ES2205819T3 - Amplificador optico y trayecto de transmision optica. - Google Patents

Abstract

Amplificador óptico regulado (V, V1, ...), especialmente para la transmisión de señales múltiples de longitudes de ondas, con una primera instalación de regulación (V, OE1, OE2, R1) para la regulación de la ganancia, caracterizado porque está prevista una segunda instalación de regulación dominante (V, OE2, R2, R1) para la generación de una variable de ajuste (GTEORICA) para la primera instalación de regulación, con comportamiento de regulación esencialmente más lento para la regulación de la potencia de salida (PSALIDA) de cuerdo con una variable de guía (PTEORICA) alimentada.

Description

Amplificador óptico y trayecto de transmisión óptica.

La invención se refiere a amplificadores ópticos regulador y a trayectos de transmisión óptica, en los que se emplean estos amplificadores.

En las redes de transmisión óptica se emplean amplificadores ópticos como compensación para la amortiguación de las fibras. Pero solamente es posible un funcionamiento estable sobre otros trayectos de transmisión cuan do se compensan las modificaciones de los parámetros del sistema con la ayuda de regulaciones. En los sistemas de transmisión múltiple de longitudes de ondas empleados hasta ahora se regulan las potencias de salida de suma de los amplificadores. En el caso de sistemas de un canal o de trayectos con número constante de los canales se compensan a través de este concepto muy bien las modificaciones lentas de los parámetros del sistema -por ejemplo debidas a oscilación de la temperatura o envejecimiento-.

Se describe en el documento "Patent Abstract of Japan, JP-A-0506343" un dispositivo para la amplificación de una señal óptica WDM por medio de una fibra óptica (por ejemplo EDFA). El amplificador presenta dos elementos optoeléctricos, que miden la potencia luminosa delante y detrás del amplificador. A través de la diferencia de las dos señales fotoeléctricas con respecto a una tensión de referencia establecida se controla la potencia de la fuente de bombeo para que se adapte la amplificación del amplificador a un valor determinado.

Se describe en el documento "Patente de los Estados Unidos, US-A-5 444 812" un sistema de transmisión óptica con distancia mejorada entre señal y ruido. Se conectan varios amplificadores de forma consecutiva sobre el trayecto de transmisión y se controlan de una manera selectiva a través de una unidad de control de manera estática o dinámica para que la distancia obtenida entre señal y ruido u OSNR sea máxima en la salida del trayecto de transmisión.

En el documento "Patent Abstract of Japan, JP-A-04293025" se describe un sistema de transmisión con amplificadores conectados de forma sucesiva. Como en el documento "Patente de los estados Unidos, US-A- 5 446 812", se conduce una señal de control a todos los amplificadores para el control de la ganancia. De acuerdo con el resumen, se utiliza una señal piloto variable como señal de referencia para el ajuste de la amplificación.

Ninguno de los tres sistemas descritos citados anteriormente posibilita el mantenimiento constante de la potencia por canal cuando existen diferentes números de canales.

Sin embargo, cuando se modifica el número de los canales durante el funcionamiento, entonces una regulación de la potencia de salida de suma de este tipo modifica el nivel de los canales de transmisión WDM individuales. En principio, se puede eludir una modificación del canal de este tipo determinando el número de los canales activos y comunicando a las instalaciones de regulación el amplificador óptico individual. Éstas adaptan el valor teórico para el nivel de salida del amplificador de una manera correspondiente. Sin embargo, en virtud de las diferentes constantes de tiempo, no se consigue esta adaptación del nivel de manera habitual sin oscilaciones de corta duración -con ello van unidas reducciones considerables de la calidad de la transmisión.

Otra posibilidad de solución consiste en la regulación de los amplificadores individuales a ganancia (amplificación) constante. Tales amplificadores se describen en "Electronic Letters" 26 de Marzo de 1991, Vol. 27, Nº 7, páginas 560 - 561 y "Electronic Letters", 9 de Junio de 1994, Vol. 30, Nº 12, páginas 962 - 964. En estos circuitos, en el caso de una modificación del número de canales activos, se suprimen las oscilaciones de nivel de los canales restantes manteniendo constante la ganancia. Sin embargo, este principio de regulación no es adecuado como concepto de regulación para un trayecto de transmisión con varios amplificadores, porque las modificaciones lentas de los parámetros del trayecto se suman y de esta manera se empeora la calidad de la transmisión.

Se conoce a partir del documento EP-A-0 910 139 (estado de la técnica según Art. 53(4) EPÜ para los Estados Contratistas mencionados DE, FR, GB) un amplificador óptico para señales WDM, en el que un módulo de control controla de manera alterna una regulación del nivel y una regulación de la ganancia. En el caso de modificaciones de la potencia total transmitida, se mantienen constantes los niveles de las señales de salida o bien la ganancia del amplificador de acuerdo con un valor de referencia predefinido. De esta manera se suprimen los excesos de las tolerancias de nivel, para que no se produzcan efectos no-lineales altos durante la transmisión. Otra variante se basa en la determinación de un promedio temporal de la línea de salida con un fotodiodo conectado aguas arriba, cuya comparación con un valor de referencia predeterminado controla el cambio entre la regulación del nivel y la regulación de la ganancia. En este caso, los valores de referencia son alimentados desde el exterior, por ejemplo desde un sistema de supervisión. Si se modifican las propiedades de la transmisión condicionadas por el sistema, por ejemplo a través de una modificación del número de canales, entonces deberían actualizarse estos valores de referencia, lo que debería conducir inevitablemente a oscilaciones de corta duración.

Se conoce por el documento EP-A-0 805 571 un amplificador óptico para señales WDM con las propiedades esenciales del amplificador anterior, en el que un módulo de control conmuta entre una regulación del nivel y una regulación de la ganancia en el caso de modificaciones del número de canales. Los parámetros de referencia condicionados aquí todavía por el sistema son alimentados al módulo de control desde el exterior por medio de un canal de transmisión. A través de la conmutación entre las dos regulaciones pueden aparecer igualmente oscilaciones de corta duración.

Por lo tanto, el cometido de la invención es indicar amplificadores adecuados para redes de transmisión óptica. Además, los trayectos de transmisión deben configurarse de tal forma que se mantengan constantes los niveles de recepción de los canales WDM individuales también en el caso de una modificación del número de canales.

El cometido se soluciona a través de un amplificador óptico regulador según la reivindicación 1.

En la reivindicación 7 se describe un trayecto de transmisión equipado con estos amplificadores.

Los desarrollos ventajosos se describen en reivindicaciones dependientes.

La ventaja del amplificador óptico según la invención consiste que la regulación de la ganancia en el primer circuito de regulación trabaja con constante de tiempo corta. Por lo tanto, las modificaciones del número de los canales WDM activos repercuten solamente en una medida mínima sobre el nivel de salida. El segundo circuito de regulación se ocupa de que se corrijan las modificaciones lentas. En el caso de una modificación del número de los canales activos, se lleva a cabo una modificación correspondiente del valor teórico del segundo circuito de regulación a través de un terminal local en el lado de emisión, insertado en el trayecto de transmisión o en el lado de recepción (nodo de la red), para que la regulación del nivel de salida -si es que existe- solamente sea perceptible durante corto espacio de tiempo y sólo mínima.

Si se prevé en el segundo circuito de regulación un miembro de memoria, entonces es posible hacer que este circuito de regulación sea efectivo solamente en tiempos determinados para modificar el nivel de recepción o sea desactivado durante una modificación del número de canales.

A través de la utilización de una regulación del nivel de salida, los amplificadores solamente necesitan obtener todavía información sobre el número de los canales WDM o un valor teórico correspondiente.

Los trayectos de transmisión equipados con estos amplificadores pueden corregir también las modificaciones de la amplificación lentas condicionadas por procesos de envejecimiento.

A continuación se describe en detalle la invención con la ayuda de dos ejemplos de realización.

En este caso:

La figura 1 muestra un diagrama de principio del amplificador según la invención con regulación de la potencia de salida.

La figura 2 muestra un diagrama de principio con un amplificador de fibras.

La figura 3 muestra un trayecto de transmisión con varios amplificadores.

En la figura 1 se representa un ejemplo de realización de la invención como diagrama de principio. Un amplificador óptico V sirve para la amplificación de una señal múltiple MS de longitudes de ondas transmitida a través de una guía de ondas de luz LWL. En el lado de entrada está previsto un primer acoplador de medición K1, que deriva una parte de la señal. Ésta es convertida por un primer transductor optoelectrónico OE1 en una señal de medición P_{ENTRADA} eléctrica, que corresponde al nivel de entrada (potencia de suma de entrada) P_{ENTRADA} que se alimentada a un primer regulador R1. De la misma manera, a través de un segundo acoplador de medición K2 y de un segundo transductor optoelectrónico OE2 se obtiene una señal de medición P_{SALIDA} que corresponde a la potencia de salida P_{SALIDA}, que es alimentada igualmente al primer regulador. Según (la relación ajustable) entre P_{SALIDA} y P_{ENTRADA} se regula, por ejemplo en el caso de un amplificador de fibras, la corriente de bombeo I_{BOMBA} o, en el caso de un amplificador de semiconductores, la corriente de control. De la misma manera se pueden aplicar otros principios de la regulación de la ganancia, que se describen, por ejemplo, en la literatura indicada.

Además de una primera instalación de regulación (circuito de regulación) (K1, OE1, K2, OE2, R1, V) (representada de forma simplificada, que sirve para la regulación rápida de la ganancia, está prevista una segunda instalación de regulación dominante (circuito de regulación K2, OE2, R2, R2, V), que regula la potencia de salida (nivel de salida P_{SALIDA} a través de la comparación del valor de medición P_{SALIDA} correspondiente con una variable de guía, el valor teórico. Las modificaciones lentas de la amortiguación de la transmisión, condicionadas, por ejemplo, por la modificación de la temperatura son corregidas a través de este segundo circuito de regulación. La variable de ajuste G_{TEÓRICA} emitida por el segundo regulador R2 determina la corriente de bombeo a través de la intervención en el primer circuito regulador y, por lo tanto, la ganancia del amplificador óptico. En el caso de modificaciones del número de los canales de transmisión no debe modificarse la ganancia. Por lo tanto, el nivel de regulación no debe activarse inmediatamente, lo que puede conseguirse a través de una constante de tiempo, en general, mucho mayor del segundo circuito de regulación con respecto a la constante de tiempo del primer circuito de regulación.

La figura 2 muestra detalles del circuito amplificador con un amplificador de fibras VFA, cuya ganancia se determina a través de la corriente de bombeo IBOMBA generada por un láser de bombeo PL controlado, que es acoplado a través de un acoplador de bombeo PK. El primer regulador R1 puede contener un miembro de amortiguación DG, que está conectado en el segundo amplificador optoeléctrico OE2 y un primer comparador COM1. Si se puede prescindir del segundo circuito de regulación, entonces se puede ajustar la ganancia con el miembro de amortiguación. Una posibilidad para la "regulación del nivel de salida a través de la modificación de la ganancia" sería la modificación directa del miembro de amortiguación DG a través de la variable de guía P_{TEÓRICA}.

En el ejemplo de realización, en la segunda instalación de regulación (en el segundo circuito de regulación) K2, OE2, COM2, MU, IN, COM1, PL, PK, VFA -como se ha descrito ya en principio- se realiza en un segundo comparador COM2 la comparación entre la potencia de salida y la variable de guía P_{TEÓRICA}. El resultado de esta comparación modifica, a través del multiplicador MU, la señal de entrada del primer comparador COM1 y controla de esta manera la corriente de bombeo y, por lo tanto, la ganancia del amplificador de fibras VFA. Se puede prescindir del miembro de amortiguación, puesto que el segundo circuito de regulación determina la ganancia a través del multiplicador.

Como ya se ha mencionado, la constante de tiempo en el segundo circuito de regulación debe ser suficientemente grande para neutralizar su efecto en el caso de la modificación del número de canales a través de una modificación de la variable de guía realizada de una manera correspondiente desde el exterior. A ello puede contribuir también un miembro de memoria SH. Éste se puede insertar también entre el integrador y el multiplicador. Como constante de tiempo a altas velocidades de datos en al intervalo de megabit/segundo es suficiente, para el primer circuito de regulación, un intervalo de aproximadamente 1 microsegundo hasta un milisegundo y para la segunda instalación de regulación es conveniente un intervalo desde aproximadamente 0,1 segundo sobre varios segundos y minutos hasta horas. La constante de tiempo se puede conmutar también para diferentes estados de funcionamiento. Así, por ejemplo, para la puesta en funcionamiento se puede seleccionar una constante de tiempo pequeña, por ejemplo de 100 microsegundos, en el caso de modificación del número de canales una constante de tiempo de 1 segundo y en el caso de que se lleve a cabo una modificación del nivel, puede ser conveniente una constante de tiempo de varios minutos.

Para el segundo regulador se ofrece un comportamiento de tiempo o al menos una porción integral, que se puede completar todavía a través de un tiempo muerto. El segundo comparador y el integrador se pueden agrupar en una realización de circuito.

Los circuitos amplificadores con los circuitos de regulación correspondientes pueden estar constituidos, naturalmente, de cualquier manera discrecional.

En la figura 3 se representa un trayecto de transmisión con varios amplificadoras ópticos VT, V1 a Vn. En un terminal de emisión T1 se genera una señal múltiple de longitudes de ondas MS en una instalación de emisión TR con multiplexor de longitudes de ondas conectados aguas abajo, se amplifica en un amplificador óptico VT y se alimenta al trayecto. Los amplificadores son ajustados de tal manera que proporcionan en cada caso niveles de salida que corresponden a las condiciones de la sección respectiva del trayecto y que se mantienen a través el segundo circuito de regulación también cuando se modifican lentamente las propiedades de la transmisión.

Si se modifica el número de los canales WDM, entonces se mantiene constante en adelante el nivel de salida en primer lugar en cada canal a través del primer circuito de regulación. En virtud de la constante de tiempo lenta / tiempo muerto, la regulación del nivel de salida no interviene en primer lugar en el proceso de regulación. Puesto que se comunica al mismo tiempo a través de un canal de supervisión PCH desde el terminal a los amplificadores una modificación de la variable de guía, que sirve para el ajuste del nuevo nivel de salida, no se lleva a cabo prácticamente ninguna influencia a través del segundo circuito de regulación. En cambio, una supervisión del número de canales, separada asociada a cada amplificador, es todavía demasiado costosa.

Para completar, hay que indicar que a través del canal de supervisión se pueden ajustar también individualmente las potencias de salida.

Claims (8)

1. Amplificador óptico regulado (V, V1, ...), especialmente para la transmisión de señales múltiples de longitudes de ondas, con una primera instalación de regulación (V, OE1, OE2, R1) para la regulación de la ganancia, caracterizado porque está prevista una segunda instalación de regulación dominante (V, OE2, R2, R1) para la generación de una variable de ajuste (G_{TEÓRICA}) para la primera instalación de regulación, con comportamiento de regulación esencialmente más lento para la regulación de la potencia de salida (P_{SALIDA}) de cuerdo con una variable de guía (P_{TEÓRICA}) alimentada.

2. Amplificador óptico regulado (V, V1, ...) según la reivindicación 1, caracterizado porque la primera instalación de regulación se forma por un amplificador óptico (PL, PK, VFA), un segundo transductor optoeléctrico (OE2) conectado en su salida y un primer comparador (COM1), al que se alimenta una señal de medición (P_{ENTRADA}) correspondiente al nivel de entrada a través de un primer transductor optoeléctrico (OE1), y porque la segunda instalación de regulación se forma esencialmente por el amplificador óptico (PL, PK, VFA), el transductor optoeléctrico (OE2) conectado en su salida, un segundo comparador (COM2), a cuya segunda entrada se alimenta un valor teórico (P_{TEÓRICO}), un multiplicador (MU) conectado entre el primer transductor optoeléctrico (OE1) y el primer comparador (COM1), al que se alimenta la señal de salida del segundo comparador, y el primer comparador (COM1).

3. Amplificador óptico regulado (V) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está realizado como amplificador de fibras (PL, PK, VFA) y porque la corriente de bombeo (I_{BOMA}) es controlada a través de las instalaciones de regulación.

4. Amplificador óptico regulado (V) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la segunda instalación de regulación (OE1, OE2, R2, R1; RE, DAW, MU, COM1, PL, VFA) presenta una porción integral o está configurada como regulador integral.

5. Amplificador óptico regulado (V, V1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la segunda instalación de regulación presenta una porción de tiempo muerto.

6. Amplificador óptico regulado (V, V1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la constante de tiempo de la segunda instalación de regulación (OE1, OE2, R2, R1; RE, DAW, IN, MU, COM1, PL, VFA) es conmutable.

7. Trayecto de transmisión con varios amplificadores (V, ...) conectados en cadena, según la reivindicación 1, caracterizado porque se alimenta a los amplificadores (V, ...) como variable de guía un valor teórico (P_{TEÓRICO}) que determina la potencia de salida (PSALIDA) deseada, respectivamente.

8. Trayecto de transmisión según la reivindicación 7, caracterizado porque como variable de guía se transmite un valor teórico digital (P_{TEÓRICO}), que contiene el número de las señales WDM activas.