DK176236B1 - Fremgangsmåde og apparat til amplitudemæssig udligning af et antal optiske signaler - Google Patents

Description

DK 176236 B1 i

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til amplitudemæssig udligning af et antal optiske signaler med indbyrdes forskellige bølgelængder, hvor de optiske signaler sendes ind i en første ende af en optisk fiber, samt et tilsva-5 rende apparat.

I lange optiske transmissionskabler anvendes i stigende grad optiske linieforstærkere i stedet for traditionelle elektriske regeneratorer. En af fordelene ved de optiske 10 forstærkere er, at de kan benyttes i bølgelængdemulti-pleksede (WDM) systemer til samtidigt at forstærke et stort antal individuelle transmissionssignaler med forskellige bølgelængder inden for forstærkningsbåndet for den optiske forstærker, som typisk vil være en erbiumdo-15 teret fiberforstærker (EDFA).

Ved bølgelængdemultipleksede anvendelser er det imidlertid et væsentligt problem, at erbiumdoterede fiberforstærkere generelt har en vis variation i forstærkningen 20 hen over forstærkningsbåndet, hvilket betyder, at de forskellige bølgelængder ikke udsættes for helt samme forstærkning. Dette problem øges naturligvis, når flere forstærkere kaskadekobles, og dette sætter derfor grænser for, hvor mange optiske forstærkere, der kan kobles i ka-25 skade, idet forstærkningsvariationen hen over forstærkningsbåndet stort set vil være ens for alle forstærkerne i kaskaden.

Forstærkningsvariationen kan f.eks. medføre, at signalni-30 veauet i et optisk kabels modtagerende for det eller de signaler, som undervejs er blevet udsat for den laveste forstærkning, vil være under detekterings- eller følsom-hedsgrænsen for den her anbragte optiske modtager, således at signalet ikke kan modtages. Det kan også forekom-35 me, at signalniveauet for det eller de signaler, som undervejs er blevet udsat for den højeste forstærkning, vil 2 DK 176236 B1 overstige systemets ulinearitetsgrænse, hvorved der vil fremkomme væsentlige forvrængninger af signalet. Eventuelt kan forstærkerne undervejs være indrettet til at undgå denne forvrængning ved at reducere deres forstærkning 5 til under det specificerede niveau; men det medfører så blot, at signaler med lav forstærkning reduceres yderligere. Endelig kan der, når signalniveauerne er forskellige, ske en forøget krydstale fra de kraftige til de svage signaler, hvorved kvaliteten af de svagere signaler kan 10 blive forringet i uacceptabel grad.

^Det er kendt at modvirke dette forhold ved at foretage en kanaludligning (equalizing) på f.eks. udgangen af en optisk forstærker.

15

Fra europæisk patentansøgning EP 543 314 kendes således en løsning, hvor der foretages en kanaludligning ved at sende det optiske signal med de forskellige bølgelængder, som eventuelt har været udsat for en uens forstærkning, 20 gennem et polarisationsuafhængigt akustisk tunet optisk filter (PIATOF). Umiddelbart før eller efter dette filter udtages en lille del af det optiske signal til en demul-tiplekser, hvor de enkelte bølgelængder separeres og omsættes til tilsvarende elektriske signaler. Et styre-25 kredsløb bestemmer derefter ud fra disse elektriske signaler en række koefficienter hørende til de respektive bølgelængder. Koefficienterne tilføres det polarisationsuafhængige akustisk tunede optiske filter, som så kan dæmpe hver enkelt bølgelængde i afhængighed af den til 30 den pågældende bølgelængde hørende koefficient.

Denne løsning har imidlertid den væsentlige ulempe, at de optiske signaler skal omsættes til elektriske signaler, og at hele signalbehandlingen derefter foregår rent elek-35 trisk. Det elektriske styrekredsløb til det polarisationsuafhængige akustisk tunede optiske filter er temmelig 3 DK 176236 B1 komplekst og dermed dyrt at implementere, og konverteringen til elektriske signaler medførerer desuden øget unøjagtighed. En af fordelene ved optiske fiberforstærkere er netop, at de fungerer rent optisk, og denne fordel vil 5 derfor gå tabt, hvis man alligevel af hensyn til kanaludligningen er nødt til at omsætte de optiske signaler til elewktriske signaler.

En anden løsning kendes fra europæisk patentansøgning EP 10 685 946, hvor en optisk forstærker har en cirkulator med tre porte. De to af portene udgør henholdsvis forstærkerens ind- og udgang, medens den tredje port er forbundet til en optisk forstærkende fiber, hvor der med bestemte intervaller langs fiberen er anbragt spektralt selektive 15 Bragg gitterreflektorer. Intervallerne mellem reflektorerne er valgt således, at hver bølgelængde reflekteres tilbage til cirkulatoren i en afstand, som er omvendt proportional med forstærkningen pr. længdeenhed for den pågældende bølgelængde i fiberen. Derved opnås, at alle 20 bølgelængder udsættes for samme forstærkning i forstærkeren. Denne løsning kan ganske vist fungere rent optisk; men til gengæld er det en statisk løsning, idet de enkelte reflektorer må placeres i fiberen på forhånd ud fra et kendskab til forstærkerens forstærkning ved de enkelte 25 bølgelængder. Det er således ikke muligt at tage hensyn til variationer i forstærkningen som følge af tolerancer på fiberens parametre og især ikke til de dynamiske variationer, der i praksis altid vil forekomme i en sådan forstærker, bl.a. på grund af mætning.

30

Det er derfor et formål med opfindelsen at angive en fremgangsmåde samt en optisk forstærker af den i indledningen anførte art, som kan fungere rent optisk, og som samtidigt er i stand til at foretage en dynamisk udlig-35 ning af de enkelte kanaler i et bølgelængdemultiplekset system.

4 DK 176236 B1

Ifølge opfindelsen opnås dette ved en fremgangsmåde, hvor de optiske signaler, før de sendes ind i fiberen, forstærkes til et niveau, hvor i det mindste ét af signalerne overstiger en for fiberen karakteristisk tærskelværdi 5 for Stimuleret Brillouin Spredning (SBS), således at en del af signalets energi i fiberen overføres til et Sto-kes-signal, der udbreder sig i fiberen i modsat retning af de nævnte optiske signaler.

10 SBS-effekten er i sig selv velkendt, men betragtes normalt som en skadelig effekt, idet den begrænser den maksimale optiske effekt, der kan transmitteres gennem en fiber.

15 Der kendes dog også anvendelser, som udnytter SBS-effekten til at opnå ønskede virkninger. Eksempelvis omtaler DE 40 16 331 en Brillouin-fiberforstærker, som udnytter effekten til selektiv forstærkning af en enkelt optisk frekvens. En tilsvarende anvendelse er beskrevet i 20 US 4 977 620, medens US 5 515 192 omtaler en optisk generator, der kan ampiitude-moduleres mellem niveauer, der ligger henholdsvis over og under SBS-tærskelværdien, således at SBS-effekten kun optræder, når signalet overskrider tærskelværdien.

25

Ved disse kendte anvendelser udnyttes SBS-effekten imidlertid kun ved en enkelt optisk frekvens. Systemer med flere optiske frekvenser er ikke omtalt i forbindelse med SBS-effekten.

30 Når i hvert fald en af de optiske bølgelængder overstiger SBS-tærskelværdien, vil denne på grund af SBS-effekten blive dæmpet i fiberen, idet signalet ved den eller de bølgelængder, der overstiger tærskelværdien, stort set 35 vil blive reduceret til tærskelværdien. Dette skyldes, at SBS-effekten er tilstrækkeligt smalbåndet til, at den for 5 DK 176236 B1 hver enkelt bølgelængde optræder uafhængigt af signalerne ved de øvrige bølgelængder. Den overskydende del af signalet vil blive omsat til den modsat rettede Stokes-bølge. De bølgelængder, hvis amplitude ikke overstiger 5 tærskelværdien, vil passere fiberen med en ganske lille eller slet ingen dæmpning. Herved opnås, at amplituden for det eller de kraftigste signaler dæmpes i forhold til de øvrige, således at der sker en amplitudemæssig kanaludligning.

10 Når de optiske signaler som angivet i krav 2 forstærkes til et niveau, hvor alle signalerne overstiger nævnte tærskelværdi, opnås at alle signalerne dæmpes til samme niveau, som igen stort set svarer til SBS-tærskelværdien, 15 således at der sker en fuldstændig kanaludligning.

Ved en udførelsesform, som er angivet i krav 3, udtages det eller de nævnte Stokes-signaler af fiberen ved dennes første ende og tilbagekobles til fiberens anden ende, så-20 ledes at der fremkommer en SBS-laser. Herved reduceres SBS-tærskelværdien, og den kan desuden reguleres afhængigt af SBS-laserens kavitetsparametre, der bestemmes af den valgte fibertype. Dette skyldes, at Stokes-signalet på grund af tilbagekoblingen øges væsentligt, hvilket 25 stabiliserer SBS-processen. Ved at anvende en SBS-laser kan man desuden nøjes med en kortere interaktionslængde for den fiber, hvori SBS-processen foregår, hvilket vil reducere effekten af andre ulineære fænomener, såsom FWM (Four Wave Mixing) og SPM (Self Phase Modulation).

30

Ved en foretrukken udførelsesform, som er angivet i krav 4, forstærkes de nævnte Stokes-signaler i tilbagekoblingen fra fiberens første ende til dens anden ende i en optisk forstærker. Herved sker der en yderligere stabilise-35 ring af SBS-effekten og en yderligere reducering af tærskelværdien. Dette skyldes bl.a., at den optiske forstær- DK 176236 B1 6 ker kan benyttes til at generere støj, som kan stimulere og midie SBS-processen.

Da informationsindholdet ved de nævnte optiske transmis-5 sionssystemer normalt overføres ved at modulere hver af de nævnte optiske bølgelængder, kan det forekomme, at hver kanal har en båndbredde, som overstiger SBS-båndbredden, idet SBS-effekten som tidligere omtalt er meget smalbåndet. I så fald vil kun den del af kanalens 10 spektrum, som ligger inden for SBS-båndbredden, blive dæmpet, hvilket vil sige, at der sker en forvrængning af signalet. Dette kan modvirkes ved, at hver af nævnte indbyrdes forskellige bølgelængder, som det er angivet i krav 5, varieres periodisk omkring en nominel bølgelæng-15 de. Da SBS-effekten har en vis indbygget træghed, vil SBS-båndbredden for hver bølgelængde herved blive forøget, således at i hvert fald det meste af kanalens spektrum falder inden for SBS-båndbredden, og forvrængningen derved undgås eller reduceres.

20

Som nævnt angår opfindelsen desuden et apparat til amplitudemæssig udligning af et antal optiske signaler med indbyrdes forskellige bølgelængder. Apparatet omfatter en optisk fiber med en indgangsende, hvor nævnte optiske 25 signaler kan tilføres fiberen, og en udgangsende, hvor nævnte optiske signaler efter udligning kan udtages af fiberen.

Ved, at fiberen har en karakteristisk tærskelværdi for 30 Stimuleret Brillouin Spredning (SBS) , som svarer til en på forhånd valgt maksimal amplitudeværdi for de udlignede optiske signaler på fiberens udgangsende, opnås, at optiske signaler, som overstiger SBS-tærskelværdien, på grund af SBS-effekten vil blive dæmpet i fiberen, idet signalet 35 ved den eller de bølgelængder, der overstiger tærskelværdien, stort set vil blive reduceret til tærskelværdien.

DK 176236 B1 7

Dette skyldes, at SBS-effekten er tilstrækkeligt smalbåndet til, at den for hver enkelt bølgelængde optræder uafhængigt af signalerne ved de øvrige bølgelængder. Den overskydende del af signalet vil blive omsat til en mod-5 sat rettet Stokes-bølge. De eventuelle bølgelængder, hvis amplitude ikke overstiger tærskelværdien, vil passere fiberen med en ganske lille eller slet ingen dæmpning. Herved opnås, at amplituden for det eller de kraftigste signaler dæmpes i forhold til de øvrige, således at der sker 10 en amplitudemæssig kanaludligning.

Sørger man desuden for, at de optiske signaler ved fiberens indgangsende har et niveau, hvor alle signalerne overstiger nævnte tærskelværdi, opnås at alle signalerne 15 dæmpes til samme niveau, som igen stort set svarer til SBS-tærskelværdien, således at der sker en fuldstændig kanaludligning.

Omfatter apparat desuden som angivet i krav 7 midler til 20 tilbagekobling af optiske signaler fra nævnte indgangsende til nævnte udgangsende, kan de nævnte Stokes-signaler tilbagekobles, således at der fremkommer en SBS-laser. Herved reduceres SBS-tærskelværdien, der samtidigt bliver mere stabil og kan reguleres afhængigt af SBS-laserens 25 kavitetsparametre, der bestemmes af den valgte fibertype.

Dette skyldes, at Stokes-signalet på grund af tilbagekoblingen øges væsentligt, hvilket stabiliserer SBS-processen.

30 Ved en foretrukken udførelsesform, som er angivet i krav 8, omfatter de nævnte tilbagekoblingsmidler en optisk forstærker. Herved sker der en yderligere stabilisering af SBS-effekten og en yderligere reducering af tærskelværdien. Dette skyldes bl.a., at den optiske forstærker 35 kan benyttes til at generere støj, som kan stimulere og midie SBS-processen. Den optiske forstærker kan hensigts- DK 176236 B1 8 mæssigt som angivet i krav 9 være en erbiumdoteret fiberforstærker .

Opfindelsen vil nu blive beskrevet nærmere i det følgende 5 under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser en første udførelsesform for opfindelsen med en udligningsenhed, der indeholder en optisk fiber, 10 fig. 2 viser den optiske effekt for henholdsvis et optisk udgangssignal fra en fiber og et Stokes-signal som funktion af effekten for et optisk signal på fiberens indgang, 15 fig. 3 viser et eksempel på SBS-båndbredden for et moduleret optisk signal, fig. 4. viser signalet fra fig. 3 efter passage af en udligningsenhed, når der ikke anvendes frekvensudbredning, 20 fig. 5 viser et eksempel på, hvorledes der kan foretages frekvensudbredning af et moduleret optisk signal, fig. 6 viser en udførelsesform, hvor Stokes-signalet til-25 bagekobles, så der opstår en SBS-laser, og fig. 7 viser en udførelsesform, hvor der yderligere er indskudt en optisk forstærker i tilbagekoblingsvejen for Stokes-signalet.

30 På fig. 1 er vist et eksempel på, hvorledes en udligningsenhed 1 ifølge opfindelsen kan anvendes, idet den her er indskudt mellem udgangen på en optisk forstærker 2 og en transmissionsfiber 3. Indgangen på den optiske for-35 stærker 2 er på sin side forbundet til en anden transmissionsfiber 4, hvorfra der modtages optiske signaler, der DK 176236 B1 9 forstærkes i den optiske forstærker 2 og derefter skal sendes videre på fiberen 3.

Typisk vil en sådan optisk forstærker finde anvendelse i 5 et bølgelængdemultiplekset system, hvor der samtidigt overføres optiske signaler med indbyrdes forskellige bølgelængder. Da der imidlertid for de normalt anvendte optiske forstærkere, som f.eks. erbiumdoterede fiberfor-stærkere (EDFA), forekommer en vis variation af forstærk-10 ningen hen over forstærkningsbåndet, vil de forskellige bølgelængder - hvis de på forstærkerens indgang var lige kraftige - efter at have passeret forstærkeren ikke længere have samme amplitude, da de hver især har været udsat for en forskellig forstærkning. Eksempelvis kan for-15 stærkningsvariationen hen over forstærkningsbåndet for en typisk forstærker være 1-3 dB, og ved kaskadekobling af ti forstærkere af samme type kan man således få forstærkningsvariationer på 10-30 dB, hvilket normalt ikke vil være acceptabelt.

20

For at afhjælpe dette problem kan udligningsenheden 1 således som vist på fig. 1 indskydes mellem udgangen på forstærkeren 2 og transmissionsfiberen 3. Udligningsenheden 1 indeholder en fiber 5, hvis dimensioner og materia-25 le er afstemt således, at den har en på forhånd valgt tærskelværdi for Stimuleret Brillouin Spredning (SBS), som det vil blive beskrevet nærmere nedenfor.

Stimuleret Brillouin Spredning er en ulineær effekt, som 30 kan optræde i optiske fibre, og som viser sig ved, at et optisk signal over en bestemt tærskelværdi, typisk i størrelsesordenen 0-20 dBm (1-100 mW) , begynder at generere et modsat rettet signal ved en lidt højere bølgelængde. Signalet, som genererer forstærkningen, betegnes 35 normalt som et pumpesignal og det modsat rettede signal som et Stokes-signal. Når processen går i gang, vil der DK 176236 B1 10 blive overført energi fra pumpesignalet til Stokes-signalet, hvorved pumpesignalet i praksis reduceres til tærskelværdien. Normalt er SBS en uønsket effekt; men her udnyttes den således i stedet til at opnå en ønsket ef-5 fekt, nemlig en udligning af amplituderne for de optiske bølgelængdemultipleksede signaler.

SBS kan karakteriseres som en parametrisk interaktion mellem pumpesignalet eller pumpebølgen, Stokes-bølgen og 10 en akustisk bølge. Pumpebølgen genererer en akustisk bølge ved elektrostriktion og giver derved anledning til en periodisk modulation af fiberens refraktive indeks. Denne modulation af det refraktive indeks spreder pumpelyset ved Braggdiffraktion, og det spredte lys, som bliver til 15 Stokes-bølgen, skiftes ned i frekvens på grund af det Doppler-nedskift, der sker som følge af, at Bragg-gitteret bevæger sig med lydhastigheden.

For en single-mode fiber vil det spredte lys i praksis 20 kun bevæge sig i modsat retning af pumpebølgen, og det bliver derfor til den modsat rettede Stokes-bølge. For en typisk silicafiber er Doppler-skiftet omkring 11 GHz.

SBS-processen forløber spontant og ustabilt, når effekten 25 af pumpesignalet er mindre end SBS-tærskelværdien. Når effekten af pumpesignalet er større end SBS-tærskelværdien, vil SBS-processen begynde at forløbe stabilt, og en stor del af pumpeeffekten transformeres til en Stokesbølge. Når SBS-processen forløber stabilt, gene-30 reres en populationsinversion i den optiske fiber. Denne populationsinversion kan forstærke modsat rettede bølger i et relativt smalt frekvensbånd omkring frekvensen af Stokesbølgen, dvs. frekvensen af pumpesignalet minus 11 GHz.

35 DK 176236 B1 11

Fig. 2 viser sammenhængen mellem pumpesignalets effekt Pin ved indgangen af den fiber, hvori SBS-processen finder sted, og henholdsvis effekten Pout af det samme signal efter passage af fiberen og Stokes-signalets effekt Pst, 5 når det udtages ved fiberens indgang. Det ses heraf tydeligt, at ved lave signalniveauer af pumpesignalet vil Pout stort set være lig med Pln, hvilket vil sige, at der stort set ikke sker nogen dæmpning ved signalets passage af fiberen. Det fremgår også, at ved disse niveauer anta-10 ger Stokes-signalet meget små værdier, idet processen her kun forløber spontant og ustabilt.

Når pumpesignalets effekt passerer tærskelværdien TSBS, ses det, at Stokes-signalet stiger kraftigt, medens kur-15 ven for Pout til gengæld bliver vandret, idet den del af pumpesignalets effekt, som overstiger tærskelværdien, overføres til Stokes-signalet.

Den spektrale bredde af SBS-forstærkningen kaldes SBS-20 båndet og er typisk i størrelsesordenen 100 MHz plus den eventuelle spektrale bredde af pumpesignalet. På grund af den relativt smalle spektralbredde for SBS-processen vil der for et bredbåndssignal kun forekomme SBS-interaktion i det eller de frekvensintervaller, hvor signalets ef-25 fektniveau er over SBS-tærskelen i en båndbredde på ca.

100 MHz. Dette må i denne sammenhæng betragtes som meget smalbåndet, idet de enkelte bølgelængder i et bølgelæng-demultiplekset optisk system normalt vil ligge med væsentligt større afstand, end hvad der svarer til en fre-30 kvensforskel på 100 MHz. Det er det forhold, at SBS-effekten er så smalbåndet, der gør, at den er velegnet til amplitudemæssig udligning af de enkelte bølgelængder, idet effekten vil optræde for de enkelte bølgelængder hver for sig. Hvis SBS-tærskelen f.eks. vælges, så en en-35 kelt af bølgelængderne overstiger SBS-tærskelen, medens de øvrige ligger under denne tærskel, vil effekten kun DK 176236 B1 12 indtræde for den bølgelængde, der ligger over. De øvrige bølgelængder vil derfor ikke blive påvirket heraf, og der vil således være opnået en udlignende effekt. Vælges tærskelen således, at den overstiges af alle bølgelængderne, 5 vil disse alle blive reduceret til tærskelværdien, og der er derved opnået en fuldstændig udligning af signalniveauerne. Der henvises i øvrigt til faglitteraturen for uddybning af princippet for Stimuleret Brillouin Spredning.

10

Til gengæld er der også en ulempe forbundet med den meget "smalle båndbredde for SBS-effekten, idet den kan medføre forvrængning af signalerne. Dette skyldes, at informationsindholdet ved optiske transmissionssystemer normalt 15 overføres ved at modulere de forskellige optiske bølgelængder, der således i frekvensdomænet får karakter af bærebølger med et omgivende frekvensspektrum. Modulationsprincippet kan f.eks. være ASK, PSK eller FSK, dvs. amplitude-, fase- eller frekvensmodulation. Ved amplitu-20 demodulation kan spektret f.eks. se ud som det på fig. 3 viste, som dog af overskuelighedshensyn er fortegnet, idet bærebølgen normalt vil være væsentligt større i forhold til det øvrige spektrum, end det er vist på figuren.

I eksemplet overstiger kun bærebølgen med frekvensen f0 25 SBS-tærskelværdien TSbs, og båndbredden for SBS-virkningen AfsBs vil derfor som ovenfor omtalt være ca. 100 MHz. Det betyder, at den del af spektret, som som ligger inden for Afses, vil blive dæmpet, medens den øvrige del af spektret vil passere SBS-fiberen uændret. Herved sker der en kraf-30 tig forvrængning af signalet, som det fremgår af fig. 4, der viser spektret på SBS-fiberens udgang. Denne forvrængning kan umuliggøre korrekt detektering af de modulerede signaler. Ved andre modulationsformer kan spektret se anderledes ud og forvrængningen derfor tilsvarende an-35 tage andre former; men problemet vil være det samme.

DK 176236 B1 13

Dette forhold kan imødegås ved at variere bærebølgens frekvens omkring den nominelle værdi f0, hvorved man indfører en spektral udbredning af pumpesignalet. Dette er illustreret på fig. 5. Det udnyttes her, at den akustiske 5 bølge, der er afgørende for, at SBS-processen forløber, har en vis dæmpningstid og processen dermed en indbygget træghed. Varieres bærebølgens frekvens f.eks. periodisk med en periodetid, som er kortere end dæmpningstiden for den akustiske bølge, opnås herved, at den effektive SBS-10 båndbredde Afsss.eff udvides, så den dækker en væsentligt større del af spektret. Dette er ligeledes vist på fig.

_5. Frekvensvariationen vælges, så den har samme størrelse som den ønskede udvidelse af SBS-båndbredden. Frekvensvariationen vil typisk blive foretaget på sendersiden af 15 den optiske transmissionsforbindelse.

I den ovenfor beskrevne og på fig. 1 viste udførelsesform for opfindelsen sker SBS-virkningen i en fiber 5, som er dimensioneret til at have en bestemt SBS-tærskelværdi.

20 Det er velkendt fra faglitteraturen, hvordan denne dimensionering kan foretages, og her skal derfor blot anføres, at den afhænger af fiberens materialekoefficienter, dens længde og tværsnitsareal samt af bølgelængden for det anvendte pumpelys.

25 På fig. 6 er vist en alternativ udførelsesform, hvor man ved indgangsenden 6 af fiberen 5 ved hjælp af en optisk kobler 7 udtager Stokes-signalerne, der som nævnt i fiberen bevæger sig i modsat retning af pumpesignalet. Koble-30 ren 7 er indrettet således, at den lader lys i retning fra den optiske forstærker 2 passere ind i fiberen, medens lys i retning fra fiberen i det mindste for de relevante bølgelængders vedkommende udtages og via en tilbagekoblingsvej 8, der eventuelt også kan være en optisk 35 fiber, føres tilbage til fiberens udgangsende 10. Her kobles det ind i fiberen igen ved hjælp af en anden op- DK 176236 B1 14 tisk kobler 9, som er indrettet til at lade lys fra fiberen 5 passere til transmissionsfiberen 3 og koble lys fra tilbagekoblingsvejen 8 ind i fiberen 5.

5 Som følge af tilbagekoblingen af Stokes-signalet opstår der herved en såkaldt SBS-laser, hvor niveauet for Stokes-signalet i fiberen 5 vil blive øget væsentligt, hvilket stabiliserer SBS-processen. Især for pumpesignaler, der netop overstiger SBS tærskelværdien kan SBS-processen 10 være ustabil på grund af ustabil transformation af pumpeeffekt til Stokes-effekt. Det er dog vist, at når Stokes'effekten andrager mere end 70% af pumpesignalet, bliver SBS processen stabil. SBS-processen bliver derfor væsentligt mere stabil, når Stokes-signalet tilbagekobles. Sam-15 tidigt sker der en reduktion af tærskelværdien som følge af det kraftigere Stokes-signal, og det betyder, at man for en given tærskelværdi kan nøjes med en kortere fiber, idet tærskelværdien er omvendt proportional med fiberens længde.

20

En yderligere forbedring kan opnås, når man i tilbagekoblingsvejen 8 indskyder en optisk forstærker 11, som det er vist på fig. 7. Forstærkeren 11 kan f.eks. være en er-biumdoteret fiberforstærker (EDFA). Denne kan så forstær-25 ke Stokes-signalet i tilbagekoblingsvejen og dermed øge den ovenfor beskrevne virkning af tilbagekoblingen. Ud over den forøgede effekt bliver det også muligt at regulere SBS-tærskelværdien ved at regulere forstærkningen i forstærkeren 11, idet et kraftigere Stokes-signal som 30 ovenfor beskrevet giver en lavere tærskelværdi og omvendt. Specielt under installation af et transmissionssystem kan det være hensigtsmæssigt at kunne regulere SBS-tærskelværdien.

35 I de ovenfor beskrevne udførelsesformer er udligningsenheden placeret umiddelbart efter udgangen på en optisk DK 176236 B1 15 forstærker. Som nævnt kan der ved lange optiske transmissionskabler være anbragt mange af disse forstærkere i kaskade, og der kan så være anbragt en udligningsenhed efter hver forstærker. Afhængigt af forstærkernes variation 5 af forstærkningen hen over forstærkningsbåndet kan det dog eventuelt være tilstrækkeligt at anbringe udligningsenhed (er) ved en enkelt eller nogle få af forstærkerne.

Det vil også være muligt at placere en udligningsenhed umiddelbart foran en forstærker eller en optisk modtager.

10

Endelig skal det bemærkes, at opfindelsen også kan anvendes, hvor der anvendes bidirektionel transmission af optiske signaler på en fiberstrækning, idet man blot skal sørge for, at bølgelængderne for de forskellige pumpe- og 15 Stokes-signaler ikke falder sammen.

Selv om der er blevet beskrevet og vist en foretrukket udførelsesform for nærværende opfindelse, er opfindelsen ikke begrænset til denne, men kan også antage andre udfø-20 relsesformer inden for det, der angives i de efterfølgende krav.

Claims (9)

16 DK 176236 B1 Patentkrav :

1. Fremgangsmåde til amplitudemæssig udligning af et an-5 tal optiske signaler med indbyrdes forskellige bølgelængder, hvor de optiske signaler sendes ind i en første ende af en optisk fiber (5), kendetegnet ved, at de optiske signaler, før de sendes ind i fiberen (5), forstærkes til et niveau, hvor i det mindste ét af signa- 10 lerne overstiger en for fiberen karakteristisk tærskelværdi (TSBS) for Stimuleret Brillouin Spredning (SBS), således at en del af signalets energi i fiberen overføres til et Stokes-signal, der udbreder sig i fiberen (5) i modsat retning af de nævnte optiske signaler. 15

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at de optiske signaler forstærkes til et niveau, hvor alle signalerne overstiger nævnte tærskelværdi (TsBs) · 20

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at det eller de nævnte Stokes-signaler udtages af fiberen (5) ved dennes første ende (6) og tilbagekobles til fiberens anden ende (10), således at der 25 fremkommer en SBS-laser.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 3, kendetegnet ved, at de nævnte Stokes-signaler i tilbagekoblingen fra fiberens første ende (6) til dens anden ende (10) for- 30 stærkes i en optisk forstærker (11).

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1-4, kendetegnet ved, at hver af nævnte indbyrdes forskellige bølgelængder varieres omkring en nominel bølgelængde. 35 DK 176236 B1 17

6. Apparat til amplitudemæssig udligning af et antal optiske signaler med indbyrdes forskellige bølgelængder og omfattende en optisk fiber (5) med en indgangsende (6), hvor nævnte optiske signaler kan tilføres fiberen, og en 5 udgangsende (10), hvor nævnte optiske signaler efter udligning kan udtages af fiberen, kendetegnet ved, at nævnte fiber (5) har en karakteristisk tærskelværdi (Tsbs) for Stimuleret Brillouin Spredning (SBS) , som svarer til en på forhånd valgt maksimal amplitudeværdi 10 for de udlignede optiske signaler på fiberens udgangsende (10) .

7. Apparat ifølge krav 6, kendetegnet ved, at det desuden omfatter midler (8) til tilbagekobling af op- 15 tiske signaler fra nævnte indgangsende (6) til nævnte udgangsende (10) .

8. Apparat ifølge krav 7, kendetegnet ved, at nævnte tilbagekoblingsmidler omfatter en optisk forstær- 20 ker (11).

9. Apparat ifølge krav 8, kendetegnet ved, at den optiske forstærker (11) er en erbiumdoteret fiberfor-stærker. 25