HU218631B - Optikai telekommunikációs rendszer, optikai erősítő, valamint eljárás az optikai erősítő aktív szálja hosszúságának a meghatározására - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya optikai telekommunikációs rendszer, amelyadóállomást (1), vevőállomást (8), ezeket összekapcsoló optikai szálasátviteli vonalat tartalmaz, amelyre legalább két ritkaföldfémmelszennyezett, ger- jesztőelemmel ellátott, szilícium-oxid aktív szálasvonali erősítő (7a, 7b, 7c, 7d) van sorosan kapcsolva. A rendszerlényege, hogy az adóállomás (1) legalább két különbözőhullámhosszúságú, legalább 20 nm-es sávba eső jelet létrehozóoptikaijel-adót (1a; 1b), valamint ezt a jelet egyetlen optikaivonalhoz továbbító elemet tartalmaz, a vevőállomás (8) pedig azegyetlen optikai vonalon az adóállomás (1) felől érkező jeletegymástól leválasztó elemet tartalmaz, és legalább az egyik vonalierősítő (7a, 7b, 7c, 7d) aktív száljában (12, 17) szennyező anyag van,és a szennyező anyag, az aktív szál (12, 17) hosszúsága, agerjesztőelemének a teljesítménye együttesen a vevőállomás (8)bemenetén optikai jel/zaj viszony növekedést, és a különbözőhullámhosszúságú jelek között 2 dB-nél kisebb a jel/zaj viszonykülönbséget létrehozóan vannak megválasztva, továbbá legalább az egyikoptikai vonali erősítőnél (7a; 7b; 7c; 7d) az aktív szál (17, 19)hossza előre megadott értékkel kisebb, mint a gerjesztőelem általbetáplált gerjesztőjelhez tartozó maximális erősítésnek megfelelőhosszúság. A találmány tárgya még optikai erősítő, amelyritkaföldfémmel szennyezett, a gerjesztő hullámhossznál fénybemenőjelre adott jeltartományban fényemissziót kibocsátó szilícium-oxid aktív szálat (12, 17, 22) és gerjesztőjel- forrást tartalmaz,amely az aktív szálhoz (12, 17, 22) van csatlakoztatva, és az adottgerjesztő hullámhossznál adott optikai teljesítménye van. Az optikaierősítő lényege, hogy az aktív szál (12, 17, 22) hosszúsága úgy vanmegválasztva, hogy amikor a jel fénygerjesztő energia jelenlétében azaktív szálba (12, 17, 22) van vezetve, a kimenőjel adottteljesítménytartományban és adott hullámhosszsávban két stabilemissziós csúccsal rendelkezik. A találmány tárgya még eljárás azaktív szál hosszúságának a meghatározására a találmány szerintioptikai erősítőben, több hullámhosszúságú átviteli rendszerekhez. Azeljárás lényege, hogy az aktív szál hosszúságát úgy választjuk meg,hogy az adott spektrumnál két stabil emiemisszióscsúcs-értéke legyenkét különböző hullámhosszúságon az előre megadotthullámhossztartományban előre megadott emissziós teljesítménynél. ŕ

Description

A találmány tárgya még optikai erősítő, amely ritkaföldfémmel szennyezett, a gerjesztő hullámhossznál fény bemenőjelre adott jeltartományban fényemissziót kibocsátó szilícium-oxid aktív szálat (12, 17, 22) és gerjesztőjel-forrást tartalmaz, amely az aktív szálhoz (12, 17, 22) van csatlakoztatva, és az adott gerjesztő hullámhossznál adott optikai teljesítménye van.

Az optikai erősítő lényege, hogy az aktív szál (12, 17,22) hosszúsága úgy van megválasztva, hogy amikor a jel fénygerjesztő energia jelenlétében az aktív szálba (12,17,22) van vezetve, a kimenőjel adott teljesítménytartományban és adott hullámhosszsávban két stabil emissziós csúccsal rendelkezik.

A találmány tárgya még eljárás az aktív szál hosszúságának a meghatározására a találmány szerinti optikai erősítőben, több hullámhosszúságú átviteli rendszerekhez.

Az eljárás lényege, hogy az aktív szál hosszúságát úgy választjuk meg, hogy az adott spektrumnál két stabil emiemisszióscsúcs-értéke legyen két különböző hullámhosszúságon az előre megadott hullámhossztartományban előre megadott emissziós teljesítménynél.

A találmány optikai telekommunikációs rendszer, optikai erősítő, valamint eljárás az optikai erősítő aktív szálja hosszúságának a meghatározására, amellyel kiegyenlített vételi teljesítményű hullámhosszosztásos multiplex adatátvitelt tudunk megvalósítani.

A hullámhosszosztásos multiplex rendszereknél (WDM) külön csatornák mentén vannak a jelek egymástól függetlenül a vonalon továbbítva. Az átviteli vonal célszerűen optikai szál, az adattovábbítás pedig az optikai hullámhossztartományokon belüli multiplexeléssel történik. A csatornákon továbbított jelek lehetnek digitális vagy analóg jelek, amelyeket egymástól megfelelően el kell tudni választani, mivel mindegyikhez egy adott frekvencia van rendelve.

Az ilyen adatátvitelnél a különböző csatornák paraméterei lényegében azonosnak kell hogy legyenek, egyik sem lehet megkülönböztetett helyzetben a másikhoz képest sem a jel szintjét, sem pedig a jel minőségét tekintve.

Erősítős, különösen pedig optikai erősítős elrendezés esetében, ahhoz, hogy nagyszámú csatornán lehessen a jelátvitelt megvalósítani, az erősítőnek széles frekvenciasávban kell megfelelően működnie.

Az optikai erősítők fluoreszkáló szennyező anyagok paramétereinek a megfelelő megválasztásával alakíthatók ki. Ilyen szennyező anyag lehet például az erbium, amely az optikai szál magjában van. Az erbiumot fénygeqesztő energiával lehet gerjesztett állapotba hozni, amelynek hatására nagy emissziós képességgel fog rendelkezni abban a hullámhossztartományban, amely a szilícium-oxid-alapú optikai szálakban a minimális fénycsillapítás tartományába esik.

Ha olyan erbiummal szennyezett optikai szálat alkalmazunk, ahol az erbium gerjesztett állapotban marad, majd olyan fényjelet bocsátunk át, amelynek a hullámhosszúsága a nagy emissziónak felel meg, a fényjel hatására az erbiumatomok alacsonyabb szintre kerülnek, és egyidejűleg a jel hullámhosszán fényemisszió jön létre. így jön létre lényegében a jel erősítése.

A geij esztett állapotból kiindulva az erbiumatomok bomlása spontán módon megy végbe. Ez a spontán bomlás véletlenszerű emissziót hoz létre, amely „háttérzajt” képez, amely a gerjesztett emissziónak megfelelő felerősített jelre szuperponálódik.

A szennyezett vagy aktív szálhoz továbbított fénygeijesztő energia hatására különböző hullámhosszúságú fényemisszió jöhet létre, amely jellemző a szennyező közegre is, és ez adja az eredetét a szálban a fluoreszkáló spektrumnak.

Annak érdekében, hogy a fent leírt szálakkal maximális jelerősítést és ehhez kapcsolódó nagy jel/zaj viszonyt tudjunk megvalósítani a jel vételekor optikai telekommunikációs rendszerekben, a jelet általában lézer jelforrással hozzuk létre, és olyan hullámhosszúságot választunk, amely a szál fluoreszkáló spektrumgörbéje maximumának felel meg az adott sávban akkor, ha a szál a már említett szennyező adalékanyagot tartalmazza.

Erbiummal szennyezett szálak esetében az emissziós spektrumnak egy viszonylag szűk tartományú csúcsértéke van, ennek a paraméterei függnek attól az üvegtől, amelybe az erbiumot mint szennyező anyagot bevezettük, és van egy viszonylag nagy intenzitású spektrumtartománya a fent említett csúcsértékhez közeli hullámhossztartományban, ily módon alkalmas széles sávú optikai erősítők kialakítására.

Az erbiummal szennyezett optikai szálak esetében az emissziós spektrum egyenetlen. Ez az egyenetlenség teszi lehetővé, hogy a teljes sávban egyenletes erősítést valósítsunk meg.

Annak érdekében tehát, hogy egy lényegében egyenes erősítési görbét hozzunk létre, a különböző hullámhosszúságokon az erősítést annyira egyenletessé kell tenni, amennyire csak lehet, ki kell küszöbölni a spontán emisszió hatására fellépő zajokat, és megfelelő szűrést kell elvégezni. Ilyen zajcsillapító és szűrőelrendezések vannak az EP 426 222, EP 441 211, EP 417 441 számú közzétételi iratokban ismertetve.

A fent említett bejelentéseknél azonban hullámhosszosztásos multiplex rendszerekre vonatkozóan az erősítő viselkedése nincsen leírva, nem található meg továbbá az sem, hogy egymással kaszkádkapcsolt különböző erősítők esetében milyen lesz a rendszer viselkedése.

Az emissziós spektrum jellege nagymértékben függ a szál magjában lévő szennyező anyagoktól, ettől függ ugyanis az is, hogy hogyan lehet a visszaverődési tényezőt növelni. Az US 5 282 079 számú szabadalmi

HU 218 631 Β leírásban erbiumszennyezésű alumínium-oxid optikai szál fluoreszkáló spektruma látható, amelynek kevésbé kiemelkedő csúcsa van, és alacsonyabb hullámhoszszúságokon működik, mint egy, a germánium-erbium szennyezésű szálé, amelynek a maximuma 1532 nmnél van. Egy ilyen szálnak a numerikus apertúrája (NA) 0,15.

Az ECOC ’96 ThC 12.1 közlemény 1-4. oldalán erősítőhöz használható alumíniummal és lantánnal szennyezett szál van ismertetve, amelynek nagyon kicsi az érzékenysége a hidrogénhez. Az itt ismertetett alumíniummal szennyezett szál numerikus apertúrája 0,16, az alumíniummal és lantánnal szennyezett szál numerikus aperútája pedig 0,3.

Az ECOC ’93 Tu 4. számában a 181-184. oldalon olyan optikai erősítő van ismertetve, amely erbiummal szennyezett szálakat tartalmaz. A kísérleteket olyan szálakkal végezték el, amelynek magja alumíniummal, alumínium/germániummal és lantán/germániummal volt szennyezve, és a tapasztalatok azt mutatták, hogy a legjobb eredményt az alumíniummal és lantánnal még tovább szennyezett szálakkal érték el.

Az Electronics Letters 1991. június 6-i számában a 1065-1067. oldalon olyan optikai erősítőről írnak, amely szintén erbiummal szennyezett szálat tartalmaz, amely azon kívül még alumínium-oxiddal is szennyezve van, és ez az alumínium-oxid szennyezés lehetővé teszi, hogy nagyobb és simább erősítésprofilt lehessen elérni. A cikkben utalás történik arra, hogy ha az alumínium-oxiddal, germániummal és erbiummal szenynyezett szálakkal kialakított optikai erősítőt, röviden EDFA, összehasonlítjuk olyan erősítőkkel, amelyek lantán-, germánium- és erbiumszennyezéssel vannak kialakítva, az összehasonlítás eredményeként az állapítható meg, hogy az erősítésnél a legnagyobb síktartomány az utóbbival érhető el.

Az ECOC ’91 TuPSl-3 kiadványban a 285-288. oldalon Al₂O₃-SiO₂ típusú erbiummal és lantánnal szennyezett optikai szál van ismertetve. Itt a cél a nagyobb visszaverődési tényező, és az erbiumionokat tartalmazó zárványok csökkentésének a megvalósítása volt. Az Er/La-szennyezésű szál abszorpciós és fluoreszkáló spektruma hasonlónak mutatkozott, mint egy erbiummal szennyezett Al₂O₃-SiO₂ szálé. A numerikus apertúrája szintén 0,31 volt, és az erbiumkoncentráció pedig 23 · 10¹⁸ cm-³.

Az ECPC ’89, Post-Deadline Papers, PDA-8 33-36. oldalán az 1989. szeptemberi számban egy kísérletet ismertettek, amely tizenkét, egymással kaszkádkapcsolt optikai erősítőre vonatkozott, ahol erbiummal szennyezett szálakat használtak. Egyetlen 1,536 pm-es hullámhosszra vizsgálták az elrendezést, és hangsúlyozták azt, hogy a jel hullámhosszúságát 0,01 nm pontossággal kell szabályozni az állóüzemhez annak érdekében, hogy a Bér (Bit Error Rate) paraméterek a jel hullámhosszúságának a változására igen gyorsan reagáljanak.

Az US 5,117,303 számú szabadalmi leírás olyan optikai adatátviteli rendszert ismertet, amely kaszkádkapcsolású optikai erősítőt tartalmaz, amelynek a számításait annak alapján végezték, hogy telített üzemmódban nagy legyen a jel/zaj viszony.

A fent leírt erősítők erbiummal szennyezett szálakból készültek, amelynek Al₂O₃-SiO₂ magja volt, és ezen túlmenően pedig szűrőket is alkalmaztak. A számított paramétereket egyetlen hullámhossznál érték el, és a bejövő jel széles hullámhosszúság-tartományában ilyen paraméterek nem voltak elérhetők.

AzUS5,lll,334 számú szabadalmi leírás többfokozatú optikai erősítőt ismertet, ahol az optikai szálak minden egyes fokozatban különbözőek voltak hosszúságban, szennyező anyagban vagy alapanyagban annak érdekében, hogy széles hullámhossztartományban maximális erősítést lehessen biztosítani. A fokozatok nagy száma a különböző hullámhosszúságok figyelembevételével került megállapításra, valamint figyelembe vették azt is, hogy a válaszjelben kicsi legyen a hullámosság.

A fent említett szabadalom sem tette azonban lehetővé azt, hogy széles hullámhossztartományban viszonylag sík, azaz azonos szintű erősítést lehessen megvalósítani akkor, ha egy olyan optikai szálba táplálták egyidejűleg a jeleket, amelynek a maximális erősítéshez mindig ugyanaz a hullámhosszúság tartozott különböző szálhosszúságok esetére is.

Fentiekkel kapcsolatban hangsúlyozásra került, hogy az erbiummal szennyezett szálak esetében egyetlen hullámhossznál található a maximális erősítés, és ez független a szál hosszúságától. Fenti szabadalomban nem történik utalás arra, hogy kaszkádkapcsolású erősítőkön keresztül hogyan lehet adatátvitelt megvalósítani.

Az IEEE Photonics Technology Letters, 1992. évi 8. számának a 920-922. oldalán A. R. Chraplyvy és munkatársai olyan erősített, hullámhosszosztásos multiplex rendszert ismertetnek, ahol az erősítés kiegyenlítése telemetriái mérések alapján történik. Ebben a rendszerben a jel/zaj viszony (SNR) beállítás az emisszió iteratív illesztésével történik, és a vételnél van megvalósítva. A viszszajelzés szintén telemetriával van megoldva.

A Journal of Lightwave Technology, 1990. évi 9. számában M. Maeda is munkatársai a több hullámhosszúságú rendszerekben a jelek közötti keveredés hatásáról írnak, amely az optikai egymódusú jelek nem lineáris karakteréből fakad. A vonali erősítőkaszkád kapcsolásáról nincs szó.

Az US 5,088,095 számú szabadalmi leírásban, valamint az ELECTRONICS LETTERS 1991. március 28-i számában ugyanezek a szerzők az erősítés szabályozásáról írnak erbiummal szennyezett optikai szálas erősítők esetére, ahol az erősítő egy olyan lézerhurok-kombinációban van elhelyezve, ahol a visszacsatoló jel hullámhosszúsága eltér az erősítendő jel hullámhosszúságától.

A visszacsatoló hurok az erősítő működési paraméterei mellett van beállítva, és az erősítés méretezésénél a tervezési paraméterek ily módon nincsenek különösképpen figyelembe véve.

Az US 5,280,383 számú szabadalmi leírás olyan kétfokozatú erősítőt ismertet, ahol az első fokozat kisjelű üzemmódra, míg a második fokozat telítési üzemmódra van igénybe véve, és ily módon hozzák létre az erősí3

HU 218 631 Β téselnyomást. Ennél az elrendezésnél a gerjesztési teljesítmény csökkenése figyelhető meg.

A találmány szerinti eljárás kidolgozása során felismertük, hogy nagy sebességű hullámhosszosztásos multiplex adatátvitel valósítható meg erősítővel ellátott optikai vonalon, éspedig oly módon, hogy az adó- és a vevőállomásoknál a különböző hullámhosszúságú külső jeleknek a megfelelő átalakítását, majd ugyanezeknek a visszaalakítását végezzük el úgy, hogy alkalmasak legyenek a vevővel történő vételre. A találmány szerinti vonali erősítőkkel ellátott optikai adatátviteli vonal mind szerkezetében, mind működési paramétereiben alkalmas arra, hogy a különböző csatornák jeleit egységes erősítési feltételeknek megfelelően lehessen a vevőhöz továbbítani.

A találmány tárgya optikai telekommunikációs rendszer, amely optikaijel-adó állomást, optikaijel-vevő állomást, az adóállomást és a vevőállomást összekapcsoló optikai szálból kialakított átviteli vonalat tartalmaz, amelyre legalább két ritkaföldfémmel szennyezett, szilícium-oxid aktív szálas vonali erősítő van sorosan csatlakoztatva, és az aktív szál geijesztőelemmel van ellátva.

A rendszer lényege, hogy az adóállomás legalább két, legalább 20 nm-es sávszélességben különböző hullámhosszúságú, előre megadott sávszélességbe eső jelet létrehozó optikaijel-adót, valamint ezt a jelet egyetlen optikai vonalhoz továbbító elemet tartalmaz. A vevőállomás pedig az egyetlen optikai vonalon az adóállomás felől érkező jelet egymástól leválasztó elemet tartalmaz. Legalább az egyik vonali erősítő aktív száljában szennyező anyag van, és a szennyező anyag, az aktív szál hosszúsága, a gerjesztőelemének a teljesítménye együttesen a vevőállomás bemenetén optikai jel/zaj viszony növekedést, és a különböző hullámhosszúságú jelek között 2 dB-nél kisebb jel/zaj viszony különbséget létrehozóan vannak megválasztva, ha a jel/zaj viszony nagyobb mint 15 dB 0,5 nm sávon belül minden egyes jelre, és ha a jelek legalább -16 dBm optikai összteljesítménnyel vannak a vonali erősítő bemenetére továbbítva, továbbá ha legalább az egyik optikai erősítőnél az aktív szál hossza a maximális erősítéshez szükséges hosszértéknél előre megadott értékkel kisebb.

Célszerű, ha az adóállomás külső optikai jelek vételére van kiképezve, és legalább két, egymástól független bemeneti csatornával van ellátva, és tartalmaz még egy, az optikai jelet elektronikus jellé átalakító elrendezést, továbbá különböző hullámhosszúságú, a külső független csatornák számától függő átviteli jelet létrehozó elemet, és ezt a jelet egyetlen optikai átviteli vonalon továbbító elemet, továbbá a vevőállomás tartalmaz az egyetlen optikai vonalon érkező jeleket egymástól leválasztó elemet, a vett jeleket villamos jellé átalakító elemet, és a vett jelek leválasztott emisszióját létrehozó elemet.

Előnyös a telekommunikációs rendszer, ha az adóállomás legalább négy különböző hullámhosszúságú, előre megadott hullámhosszsávba eső jelet hoz létre, és a hullámhosszsáv 1536 és 1555 nm közötti tartomány.

Előnyös, ha az optikai szál hosszúsága úgy van megválasztva, hogy amikor a vonali erősítő olyan hurokba van csatlakoztatva, amelynek legalább az egyik kimenete a bemenetére van elvezetve, a vonali erősítő két stabil emissziós csúcsértékkel rendelkezik két különböző hullámhosszúságon az adott sávban, előre megadott teljesítménynél, és összhangban az erősítő teljesítményével.

A találmány szerinti telekommunikációs rendszernek előnyösen minden egyes átviteli jelet létrehozó eleme folyamatos emissziójú lézert tartalmaz, amelyek külső modulátorra vannak csatlakoztatva.

A jeleket az egyetlen optikai szálhoz továbbító elem hullámhossz-szelektív optikai csatolóelemeket is tartalmazhat.

A telekommunikációs rendszernél előnyös, ha az egyetlen optikai szálról az optikai jeleket a vevőállomásnál leválasztó elem szálosztót és sávszűrőt tartalmaz az átviteli sáv minden egyes hullámhosszára.

Előnyös, ha a ritkaföldfémmel szennyezett optikai vonali erősítők legalább egy erbiummal szennyezett aktív szálat tartalmaznak, és az aktív szál lantánt, germániumot és alumínium-oxidot tartalmaz, mint visszaverődési tényezőt módosító szennyező anyagot.

A találmány tárgya továbbá optikai erősítő, amely ritkaföldfémmel szennyezett, a geqesztő hullámhossznál fény bemenőjelre adott jeltartományban fényemiszsziót kibocsátó szilícium-oxid aktív szálat, gerjesztőjel-forrást, például gerjesztőlézert tartalmaz, amely az aktív szálhoz van csatlakoztatva, és az adott gerjesztő hullámhossznál adott optikai teljesítménye van.

Az erősítő lényege, hogy az aktív szál hosszúsága úgy van megválasztva, hogy amikor a jel fénygerjesztő energia jelenlétében az aktív szálba van vezetve, a kimenőjel előre megadott teljesítménytartományában, egy adott hullámhosszsávban két stabil emissziós csúcscsal rendelkezik.

Előnyös az optikai erősítő, ha az előre megadott teljesítmény összhangban van az erősítő működési teljesítményével, és egyetlen erősítőfokozatból áll.

Kialakítható az optikai erősítő úgy is, hogy egymással sorosan kapcsolat, legalább két fokozatból áll, amelyek mindegyike aktív szállal és geijesztőegységgel van ellátva, és az eredő aktívszál-elem az aktív szálak hoszszúságának összege, az előre megadott geijesztőteljesítmény pedig a megfelelő aktív szálakhoz vezetett gerjesztőteljesítmények összege, vagy az aktív szál hosszúsága legalább az egyik erősítőnél, az erősítőfokozathoz betáplált teljesítmény alapján van meghatározva.

A találmány tárgya továbbá eljárás az aktív szál hosszúságának a meghatározására, elsősorban kaszkádüzemmódban működő, optikai erősítőben, több hullámhosszúságú átviteli rendszerekhez.

Az eljárás lényege, hogy olyan optikai erősítőt alakítunk ki, amelynek optikai jel bemenete és kímenete, és legalább egy ritkaföldfémmel szennyezett aktív szálja, az aktív szálhoz csatlakoztatott előre megadott teljesítményű gerjesztőeleme van, majd optikailag csatoljuk az erősítő kimenetét és bemenetéhez, az aktív szálat fénygerjesztő energiával tápláljuk a geijesztőelem segítségével, ily módon az aktív szálban fényemissziót hozunk létre, amely az erősítőből kibocsátott emissziós je4

HU 218 631 Β let képezi. Az emissziós jel teljesítményét és a spektrumát szabályozzuk, és az aktív szál hosszúságát úgy választjuk meg, hogy az adott spektrumnál két stabil emissziós csúcsértéke legyen két különböző hullámhosszúságon az előre megadott hullámhossztartományban előre megadott emissziós teljesítménynél.

Előnyös az eljárás, ha az erősítő optikailag csatolt kimenete és bemenete közé optikai csillapítótagot helyezünk el, amelynek állítható a csillapítása, és a csillapítótaggal az erősítő bemenete és kimenete között olyan csillapítást állítunk be, hogy az emissziós jel teljesítménye egy előre megadott értékű legyen.

Az emissziós jel előre megadott teljesítményét az erősítő működési teljesítményével hozzuk célszerűen összhangba.

Célszerű az eljárás, ha az erősítő két- vagy többfokozatú, és legalább az egyik fokozatban az aktív szál hosszúságát megválasztjuk, vagy az erősítőt két- vagy többfokozatúra képezzük ki, és legalább az egyik erősítőfokozatban az aktív szál hosszúságát az adott gerjesztőteljesítményhez tartozó maximális erősítésnek megfelelő hosszúságúra választjuk, majd az erősítő kimenetét a bemenetével csatlakoztatjuk, és az erősítő emissziós jelének az optikai teljesítményét és spektumát az adott fokozathoz betáplált gerjesztőteljesítménynek megfelelően szabályozzuk, az aktív szál hosszúságát legalább az egyik erősítőfokozattal úgy állítjuk be, hogy az emissziós spektrum két stabil csúcsértékkel rendelkezzen két különböző hullámhosszúságon az előre megadott hullámhosszsávban előre megadott emissziós jelteljesítménynél.

Előnyös lehet, ha csak az utolsó erősítő aktív száljának hosszúságát választjuk meg, vagy az aktív szál hosszúságát minden egyes fokozatra külön határozzuk meg, és mindegyiket külön vizsgáljuk meg.

A találmányt a továbbiakban példakénti kiviteli alakjai segítségével a mellékelt ábrákon ismertetjük részletesebben.

Az 1. ábrán látható egy, a találmány szerint kialakított több hullámhosszúságú optikaijel-átvitelt megvalósító telekommunikációs rendszer vázlatos rajza, a

2. ábrán az 1. ábra első példakénti kiviteli alakjánál vonali erősítőként alkalmazott optikai erősítő egy kiviteli alakja látható, a

3. ábrán az 1. ábrán bemutatott példakénti kiviteli alakhoz alkalmazható optikai vonali erősítő egy további kiviteli alakja látható, a

4. ábrán kétmagos szűrőelrendezéssel kialakított optikai erősítő látható, az

5. ábrán egy olyan kísérleti elrendezés látható, amely optikai erősítőkhöz használható erbiummal szennyezett optikai szálak emissziós spektrumának meghatározásához, a

6. ábrán az egyes optikai szálaknak az emissziós hullám görbéje látható, a

7. ábrán a példakénti kiviteli alaknál az utóerősítőbe betáplált jelek teljesítmény szintje látható az 1. ábrán bemutatott kiviteli alak alkalmazása esetén, a

8-13. ábrákon a találmány szerint kialakított, és az egymást követő erősítőfokozatokban mérhető teljesítményszintek láthatók, a

14-18. ábrákon pedig a találmány szerint kialakított erősítőfokozatok egymás utáni teljesítményszintje figyelhető meg akkor, ha az aktív szálnak nem optimális a hoszszúsága, és nincs előzetes kiegyenlítés, a

19-23. ábrákon az egyes egymás utáni fokozatokban lévő teljesítményszintek figyelhetők meg olyan optikai erősítő esetére, amelyek az ismert módon lettek felhasználva, a

24. ábrán az aktív szál optimális kiválasztásának a minőségi paraméterei láthatók vonali erősítő esetére, a

25. ábrán a vonali erősítőben az optimális aktívszál-hossz meghatározására szolgáló berendezés látható, a

26. ábrán a 25. ábrán bemutatott berendezés emissziós spektruma látható akkor, ha az aktív szál hossza nem megfelelő, a

27. ábrán a 25. ábrán bemutatott kiviteli alaknak az emissziós spektruma látható akkor, ha az aktív szál hossza optimális volt, a

28. ábrán a 25. ábrán bemutatott berendezés emissziós spektruma látható, ha túl hosszú volt az aktív szál, a

29. ábrán pedig egy, az adóoldalról elhelyezett interfészegység látható. a) Optikai telekommunikációs rendszer Az 1. ábrán látható egy optikai hullámhosszosztásos multiplex többcsatornás telekommunikációs rendszer, mint adatátviteli rendszer találmány szerint megvalósított példakénti kiviteli alakja, ahol több, a példánknál összesen négy, optikai la, lb, le és ld jeladó található, mindegyiknek a jele mint külső jel tekintendő, mindegyik saját adatátviteli paraméterekkel rendelkezik, azaz hullámhosszúságuk, a moduláció jellege, a teljesítményük eltérő lehet. Az optikai la, lb, le és ld jeladók kimenőjelei 1 adóállomásra, és ezen belül egyegy 2a, 2b, 2c és 2d interfészegység bemenetére vannak továbbítva, amelyek a külső optikai jeleket veszik, megmérik, regenerálják úgy, hogy az adatátviteli rendszer paramétereihez illeszkedjenek.

A 2a, 2b, 2c és 2d interfészegységek olyan hullámhosszúságú optikai jeleket hoznak létre, amelyek az adatátviteli rendszerben soron következő 7a, 7b és 7c vonali erősítők hasznos sávszélességéhez illeszkednek.

Az US 5,267,073 számú szabadalmi leírásban, amely szintén a mi nevünkben került benyújtásra, hasonló elrendezést ismertetünk. Ez az elrendezés is tartalmaz egy adóinterfészt, amely az optikai bemenőjeleket az optikai adatátviteli vonalon átvitelre alkalmas jelekké alakítja, itt is megtalálható egy vevőinterfész, amely az átvitt jelet a vevőegység számára megfelelő formájú jellé alakítja át.

HU 218 631 Β

A találmány szerinti megoldásnál a 2a, 2b, 2c, 2d interfészegységek külső modulációs típusú lézert tartalmaznak, amelyek a megfelelő kimenőjelet hozzák létre.

A 2a interfészegység egy kiviteli alakja látható a 29. ábrán, ahol a jobb érthetőség kedvéért az optikai csatolásokat folytonos vonallal, míg a villamos kapcsolatokat szaggatott vonallal jeleztük.

A 2a interfészegység bemenetét egy 41 fotodetektor, itt fotodióda, bemenete képezi, amelynek a kimenőjele van egy 42 villamos erősítőhöz elvezetve.

A 42 erősítő villamos kimenete egy 43 ellenőrző áramkörön keresztül van egy 44 modulált lézeremitter bemenetére bevezetve, amelynek kimenetén hozzuk létre a bemenőjel információtartalmának megfelelő, és kiválasztott hullámhosszúságú optikai jelet.

A 43 ellenőrző áramkörhöz egy szervizcsatomán keresztül egy 45 illesztőáramkör is csatlakoztatva van.

A 44 modulált lézeremitter tartalmaz egy 46 lézert és egy 47 külső modulátort, amely például Mach-Zender típusú, és amelyet egy 48 szabályozó-áramkör kimenete vezérel.

A 48 szabályozó-áramkör a 46 lézeremissziós hullámhosszúságát vezérli, és konstans, előre kiválasztott értéken tartja, továbbá az esetleges külső zavaró hatásokat, mint például hőmérséklet vagy egyéb külső tényező hatása kompenzálja.

A fent leírt 2a interfészegység a már előbb említett szabadalomnál a jel vételénél van leírva, és egyébként a kereskedelemben kapható termék, a márkaneve TXT/E-Em.

Visszatérve az 1. ábrára, az ily módon létrehozott optikai jeleket azután a 3 jelösszegzőhöz vezetjük, amely egy passzív optikai elem, amelynek kimenetéről az optikai jelek egy 4 optikai szálon vannak továbbítva. Ilyen 3 jelösszegző lehet például egy hegesztett szálas csatolóelem, amelyet planár vagy mikrooptikai módszerekkel állítanak elő.

Ilyen 3 jelösszegző szintén kapható a kereskedelemben, ilyen például az 1 xSMTC-0104-1550-A-H típusú elrendezés, amelyet az E-TEK DYNAMICS Inc. [1885 Lundy Ave, San Jose, Ca (USA)] gyárt.

A 4 optikai szálon keresztül itt négy λ,, λ₂, λ₃ és λ₄ hullámhosszúságú, Sl, S2, S3, S4 jel van egy 5 teljesítményerősítőhöz elvezetve, amely azokat olyan mértékben erősíti fel, hogy alkalmassá váljanak az ezt követő optikai vonalszakaszon történő átvitelhez a következő 7a vonali erősítőig, és a teljesítményszintet tartja, biztosítva a kívánt adatátviteli minőséget.

Az optikai vonal első 6a szálrésze, amely az 5 teljesítményerősítőhöz van csatlakoztatva, általában egymódusú lépcsős optikai szálból van kialakítva, amely megfelelő optikai kábelben van elhelyezve, amely adott esetben néhányszor 10, vagy néhányszor 100 km hosszúságú lehet.

Néhány esetben eltolt diszperziós 4 optikai szálak is használhatók, amelyekkel a fent említett szálakat lehet összekapcsolni, de a lépcsős szál alkalmazása előnyösebb, mivel az eltolt diszperziós szálaknál az egymáshoz közeli csatornáknál nem lineáris intermoduláció léphet fel, amely különösen akkor lehet jelentős mértékű, ha a csatornák között nagyon kicsi a távolság.

Az optikai vonal első 6 szálrészének a végéhez van az első 7a vonali erősítő csatlakoztatva, amely az optikai vonalon áthaladó és csillapodó jelet ismét felerősíti és biztosítja, hogy a bemenetéhez érkező jellel azonos paraméterű jelet lehessen a második 6b szálrészhez továbbítani.

Hasonló módon vannak az optikai vonal mentén a 7b, 7c és 7d vonali erősítők elhelyezve, és egymástól megfelelő optikai 6b és 6c szálrészekkel elválasztva. Ily módon az átviteli távolság a 7b, 7c és 7d vonali erősítőkkel teljes mértékben le van fedve egészen a 8 vevőállomásig, amely a jelek vételére kiképezett 9 előerősítőt, ennek kimenetére csatlakoztatott 10 demultiplexert, és ennek kimenetére csatlakoztatott 10a, 10b, 10c, lOd interfészegységet tartalmaz. A 9 előerősítő a jeleket felerősíti, és a veszteségeket kompenzálja. Ily módon tehát olyan teljesítményszintet hoz létre, amely a 1 la, 1 lb, 1 le, 1 ld vevő érzékenységének megfelelő.

A 10 demultiplexer segítségével a megfelelő hullámhosszúságú a jeleket leválasztjuk, és továbbítjuk a 10a, 10b, 10c és lOd interfészegységekhez, amelyek a jeleket az eredeti optikai jelnek megfelelően regenerálják, és adott esetben még egyéb illesztést is megvalósítanak, hogy a 11a, 11b, 11c és 1 ld vevőhöz illeszkedő szintűek legyenek.

A 10 demultiplexer az optikai szálak megfelelő optikai jeleit a megfelelő hullámhosszúságúra leválasztja. A 10 demultiplexer lehet hegesztett szálas szaggató, amely a bemenőjelet külön kimeneti szálakra továbbítja, a példakénti kiviteli alaknál négy szálra, mindegyik jel megfelelő sávszűrőn van átvezetve, amelyeknek a szűrési frekvenciája az adott jelhez tartozó hullámhosszúságra van megválasztva. Ilyen célra hasonló elrendezés használható, mint a már előbbiekben ismertetett 3 jelösszegző, amely most a megfelelő sávszűrőkkel kombinálva inverz elrendezésként van alkalmazva. A találmány szerinti berendezéshez használható sávszűrők például a MICRON-OPTICS Inc. cég (Buford Hwy, Suite 140, Atlanta, Georgia, US) sávszűrői; használható például a FFP-100 típus.

A fent leírt elrendezés megfelelő eredményt tesz lehetővé 500 km távolságra történő nagy sebességű, például 2,5 Gbit/s adatátvitel esetén. Négy multiplexeit hullámhossz esetén az átviteli kapacitás minden egyes hullámhosszúságon egészen 10 Gbit/s-ként használható. Az elrendezéshez négy 7a, 7b, 7c és 7d vonali erősítőt, egy 5 teljesítményerősítőt és egy 9 előerősítőt alkalmaztunk. Az 5 teljesítményerősítő olyan optikai szálas erősítő lehet, amely kereskedelemben kapható, és az alábbi paraméterekkel rendelkezik:

bemeneti teljesítmény -5-+2 dBm kimeneti teljesítmény 13 dBm működési hullámhossz 1530-1560 nm.

Az 5 teljesítményerősítőhöz nem volt szükség fésűs szűrőre.

Ilyen kereskedelemben kapható termék a TPA/E-12 típusú, a bejelentő által gyártott termék. Ez

HU 218 631 Β az 5 teljesítményerősítő erbiumszennyezésű aktív optikai szálat tartalmaz, mégpedig Al/Ge/Er5 típusút.

Az 5 teljesítményerősítő úgy van beállítva, hogy telítéses üzemmódban működjön, és a kimeneti teljesítménye a gerjesztőteljesítménytől függ. Erre vonatkozóan az EP-439 867 számú leírás ad részletes kitanítást.

A 9 előerősítő a jelszintet általában magasabbra emeli, mint all a, 11b, 11c és lld vevőnek az érzékenységi küszöbszintje. Például a 11a vevő bemeneténél -26-ról -11 dBm-re, ugyanakkor ezzel egyidejűleg a lehető legkisebb zajt vezet be, és fenntartja és biztosítja a jelkiegyenlítést.

A példakénti kiviteli alaknál a 9 előerősítő egyfokozatú, hasonló, mint a 7a-7c vonali erősítők. Adott esetben a 9 előerősítő kifejezetten adott célokra van kialakítva.

A fent leírt telekommunikációs rendszer kívánt paraméterű, célszerűen hullámhosszosztásos multiplex adatátvitelre alkalmazható, ahol az adatátvitel több csatornán keresztül történik, és ahol a 7a-7c vonali erősítők paramétereinek a kiválasztása elsődlegesen az adott hullámhosszok adatátviteli kapacitásához illeszkedik, anélkül azonban, hogy a másik hullámhosszúságokra tekintettel lenne.

A fenti esetre a négycsatomás működés az 1530 és 1560 nm közötti hullámhosszúságokra olyan 7a-7c vonali erősítők alkalmazása esetén kedvező, amelyek kaszkádüzemmódban működnek, és kihasználjuk azt, hogy a 7a-7c vonali erősítők lényegében egyenletes, sík frekvencia válaszjellel rendelkező erősítést valósítanak meg a különböző hullámhosszúságokon akkor, ha kaszkádüzemmódban működnek.

b) Optikai erősítő mint vonali erősítő

Az optikai erősítő, mint például a 7a vonali erősítő a 2. ábrán bemutatott példakénti kiviteli alaknak megfelelően alakítható ki, tartalmaz erbiummal szennyezett 12 aktív szálat, megfelelő 13 geijesztőlézert, és 14 dikroikus csatolóelemet. Egy első 15 optikai leválasztó van a 12 aktív szál mentén a jeláram irányába elhelyezve, ezt követi az erősítendő jelet továbbító adatátviteli útvonal, egy második 16 optikai leválasztó pedig a 12 aktív száltól az áramlásiránnyal ellentétes oldalon van elhelyezve.

A fent leírt optikai erősítő alkalmazása esetén a 14 dikroikus csatolóelem a 12 aktív szál után, tehát az áramlásirányt tekintve utána van elhelyezve, és egy megfelelő ellenáramú energiát létrehozó gerjesztőjelet hoz létre.

A 3. ábrán egy olyan optikai erősítő látható, amely kétfokozatú elrendezésként van kialakítva, és lényegében az alábbi paramétereket lehet megvalósítani:

Ennél a példakénti kiviteli alaknál az optikai erősítő tartalmaz egy első erbiummal szennyezett 17 aktív szálat, megfelelő 18 gerjesztőlézert, amely a 17 aktív szálhoz 19 dikroikus csatolóelemen keresztül van csatlakoztatva, tartalmaz a 17 aktív szál előtt (áramlási irányát tekintve) elhelyezett első 20 optikai leválasztót, a második 21 optikai leválasztó pedig a 17 aktív szálnak az áramlási irányt tekintve ellentétes végén van elhelyezve. Ennél a példakénti kiviteli alaknál a 18 gerjesztőlézer a jellel ellenirányú energiaáramlást hoz létre.

Az optikai erősítő tartalmaz még egy második, szintén erbiummal szennyezett 22 aktív szálat, amely egy 23 gerjesztőlézerrel van 24 dikroikus csatolóelemen keresztül összekapcsolva, és szintén ellenirányú energiát hoz létre. Az elrendezéshez tartozik még egy, az áramlási irányt tekintve a 24 dikroikus csatolóelem után elhelyezkedő másik 25 optikai leválasztó.

A 13, 18 és 23 gerjesztőlézerek előnyösen olyan Quantum Well típusú lézerek, amelyeknek paraméterei a következők :

emissziós hullámhossz λρ=980 nm;

maximális kimeneti teljesítmény P_u=80 mW (kétfokozatú kivitelnél).

Ilyen típusú lézereket gyárt például a LASERTON INC. [37 North Avenue, Burlington, MA (USA)].

A 14, 19 és 24 dikroikus csatolóelemek hegesztett szálas csatolók, amelyek 980 nm hullámhosszúságú, egymódusú szálakból vannak kialakítva, és az 1530 és 1560 nm közötti hullámhossztartományban a polarizációtól függő optikai kimenő teljesítmény változása <0,2 dB.

A fent leírt paraméterű dikroikus csatolóelemek szintén kereskedelmi forgalomban kaphatók, gyártja az GOULD Inc., Fibre Optic Division, Baymeadow Drive, Glem Bumie, M. D. (USA), valamint a SIFAM Ltd., a Fibre Optic Division, Woodland Road Torquay Devon (GB).

A 15,16 vagy a 20, 21, 25 optikai leválasztok olyan leválasztok, amelyek az adatátviteli jel polarizációjától függetlenek, és a leválasztásuk 35 dB-nél nagyobb, a visszaverődési tényezőjük pedig -50 dB-nél kisebb.

Ilyen leválasztó lehet az MDL 1-15 PIPT-A S/N 1016 típusú ISOWAVE cég (64 Harding Avenue, Dover, New Jersey, USA) által gyártott leválasztó.

Az előbb ismertetett optikai erősítő 14 dBm körüli teljes optikai kimenőteljesítményre alkalmas, úgyhogy erősítése körülbelül 30 dB.

bl) Két maggal kialakított szűrő (összehasonlító elrendezés)

A találmány szerinti megoldásnál alkalmazott másik optikai erősítő kiviteli alakja látható a 4. ábrán, ahol is azok az elemek, amelyek a 3. ábrán látható, azonos hivatkozási jelekkel vannak jelölve.

Ennél az optikai erősítőnél az alkatrészeknek ugyanazok a paraméterei, azonban alkalmazunk még egy 26 szűrőt, amely itt fésűs szűrő, amely olyan optikaiszálrészekből áll, amelynek két magja előre megadott hullámhosszúságon egymáshoz van csatlakoztatva. Az egyik mag a csatlakozó optikai szállal koaxiális, míg a másik el van tolva, tehát excentrikusán helyezkedik el, és a végei le vannak vágva. Ilyen szűrő van az EP 441 221 és az EP 417 441 számú közzétételi iratokban ismertetve.

A 26 szűrő úgy van méretezve, hogy az eltolt magban az erősítő emissziós spektruma egy részének megfelelő hullámhosszúságot csatol, az eltolt mag levágott végei pedig lehetővé teszik, hogy az ide bevitt hullámhosszúság a szálban diszpergáljon, és a továbbiakban ne csatlakozzon a fő maghoz.

HU 218 631 Β

A kétmagos 26 szűrő paraméterei a következők: hullámhosszsáv, amely a második maghoz van csatolva «8-10 nm

BW (-3 dB) szűrőhosszúság 35 mm

Ezzel a 26 szűrőelrendezéssel az alkalmazott 22 aktív szál emisszióscsúcs-értékénél kívántunk maximális csillapítást létrehozni, és célunk volt, hogy az erősítés görbéje az egyedileg kialakított erősítőtől függetlenül megfelelő sík legyen.

A példakénti kiviteli alaknál alkalmazható 26 szűrők paraméterei az alábbiak: csillapítás λ₈= 1530 nm 5 dB vagy csillapítás λ₅=1532 nm 11 dB.

c) Aktív szál ismertetése

Különböző típusú erbiummal szennyezett aktív szálakat lehet a találmány szerinti erősítőhöz alkalmazni, erről részletesebben egy másik szabadalmi bejelentésünkben írtunk, a lényegét azonban itt is összefog10 laljuk.

1. táblázat

Szál	AI2O3	GeO2		Er2O3	Na
(tömeg%)	(mol%)	(tömeg%)	(mol%)	(tömeg%)	(mol%)	(tömeg%)	(mol%)		(nm)
A	4	(2,6)	18	(11,4)	1	(0,2)	0,2	(0,03)	0,219	911
B	1,65	(1,1)	22,5	(14,3)	0	(0)	0,2	(0,03)	0,19	900
C	4	(2,6)	18	(11,4)	0	(0)	0,2	(0,03)	0,20	1025
D	4	(2,6)	0	(0)	3,5	(0,7)	0,2	(0,03)	0,19	900

ahol tömeg%=a magban lévő oxid tömeg%-a (átlagos érték) mol%=a magban lévő mólaránya (átlagos érték) NA=numerikus apertúra (nl²-n2²)’/² Z_c=vágási hullámhossz (LP11).

A kompozíció analízisét mikropróbával, valamint letapogató elektronmikroszkóppal (SEM Hitachi típusúval) ellenőriztük.

Az analízist 1300 értékre az átmérő mentén diszkrét pontokon végeztük úgy, hogy az egymás melletti értékek legalább 200 pm távolságra voltak egymástól.

Az A, B, C és D szálakat vákuumbevonatozással kvarc üvegcsőbe helyeztük.

A germániumnak a szilícium-oxid mátrixba történő bevitele szintézises lépéssel történt.

Az erbium, alumínium-oxid és lantán bevitele a magba oldódásos adalékolással történt, amely abban áll, hogy a szennyező anyag kloridjának vizes oldatát érintkezésbe hoztuk a szál magjának az anyagával, olyan állapotban, mielőtt az megfelelően kikeményedett volna.

Az oldódással történő szennyezési eljárás részletesebben az US 5,282,078 számú szabadalmi leírásban van ismertetve.

cl) Kísérleti mérések az aktív szálon

A kísérleti méréseket az 5. ábrán bemutatott elrendezés szerint kialakított 29 aktív szál esetében vizsgáltuk, és a 6. ábrán látható az A, B, C és D aktív szálakra mint 29 aktív szálra vonatkozó emissziós spektrum.

Az 5. ábrán látható egy geqesztő 27 lézerdióda, amely 980 nm-es jelet bocsát ki, ezt egy 28 dikroikus csatolóelemen (amely 980/1150-es kapcsolatot valósít meg) vezettük a 29 aktív szálhoz, amelyet vizsgáltunk. Az emissziót a 29 aktív szálra csatlakoztatott 30 optikai spektrumanalizátorral mértük.

A 27 lézerdióda teljesítménye a 29 aktív szálban 60 mW volt. A 29 aktív szál hossza 11 m volt.

A 29 aktív szálban különböző erbiumtartalomnál és különböző geijesztőteljesítménynél végeztük a méréseket megfelelő hosszúságnál, és azt vizsgáltuk, hogy a különböző szálhosszúságoknál a kimeneti teljesítmény hogyan maximálható.

A 30 optikai spektrumanalizátor TQ8345 típusú volt, amelyet az ADVANTEST CORPORATION [Shinjuku -NS Bldg, 2-4-1 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo (JP)] gyártott.

A mérést úgy végeztük, hogy a 29 aktív szálat 980 nm-es hullámhosszúsággal gerjesztettük, és mértük a spontán emissziós spektrumot.

A mérési eredmények a 6. ábrán láthatók, ahol a görbe az A szálnak, a 32 görbe a B szálnak, a 33 görbe a C szálnak, míg a 34 görbe a D szálnak felel meg.

Az ábrán jól megfigyelhető, hogy a B, C és D szálak emissziós spektrumának csúcsértéke 1532,5 nm körül van, és a legközelebbi nagy emissziós szint magasabb hullámhosszúságokon 1560-1565 nm-nél van, de ez a második csúcsérték egy erősen ellaposodó és kiszélesedő tartomány.

Ha a 32 és 33 görbéket összehasonlítjuk, látható, hogy a B és C szálban az alumínium-oxid-tartalom nagyobb, így a nagy emissziós terület is növekszik. Ha a germániumot lantánnal helyettesítjük (ez a D szálnak megfelelő 34 görbe), úgy nagyobb szint érhető el az 1535-1560 nm-es tartományban.

Mind a B, C és D szálaknál tapasztalható az, hogy a d tartományban depresszió figyelhető meg, ez a tartomány 1535 és 1540 nm közé esik, és ez a mélyedés a fő emisszióscsúcs-érték, azaz az első emissziós csúcs és a második emissziós csúcs között helyezkedik el. Ebben a depressziós tartományban az emisszió értéke legalább 2 dB-lel alacsonyabb, mint a szomszédos tartományokban (az első, illetőleg a második emisszióscsúcsérték között) lévő emisszió, ahogyan ezt be is jelöljük a görbén a h értékkel, de világosan megfigyelhető a jelenség a 33 és 34 görbéknél is.

Ezzel szemben a 31 görbe, amely az A szálra vonatkozik, a kísérleti adatok alapján a d tartományában,

HU 218 631 Β amit az ábrán is bejelöltünk, nem mutat lényeges depressziót, sőt, ahol a depresszió egyáltalán érzékelhető, annak értéke 0,5 dB alatt marad.

A 31 görbének szintén megvan az emisszióscsúcs-értéke, ez azonban alacsonyabb hullámhosszra vonatkozik, mint a B, C és D szálak esetében, értéke körülbelül 1530 nm körül van, és ez a nagy emissziós szint egészen közel 1520 nm-ig megmarad.

d) Több hullámhosszúság átvitelének vizsgálata

Az A szálat használva a 3. ábra szerint készítettünk egy optikai erősítőt, amelyet az 1. ábra szerinti adatátviteli rendszerben használtunk 7a-7c vonali erősítőként. Különböző hosszúságú szálakat alkalmaztunk (lásd 1. és 2. kísérlet). Összehasonlítás céljából a C szállal is készítettünk egy optikai erősítőt, amely a 3. ábrán látható és 26 szűrővel van kombinálva.

A kísérletek során az első 17 aktív szál körülbelül 8 m hosszú volt, a második 22 aktív szálra az alábbi méréseket végeztük:

Kísérlet	Az erősítő típusa	A szál hosszúsága	A szál típusa
1.	3. ábra	körülbelül 11 m	A
2.	3. ábra	körülbelül 15 m	A
3.	4. ábra	körülbelül 13 m	C

A 2. és a 3. kísérletnél az aktív szál teljes hosszát úgy határoztuk meg, hogy az alábbiakban részletesen ismertetésre kerülő eljárás 1. és 2. lépései alapján egyetlen erősítőre optimális értéket számoltunk. Az 1. kísérletben az optikai erősítő szálhosszúságát a találmány szerinti, és a továbbiakban részletezésre kerülő eljárás 1., 2. és 3. lépéseinek a figyelembevételével határoztuk meg.

Az 5 teljesítményerősítő bemenetére táplált jel spektuma a 7. ábrán látható.

1. kísérlet

A 7., 8., 9., 10., 11., 12. és 13. ábrákon a jel spektrumai láthatók a 7a vonali erősítő bemeneténél (8. ábra), a 7b vonali erősítő bemeneténél (9. ábra), a 7c vonali erősítő bemeneténél (10. ábra), a 7d vonali erősítő bemeneténél (11. ábra), a 9 előerősítő bemeneténél (12. ábra) és a 9 erősítő kimeneténél (13. ábra).

A 9 előerősítő bemeneténél a különböző csatornák esetén 0,5 nm felbontóképességű spektrumanalizátorral az alábbi optikai jel/zaj viszonyokat mértük:

λ nm	Jel/zaj viszony (SNR) dB
λ,	18,2
λ2	16,3
λ3	16,9
λ4	18,1

A fentiekből látható, hogy a jel/zaj viszony értékei között 2 dB-nél kisebb különbség van a különböző csatornák esetében, és maga a jel/zaj viszony mindegyik esetben meglehetősen nagy érték. Megfigyelhető az is, hogy már 13-14 dB jel/zaj viszony elegendő ahhoz, hogy a bit hibaarány (BÉR) 10“¹² legyen. Általában megadtunk egy referenciaértéket az adatátviteli rendszerek összehasonlításához.

2. kísérlet

A 2. kísérlet során megfelelő, az 1. ábrán nem szereplő csillapítótagok segítségével egy előkiegyenlítést végeztünk, a második fokozatnál alkalmazott optikai szálat nem optimális hosszúságúra alakítottuk ki. A 14. ábrán látható spektrum a 7a vonali erősítő bemeneténél volt érzékelhető.

A 15., 16., 17. és 18. ábrákon ismét csak az egyes erősítők jelspektruma látható, a 7a vonali erősítő bemeneténél lévő jel a 15. ábrán, a 7b vonali erősítő bemeneténél lévő jel aló. ábrán, a 7c vonali erősítő bemeneténél lévő jel a 17 ábrán, a 7d vonali erősítőnél lévő jel a 18. ábrán, és a 9 előerősítő bemeneténél lévő jel is a 18. ábrán látható.

Az előkiegyenlítés egy olyan előzetes maximális kiegyenlítést jelentett, amely a csatornák között 7 dB különbséget engedett meg, ez látható a 14. ábrán. Az előkiegyenlítés célja az volt, hogy a kaszkádkapcsolt 7a-7c vonali erősítőknél a rövidebb hullámhosszúságokra a telítési határt kompenzáljuk.

Az előkiegyenlítést úgy végeztük el, hogy a 9 előerősítőnél az optikai jel/zaj viszonyt egyenlítettük ki.

A különböző fokozatoknál megfigyelhető, hogy a rövidebb hullámhosszúságú tartományokra az erősítés csökken, ez a már előbb említett telítésnek a következménye, és ily módon minden egyes csatornánál az optikai jel/zaj viszony viszonylag nagy értéken (SNR>15dB Δλ=0,5 nmes felbontásnál) között van a 9 előerősítő bemenetéig.

Ez a jelenség a kísérleti viszonyoknál elfogadhatónak tűnik. Mivel azonban egy előkiegyenlítésre van szükség a jeleknél, maga a rendszer érzékeny marad a jel változásaira.

Ha az egyik jel kimarad, az erősítésverseny következtében a vonali erősítőben kiegyensúlyozatlan állapot lesz a homogén emisszió miatt.

Röviden összefoglalva, az erősítésverseny jelensége következtében az optikai szálban lévő adott hullámhosszúságú jel jelenléte geqesztőenergiát von ki az egyéb hullámhosszúságú jelekhez, ily módon azoknak az erősítését befolyásolja. Ha egy jel hiányzik, úgy az elérhető teljesítmény a jelen lévő jelek között oszlik el, és ily módon befolyásolja az erősítést.

Mivel az előkiegyenlítés négycsatomás elrendezéssel lett megvalósítva, és ez már nem érvényes többé, és ily módon egy növekvő hatást fog kifejteni ahelyett, hogy csökkenő hatást fejtene ki, és ez a csatornák közötti kiegyensúlyozatlanságot eredményezni.

Ha nem alkalmazunk előkiegyenlítést, úgy a vételnél a jel/zaj viszony néhány csatorna esetében 12 dbnél kisebb lenne, ami már elfogadhatatlan.

3. kísérlet

A 3. számú kísérletet olyan elrendezéssel végeztük el, ahol előkiegyenlítést nem alkalmaztunk, az erősítőhöz fésűs szűrő tartozott, ahogyan ez a 4. ábrán is látható, és C típusú szálat alkalmaztunk.

A 19., 20., 21., 22., 23. ábrákon láthatók a jeleknek a spektrumai, nevezetesen a 19. ábrán a 7a vonali erősí9

HU 218 631 Β tő bemeneténél lévő spektrum látható, a 20. ábrán a 7b vonali erősítő bemeneténél lévő spektrum, a 21. ábrán a 7c vonali erősítőnél látható spektrum, a 22. ábrán a 7d vonali erősítő bemeneténél lévő spektrum, a 23. ábrán pedig a 9 előerősítő bemenetén lévő jel spektruma látható.

A 9 előerősítő bemeneténél a különböző csatornákra, 0,5 mm-es szűrőfelbontású spektrumanalízissel, az alábbi optikai jel/zaj viszonyokat mértük:

λ nm	Jel/zaj viszony (SNR) dB
	11,9
λ2	10,6
λ3	18,4
λ4	18,2

Látható, hogy viszonylag igen nagy a különbség a jel/zaj viszony tekintetében az egyes csatornák között, a legkedvezőbb paraméterekkel rendelkező csatorna a legkedvezőtlenebb csatornától 7 dB értékkel tér el, és két csatornán a jel/zaj viszony lényegében nagyobb, mint 14 dB, ily módon tehát a 10~¹²-es nagyságrendű bit error hiba nem valósítható meg, a nagy kiegyenlítetlenséget pedig nem lehet az előkiegyenlítéssel kompenzálni.

Az előző kísérletekből látható, hogy az A szál önmagában alkalmas arra, hogy olyan erősítőt lehessen kialakítani, amely alkalmas hullámhosszosztásos multiplex adatátvitelre úgy, hogy elkerülhető, hogy egy vagy több csatorna nem kívánt mértékig alkalmatlanná váljon, míg a C szál ugyanezeket a paramétereket és alkalmazást nem teszi lehetővé.

Ha összehasonlítjuk az 1. és 2. kísérlet eredményeit, látható az is, hogy a 17, 22 aktív szál hosszának a változása, különösen pedig akkor, ha a második erősítőfokozatot nézzük, ahhoz vezetett, hogy olyan optikai erősítőt tudtunk létrehozni, amely lényegében egyenletes erősítési viszonyokat tett lehetővé kaszkádkapcsolású erősítőknél különböző 1535 és 1540 nm hullámhosszúság közötti csatornák hátrányos megkülönböztetése nélkül is, mindehhez nem kellett sem előzetes kiegyenlítés, sem pedig külső kiegyenlítőjel a vételi résznél, és mégis viszonylag nagy optikai jel/zaj viszonyt tudtunk elérni.

Itt jegyezzük meg, hogy az erősítőben alkalmazott, és több erősítő kaszkád kapcsolásával kialakított hullámhosszosztásos multiplex adatátvitelnél az aktív szál hosszának nincsen kritikus értéke, minden egyes értéknél a különböző csatornáknál azonos válaszjel érhető el, az aktív szál hosszának a különbözősége az egyes hullámhosszúságoknál esetleg, különösen pedig a működési hullámhossztartománynak a végeinél csupán némi erősítéscsökkenést eredményez. A kritikus hosszúság értéke nem várt módon lényegesen eltér az erősítőhöz alkalmazott és kedvezőbbnek tartott értéktől.

e) Optikaiszál-hosszúság az erősítőben

Az erősítőhöz alkalmazott optikai szál hosszúsága egymódusú felhasználás esetén kísérleti úton van általában megállapítva, nevezetesen az a hosszúság, ahol a maximális kimeneti teljesítmény, adott gerjesztőteljesítmény esetén, elérhető kis jelviszonyok esetében, azaz nem telített állapotban.

A 24. ábrán látható a kimeneti P teljesítmény és az aktív szál 1 hosszának az összefüggése, amikor az aktív szál az erősítő második fokozatában van felhasználva (3. ábra 22 aktív szál). A görbét kísérleti alapon vettük fel egy olyan egység segítségével, amely különböző hosszúságú aktívszál-részt tartalmazott, és ahol a bemeneti teljesítmény -20 dBm volt λ=1557 nm hullámhossznál, a gerjesztőteljesítmény pedig, amelyet lézerdiódával hoztunk létre, 80 mW volt. Ugyanez a gerjesztőteljesítmény volt bevezetve az erősítőfokozatba is.

A görbén jól megfigyelhető, hogy az aktív szál hosszúságának van egy olyan viszonylag széles tartománya, hol nagy kimeneti teljesítményt lehet elérni. Ez a hosszúságtartomány 15 és 20 m közé esik.

Egy ily módon méretezett erősítő használata azonban a 2. és 3. kísérleteknél bemutatott esetben nem teszi lehetővé, hogy olyan kaszkáderősítőt hozzunk létre, amelynek paraméterei több hullámhosszú átviteli rendszerben megfelelőek lennének.

A találmány szerinti megoldással azonban azt tapasztaltuk, hogy az aktív szál hosszának megfelelő megválasztásával célszerűen úgy, hogy az egyszeres felhasználású erősítő optimális értékénél kisebb értékre választjuk, az eredmények előkiegyenlítés nélkül is igen jók voltak több hullámhosszúságú jelek adatátvitele esetén.

Az optimális aktívszál-hosszúság megállapítására egy, a 25. ábrán bemutatott elrendezést találtunk alkalmasnak.

A 25. ábrán látható egy 35 erősítő, amely egy optikai szálból kialakított gyűrűben van elhelyezve, kimenetére egy optikai 36 csillapítótag van csatlakoztatva, amellyel megfelelő csillapítás állítható be. A 36 csillapítótag kimenete egy 1550 nm-nél 50/50 osztási arányú 37 iránycsatolóra van vezetve. Ez az elrendezés egy gyűrűs lézert képez, amelynél az emisszió a 37 iránycsatoló 38 ágából van elvezetve.

A 38 ágból elvezetett emisszió a 39 optikai szálon keresztül egy 40 teljesítménymérőhöz és egy 41 spektrumanalizátorhoz van továbbítva.

A méréseket az alábbiak szerint végezzük el.

A 37 iránycsatoló kimenete először hozzá van kapcsolva a 40 teljesítménymérőhöz. Ezt követően a 35 erősítőt működésbe hozzuk, ami azt jelenti, hogy a megfelelő aktív szálat vagy aktív szálakat gerjesztőenergiával gerjesztjük, majd a 36 csillapítótaggal különböző csillapításokat hozunk létre, ily módon befolyásolva a jelátvitelt mindaddig, amíg a kimeneti teljesítmény a kívánt értékű nem lesz, és ezt a 40 teljesítménymérő nem jelzi.

Ezt követően a 39 optikai szálat a 41 spektrumanalizátorhoz csatlakoztatjuk. A különböző aktívszálhosszúságokhoz tartozó spektrumok a 26., 27. és 28. ábrákon láthatók, ezeket a már korábban leírt vonali erősítőkkel a második erősítőfokozatban három különböző aktívszál-hullámhosszúságra, nevezetesen a 10, 11 és 12 m hullámhosszúságra valósítottuk meg. Az eredmény az, hogy a veszteségek, amelyek a 36 csillapítótagból és a 37 iránycsatolóból adódnak, alacsonyabbak, mint a 35 erősítőben lévő aktív szálhoz tartozó maximá10

HU 218 631 Β lis erősítés, az erősítő elkezd oszcillálni, és ily módon a lézeremisszió azonban a spektrális tartományokban fog növekedni, amely a maximális erősítési értékhez tartozik.

Az aktív szál különböző hosszúságai egyes tartományokat kiemelnek a többi közül.

A 26. ábrán látható esetre (amikor az aktív szál túl rövid volt, körülbelül 10 m a példánál), a rendszernek stabil emissziója van alacsony hullámhosszúságon (λ=körülbelül 1531 nm). A 28. ábrán egy olyan eset látható, amikor az aktív szál túl hosszú volt, a példánknál 12 m, ilyenkor a rendszernek a stabil emissziója magas hullámhossznál körülbelül λ=1557 nm-nél következett be.

A 27. ábrán az az eset látható, amikor a kísérletek és mérések elvégzéséhez egy túl hosszú aktív szálból indultunk ki, amelyet azután fokozatosan csökkentettünk. Ez gyakorlatilag all m-es szálhosszúságnak felel meg, ahol az emissziós spektrumnak két stabil csúcsértéke van, körülbelül ugyanolyan nagyságnál mind az alacsony, mind pedig a magas hullámhosszoknál.

Amikor a kimeneti teljesítmény lényegében megfelel az erősítő működési teljesítményének, az a szálhosszúság, amely a két stabil csúcsértéket eredményezi, alkalmas arra, hogy több hullámhosszúságot átvivő rendszerekben kaszkáderósítőként használható legyen.

Az, hogy az aktív szál hosszúsága milyen pontosan határozható meg, a már korábban ismertetett szálak esetében körülbelül 0,5 m pontosság. Ez már alkalmas a felhasználásra. Hasonló paramétereket lehet figyelembe venni az erősítő teljesítményénél is.

Figyelembe kell azonban venni, hogy mind az erősítőnél, mind a rendszernél, amelyben az erősítőt elhelyeztük, különböző jelenségek következtében csökkenhet a belépő teljesítmény, például ha az átvitt jelnek a csillapítása nő, csökkenhet a működési teljesítmény a vonali erősítőkben, és ez módosítja a működési paramétereket, és a végső paramétereket is a vevőállomásnál.

Ha az optikai szál hosszát úgy határoztuk meg, hogy az optikai bemeneti teljesítmény, amelyet az erősítőbe bevezetünk, -16 dBm vagy nagyobb, és az körülbelül 14 dBm kimeneti teljesítménynek felel meg, átlagosan 30 dB-es teljes erősítés tartományában, úgy a jel/zaj viszony a vételnél jobb kell legyen, mint 15 dB, mindaddig, amíg a vonal paraméterei és viszonyai változatlanok. Ha azonban például a bemeneti teljesítmény csökken, az adatátviteli vonalon üzem közben például az optikai szálakban vagy egyéb komponensekben bekövetkező öregedések miatt, és ez a csökkenés mondjuk -18 dBm, úgy a jel/zaj viszony a vételnél alacsonyabb lesz, azonban még mindig magasabb lesz, mint 13 dB, amely pedig már elegendő, hogy a bithibaérték (BÉR) 10~¹² nagyságrendű legyen.

Hangsúlyozni kívánjuk, hogy ha a vonal mentén egy vagy több olyan erősítő van, amelynek a bemeneti optikai teljesítménye egy adott értéknél nagyobb, az a rendszernek a paramétereit egészében befolyásolni tudja, és olyan helyi zajnövekedést tud létrehozni, amelynek egészen a vételi állomásig tartó hatása van.

A fentiek alapján kiválasztott optikaiszál-hosszúság lényegében hosszabb, mint az a hosszúság, amelyet olyan mérésekkel határoznánk meg, amely egy-egy erősítőnek mindenkor csak egy jellel való megtáplálásának az analíziséből fakad. A példakénti kiviteli alaknál a szál hosszúsága a legutolsó mérés szerint körülbelül 11 m volt, amely körülbelül 30%-kal alacsonyabb, mint az a minimális érték, amelyet akkor kapunk, ha a hosszúságot a maximális erősítés figyelembevételével határozzuk meg, akkor ugyanis 15-20 m hosszúságot kapunk.

Azok a legjobb eredmények, amelyeket olyan erősítővel kaptunk, ahol a szál hosszúságát az előbb említett módon határoztuk meg, azért voltak olyanok, amilyenek, mert a hatásfok és a mérés egyetlen erősítő mérésén alapult, amelyen egyetlen útvonalon egyetlen optikai jel haladt át. Ez a mérés nem tudja figyelembe venni azokat a jelenségeket, amelyek akkor lépnek fel, ha a jel több kaszkádkapcsolású erősítőn halad át, ahol bármilyen jelkiegyenlítetlenségnek növekvő jelentősége van. A találmány szerinti mérés ezzel ellentétben azonban lehetővé teszi, hogy az erősítőben lévő szálhosszúságot úgy határozzuk meg, hogy az alkalmassá váljon akkor, ha több erősítőn halad át, a kiegyenlített működésre.

Az erősítőben a találmány szerinti megoldásnál az optimális aktív szál hosszúsága különböző paraméterektől függ, többek között a szálban lévő erbiumtartalomtól, az erősítőn áthaladó jel teljesítményétől. A fent leírt mérés lehetővé teszi, hogy a működésben lévő erősítőhöz határozzuk meg az optimális szálhosszúságot, és ily módon lehetővé teszi egy olyan érték megállapítását, ahol már az erősítő összes paramétere figyelembe van véve.

Ha az erősítő paramétereiben változás következik be, például a szálban az erbiumtartalom megváltozik, amelyet általában az adott jelhullámhosszúságnál mint szálcsillapítást azonosítanak és vesznek figyelembe, a több hullámhosszúságú kaszkádüzemmódban működő optikai szálas rendszereknél a szálhosszúságot a már leírt módon ismételten meg kell határozni.

A fent leírt jelenség magyarázata nagy valószínűséggel az erbium emissziós paramétereinek köszönhető, amelyre az a jellemző, hogy alacsony hullámhosszúságokra (például 1530-1535 nm esetében Si/Ge/Al/La/Er rendszereknél) nagy kisjelű erősítés érhető el, így például alacsony X_b hullámhosszúságú jelek esetén viszonylag rövid lj szálnál elérni már az erősítés a telítési tartományát. Az ilyen telítési viszonyok, azaz, amikor a kimenő teljesítmény lényegében már nem függ a bemenőteljesítménytől, mindaddig fenntarthatok a szálban, amíg a gerjesztőteljesítmény elegendően nagy értékű, azaz a példáknál egy 1₂ hosszúságig, amely fölött már a geqesztőteljesítmény a szálban nem elegendő ahhoz, hogy a megfelelő erősítést biztosítsa, és a jel elkezd csillapodni. Ennek a csillapításnak az oka a szálban lévő erbium szenynyező anyag háromszintű energiaemissziós rendszere.

Nagy λ₃ hullámhosszúságoknál az erbium spektruma olyan, hogy alacsonyabb erősítést biztosít, azaz a telítési tartományt az 1₃ szálhosszúságnál éri el a rendszer, amely 1₃ nagyobb mint az l_b

Hasonló módon tartható fenn a telítési állapot az 1₄ szálhosszúságig is, amely viszont nagyobb mint 1₃.

HU 218 631 Β

A multiplexer rendszernél a különböző csatornákon továbbított különböző hullámhosszúságú jelek azonos válaszjeleket hoznak létre az erősítőben lévő aktívszáltartományra vonatkozóan. Ez igaz mind egy fokozat, mind több fokozat esetében, és ez biztosítja azt, hogy a legnagyobb hullámhosszúságnál is elérjük a maximális erősítést, de még az alacsonyabb hullámhosszúságokon sem csillapodjon a jel azáltal, hogy a szál végein nem elegendő a gerjesztőteljesítmény.

A λ₆ és λ₃ közötti hullámhossztartományra a viselkedés a két szélső eset közé tehető, tehát a szál hosszúsága alkalmas a megfelelő erősítőként történő alkalmazásra.

A korábban leírt példákban utaltunk arra, hogy az optikai erősítő kétfokozatú (3. ábra). Kétfokozatú erősítőben az optimális szálhosszúság az erősítőben úgy van megválasztva, hogy a fenti paraméterek figyelembevételével beállítjuk a maximális erősítést, valamint az első fokozatban a szálhosszúságot, és aztán az optimális szálhosszúságot az erősítőben most már egyedül a második fokozatban lévő szálhosszúság változtatásával állítjuk be az egész erősítő vizsgálatával, azaz a kétfokozatú erősítő- és a megfelelő geijesztőegység mérőgyürübe történő kapcsolásával.

A fent leírt megfontolások egyfokozatú erősítőkre is vonatkoznak (2. ábra), azaz az erősítők egyetlen aktívszál-résszel vannak ellátva, valamint megfelelő gerjesztőelemmel, és az optimális szálhosszúság beállítása erre az egy szálra történik.

Többfokozatú erősítők esetében az optimális szálhosszúság megválasztása szintén a fentiek figyelembevételével az egész erősítő vizsgálatával és mérésével történik, és célszerűen úgy, hogy egyetlen fokozatra állapítunk meg egy adott kiválasztott szálhosszúságot. Ez a fokozat célszerűen a kimeneti fokozat. Van olyan felhasználás is azonban, ahol a fenti eljárás figyelembevételével minden egyes erősítőfokozatra, avagy egy vagy több olyan fokozatra, amely az adatátvitel szempontjából kritikusnak tűnik, az adott fokozaton mért speciális mérésekkel meghatározzuk a szálhosszúságot.

Az, hogy kétfokozatú vagy többfokozatú erősítőt és egyfokozatú erősítőket alkalmazzunk, mindig a felhasználástól függ, például attól, hogy milyen típusú a gerjesztőlézer, vagy milyen működési paramétereket kívánunk megvalósítani.

Olyan elrendezés is kialakítható, amely két különkülön gerjesztett fokozatot tartalmaz, mivel két gerjesztőlézer alkalmazása esetén egy-egy lézertől kisebb teljesítmény szükséges.

Olyan erősítők esetében, amikor kis gerjesztőteljesítményre van szükség, vagy amikor egyetlen gerjesztőlézert alkalmazunk, de nagy emissziós teljesítménnyel, például 100 mW teljesítménnyel, az egyetlen erősítőfokozat alkalmazása előnyös lehet.

További kiviteli alak lehet a bilaterális gerjesztőerősítő alkalmazása.

Mindent összevetve, több kaszkádkapcsolású erősítő alkalmazása esetén több hullámhosszúságban működő adatátviteli rendszereknél az aktív szál hosszúsága a találmány szerinti feltételek alapján egyszerűen meghatározható.

A találmány szerinti adatátviteli rendszer különösen előnyösen alkalmazható olyan célokra, amikor optikai csatolást kell úgy megvalósítani, hogy azt a csatornák száma ne befolyásolja.

A találmány szerinti megoldás előnye az is, hogy a csatomaszám külön költséges beavatkozás nélkül növelhető, ellentétben az ismert meglévő berendezésekkel, csupán az adó- és a vevőegységet kell illeszteni.

Az 1. ábrán bemutatott elrendezés, amely több hullámhosszúságú 7a-7c vonali erősítőket és 2a—2d interfészegységeket tartalmaz, adott esetben alkalmazható úgy is, ha csak egyetlen csatornát használunk ki belőle, a költségnövekedés azonban a hagyományos megoldáshoz csak 10% azokhoz az elrendezésekhez képest, amelyekben nincs interfészegység, és egyetlen hullámhoszszúságra működő erősítőket tartalmaznak.

Az ilyen rendszerek adott esetben fokozatosan fejleszthetők, például négycsatomás adatátvitelre, amely alapjában véve azt jelenti, hogy az adatátviteli kapacitás a négyszeresére nőtt, és csupán az 1 adóállomásnál és a 8 vevőállomásnál kell egy-egy 2a, illetve 10a interfészegységet a rendszerhez illeszteni, amelynek költsége az eredeti beruházási költségeknek felel meg. A tradicionális rendszerek esetében ugyanez a fejlesztés egy új vonalkijelölést kíván, amelyben megfelelő erősítők és kábelek vannak minden egyes csatornához, amely gyakorlatilag négy csatorna esetében az indulási beruházási költség négyszeresét jelentené azon túlmenően, hogy az új kábeleket le kell fektemi, és ezen felül pedig a vonal telepítése során számos probléma is felmerülhet.

A találmány szerinti megoldás lényegében egy olyan rendszernek a része, amely viszonylag költséges, azonban a különböző hullámhosszúságú jelekhez rendelt csatornák számával szemben érzéketlen, ezért aztán nem teszi szükségessé nagyobb adatátviteli követelmények esetén sem a rendszer felfrissítését, majd további módosítását, mert az interfész lehetővé teszi, hogy a kívánt csatomaszámot a legmegfelelőbben lehessen a rendszerhez illeszteni, és a jeleket az adatátviteli vonalon továbbítani.

Claims (22)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Optikai telekommunikációs rendszer, amely

   - optikaijel-adó állomást (1),

   - optikaijel-vevő állomást (8),

   - az adóállomást (1) és a vevőállomást (8) összekapcsoló optikai szálból kialakított átviteli vonalat tartalmaz, amelyre legalább két ritkaföldfémmel szennyezett, szilícium-oxid aktív szálas vonali erősítő (7a, 7b, 7c, 7d) van sorosan csatlakoztatva, és az aktív szál (12, 17) gerjesztőelemmel van összekapcsolva, azzal jellemezve, hogy

   - az adóállomás (1) legalább két, legalább 20 nm sávszélességbe eső jelet létrehozó optikaijel-adót (la; lb), valamint ezeket a jeleket egyetlen átviteli vonalhoz továbbító elemet tartalmaz,

   HU 218 631 Β

   - a vevőállomás (8) pedig az egyetlen optikai vonalon az adóállomás (1) felől érkező jeleket leválasztó elemet tartalmaz, továbbá legalább az egyik vonali erősítő (7a, 7b, 7c, 7d) aktív szálja (12,17) szennyező anyaggal adalékok, és a szennyező anyag, az aktív szál (12, 17) hosszúsága, a geqesztőelemének a teljesítménye együttesen a vevőállomás (8) bemenetén optikai jel/zaj viszony növekedést és a különböző hullámhosszúságú jelek között 2 dB-nél kisebb jel/zaj viszony különbséget létrehozóan vannak megválasztva, ha a jel/zaj viszony nagyobb mint 15 dB 0,5 nm sávon belül minden egyes jelre, és ha a jelek legalább -16 dBm optikai összteljesítménnyel vannak a vonali erősítő (7a; 7b; 7c; 7d) bemenetére továbbítva, és legalább az egyik optikai vonali erősítőnél (7a; 7b; 7c; 7d) az aktív szál (17, 19) hossza előre megadott értékkel kisebb, mint a geijesztőelem által betáplált geijesztőjelhez tartozó maximális erősítésnek megfelelő hosszúság.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti telekommunikációs rendszer, azzal jellemezve, hogy

   - az adóállomás (1) külső optikai jelek vételére van kiképezve, és legalább két, egymástól független bemeneti csatornával van ellátva,

   - tartalmaz még egy, az optikai jelet elektonikus jellé alakító elrendezést; továbbá

   - különböző hullámhosszúságú, a külső független csatornák számától függő átviteli jelet létrehozó elemet, és

   - ezt a jelet egyetlen optikai átviteli vonalon továbbító elemet, továbbá

   - a vevőállomás (8) tartalmaz

   - az egyetlen optikai vonalon érkező jeleket egymástól leválasztó elemet,

   - a vett jeleket villamos jellé átalakító elemet, és a vett jelek leválasztott emisszióját létrehozó elemet.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti telekommunikációs rendszer, azzal jellemezve, hogy az adóállomás (1) legalább négy különböző hullámhosszúságú, előre megadott hullámhosszsávba eső jelet hoz létre.
4. 4. Az 1. igénypont szerinti telekommunikációs rendszer, azzal jellemezve, hogy a hullámhosszsáv 1536 nm és 1555 nm közötti tartomány.
5. 5. A 4. igénypont szerinti telekommunikációs rendszer, azzal jellemezve, hogy az optikai szál hosszúsága úgy van megválasztva, hogy amikor a vonali erősítő (7a, 7b, 7c, 7d) olyan hurokban van csatlakoztatva, amelynek legalább az egyik kimenete a bemenetére van elvezetve, a vonali erősítő (7a, 7b, 7c, 7d) két stabil emisszióscsúcs-értékkel rendelkezik két különböző hullámhosszúságon az adott sávban, előre megadott teljesítménynél, és összhangban az erősítő teljesítményével.
6. 6. Az 1. igénypont szerinti telekommunikációs rendszer, azzal jellemezve, hogy minden egyes átviteli jelet létrehozó elem folyamatos emissziójú lézert tartalmaz, amelyek külső modulátorra vannak csatlakoztatva.
7. 7. Az 1. igénypont szerinti telekommunikációs rendszer, azzal jellemezve, hogy a jeleket az egyetlen optikai szálhoz továbbító elem hullámhossz-szelektív optikai csatolóelemeket tartalmaz.
8. 8. Az 1. igénypont szerinti telekommunikációs rendszer, azzal jellemezve, hogy az egyetlen optikai szálról az optikai jeleket a vevőállomásnál (8) leválasztó elem szálosztót és sávszűrőt tartalmaz az átviteli sáv minden egyes hullámhosszára.
9. 9. Az 1. igénypont szerinti telekommunikációs rendszer, azzal jellemezve, hogy a ritkaföldfémmel szennyezett optikai vonali erősítők (7a, 7b, 7c, 7d) legalább egy erbiummal szennyezett aktív szálat (12, 17, 22) tartalmaznak.
10. 10. A 9. igénypont szerinti telekommunikációs rendszer, azzal jellemezve, hogy az aktív szál (12, 17, 22) lantánt, germániumot és alumínium-oxidot tartalmaz, mint visszaverődési tényezőt módosító szennyező anyagot.
11. 11. Optikai erősítő, amely tartalmaz

    - ritkaföldfémmel szennyezett, a gerjesztő hullámhossznál fény bemenőjelre adott jeltartományban fényemissziót kibocsátó szilícium-dioxid aktív szálat (12,

    17, 22),

    - gerjesztőjel-forrást, például adott gerjesztő hullámhossznál adott optikai teljesítményű geijesztőlézert (13,

    18, 23), amely az aktív szálhoz (12, 17, 22) van csatlakoztatva, azzal jellemezve, hogy az aktív szál (12,17, 22) hosszúsága úgy van megválasztva, hogy amikor a jel fény gerjesztőenergia jelenlétében az aktív szálba (12, 17, 22) van vezetve, a kimenőjel előre megadott teljesítménytartományában, egy adott hullámhosszsávban két stabil emissziós csúccsal rendelkezik.
12. 12. A 11. igénypont szerinti optikai erősítő, azzal jellemezve, hogy az előre megadott teljesítmény összhangban van az erősítő működési teljesítményével.
13. 13. A 12. igénypont szerinti optikai erősítő, azzal jellemezve, hogy egyetlen erősítőfokozatból álló erősítő.
14. 14. A 11. igénypont szerinti optikai erősítő, azzal jellemezve, hogy egymással sorosan kapcsolt, legalább két fokozatból áll, amelyek mindegyike aktív szállal (17, 22) és geqesztőegységgel van ellátva, és az eredő aktívszál-elem az aktív szálak (17, 22) hosszúságának összege, az előre megadott geijesztőteljesítmény pedig a megfelelő aktív szálakhoz (17, 22) vezetett gerjesztőteljesítmények összege.
15. 15. A 14. igénypont szerinti optikai erősítő, azzal jellemezve, hogy az aktív szál (17, 22) hosszúsága legalább az egyik erősítőnél, az adott erősítőfokozathoz betáplált teljesítmény alapján van meghatározva.
16. 16. Eljárás az aktív szál hosszúságának a meghatározására, elsősorban kaszkádüzemmódban működő optikai erősítőben, több hullámhosszúságú átviteli rendszerhez, azzal jellemezve, hogy

    - olyan optikai erősítőt alakítunk ki, amelynek optikaijel-bemenete és -kimenete, és legalább egy ritkaföldfémmel szennyezett szilícium-dioxid aktív szálja, az aktívszálhoz csatlakoztatott, előre megadott teljesítményű gerjesztőeleme van, majd

    - optikailag csatoljuk az erősítő kimenetét a bemenetéhez,

    - az aktív szálat fénygeijesztő energiával tápláljuk a gerjesztőegység segítségével, ily módon az aktív szálban fényemissziót hozunk létre, amely az erősítőből kibocsátott emissziós jelet képezi;

    HU 218 631 Β

    - az emissziós jel teljesítményét és a spektrumát szabályozzuk;

    - az aktív szál hosszúságát úgy választjuk meg, hogy az adott spektrumnál két stabil emisszióscsúcs-értéke legyen két különböző hullámhosszúságon az előre megadott hullámhossztartományban előre megadott emiszsziós teljesítménynél.
17. 17. A 16. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az erősítő optikailag csatolt kimenete és bemenete közé optikai csillapítótagot helyezünk el, amelynek állítható a csillapítása, és a csillapítótaggal az erősítő bemenete és kimenete között olyan csillapítást állítunk be, hogy az emissziós jel teljesítménye egy előre megadott értékű legyen.
18. 18. A 16. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az emissziós jel előre megadott teljesítményét az erősítő működési teljesítményével hozzuk összhangba.
19. 19. A 16. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az erősítő két- vagy többfokozatú, és legalább az egyik fokozatban az aktív szál hosszúságát megválasztjuk.
20. 20. A 19. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az erősítőt két- vagy többfokozatúra képezzük ki, és:

    - legalább az egyik erősítőfokozatban az aktív szál hosszúságát az adott gerjesztőteljesítményhez tartozó maximális erősítésnek megfelelő hosszúságúra választjuk,

    - az erősítő kimenetét a bemenetével csatlakoztatjuk,

    - az erősítő emissziós jelének az optikai teljesítményét és spektrumát az adott fokozathoz betáplált gerjesztőteljesítménynek megfelelően szabályozzuk,

    - az aktív szál hosszúságát legalább az egyik erősítőfokozattal úgy állítjuk be, hogy az emissziós spektrum két stabil csúcsértékkel rendelkezzen két különböző hullámhosszúságon az előre megadott hullámhosszsávban előre megadott emissziós jelteljesítménynél.
21. 21. A 20. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy csak az utolsó erősítő aktív száljának hosszúságát választjuk meg.
22. 22. A 20. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az aktív szál hosszúságát minden egyes fokozatra külön határozzuk meg, és mindegyiket külön vizsgáljuk meg.