FI104293B - Optinen aktiivikuituvahvistin, jossa on kaksoisytimiset osat, joissa on laaja signaaliaallonpituuskaista - Google Patents
Optinen aktiivikuituvahvistin, jossa on kaksoisytimiset osat, joissa on laaja signaaliaallonpituuskaista Download PDFInfo
- Publication number
- FI104293B FI104293B FI910573A FI910573A FI104293B FI 104293 B FI104293 B FI 104293B FI 910573 A FI910573 A FI 910573A FI 910573 A FI910573 A FI 910573A FI 104293 B FI104293 B FI 104293B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- core
- fiber
- cores
- portions
- signal amplifier
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06754—Fibre amplifiers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
- G02B6/2821—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals
- G02B6/2826—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals using mechanical machining means for shaping of the couplers, e.g. grinding or polishing
- G02B6/283—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals using mechanical machining means for shaping of the couplers, e.g. grinding or polishing couplers being tunable or adjustable
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
- G02B6/2821—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals
- G02B6/2835—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals formed or shaped by thermal treatment, e.g. couplers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06708—Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
- G02B6/2821—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals
- G02B6/2835—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals formed or shaped by thermal treatment, e.g. couplers
- G02B2006/2839—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals formed or shaped by thermal treatment, e.g. couplers fabricated from double or twin core fibres
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S2301/00—Functional characteristics
- H01S2301/02—ASE (amplified spontaneous emission), noise; Reduction thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06708—Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering
- H01S3/06729—Peculiar transverse fibre profile
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Lasers (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
104293
Optinen aktiivikuituvahvistin, jossa on kaksoisytimiset osat, joissa on laaja signaaliaallonpituuskaista 5 Esillä oleva keksintö liittyy optisiin kuituihin, jotka sisältävät laser-emissioseos-aineita ja jotka sopivat suorittamaan niihin lähetetyn lähetyssignaalin vahvistuksen ja eliminoimaan ei-toivotun aallonpituuden omaavat säteilyt, jotka ovat syntyneet niissä spontaanin emission kautta.
10 On tunnettua, että optiset kuidut, joissa on erityisillä aineilla, esim. harvinaisten maametallien ioneilla, seostettu ydin, omaavat stimuloidun emission ominaisuuden, joka sopii käytettäväksi laser lähteissä ja optisissa vahvistimissa.
Itse asiassa tällaisia kuituja voidaan syöttää valolähteellä tietyllä aallonpituudella, 15 joka kykenee saamaan seosaineen atomit virittyneeseen energiatilaan tai pumppaus-kaistalle, josta itse atomit vaimentuvat spontaanisti hyvin lyhyessä ajassa laser-emis-siotilaan, jossa ne pysyvät suhteellisen pitkän ajan.
Kun kuidun, jossa on suuri määrä atomeja virittyneessä tilassa emissiotasolla, läpi 20 johdetaan valosignaali, jonka aallonpituus vastaa tällaista laser-emissiotilaa, signaali aiheuttaa virittyneiden atomien siirtymisen alemmalle tasolle ja valoemission, jolla on sama aallonpituus kuin signaalilla; siten tämän tyyppistä kuitua voidaan käyttää aikaansaamaan optisen signaalin vahvistuminen.
.· 25 Alkaen virittyneestä tilasta atomien vaimentuminen tapahtuu myös spontaanisti ja tämä synnyttää kausaaliemissiota, joka muodostaa taustakohinaa, jolla vahvistettua signaalia vastaava stimuloitu emissio lisääntyy.
Valaisevan pumppausenergian, joka on johdettu seostettuun tai aktiiviseen kuituun, 30 synnyttämä valoemissio voi tapahtua monella aallonpituudella, jotka ovat ominaisia seosaineelle ja niin ollen aikaansaavat kuidun fluoresenssispektrin.
•
Kun päämääränä on saada aikaan optista teleliikennettä varten signaalin maksimaalinen vahvistuminen edellä olevan tyyppisellä kuidulla yhdessä korkean signaali/kohi-35 nasuhteen, kanssa käytetään tavallisesti laser-emitterillä synnytettyä signaalia, jolla on aallonpituus, joka vastaa käytettyä seosainetta sisältävän kuidun fluoresenssi-spektrikäyrän huippua.
2 104293
Erityisesti teleliikennesignaalien vahvistamista varten on suositeltavaa käyttää aktiivisia kuituja, joissa on ydin, joka on seostettu erbium ioneilla (Er3+); mutta erbiumin fluoresenssispektrillä, tärkeiden aallonpituuksien alueella, on erityisen kapea emis-siopiikki ja siksi tämä pakottaa käyttämään lähetyssignaalilähteinä laser-emittereitä, 5 jotka toimivat erityisellä aallonpituudella, rajallisen toleranssin sisällä, koska signaalit, jotka ovat tällaisen toleranssialueen ulkopuolella eivät vahvistuisi riittävästi, samalla kun voimakasta spontaania emissiota ilmenisi tässä aallonpituuspiikissä, mikä synnyttää taustakohinaa, joka voimakkaasti vaikuttaisi lähetyksen laatuun.
10 Laser-emitterit, joilla on edellä mainitut ominaisuudet, so. ne toimivat erbiumin emissiopiikin alueella, ovat toisaalta vaikeita ja kalliita valmistaa, kun taas tavalliset teolliset tuottajat tarjoavat laser-emittereitä, kuten esim. puolijohdelasereita (In, Ga, As), joilla on useita ominaisuuksia, jotka tekevät ne sopiviksi käytettäviksi teleliikenteessä, mutta niillä on melko laaja toreranssi, mitä tulee emissioaallonpituuteen 15 ja siten tämän tyyppisistä laser-emittereistä vain rajoitettu määrä emittoi aallonpi-tuuspiikin yläpuolella.
Vaikka tietyissä sovellutuksissa, kuten esim. sukellusveneiden teleliikenneväylissä voidaan pitää hyväksyttävänä käyttää lähetyssignaaliemittereitä, jotka toimivat eri-20 tyisellä aallonpituusarvolla ja jotka on saatu esim. valitsemalla huolellisesti kaupallisen tuotannon lasereiden joukosta vain sellaiset, joiden emissio on vahvistinkuitu-jen laser-emissiopiikin pienellä alueella, tällainen menettely ei ole taloudellisesti hyväksyttävä muun tyyppisiin väyliin, kuten esim. kaupunkiliikenneväyliin, joissa asennuskustannusten muodostumisella on erityinen painoarvo.
25
Esimerkiksi erbiumilla seostetulla kuidulla sen laser-emission mahdollistamiseksi, on emissiopiikki 1563 nm:n paikkeilla; tästä arvosta 5 nm:n alueella emissiolla on korkea intensiteetti ja sitä voidaan käyttää saman aallonpituusalueen signaalin vahvistuksessa; kaupallisesti tuotetut laserit, joita voidaan käyttää lähetykseen, saavat 30 tavallisesti kuitenkin aikaan emissioaallonpituusarvoja, jotka ovat alueella 1520-1570 nm.
Siten nähdään, että merkittävä määrä tämän tyyppisistä teollisen tuotannon lasereista on sen alueen ulkopuolella, joka sopii vahvistukseen erbiumilla, eikä niitä sen 35 vuoksi voida käyttää teleliikennesignaalien synnyttämisessä väyliin, jotka on varustettu edellä kuvatun tyyppisillä erbium-vahvistimilla.
104293 3
On kuitenkin tunnettua, että erbiumilla seostetuilla kuiduilla on suuri-intensiteetti-nen emissiospektrin alue, joka on on olennaisesti vakio aallonpituusalueella, joka on edellä mainitun piikin vieressä, riittävän laajana suuren osan edellä mainittujen, kaupallisesti mielenkiintoisten lasereiden emissioalueen kattamiseksi; mutta tämän 5 tyyppisessä kuidussa signaali, jonka aallonpituus on kaukana maksimiemissiopiikis-tä, vahvistuu rajatussa määrin, kun taas kuidussa spontaaneja siirtymisiä laser-emis-siotilasta tapahtuu vallitsevasti emission yhteydessä spektrin piikkiaallonpituudella, 1536 nm, mikä synnyttää taustakohinaa, joka edelleen, asettuessaan hyöty signaalin päälle, vahvistuu kulkiessaan poikki kuidun pituuden.
10
Aktiivisten erbiumilla seostettujen kuitujen käyttämiseksi teleliikenteen signaalien vahvistamiseen, jotka on synnytetty, kuten edellä on selostettu, kaupallista tyyppiä olevilla puolijohde-laser-emittereillä, kasvaa tarve erbiumin spontaanien piikki-emissioiden suodatukseen aktiivisen kuidun pituudella, niin että tällaiset ei-toivottu-15 jen aallonpituuksien emissiot eivät vie pumppausenergiaa pois signaalin vahvistukselta eivätkä aseta itseään sen päälle.
Tätä tarkoitusta varten voidaan käyttää aktiivista kuitua, jossa on kaksi ydintä, joista yhdessä lähetetään lähetyssignaali ja pumppausenergia, kun taas toisessa on valoa 20 absorboivaa seosta: jos kaksi ydintä kytketään optisesti spontaanin emission piikki- * aallonpituudella toisiinsa, se siirtyy toiseen ytimeen, johon se absorboituu palautumatta asettumaan lähetysaallonpituuden päälle.
Tällainen aktiivinen kuitu, joka on selitetty saman hakijan nimissä olevassa IT-25 patenttihakemuksessa 22654 A/89, toteuttaa tehokkaasti ei-toivottujen aallonpituuksien suodatuksen, mutta tietyissä käytöissä, kun siihen kohdistuu mekaanista tai lämpöjännitystä, ja erityisesti kiertyneenä, kuitu voi muuttaa ydinten välisen optisen kytkennän ominaisuuksia, ja aallonpituus, joka siirtyy toiseen absorboivaan ytimeen, muuttuu.
30 - · Siten tulee ongelmaksi löytää aktiivinen optinen kuitu käytettäväksi optisissa vahvis timissa, joita voidaan käyttää yhdessä kaupallisen tyypin lähetyssignaalin laser-emitterien kanssa, ilman että niille on tarve määrätä merkittäviä laaturajoituksia, ja jotka olennaisesti eivät ole herkkiä muodonmuutosjännityksille ja -tiloille, joihin ne 35 joutuvat vahvistinta konstruoitaessa tai joita esiintyy vahvistimen asennus- ja toimintavaiheissa väylässä.
104293 4
Esillä olevan keksinnön päämäärä on aikaansaada seostettu optinen kuituvahvistin, joka voi taijota tyydyttävän vahvistuksen riittävän laajalla aallonpituuksien alueella, niin että kaupallisten laser-emitterien käyttö mahdollistuu ja joka eliminoi materiaalin spontaanit emissiot ei-toivotulla aallonpituudella, mikä aiheuttaa suurtehoista 5 taustakohinaa suhteessa lähetyssignaaliin, ja joka säilyttää tällaiset ominaisuudet vakaina toiminta-olosuhteissa.
Esillä olevan keksinnön päämäärä on optinen laajakaistasignaalivahvistin, erityisesti teleliikenneväylien optisia kuituja varten, joka toimii yhdessä lähetyssignaalin kansio sa ennalta määrätyllä aallonpituuskaistalla ja johon kuuluu dikroidikytkin, joka sopii multipleksoimaan lähetyssignaalin ja valaisevan pumppausenergian yksittäisessä lähtevässä kuidussa, ja aktiivinen optinen kuitu, joka sisältää fluoresoivaa seosainetta, ja joka on kytketty dikroidikytkimen antokuituun ja teleliikenteen väyläkuituun, joka sopii vahvistetun signaalin vastaanottoon ja siirtoon, jolloin tunnettu siitä, että 15 aktiiviseen optiseen kuituun kuuluu osat, joista kunkin muodostaa optinen kuitu, jossa on kaksi ydintä, joista ensimmäinen on kytketty optisesti aktiivisen kuidun muitten osien ytimeen samalla kun toinen ydin on ääripäistä epäjatkuva, kahden ytimen ollessa kytketty optisesti yhteen aallonpituuskaistalla, joka sisältyy ensimmäisen ytimen laser-emission aallonpituusalueeseen ja eroaa lähetyssignaalikaistasta.
20
Edullisessa toteutusmuodossa aktiivisen optisen kuidun kaksoisytimisten kuituosien toinen ydin sisältää seosta, jolla on voimakas valon absorptio aktiivisen kuidun seosaineen laser-emission alueella; edullisesti seos, jolla on voimakas toisen ytimen valonabsorptio, muodostuu samasta fluoresoivasta aineesta, jota on aktiivisessa kui-: 25 dussa.
Kaksoisytimisen kuidun kunkin osan ensimmäinen ydin voi sisältää fluoresoivaa seosta tai vaihtoehtoisesti kaksoisytimisen kuidun kunkin osan ensimmäinen ydin voi olla fluoresoivaa seosta sisältämätön.
30
Edullisesti missä tahansa tapauksessa fluoresoiva aine, joka on aktiivisessa kuidussa, ainakin sen yksittäisen ytimen käsittävässä osassa, on erbium.
Toisen toteutusmuodon mukaisesti seosaine, joka on toisessa ytimessä, voi olla aine, 35 jolla on koko spektrin alueella voimakas valon absorptio koko spektrin alueella, ja se on valittu joukosta titaani, vanadiini, kromi tai rauta, jotka ovat ainakin osittain : matalavalenssisessa tilassaan.
5 104293
Kaksoisytimisen kuidun kunkin osan pituus on yhtä suun tai suurempi kuin tahti-pituus ydinten välillä, jotka on kytketty ydinten väliseen valikoituun kytkentäkais-1 taan.
5 Seosaineen, jolla on voimakas toisen ytimen valon absorptio, pitoisuus ja kuituydin-ten kytkentäominaisuudet on korreloitu määräämään toiseen ytimeen vaimentumis-pituus, joka on pienempi kuin 1/10 tahtipituudesta kytkettyjen ydinten välillä.
Keksinnön erityisessä toteutusmuodossa toinen ydin on täysin valoa absorboivaa 10 seosta sisältämätön ja kaksoisytimisen kuidun kukin osan pituus on yhtä suuri kuin tahtipituuden kokonaiskerrannainen, itse tahtipituuden 10 %:n toleranssilla.
Silloin kun aktiivisen kuidun fluoresoiva seos on erbium, kaksoisytimisen kuidun osien ytimet on kytketty optisesti yhteen välillä 1530-1540 nm.
15
Kaksoisytimisen kuidun kunkin osan ensimmäinen ydin on sovitettu sama-akseli-sesti kuidun ulkopinnan kanssa, linjaan aktiivisen kuidun muiden osien kuitujen ja niiden kuitujen ydinten kanssa, joihin kuituihin vahvistin on kytketty, kun taas toinen ydin, ääripäistään, suuntautuu päin itse kuitujen verhousta.
20
Kuidun kahdesta ytimestä ainakin ensimmäinen on sopiva sallimaan monomo-daalivalon lisäämisen lähetysaallonpituudella ja pumppausaallonpituudella.
Aktiivisessa kuidussa on kuituosat, jotka sisältävät fluoresoivaa seosta ja jotka 25 sisältyvät kahden toisiaan seuraavan kaksoisytimisen osan väliin ja joiden pituus ei ole suurempi kuin pituus, joka vastaa maksimaalista saavutettavissa olevaa 15 dB:n vahvistusta kytkentäaallonpituudella kaksoisytimisen kuidun osien ydinten välillä ja edullisesti 1-5 dB.
30 Aktiivisen kuidun ainakin yksi ääripää muodostuu kaksoisytimisen kuidun osasta.
Kaksoisytimisen kuidun osat ovat mekaanisesti kaareksi käyristettäviä ydinten välisen kytkentäaallonpituuden hienosäätämiseksi.
35 Edullisesti kaksoisytimisen kuidun kukin osa on pakotettu vastaavaan tukilevyyn kiinteästi, käyttöolosuhteissa olennaisesti muotoa muuttamattomaksi.
« 104293 6
Lisäksi kaksoisytimisen kuidun kukin osa on pakotettu vastaavaan tukilevyyn kiinteästi kaarevaan muotoon, joka vastaa haluttua kytkentäaallonpituuskaistaa ydinten välillä.
5 Tarkempia yksityiskohtia voidaan löytää seuraavasta keksinnön selityksestä, jossa viitataan oheisiin piirustuksiin, joissa:
Kuvio 1: esittää kaaviona aktiivista kuitua käyttävää optista vahvistinta;
Kuvio 2: esittää kaaviona energiasiirtymiä kuidussa, joka on sellaista tyyppiä, jota 10 voidaan käyttää kuvion 1 kaavion mukaisessa vahvistimessa, ja joka soveltuu stimuloidun emission (laser) synnyttämiseen;
Kuvio 3: esittää piistä valmistetun ja Er3+:lla seostetun optisen kuidun stimuloidun emissiokäyrän kaaviota;
Kuvio 4: on suurennettu kaaviokuva keksinnön mukaisesta optisesta vahvistimesta; 15 Kuvio 5: esittää vahvistimen aktiivista kuitua poikkileikkauksena pitkin kuvio 4 tasoa V-V;
Kuvio 6: esittää valon vahvistumisvakioiden käyrää keksinnön mukaisen aktiivisen kuidun ytimissä suhteessa aallonpituuteen;
Kuvio 7: esittää keksinnön mukaisen aktiivisen optisen kuidun osaa, johon kuuluu 20 osa, jossa on kaksoisydin ja kytkentäaallonpituudella esitys valotehon siirtymisestä ydinten välillä;
Kuvio 8: esittää keksinnön mukaisen optisen kuidun osaa, jossa on kaksoisytimi-nen kuituosa, jonka pituus vastaa vaimentumispituutta;
Kuvio 9: esittää keksinnön mukaisen vahvistimen kuidun osaa, jossa on kaksoisyti-,· 25 miset osat, kaarelle pakotettuina.
Teleliikenteen optisissa kuiduissa signaalin vahvistamiseen voidaan edullisesti käyttää optisia kuituja hyödyntäviä vahvistimia. Tällaisten vahvistinten rakenne on esitetty kaaviomaisesti kuviossa 1, jossa l:llä on yksilöity optinen kuitu, jota pitkin 30 lähetetään lähetyssignaali, jonka aallonpituus on λβ, ja joka on synnytetty laser-signaaliemitterillä 2; tällainen signaali, vaimennuttuaan tietyn pituisen väyläpituu-den jälkeen, lähetetään dikroidikytkimeen 3, jossa se yhdistetään yksittäiseen anto-kuituun 4 pumppaussignaalin kanssa, jonka aallonpituus on λρ, ja joka on synnytetty pumppulaser-emitterillä 5; aktiivinen kuitu, johon yleisesti on viitattu 6:11a ja 35 joka on liitetty kytkimestä lähtevään kuituun 4, muodostaa vahvistuselementin signaalille, joka siten johdetaan kohti määränpäätä jatkuvaan väyläkuituun 7.
104293 7
Aktiivisen kuidun 6, joka muodostaa keksinnön edullisen toteutusmuodon mukaisen yksikön vahvistuselementin, aikaansaamiseksi on edullista käyttää piistä tehtyä ‘ optista kuitua, jonka ydin on seostettu ratkaisussa Er203:lla, joka mahdollistaa lähe- tyssignaalin edullisen vahvistamisen ja joka hyödyntää erbiumin laser-siirtymiä.
5
Kuten näkyy kuviosta 2, joka koskee kuitua, johon sisältyy mainitun tyyppistä seosta, ja joka kuvio symbolisesti edustaa energiatiloja, jotka ovat mahdollisia erbium-ionille kuidun kvartsipitoisessa matriisiratkaisussa, valoenergian, jolla on pump-pausaallonpituus λρ, joka on pienempi kuin lähetyssignaalin Xs, tuominen aktiivi-10 seen kuituun saa tietyn määrän Er3+ ioneista, jotka ovat kuidun seosaineessa, virittymään energiatilaan 8, jota jäljempänä kutsutaan pumppauskaistaksi, josta ionit vaimenevat spontaanisti energiatilaan 9, joka muodostaa laser-emissiotason.
Laser-emissiotasolla 9 Er3+ ionit voivat viipyä suhteellisen pitkän ajan ennen kuin 15 kokevat spontaanin siirtymän perustasolle 10.
Kuten tunnettua, samalla kun siirtymään kaistalta 8 tasolle 9 liittyy lämpötyyppistä emissiota, joka dispergoituu kuidun ulkopuolelle (fononinen säteily), siirtymä tasolta 9 perustasolle 10 synnyttää valoemissiota aallonpituudella, joka vastaa laser-20 emission 9 energia-arvoa; jos kuidun, joka sisältää suuren määrän ioneja laser-emissiotasolla, läpi kulkee signaali, jonka aallonpituus vastaa tällaista emissiotasoa, signaali aikaansaa kyseisten ionien stimuloidun siirtymän emissiotilasta perustilaan ennen niiden spontaania vaimentumista, mikä yhdessä kaskadivaikutuksen kanssa, kuidun annossa, aikaansaa voimakkaasti vahvistuneen lähetyssignaalin emission.
25 Lähetyssignaalin puuttuessa laser-emissiotilojen, joita on erilainen kullekin aineelle tyypillinen määrä, spontaani viivästyminen, synnyttää valoa, jossa on piikkejä erilaisilla taajuuksilla, jotka vastaavat mahdollisia tasoja, erityisesti kuten on esitetty kuviossa 3, kuidulla, joka on tyyppiä Si/Al tai Si/Ge, joka on seostettu Er3+:lla ja joka 30 soveltuu käytettäväksi optisessa vahvistimessa, on suuri intensiteettinen emissio-piikki aallonpituudella 1536 nm, kun taas suuremmilla aallonpituuksilla, noin 1560 nimiin asti, on olemassa alue, jossa emissiolla on vielä suuri intensiteetti, joka on toisaalta kuitenkin pienempi kuin piikkialueen intensiteetti.
35 Kim on olemassa valosignaali, joka on johdettu kuituun aallonpituudella 1536 nm, joka vastaa Er :n emissiopiikkiä, tapahtuu erittäin voimakas signaalin vahvistumi-; nen, kun taas taustakohina, johtuen erbiumin spontaanista emissiosta, jää rajalliseksi 104293 8 ja tämä tekee kuidun sopivaksi käytettäväksi tällaisella aallonpituudella signaalin optisena vahvistimena.
Signaalin synnyttämiseksi on kaupallisesti saatavilla ja edullista käyttää puolijohde-5 tyyppisiä (In, Ga, AS) lasereita, joilla on tyypillisesti emissiokaista välillä 1,52-1,57 mm: tämä tarkoittaa sitä, että niiden tuottotekniikka ei ole kohdallaan kaikissa valmistetuissa kappaleissa lähetyssignaalin emission varmistamiseksi tietyllä taajuusalueella, joka vastaa vahvistimena käytetyn, erbiumilla seostetun kuidun emis-siopiikkiä, sen sijaan tuottotekniikka aikaansaa suurella prosenttiosuudella yksilöitä, 10 joilla signaali osuu kuidun emissiokäyrän alueille, jotka ovat edellä mainitun emis-siopiikin vieressä.
Tällaisilla laser-emittereillä synnytettyä signaalia ei voitaisi vahvistaa riittävällä vahvistuksella edellä kuvatun tyyppisessä optisessa vahvistimessa, joka on dopattu 15 Er3+:lla, koska aktiiviseen kuituun tuotu pumppausenergia menisi suurimmalta osaltaan vahvistamaan taustakohinaa, joka syntyy itse vahvistimen aktiivisessa kuidussa erbiumin spontaanista emissiosta aallonpituudella noin 1536 nm.
Tämän vuoksi edellä kuvatun tyyppisten laser-emitterien käyttämiseksi, niiden 20 sovittamiseksi riittävän laajalle tuottotoleranssin alueelle, jotta niiden käyttö ei olisi kallista, yhdessä vahvistinten kanssa, joissa käytetään erbiumilla seostettuja kuituja, so. yleisesti, jotta olisi mahdollista käyttää laser-signaaliemitterien erityisiä tyyppejä yhdessä fluoresoivien seosten kanssa, joilla on korkea taustakohina johtuen spontaaneista laser-tila-siirtymistä, keksinnön mukaisesti käyttö toteutuu kuviossa 4 25 esitetyllä aktiivisella kuidulla, johon kuuluu kuidun osat 11, joissa on kaksi erillistä ydintä 12 ja 13, jotka on suljettu samaan ulkopuoliseen verhoukseen 14, ja jotka vuorottelevat yksiytimisen kuidun osien 15 kanssa.
Kussakin kaksoisytimisen kuidun 11 osassa ydin 12 on liitetty viereisien yksiytimi-30 sen kuidun 15 osien ytimeen 16 ja, aktiivisen kuidun ääripäissä, dikroidikytkimestä • lähtevään kuituun 4 ja vastaavasti väyläkuituun 7, ja tämä ydin siten johtaa lähetys- signaalin; ydin 13 tai toisioydin, on katkaistu kaksoisytimisen kuidun 11 kunkin osan kahdessa ääripäässä eikä siinä ole mitään liittymiä.
35 Kuidun 11 osien kaksi ydintä 12 ja 13 on toteutettu siten, että kuidussa vastaavat valon etenemisvakiot βι ja β2, joiden muuttumiskäyrät on esitetty indikatiivisesti kuviossa 6, ovat sellaiset että ne toteuttavat optisen kytkennän kahden ytimen 12 ja 13 kesken fluoresoivan seosaineen maksimaalisen emissiopiikin aallonpituudella, 9 104293 joka erityisesti erbiumilla on 1536 nm, ja alueella, joka on välillä λι-λ2, ja jonka amplitudin määrää käyrien λι ja λ2 kaltevuus leikkausalueella ja jonka amplitudi vastaa olennaisesti, kuten on osoitettu kuviossa 3, itse taustakohinaa synnyttävän emissiopiikin amplitudia.
5
Indikatiivisesti edullinen kytkentäalue kahden ytimen 12 ja 13 kesken tapauksessa, jossa erbiumia käytetään ytimen 16 seoksina, voi olla välillä λι= 1530 nm ... λ2= 1540 nm.
10 Tätä tarkoittaa siten, että valo, jonka aallonpituus on noin 1536 nm ja joka etenee ytimessä 12 lähetyssignaalin kanssa ja joka olennaisesti muodostaa erbiumin spontaanista emissiosta aiheutuvan taustakohinan, siirtyy jaksoittain ytimestä 12 ytimeen 13, optisen kytkennän tunnettujen lakien mukaisesti, joita on selostettu esimerkiksi sivuilla 84 ja 90 julkaisussa Journal of The Optical Society of America, A/Vol. 2, 15 No. 1, tammikuu 1985.
Kuten on esitetty kuviossa 7, valoteho kahden ytimen välisen optisen kytkennän aallonpituudella jakautuu ydinten välillä olennaisesti sini-käyrän mukaisesti, tullen 100-prosenttisesti yhteen ytimistä yhdessä kohdassa ydintä ja matkan Lb jälkeen, 20 joka tunnetaan tahtipituutena, 100-prosenttisesti toiseen ytimistä, kun taas kuidun muussa osassa valoteho jakautuu sen kahden ytimen välille.
Ytimessä 12 lähetyssignaalilla on toisaalta aallonpituus λ$, joka eroaa aallonpituudesta, jolla tapahtuu kahden ytimen 12 ja 13 välinen kytkentä, ollen esim. yhtä kuin 25 1550 nm, ja täten se jää ytimeen 12 eikä siirry ytimeen 13; samalla tavoin kytkimel lä 3 ytimeen 16 pannulla pumppausvalolla on, esim. 980 tai 540 nm:n allonpituudel-la λρ, etenemisvakiot, jolloin kuidun 11 osassa se ei pääse ytimeen 13, ja sen sisältä on näin varmistettu pumppausenergian poissaolo.
30 Ydin 13 sisältää edullisesti seosta, seosaineen lisäksi, joka määrää sille halutun *: taitekerroinprofiilin ja joka muodostuu materiaalista, jolla on voimakas valon absorptio spektrin koko alueella tai ainakin ytimen 16 seosaineen emissiopiikin kohdalla, kohinalähteen, kuten edellä on selitetty, erityisesti noin 1536 nm:n piikin kohdalla tapauksessa, jossa laser-seoksena käytetään erbiumia.
Tarkoitukseen sopivia aineita, joilla on korkea valon absorptio spektrin koko alueella on selitetty esimerkiksi eurooppalaisessa patenttihakemuksessa no.
35 104293 10 88304182.4 ja yleisesti muodostuvat muuttuvavalenssisista elementeistä kuten Ti, V, Cr, Fe niiden matalavalenssisessa tilassa (Tim, Vm, Crra, Fe11).
Aineissa, joilla on voimakas valon absorptio, joka on tarve eliminoida, erityisellä 5 aallonpituudella, so. vahvistinkuidun 15 ytimen 16 seosaineen emissiopiikin aallonpituudella, on erityisen suositeltavaa käyttää samaa edellä mainittua aktiivisen ytimen seosta; itse asiassa fluoresoiva seos, joka on varustettu riittävällä määrällä pumppausenergiaa, estää tietyn emission erityisellä aallonpituudella, kun taas sama aine, jota ei ole varustettu pumppausenergialla, absorboi valoa sillä samalla 10 aallonpituudella, jolla emissio ilmenee pumppauksen yhteydessä.
Erityisesti kun käytetään erbiumilla seostettua ydintä, kuidun 11 osan toinen ydin 13 voidaan edullisesti seostaa myös erbiumilla.
15 Tällä tavoin koska erbiumin absorptiokäyrä on samanlainen kuin sen fluoresenssi-tai laser-emissiokäyrä, joka on esitetty kuviossa 3, stimuloidun emissiopiikin 1536 nm kohdalla on samanlainen absorptiopiikki samalla aallonpituudella.
Ydinten välisellä kytkentäaallonpituudella, joka on 1536 nm, fluoresenssi, joka on 20 siirtynyt ytimeen 13, ei siten siirry jälleen takaisin ytimeen 12, jonka sisällä lähe-tyssignaalia johdetaan, koska ytimessä 13 voi olla olennaisesti täydellinen käytetyn valon vaimentuminen, jota valoa absorboi käytetty seos.
Ytimessä 16 tapahtuva emissio ei-toivotulla aallonpituudella voidaan siten johtaa 25 kuidun 11 osaan ennen kuin se tulee liian voimakkaaksi ja kuidussa se voidaan erottaa ytimestä 12 ja hajottaa ytimessä 13, jotta pumppausenergiaa, joka on johdettu ytimen 12 avulla vahvistuskuidun 15 seuraavan osan ytimeen 16, ei poisteta lähetys-signaalin vahvistuksesta eikä aseteta itse signaalin päälle. 1 2 3 4 5 6 Tässä tarkoituksessa keksinnön mukaisesti, kuten on esitetty kuviossa 4, on tarpeen, 2 että vahvistuskuidun osa F, joka seuraa kaksoisytimistä kuidun 11 osaa, on pituudel 3 taan rajattu, jotta vältettäisiin taustakohinan liiallinen kasvu; tämä pituus riippuu itse 4 kuidun ominaisuuksista ja lyhyesti sen vahvistuksesta: keksinnön mukaisessa 5 vahvistimessa pituus F on sellainen, että maksimaalinen vahvistus määräytyy pie- 6 nemmäksi kuin 15 dB ja edullisesti alueelle 1-5 dB ydinten välisellä kytkentäaallonpituudella ja etenkin aallonpituudella 1536 nm.
11 104293
Kuidun 11 ydin 12 voi olla ilman fluoresoivaa seosta, niin että koko saavutettava vahvistus jätetään kuidun osien 15 tehtäväksi, tai se voi sisältää samaa seosta kuin ydin 16.
5 Kuidun kaksoisytimisen osan pituus La on puolestaan suurempi kuin edellä mainittu tahtipitussa LB: lisäksi siinä olevan seosaineen, jolla on voimakas valon absorptio, pitoisuus on sellainen, että kuidun ytimen 13 tukahtumispituus L on ainakin yhden kertaluokan pienempi kuin tahtiaallonpituus LB: L < 1/10 LB (kuten tiedetään optisen tehon etenemislaista vaimennusväliaineessa P = P0e‘aL, 10 - jossa a on kerroin, joka riippuu kuidun vaimennusominaisuuksista ja olennai sesti siinä olevan vaimennusseosaineen määrästä kuidun pituuden L jälkeen valoenergia kuidussa on vähentynyt kertoimella 1/e); edullisesti kuidun 13 ominaisuudet ovat sellaiset, että tukahtumispituus L saadaan kaksi kertaluokkaa pienemmäksi kuin tahtiaallonpituus LB.
15
Ydin 13 voi olla myös täysin ilman vaimennusseosta; tässä tapauksessa, kuten on esitetty kuviossa 8, kuidun kaksoisytiminen osa on aikaasaatu siten, että pituus La = Lb, niin että ytimen 13 päässä valoteho eliminoitavalla aallonpituudella siirtyy kokonaisuudessaan itse ytimen 13 sisäpuolella, niin että liitoskohdassa kuidun 15 20 kanssa se hajaantuu itsensä kuidun 15 verhoukseen.
Tällainen rakenne on suositeltava, koska sillä on mahdollista välttää vaimennuskertoimen määräävien seikkojen lisäksi lisäseosten vieminen kaksoisytimiseen kuituun, mutta toisaalta se vaatii rajakohtiin ja osan 11 ja muun aktiivisen kuidun väliseen 25 liitokseen plus- tai miinustoleranssin t mittaamisen, joka tahtiaallonpituuden arvon Lb suhteen ei ole suurempi kuin 10 % LB:stä, jotta varmistuu, ettei itse liitoksesta pääse ytimeen 12 olennaisesti kohina-aallonpituutta.
Jos tällainen toleranssi voidaan aikaansaada vain vaivoin tahtipituuksille LB, jotka 30 ovat alle muutaman senttimetrin, on edullista käyttää ytimessä 13 vaimennusaineita, kuten edellä on selitetty.
Kuidun 11 osien koon määritys aikaansaadaan siten, että etenemisvakiot kahdessa ytimessä johtavat kaistassa kytkentään keskittyen piikkiemission (esim. 1536 nm) 35 ympärille, mutta väistämättömät valmistustoleranssit voivat johtaa poikkeamiin halutusta arvosta.
104293 12
Kytkentäaallonpituuden hienosäädön saavuttamiseksi kuidun kaksoisytimiset osat keksinnön mukaisesti taivutetaan kaarelle ja siten aiheutetaan kuituun sisäisiä jännityksiä, jotka muuttavat siinä valon etenemisominaisuuksia ja siten tarkistetaan kytkentäaallonpituuden arvoa vaikuttavan kaarevuuden muutosten myötä kunnes yhtä-5 pitävyys halutun aallonpituusarvon kanssa on saavutettu; tämän muodon säilyttämiseksi kuidun 11 osat sitten pakotetaan vastaaviin tukilevyihin 17, kuten on esitetty kuviossa 9, esim. liiman avulla, jotta niiden muoto säilyisi pysyvällä tavalla.
Yksiytiminen kuitu 15, joka on sisällytetty kuidun 11 kaksoiytimisten osien väliin, 10 voi olla sovitettu vaatimusten mukaisesti vahvistinta ympäröivän verhouksen sisään, esim. kiertämällä se lenkeille, ilman että tällä on mitään vaikutusta vahvistimen käyttäytymiseen kohinaa synnyttävän aaallonpituuden erottamisen kannalta, kun taas kaksoisytimiset kuidut on pakotettu kiinteästi niille edullisimman muotoiselle kaarelle, kuten edellä on selostettu, ja suojattu lisäjännityksiltä.
15
Suositeltavasti kun tarkoituksena on lähettää kohinatonta lähetyssignaalia vahvistimesta myötävirtaan seuraavaan väylän 7 osaan, vahvistimen aktiivisen kuidun 6 viimeinen osa lähetyssignaalin kulkusuunnassa muodostuu kaksoisytimisestä kuidusta 11; väylissä, joita käytetään kahteensuuntaan, aktiivisen kuidun molemmat ääripäät 20 muodostuvat kuidun kaksoisytimisistä osista 11.
Keksinnön mukainen kuitu suorittaa siis kuidussa itsessään kulkevan valon suoda-tustoiminnon erottaen ja ja absorboiden aallonpituudella 1536 nm fotoneja, joita synnyttää Er3+ -ionien spontaani vaimentuminen laser-emissiotasolta, mikä estää, 25 tällaisia fotoneja etenemästä pitkää matkaa aktiivisessa kuidussa, kun mukana on pumppausenergiaa, aiheuttamasta lisävaimentumista tällä aallonpituudella ja olennaisesti mahdollistaa etenemisen kuidussa 12 vain lähetys- ja pumppausaallonpi-tuudella; näin lähetysaallonpituus λ5 voidaan valita koko siltä alueelta, jolla erbiu-milla on merkittävä laser-emission arvo, esim. väliltä λ2-λ3, joka on osoitettu 30 kuviossa 3, (induktiivisesti vastaten väliä 1540-1560 nm), mikä sallii suuren * vapauden valita lähetyssignaalin laser-emitteri riittävän laajaan alueeseen sisältyvien erilaisten aallonpituuksien emittereistä vahvistustarkoituksiin ilman niissä esiintyviä toimintaeroja ja hyväksyä suurin osa kaupallisen tuotannon puolijohdelasereista (In, Ga, As); samalla rakenne kuidun kaksoisytimisissä osissa, joiden pituus on lyhyt, 35 mahdollistaa kytkentäaallonpituuden tarkan säädön ja tekee ne mekaanisille jännityksille tunteettomiksi.
104293 13
Kuten on esitetty kuviossa 5, kaksoisytimisessä kuidussa 11 ydin 12, jota käytetään optisen signaalin johtamiseen on sovitettu sama-akselisesti kuidun verhouksen 14 sisäpuolelle, kun taas toinen ydin on sovitettu epäkeskeiseen asemaan.
5 Tällä tavoin, kuten on esitetty kuvioissa 4, 7, 8, kytkentä kaksoisytimisen kuidun 6 osien, vahvistuskuidun 15 osien ja kuitujen 4 ja 7 välillä voidaan toteuttaa perinteisellä tavalla ilman erityisiä mittauksia sovittamalla itse kuitujen ääripäät päittäin vastakkain läpi perinteisten liitoslaitteiden, jotka aikaansaavat kuitujen keskinäisen linjauksen tarkistamalla niiden ulkopinnat aksiaaliseen asemaan, joka vastaa kak-10 soisytimisen kuidun ytimen 12 oikeaa linjausta, yksiytimisten kuitujen ydinten kanssa ilman olennaisia liitoshävikkejä; ydintä 13, joka on epäkeskeisessä asemassa, ei pidä yhdistää muihin ytimiin ja se jää siten epäjatkuvaksi kuidun kunkin kaksoisytimisen osan ääripäässä eikä vaadi muita toimenpiteitä.
15 Edullisesti, jotta saavutettaisiin suurin vahvistustehokkuus, ydin 12 on monomodaa-linen sekä signaaliaallonpituudella että pumppausaallonpituudella ja ydin 13 on myös monomodaalinen ainakin aallonpituudella λδ.
Esimerkiksi vahvistin, joka on rakennettu kuvion 1 mukaisen kaavion mukaan, käsit-20 tää Si/Al-tyyppistä, Er3+-seostettua aktiivikuitua 6, joka on varustettu kaksoisytimi-sillä osilla; kuidun yksiytimisissä osissa Er203:n pitoisuus painosta oli 40 ppm.
Kuidun kussakin kaksoiytimisessä osassa 11 sekä ytimen 12 että ytimen 13 halkaisija on a = 3,1 m, lukuaukko NA = 0,105m, taitekerroin ni = 1,462; kahden yti-. 25 men 12 ja 13 väli, joka on osoitettu kuviossa 5, oli d = 3,5 m; ydin 12 oli sama- akselinen kuidun ulkohalkaisijan kanssa.
Kunkin osan 11 pituus oli La = 100 mm ja sijaitsi pituuden F, joka oli 5 m, mittaisen vahvistinkuidun vieressä.
30 - Kuidun kunkin kaksoisytimisen osan 11 ydin 12 ei sisältänyt lainkaan erbiumia, kun taas ytimen 13 Er2C>3-pitoisuus oli 2500 ppm.
Aktiivisen kuidun kokonaispituus oli 30 m.
35
Pumppauslaserina käytettiin argon-ioni-laseria, joka toimi 528 nm:lla teholla *· 150 mW, kun taas signaaliemitterilaserina 2 käytettiin kaupallisen tyypin puoli- 104293 14 johdelaseria (In, Ga, As), jonka teho oli 1 mW ja jonka emission aallonpituudeksi mitattiin 1550 nm.
Vahvistimesta myötävirtaan, edellä mainitulla kokeellisella muotoilulla, saavutettiin 5 20 dB:n vahvistus, ottosignaali vaimeni arvoon 0,5 W.
Vahvistimen ottosignaalin vaimennus, joka soveltuu väylässä vahvistimen käytön kulloisenkin tilan simulointiin, saadaan säätövaimentimen avulla.
10 Kun signaalia ei ollut olemassa, mitattiin vahvistimen jälkeen spontaanin emission tasoksi 10 W.
Tällainen emissio, joka muodostaa vahvistimessa syntyneen taustakohinan, ei edusta merkittävää kohinaa signaalissa, joka on vahvistettu paljon korkeammalle tasolle 15 (noin 250 W).
Vertailun vuoksi samaa lähetyslaser-emitteriä 2, joka edellä selitettiin, on käytetty yhdistettynä vahvistimeen, jonka rakenne on identtinen edellisen esimerkin kanssa, mutta käytettiin yksiytimistä, vaihekerrointyyppistä aktiivista Si/Al-kuitua 6, joka ·> Λ , 20 oli seostettu Er :11a sisältämään ytimessä painosta 40 ppm Er :a; jolloinaktiivisen kuidun pituus oli 30 m.
Tällaisessa vahvistimessa lähetyssignaalissa, jonka aallonpituus oli 1560 nm, tuli esiin vahvistus, joka oli vähemmän kuin 15 dB, ja spontaani emissiotaso, joka oli 25 verrattavissa antosignaalin vastaavaan.
Annetuista esimerkeistä voidaan nähdä, että yksiytiminen kuitu vahvistin on tuonut esiin alentuneen vahvistuksen, kun mukana on 1560 nm:n signaali, samalla kun se aiheuttaa kohinaa siinä määrin, että on vaikeaa vastaanottaa itse signaali, mikä tekee 30 siitä käyttökelvottoman käytännön sovellutuksissa, kun taas keksinnön mukainen vahvistin, joka käyttää aktiivista kuitua, joka on varustettu kuidun kaksoisytimisillä osilla, jotka kaksi ydintä on kytketty toisiinsa aallonpituudella, joka vastaa tausta-kohinan emissiopiikkiä, on osoittanut kelpoisuutensa aikaansaamaan samalle 1560 nm:n signaalille korkean vahvistumislisän yhdessä mitättömäksi pienentyneen kohi-35 n an kanssa.
: Siten keksinnön mukaisten vahvistinten käyttäminen teleliikenneväylissä sallii tehdä tällaisen väylän sopivaksi kaupallista tyyppiä olevilla laser-emittereillä synnytetty- 104293 15 jen signaalien lähettämiselle, hyväksyy niissä laajat tuottotoleranssit ja samalla varmistaa sen, että vahvistussuorituskyky on olennaisesti vakio ja riippumaton kulloinkin käytössä olevan signaaliemitterin emissioarvoista.
5 On mahdollista tuottaa monia muunnelmia eroamatta esillä olevan keksinnön yleisten erityispiirteiden piiristä.
Claims (17)
104293
1. Optinen laajakaistasignaalivahvistin, erityisesti teleliikenneväylien optisia kuituja varten, joka vahvistin toimii ennalta määrätyn aallonpituuskaistan omaavalla lä- 5 hetyssignaalilla, käsittää dikroiittisen kytkimen (3), joka sopii multipleksoimaan lä-hetyssignaalin ja valopumppausenergian yksittäisessä lähtevässä kuidussa (4), ja fluoresoivaa seosainetta sisältävän aktiivisen optisen kuidun (6), joka on kytketty dikroiittisen kytkimen (3) antokuituun (4) ja vahvistetun signaalin vastaanottoon ja siirtoon sopivaan teleliikenteen väyläkuituun (7), tunnettu siitä, että aktiivinen opti-10 nen kuitu (6) käsittää vaihtelevat ensimmäiset ja toiset osat (11, 15), joista kukin ensimmäinen osa (11) muodostuu optisesta kuidusta, jossa on kaksi ydintä (12, 13) ja kukin toinen osa (15) muodostuu optisesta kuidusta, jossa on yksi ydin (12), joka sisältää mainittua fluoresoivaa seosainetta; joista ensimmäisten osien ytimet (12) on optisesti kytketty toisten osien ytimiin (16) ja ensimmäisten osien toiset ytimet (13) 15 ovat ensimmäisten osien ääripäistä epäjatkuvia; ja ensimmäisten osien kaksi ydintä (12, 13) ovat optisesti yhteen kytketyt ennalta määrätyllä aallonpituuskaistalla, joka sisältyy fluoresoivan seosaineen laser-emission aallonpituusalueeseen ja eroaa lähe-tyssignaalin kaistasta siten, että emissio mainitulla ennalta määrätyllä aallonpituus-kaistalla, joka muodostaa taustakohinan lähetyssignaaliin nähden, pääasiassa siirtyy 20 kunkin ensimmäisen osan ensimmäisestä ytimestä toiseen ytimeen.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen optinen laajakaistasignaalivahvistin, tunnettu siitä, että aktiivisen optisen kuidun (6) kunkin ensimmäisen osan (11) toinen ydin (13) sisältää seosainetta, jolla on voimakas valon absorptio aktiivisen kuidun seosai- . 25 neen laser-emission alueella.
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen optinen laajakaistasignaalivahvistin, tunnettu siitä, että toisen ytimen (13) sisältämä seosaine, jolla on voimakas valon absorptio, muodostuu samasta fluoresoivasta aineesta, jota on aktiivisessa kuidussa (6). 30
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen optinen laajakaistasignaalivahvistin, tunnettu siitä, että kunkin ensimmäisen osan (11) ensimmäinen ydin (12) sisältää fluoresoivaa seosainetta.
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen optinen laajakaistasignaalivahvistin, tunnettu siitä, että kunkin ensimmäisen osan (11) ensimmäinen ydin (12) on fluoresoivaa se-• osainetta sisältämätön. 104293
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen optinen laajakaistasignaalivahvistin, tunnettu siitä, että fluoresoiva seosaine, jota on aktiivisessa kuidussa (6), ainakin sen yksittäisen ytimen omaavien toisten osien (15) sisällä, on erbium.
7. Patenttivaatimuksen 2 mukainen optinen laajakaistasignaalivahvistin, tunnettu siitä, että seosaine, jota on toisessa ytimessä (13), on aine, jolla on aktiivisen kuidun seosaineen laser-emission koko alueella voimakas valon absoptio ja joka on valittu joukosta titaani, vanadiini, kromi tai rauta, jotka ovat ainakin osittain matalavalens-sisessa tilassaan. 10
8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen optinen laajakaistasignaalivahvistin, tunnettu siitä, että kunkin ensimmäisen osan (11) pituus (LA) on yhtä suuri tai suurempi kuin tahtipituus (LB) ensimmäisten ja toisten ytimien (12,13) välillä, jotka on kytketty ytimien väliseen valikoituun kytkentäkaistaan. 15
9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen optinen laajakaistasignaalivahvistin, tunnettu siitä, että toisen ytimen (13) seosaineen, jolla on voimakas valon absorptio, pitoisuus ja kuituydinten (12,13) kytkentäominaisuudet on korreloitu määräämään toiseen ytimeen vaimentumispituus, joka on pienempi kuin 1/10 tahtipituudesta kytket- 20 tyjen ydinten välillä.
10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen optinen laajakaistasignaalivahvistin, tunnettu siitä, että toinen ydin (13) ei sisällä valoa absorboivaa seosainetta ja kunkin kak-siytiminen kuituosan (11) pituus (LA) on yhtä suuri kuin yhden tahtipituuden (LB) 25 kokonaiskerrannainen, itse tahtipituuden 10 %:n toleranssin rajoissa. 1 2 3 4 5 6 7 Patenttivaatimuksen 6 mukainen optinen laajakaistasignaalivahvistin, tunnettu siitä, että ensimmäiset ja toiset ytimet on kytketty optisesti yhteen välillä 1530-1540 nm. 30 2 Patenttivaatimuksen 1 mukainen optinen laajakaistasignaalivahvistin, tunnettu 3 siitä, että ensimmäisen osan (11) ensimmäinen ydin (12) on sovitettu sama-akseli- 4 sesti kuidun ulkopinnan kanssa muodostaen ensimmäisen osan ja on linjassa aktii 5 visen kuidun (6) mainittujen toisten osien ytimien (16) ja vahvistimeen kytkettyjen 6 35 kuitujen (7) ytimien kanssa, kun taas toinen ydin (13) ääripäistään suuntautuu vie 7 reisten kuitujen verhousmateriaalia (15) vasten. 104295
13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen optinen laajakaistasignaalivahvistin, tunnettu siitä, että ensimmäisten osien (11) kahdesta ytimestä ainakin ensimmäinen (12) on sopivaa sallimaan monomodaalivalon etenemisen lähetysaallonpituudella ja pump-pausaallonpituudella. 5
14. Patenttivaatimuksen 1 mukainen optinen laajakaistasignaalivahvistin, tunnettu siitä, että aktiivisessa kuidussa on toiset osat, jotka sisältävät fluoresoivaa seosainetta ja jotka sisältyvät kahden toisiaan seuraavan kaksoisytimisen ensimmäisen osan (11) väliin ja joiden pituus (F) ei ole suurempi kuin pituus, joka vastaa maksimaalis- 10 ta saavutettavissa olevaa 15 dB:n vahvistusta kytkentäaallonpituudella ensimmäisten osien (11) ensimmäisten ja toisten ytimien (12, 13) välillä.
15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen optinen laajakaistasignaalivahvistin, tunnettu siitä, että fluoresoivaa seosainetta sisältävien toisten osien (15), jotka sisältyvät 15 kahden toisiaan seuraavan kaksoisytimisen ensimmäisen osan (11) väliin, pituus (F) ei ole suurempi kuin pituus, joka vastaa välillä 1-5 dB:n olevaa vahvistusta kytkentäaallonpituudella ensimmäisten osien (11) ensimmäisten ja toisten ytimien (12, 13) välillä.
16. Patenttivaatimuksen 1 mukainen optinen laajakaistasignaalivahvistin, tunnettu siitä, että aktiivisen kuidun (6) ainakin yksi ääripää muodostuu kaksoisytimisestä kuituosasta (11).
17. Patenttivaatimuksen 1 mukainen optinen laajakaistasignaalivahvistin, tunnettu .. 25 siitä, että kaksoisytimiset ensimmäiset osat (11) ovat mekaanisesti kaareksi käyris- tettäviä niiden ensimmäisten ja toisten ytimien välisen kytkentäaallonpituuden hie-nosäätämiseksi.
18. Patenttivaatimuksen 1 mukainen optinen laajakaistasignaalivahvistin, tunnettu 30 siitä, että kukin kaksoisytiminen ensimmäinen osa (11) on kiinteästi pakotettu vastaavaan tukilevyyn (17), käyttöolosuhteissa olennaisesti muotoa muuttamattomaksi. 1 Patenttivaatimusten 17 ja 18 mukainen optinen laajakaistasignaalivahvistin, tunnettu siitä, että kukin kaksoisytiminen ensimmäinen osa (11) on kiinteästi pako- 35 tettu vastaavaan tukilevyyn (17) kaarevassa muodossa, joka vastaa haluttua kytkentäaallonpituuden kaistaa ensimmäisten ja toisten ytimien välillä. 104293
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT1928090 | 1990-02-07 | ||
| IT01928090A IT1237970B (it) | 1990-02-07 | 1990-02-07 | Amplificatore ottico a fibra attiva,con porzioni a doppio nucleo,a larga banda di lunghezza d'onda di segnale |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI910573A0 FI910573A0 (fi) | 1991-02-06 |
| FI910573A FI910573A (fi) | 1991-08-08 |
| FI104293B1 FI104293B1 (fi) | 1999-12-15 |
| FI104293B true FI104293B (fi) | 1999-12-15 |
Family
ID=11156365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI910573A FI104293B (fi) | 1990-02-07 | 1991-02-06 | Optinen aktiivikuituvahvistin, jossa on kaksoisytimiset osat, joissa on laaja signaaliaallonpituuskaista |
Country Status (29)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0441211B1 (fi) |
| JP (2) | JP3045550B2 (fi) |
| KR (1) | KR0179024B1 (fi) |
| CN (1) | CN1023348C (fi) |
| AR (1) | AR246642A1 (fi) |
| AT (1) | ATE113419T1 (fi) |
| AU (1) | AU646238B2 (fi) |
| BR (1) | BR9100626A (fi) |
| CA (1) | CA2035804C (fi) |
| CZ (1) | CZ280565B6 (fi) |
| DE (1) | DE69104738T2 (fi) |
| DK (1) | DK0441211T3 (fi) |
| ES (1) | ES2065555T3 (fi) |
| FI (1) | FI104293B (fi) |
| HK (1) | HK100195A (fi) |
| HU (1) | HU212954B (fi) |
| IE (1) | IE66727B1 (fi) |
| IT (1) | IT1237970B (fi) |
| LT (1) | LT3572B (fi) |
| LV (1) | LV10984B (fi) |
| MY (1) | MY106104A (fi) |
| NO (1) | NO303956B1 (fi) |
| NZ (1) | NZ237031A (fi) |
| PL (1) | PL165200B1 (fi) |
| PT (1) | PT96683B (fi) |
| RU (1) | RU2063105C1 (fi) |
| SK (1) | SK278932B6 (fi) |
| TW (1) | TW198100B (fi) |
| UA (1) | UA25931A1 (fi) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2265751B (en) * | 1992-03-23 | 1995-12-20 | Univ Southampton | Optical amplifier with automatic self adjusting gain spectrum |
| IT1270032B (it) * | 1994-04-14 | 1997-04-28 | Pirelli Cavi Spa | Sistema di telecomunicazione amplificata a multiplazione a divisione di lunghezza d'onda |
| IT1273676B (it) | 1994-07-25 | 1997-07-09 | Pirelli Cavi Spa | Sistema di telecomunicazione amplificata a multiplazione a divisione di lunghezza d'onda,con potenza di ricezione equalizzata |
| FR2822313B1 (fr) * | 2001-03-16 | 2003-07-25 | Highwave Optical Tech | Composant optique a base de fibre bi-coeur avec entrees/sorties en fibres mono-coeur |
| CN1325991C (zh) * | 2003-11-14 | 2007-07-11 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 双芯双包层光纤二波长光放大装置 |
| EP1942083A1 (en) * | 2006-12-07 | 2008-07-09 | Datwyler Fiber Optics S.A. | Method and apparatus for fabricating a preform for an active optical fiber, active optical fiber and amplifier |
| KR102428755B1 (ko) * | 2017-11-24 | 2022-08-02 | 엘지디스플레이 주식회사 | 파장 변환이 가능한 광섬유 및 이를 사용하는 백라이트 유닛 |
| DE102019114974A1 (de) | 2019-06-04 | 2020-12-10 | Friedrich-Schiller-Universität Jena | Lichtwellenleiter |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4315666A (en) * | 1979-03-19 | 1982-02-16 | Hicks Jr John W | Coupled communications fibers |
| US4546476A (en) * | 1982-12-10 | 1985-10-08 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Fiber optic amplifier |
| JPH0646664B2 (ja) * | 1984-10-01 | 1994-06-15 | ポラロイド コ−ポレ−シヨン | 光導波管装置及びそれを用いたレーザ |
| US4883335A (en) * | 1986-01-06 | 1989-11-28 | American Telephone And Telegraph Company | Single-mode optical fiber tap |
| JPH0740617B2 (ja) * | 1986-08-08 | 1995-05-01 | 日本電信電話株式会社 | 光フアイバレ−ザ |
-
1990
- 1990-02-07 IT IT01928090A patent/IT1237970B/it active IP Right Grant
- 1990-12-18 IE IE457090A patent/IE66727B1/en not_active IP Right Cessation
-
1991
- 1991-01-07 MY MYPI91000013A patent/MY106104A/en unknown
- 1991-01-28 ES ES91101039T patent/ES2065555T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1991-01-28 DE DE69104738T patent/DE69104738T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-01-28 AT AT91101039T patent/ATE113419T1/de not_active IP Right Cessation
- 1991-01-28 EP EP91101039A patent/EP0441211B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-01-28 DK DK91101039.5T patent/DK0441211T3/da active
- 1991-02-02 TW TW080100841A patent/TW198100B/zh active
- 1991-02-05 CN CN91100697A patent/CN1023348C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1991-02-05 PL PL91288961A patent/PL165200B1/pl unknown
- 1991-02-05 AR AR91318988A patent/AR246642A1/es active
- 1991-02-05 AU AU70808/91A patent/AU646238B2/en not_active Ceased
- 1991-02-05 NZ NZ237031A patent/NZ237031A/en unknown
- 1991-02-06 RU SU4894477/09A patent/RU2063105C1/ru not_active IP Right Cessation
- 1991-02-06 CZ CS91283A patent/CZ280565B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1991-02-06 FI FI910573A patent/FI104293B/fi active
- 1991-02-06 SK SK283-91A patent/SK278932B6/sk unknown
- 1991-02-06 HU HU91401A patent/HU212954B/hu not_active IP Right Cessation
- 1991-02-06 PT PT96683A patent/PT96683B/pt not_active IP Right Cessation
- 1991-02-06 NO NO910461A patent/NO303956B1/no not_active IP Right Cessation
- 1991-02-06 UA UA4894477A patent/UA25931A1/uk unknown
- 1991-02-06 CA CA002035804A patent/CA2035804C/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-02-07 BR BR919100626A patent/BR9100626A/pt not_active IP Right Cessation
- 1991-02-07 JP JP3016322A patent/JP3045550B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1991-02-07 KR KR1019910002083A patent/KR0179024B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1993
- 1993-06-30 LV LVP-93-830A patent/LV10984B/lv unknown
- 1993-12-15 LT LTIP1607A patent/LT3572B/lt not_active IP Right Cessation
-
1995
- 1995-06-22 HK HK100195A patent/HK100195A/xx not_active IP Right Cessation
-
1999
- 1999-04-27 JP JP12066199A patent/JP3240302B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2853893B2 (ja) | 広帯域信号波長を有する二重コア活性ファイバの光増幅器及びその製造方法 | |
| EP0527265B1 (en) | Fiber amplifier having modified gain spectrum | |
| US6625180B2 (en) | Raman fiber laser | |
| EP1935068B1 (en) | Optical fibre laser | |
| KR100277163B1 (ko) | 광섬유 증폭기 구조물 및 이러한 구조물을 사용하는 광신호 필터링 방법 | |
| FI104293B (fi) | Optinen aktiivikuituvahvistin, jossa on kaksoisytimiset osat, joissa on laaja signaaliaallonpituuskaista | |
| US5218665A (en) | Double core, active fiber optical amplifier having a wide band signal wavelength | |
| EP1748964A1 (en) | Glass for optical amplifier fiber | |
| KR100595358B1 (ko) | 광증폭용 광파이버 및 광파이버 증폭기 | |
| KR20010054217A (ko) | 복합 희토류 이온을 첨가한 광도파로 | |
| PL164864B1 (pl) | Wzmacniacz optyczny dla telekomunikacyjnego lacza swiatlowodowego30) Pierwszenstwo:30.10.1989, IT,89 22197 PL PL PL | |
| JP4908690B2 (ja) | ファイバラマン増幅器および光伝送システム | |
| IE910188A1 (en) | Optical power amplifier with doped active fibre | |
| RU2100864C1 (ru) | Широкополосный оптический усилитель, двужильное активное оптическое волокно и способ его изготовления | |
| JP2001358388A (ja) | 光ファイバ、光ファイバアンプ及びファイバレーザー | |
| JP2000058948A (ja) | 光増幅器 |