seines effektiven Brechungsindex zur mechanischen Gitter-Periode entsprechend einer Wellenlänge von (λc + Δλ/2)/2 ergibt, worin die Mitten-Wellenlänge des zwei Zweige aufweisenden Entzerrers λc ist.
6. Dispersionsentzerrer nach Anspruch 1, für einen Multi-Träger-Wellenlängen- Betrieb, bei dem jeder Gitter-Zweig (14, 16) eine jeweilige Serie von Lichtleitfaser- Gittern (FG1-a, FG1-b, FG1-c, FG1-d, FG2-a, FG2-b, FG2-c, FG2-d) umfaßt, um effektiv eine Kaskade von Gitter-Paaren zu bilden, wobei jedes Gitterpaar (FG1-a, FG2-a; FG1-b, FG2-b; FG3-a, FG3-b; FG4-a, FG4-b) so ausgelegt ist, daß sich eine Entzerrung für eine bestimmte Träger-Wellenlänge ergibt.
7. Optischer Zwischenverstärker mit einem Dispersionsentzerrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die kaskadierten Zweige (14, 16; 114, 116) zwischen ersten und zweiten Längenabschnitten eines Lichtleitfaser-Verstärkers (20, 22; 120, 122) gekoppelt sind.
8. Optischer Zwischenverstärker nach Anspruch 7, bei dem der Lichtleitfaser- Verstärker erste und zweite Längenabschnitte einer mit Erbium dotierten Lichtleitfaser umfaßt.
9. Optischer Zwischenverstärker nach Anspruch 7 oder 8, bei dem erste und zweite Längenabschnitte des Lichtleitfaser-Verstärkers (20, 22; 120, 122) mit einer einzigen Laserpumpquelle (24; 124) gekoppelt sind.
DE69711118T 1996-05-30 1997-05-29 Optische Relaisstation für Einzel- und Multiwellenlängenbetrieb mit Dispersionsentzerrung Expired - Lifetime DE69711118T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/655,399 US5917635A (en) 1996-05-30 1996-05-30 Optical repeaters for single-and multi-wavelength operation with dispersion equalization

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69711118D1 DE69711118D1 (de) 2002-04-25
DE69711118T2 true DE69711118T2 (de) 2002-12-19

Family

ID=24628741

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69711118T Expired - Lifetime DE69711118T2 (de) 1996-05-30 1997-05-29 Optische Relaisstation für Einzel- und Multiwellenlängenbetrieb mit Dispersionsentzerrung

Country Status (5)

Country Link
US (2) US5917635A (de)
EP (1) EP0810699B1 (de)
JP (1) JP3755962B2 (de)
CA (1) CA2201564C (de)
DE (1) DE69711118T2 (de)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5917635A (en) * 1996-05-30 1999-06-29 Northern Telecom Limited Optical repeaters for single-and multi-wavelength operation with dispersion equalization
KR100248056B1 (ko) * 1997-08-26 2000-03-15 윤종용 광펄스 증폭기
JPH11284263A (ja) * 1998-01-30 1999-10-15 Hitachi Cable Ltd 超広帯域波長分散補償デバイス,およびそれを用いた光通信システム
JP3468097B2 (ja) * 1998-03-17 2003-11-17 日立電線株式会社 超広帯域波長分散補償・増幅デバイス
US5978131A (en) * 1998-04-07 1999-11-02 Institut National D'optique In-fiber two-stage amplifier providing WDM signal conditioning
US6049413A (en) * 1998-05-22 2000-04-11 Ciena Corporation Optical amplifier having first and second stages and an attenuator controlled based on the gains of the first and second stages
US6061171A (en) * 1998-05-22 2000-05-09 Ciena Corporation Optical amplifier having a variable attenuator controlled based on input power
US6295396B1 (en) * 1999-06-04 2001-09-25 Qtera Corporation Method and apparatus for higher-order chromatic dispersion compensation
US6438287B1 (en) * 1999-06-23 2002-08-20 Nortel Networks Limited Dispersion compensation
US6417962B1 (en) * 1999-07-07 2002-07-09 Corning Incorporated Optical waveguide amplifier optical service channel accessor device and method of making
US6519065B1 (en) 1999-11-05 2003-02-11 Jds Fitel Inc. Chromatic dispersion compensation device
US6804467B2 (en) 1999-11-05 2004-10-12 Jds Uniphase Inc. Chromatic dispersion compensation device
JP3494110B2 (ja) * 2000-03-13 2004-02-03 日本電気株式会社 光分岐装置
US6621627B2 (en) * 2000-04-13 2003-09-16 University Of Southern California WDM fiber amplifiers using sampled bragg gratings
US6636666B2 (en) 2001-05-14 2003-10-21 University Of Iowa Research Foundation Optical power equalizer
KR100434454B1 (ko) * 2001-09-17 2004-06-05 삼성전자주식회사 데이지 체인 파장 분할 다중화 디바이스와 이를 사용한데이지 체인 파장 분할 다중화 시스템 및 전송 네트워크
US7197245B1 (en) 2002-03-15 2007-03-27 Xtera Communications, Inc. System and method for managing system margin
US7058311B1 (en) * 2002-03-15 2006-06-06 Xtera Communications, Inc. System and method for dispersion compensation in an optical communication system
CN100360904C (zh) * 2005-06-21 2008-01-09 电子科技大学 一种长距离分布式布拉格光纤光栅传感系统
US7295365B2 (en) * 2005-10-06 2007-11-13 Bookham Technology Plc. Optical gain flattening components, optical chips and optical amplifiers and methods employing same
JP4698746B2 (ja) * 2009-04-23 2011-06-08 富士通株式会社 波長分散補償器
CN102967367B (zh) * 2012-12-05 2014-09-24 钢研纳克检测技术有限公司 一种紫外二维全谱高分辨光学系统
CN104601272B (zh) * 2014-12-18 2017-04-19 武汉邮电科学研究院 基于cwdm的地下管线检测节点光纤供能方法及装置
USD769230S1 (en) * 2015-01-22 2016-10-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Optical repeater
US11764875B2 (en) * 2020-11-06 2023-09-19 Subcom, Llc Gain equalization error management in optical communication systems

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2161612B (en) * 1984-07-11 1988-02-03 Stc Plc Optical fibre transmission systems
US5048909A (en) * 1990-07-27 1991-09-17 At&T Bell Laboratories Adiabatic reflection apparatus
JP3250206B2 (ja) * 1994-02-14 2002-01-28 住友電気工業株式会社 光ファイバ増幅器
JP3195160B2 (ja) * 1994-05-06 2001-08-06 株式会社日立製作所 光増幅器
US5917635A (en) * 1996-05-30 1999-06-29 Northern Telecom Limited Optical repeaters for single-and multi-wavelength operation with dispersion equalization

Also Published As

Publication number Publication date
EP0810699A2 (de) 1997-12-03
CA2201564A1 (en) 1997-11-30
US6317239B1 (en) 2001-11-13
EP0810699B1 (de) 2002-03-20
JPH1084321A (ja) 1998-03-31
DE69711118D1 (de) 2002-04-25
CA2201564C (en) 2005-02-01
US5917635A (en) 1999-06-29
JP3755962B2 (ja) 2006-03-15
EP0810699A3 (de) 1998-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69711118T2 (de) Optische Relaisstation für Einzel- und Multiwellenlängenbetrieb mit Dispersionsentzerrung
DE69011718T2 (de) Optischer Regenerator und seine Verwendung in einem optischen Netzwerk.
DE69531178T2 (de) Optischer Wellenleiterverstärker
DE60029934T2 (de) Optische übertragungssysteme unter einschluss signalvariierender vorrichtungen und verfahren
DE69423994T2 (de) Übertragungssystem und -verfahren mit optischen Verstärkern
DE69526620T2 (de) Optische Verstärker für Wellenlängenmultiplexsysteme
DE69626578T2 (de) Anordnung zur Reduzierung von durch Vierwellenmischung verursachtem optischen Rauschen
DE19732568C1 (de) Verfahren und optisches Übertragungssystem zur Kompensation von Dispersion in optischen Übertragungsstrecken
DE69834198T2 (de) Dynamischer optischer verstärker
DE69700572T2 (de) Rauscharmer faseroptischer Ramanverstärker und faseroptisches Kommunikationssystem mit einem solchen Verstärker
DE60000233T2 (de) Verfahren zur Übertragung von optischen Signalen mit reduzierten nichtlinearen Verzerrungen
DE69700194T2 (de) In Gegenrichtung gepumpter faseroptischer Ramanverstärker und dessen Anwendung in faseroptischem Kommunikationssystem
DE60116101T2 (de) Kaskadiertes pumpsystem zur verteilten ramanverstärkung in faseroptischen übertragungssystemen
DE69622050T2 (de) Bidirektionelles optisches Übertragungssystem mit bidirektionellem optischen Verstärker
DE69329570T2 (de) Optisches Nachrichtenübertragungssystem mit Farbzerstreuungskompensation
DE69900082T2 (de) Vorrichtung mit einem verbesserten kaskadiertem Ramanfaserlaser
DE69018061T2 (de) Optimiertes optisches Wellenlängen-Multiplex-Kommunikationssystem.
EP0590379A1 (de) Optische Übertragungseinrichtung für die Übertragung optischer Signale im Wellenlängenmultiplex auf einer Vielzahl benachbarter optischer Trägerwellenlängen
DE19700682C2 (de) Optische Add/Drop-Schaltung mit Lichtleitergitter
DE60100036T2 (de) Bidirektionale optische Übertragung mit zwei Kanalbanden
DE69019811T2 (de) Netzwerk mit Vielfachzugriff durch Frequenzmultiplexierung.
DE69413939T2 (de) Bidirektionaler optischer Verstärker
DE69901419T2 (de) Optischer Verstärkungsentzerrer
DE69720450T2 (de) Optische Dispersionskompensation
DE69807492T2 (de) Optische übertragungssysteme mit spektruminversion für dispersions- und nichtlinearitätenkompensation

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
R082 Change of representative

Ref document number: 810699

Country of ref document: EP

Representative=s name: G. KOCH UND KOLLEGEN, 80339 MUENCHEN, DE