IT8922120A1 - Amplificatore per linee di telecomunicazioni a fibre ottiche e linee di telecomunicazioni a fibre ottiche incorporanti detto amplificatore - Google Patents

Amplificatore per linee di telecomunicazioni a fibre ottiche e linee di telecomunicazioni a fibre ottiche incorporanti detto amplificatore Download PDF

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IT8922120A1 IT1989A22120A IT2212089A IT8922120A1 IT 8922120 A1 IT8922120 A1 IT 8922120A1 IT 1989A22120 A IT1989A22120 A IT 1989A22120A IT 2212089 A IT2212089 A IT 2212089A IT 8922120 A1 IT8922120 A1 IT 8922120A1
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Giorgio Grasso
Aldo Righetti
Flavio Fontana
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Soc Pirelli Spa Orapirelli Cavi Spa
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Description

DESCRIZIONE dell'invenzione dal titolo: ''Amplificatore per linee di telecomunicazioni a fibre ottiche e linee di telecomunicazioni a fibre ottiche incorporanti detto amplificatore'1
RIASSUNTO
Un amplificatore ottico secondo il trovato ? costituito dall'insieme di uno spezzone di fibra ottica ad anima attiva, monomodale ad entrambe le radiazioni ottiche di pompaggio e di segnale, e da un accoppiatore dicroico costituito da due spezzoni di fibre ottiche, entrambe monomodali alle radiazioni ottiche di pompaggio e di segnale, accoppiate tra loro per un tratto per fusione dei rispettivi cladding e messa sostanzialmente in comune delle rispettive anime in tale tratto.
DESCRIZIONE
Il presente trovato si riferisce ad un amplificatore di tipo cosidetto ad anima attiva per linee di telecomunicazioni a fibre ottiche ed alle linee di telecomunicazioni a fibre ottiche che incorporano tali amplificatori.
Gli amplificatori cosidetti ad anima attiva comprendono uno spezzone di fibra ottica ad anima attiva in seguito definito ed una sorgente di radiazione ottica di pompaggio anch'essa in seguito definita.
Una fibra ottica ad anima attiva ? una fibra ottica la cui anima o core in silice fusa contiene, oltre ai droganti necessari per fare si che detta anima o core abbia un indice di rifrazione superiore a quello del cladding o strato radialmente pi? esterno anch'esso in silice fusa, dei droganti attivi come qua di seguito definito.
I droganti attivi di cui sopra sono costituiti da sostanze quali ad esempio le terre rare come erbio e simili che hanno la propriet?, quando eccitati da una radiazione ottica la cui lunghezza d'onda dipende dal particolare drogante scelto denominata radiazione ottica di pompaggio, di emettere una radiazione ottica avente una lunghezza d'onda differente denominata di emissione, ma anch'essa dipendente dal particolare drogante scelto.
Altra caratteristica dei droganti attivi di cui sopra ? il fatto che essi, una volta eccitati dalla radiazione ottica di pompaggio, sono in grado di emettere in modo massiccio la detta radiazione ottica di emissione quando investiti da una radiazione ottica di lunghezza d'onda uguale a quest'ultima.
La sorgente di radiazione ottica di pompaggio ? in generale un laser e in particolare un diodo laser capace di emettere una radiazione ottica di lunghezza d'onda uguale a quella richiesta e necessaria per la eccitazione dei droganti attivi presenti nell'anima della fibra ottica ad anima attiva precedentemente definita.
Sono noti degli amplificatori ad anima attiva per linee di telecomunicazione a fibre ottiche.
Un amplificatore noto a fibra ottica ad anima attiva per linee di telecomunicazioni a fibre ottiche comprende una sorgente di radiazione ottica di pompaggio otticamente connessa ad un accoppiatore dicroico al quale ? direttamente accoppiato otticamente un primo tratto di fibra ottica della linea di trasmissione o telecomunicazione.
A sua volta l'accoppiatore dicroico ? direttamente collegato allo spezzone di fibra ottica ad anima attiva e questo ? ancora a sua volta collegato ad un secondo tratto di fibra ottica della linea di trasmissione o telecomunicazione.
Nell'amplificatore noto in questione la sorgente di radiazione ottica di pompaggio, tramite l'accoppiatore dicroico, invia la propria radiazione entro lo spezzone di fibra ottica ad anima attiva provocando in essa una eccitazione dei droganti attivi presenti.
Sempre tramite l'accoppiatore dicroico vengono inviati nello spezzone di fibra ottica ad anima attiva i segnali da amplificare provenienti dal primo tratto di fibra ottica della linea di telecomunicazione che necessariamente devono avere lunghezza d'onda uguale a quella di emissione dei droganti attivi presenti nello spezzone di fibra ottica ad anima attiva.
Nel momento in cui un segnale ottico entra nello spezzone di fibra ottica ad anima attiva esso incontra i droganti in condizione eccitata dalla radiazione ottica di pompaggio e, per il motivo precedentemente esposto, ha luogo una emissione massiccia di radiazione ottica di lunghezza d'onda uguale a quella del segnale con conseguente amplificazione dello stesso.
Negli amplificatori in questione e precedentemente descritti esiste il problema di aumentare il loro rendimento, inteso come rapporto tra il guadagno di amplificazione ottenibile e la potenza della radiazione di pompaggio applicata, in associazione ad una realizzabilit? su scala industriale di tali amplificatori che conferisca ad essi una affidabilit? tale da consentirne il loro uso negli impieghi pratici come ad esempio il loro inserimento in modo facile e sicuro nelle linee di telecomunicazioni a fibre ottiche.
Nella pubblicazione ''Fourteenth European Conference on Optical Communication'1 pagine 25-28 del 11-15 settembre 1988 sono riportati valori di guadagno di amplificatori noti, che risultano compresi tra 0.14 e 0.31 dB/mW. Allo, scopo di migliorare il guadagno degli amplificatori ottici nella stessa pubblicazione sono riportati i risultati sperimentali del guadagno ottenuto con un amplificatore ottico realizzato in laboratorio in cui lo spezzone di fibra ottica ad anima attiva, monomodale ad entrambe le radiazioni ottiche di segnale e di pompaggio, contiene l'erbio quale drogante attivo, la sorgente di radiazione ottica di pompaggio impiegata ha una lunghezza d'onda di 980 nm e la radiazione ottica di segnale impiegata ha una lunghezza d'onda di 1536 nm.
Anche se non specificato nella pubblicazione in questione, l'accoppiatore dicroico adottato nell'amplificatore ottico immediatamente sopra descritto ? inevitabilmente un accoppiatore dicroico del tipo cosidetto a microottica, cio? un accoppiatore dicroico nel quale vengono impiegate delle lenti per poter introdurre nello spezzone di fibra ottica ad anima attiva le radiazioni ottiche di pompaggio e di segnale; questo data la incapacit? degli accoppiatori dicroici di altri tipi es?stenti di operare in modo soddisfacente con il particolare spezzone di fibra ottica ad anima attiva in questione.
Con questa soluzione nota si riesce ad ottenere un rendimento, inteso come rapporto tra il guadagno e la potenza di pompa impiegata, di 2.2 dB/mW che ? un valore interessante, ma questo amplificatore ha l'inconveniente di non essere affidabile per una applicazione su scala industriale proprio a causa del particolare accoppiatore dicroico in esso adottato.
Infatti un accoppiatore dicroico del tipo a microottica ? in s? molto delicato ed ? di difficile inserimento in una linea di telecomunicazioni a fibre ottiche e tutto ci? si traduce in una inaffidabilit? per le linee di telecomunicazioni che dovessero incorporare tali amplificatori. Scopo del presente trovato ? di realizzare amplificatori ottici con un rendimento nel senso sopra definito pi? elevato di quelli noti e in particolare con un rendimento fino a 4,5 dB/mW che, oltre ad essere affidabili per un impiego su scala industriale semplifichino al massimo le operazioni necessarie per il loro inserimento nelle linee di telecomunicazioni a fibre ottiche conferendo affidabilit? anche a queste ultime.
Oggetto del presente trovato ? un amplificatore per linee di telecomunicazione a fibre ottiche di trasmissione dei segnali, interponibile tra un primo tratto di fibra ottica della linea ed un secondo tratto di fibra ottica della linea, che comprende una sorgente di radiazione ottica di pompaggio, un accoppiatore dicroico connettibile al primo tratto della linea e connesso alla sorgente di radiazione ottica di pompaggio, ed uno spezzone di fibra ottica ad anima attiva, monomodo ad entrambe le radiazioni ottiche di segnale e di pompaggio, avente una estremit? connessa all'accoppiatore dicroico e l'altra estremit? connettibile al detto secondo tratto di fibra ottica della linea, detto amplificatore essendo caratterizzato dal fatto che l'accoppiatore dicroico ? del tipo comprendente due spezzoni di fibra ottica ad anima non attiva tra loro affiancati per un tratto della loro lunghezza ove essi sono tra loro otticamente accoppiati per fusione dei rispettivi cladding e sostanziale messa in comune delle rispettive anime per stiro degli spezzoni stessi, entrambi detti spezzoni di fibre ottiche costituenti l'accoppiatore essendo monomodali sia per la radiazione ottica di segnale sia per la radiazione ottica di pompaggio.
Altro oggetto del presente trovato ? una linea di telecomunicazioni a fibre ottiche comprendente almeno un primo tratto di fibra ottica di trasmissione dei segnali ed almeno un secondo tratto di fibra ottica di trasmissione dei segnali reciprocamente callegate otticamente tramite un amplificatore ottico tra essi interposto, detto amplificatore ottico comprendendo una sorgente di radiazione ottica di pompaggio, un accoppiatore dicroico otticamente associato alla sorgente di radiazione ottica di pompaggio ed al primo tratto di fibra ottica di trasmissione della linea, uno spezzone di fibra ottica ad anima attiva, monomodale ad entrambe le radiazioni ottiche di segnale e di pompaggio a valle dell'accoppiatore dicroico ed otticamente collegato ad esso, detto spezzone di fibra ottica ad anima attiva essendo inoltre otticamente collegato al secondo tratto di fibra ottica di trasmissione di segnali della linea, detta linea essendo caratterizzata dal fatto che l'accoppiatore dicroico ? del tipo comprendente due spezzoni di fibra ottica ad anima non attiva tra loro affiancati per un tratto della loro lunghezza ove essi sono tra loro otticamente accoppiati per fusione dei rispettivi cladding e sostanziale messa in comune delle rispettive anime per stiro degli spezzoni stessi, entrambi gli spezzoni di fibra ottica dell'accoppiatore dicroico essendo monomodali ad entrambe le radiazioni ottiche di segnale e di pompaggio.
Il presente trovato sara meglio compreso dalla seguente particolareggiata descrizione effettuata a titolo esemplificativo e pertanto non limitativo con riferimento alle figure della allegata tavola di disegno in cui:
la figura 1 mostra schematicamente una linea secondo il trovato;
la figura 2 mostra schematicamente un amplificatore secondo il trovato; la figura 3 mostra schematicamente un componente di un amplificatore secondo il trovato.
Nella figura 1 ? rappresentata una linea di telecomunicazioni a fibre ottiche includente un amplificatore ottico secondo il trovato e pertanto una linea di telecomunicazioni a fibre ottiche secondo il trovato.
Come si vede in figura 1 la linea comprende un trasmettitore 1 di un qualsiasi tipo in se noto capace di inviare segnali ottici in una fibra ottica di trasmissione di segnali e che pertanto non verr? descritto. Particolarit? del trasmettitore 1 ? di incorporare una sorgente di radiazione ottica di emissione di segnali di lunghezza d'onda adatta al funzionamento di un amplificatore ottico quale ad esempio un diodo laser DFB capace di emettere una radiazione ottica di lunghezza d'onda di 1536 nm.
Un esempio di sorgente di radiazione ottica di segnale sopra riportato, che ? quello usualmente adottato nel campo delle telecomunicazioni a fibre ottiche, non deve tuttavia essere inteso in senso limitativo per la portata del presente trovato.
A valle del trasmettitore 1 la linea comprende un primo tratto 2 di fibra ottica di trasmissione dei segnali otticamente connessa con una sua estremit? a detto trasmettitore.
Il primo spezzone di fibra ottica 2 ha l'altra estremit? otticamente connessa ad un amplificatore ottico 3 secondo il trovato le cui caratteristiche saranno pi? avanti riportate.
A valle dell'amplificatore 3 e ad esso otticamente accoppiato ? presente un secondo spezzone di fibra ottica 4 le cui caratteristiche sono identiche a quelle del primo spezzone di fibra ottica 2.
Lo spezzone di fibra ottica 4, che ha una estremit? otticamente connessa all'amplificatore ottico 3, ha l'altra estremit? otticamente connessa ad un ricevitore ottico 5 di un qualsiasi tipo in se noto e che pertanto non verr? descritto.
L'amplificatore ottico 3 secondo il presente trovato presente nella linea secondo il trovato di telecomunicazioni a fibre ottiche precedentemente descritta ? schematicamente rappresentato nella figura 2.
Come si vede nella figura 2 l'amplificatore ottico comprende un particolare accoppiatore dicroico 6, in seguito descritto in dettaglio, al quale ? otticamente accoppiata una sorgente di radiazione ottica di pompaggio 7, ed uno spezzone di fibra ottica ad anima attiva 8 disposto a valle dell'accoppiatore dicroico 6.
In un amplificatore ottico secondo il trovato lo spezzone di fibra ottica ad anima attiva ? monomodo tanto per la radiazione ottica di segnale quanto per la radiazione ottica di pompaggio.
Ad esempio in un amplificatore ottico secondo il trovato lo spezzone di fibra ottica ad anima attiva sempre ad esempio contenente erbio trivalente quale drogante attivo uniformemente disperso in detta anima ha un diametro di anima di 5,4 micron; in generale il diametro dell'anima dello spezzone di fibra ottica ad anima attiva ? compreso tra 5,2 e 5,6. Invece il diametro esterno del cladding dello spezzone di fibra ottica ad anima attiva ? ad esempio, come ? usuale per le fibre ottiche, di 125 micron.
Nella fibra ottica ad anima attiva il rapporto della differenza tra l'indice di rifrazione del core e del cladding rispetto all'indice di rifrazione del cladding, in generale compreso 0,0051 e 0,0058, ? ad esempio 0,0056.
Nel caso esemplificato e quando lo spezzone di fibra ottica ad anima attiva ha il cladding in silice fusa privo di un qualsiasi drogante e quindi un indice di rifrazione per esso di 1,450, l'anima di tale fibra ottica ad anima attiva ha un indice di rifrazione di 1,458.
L'accoppiatore dicroico 6 di un amplificatore secondo il trovato mostrato in scala ingrandita nella figura 3, ? formato da due spezzoni di fibre ottiche 9 e 10 ,entrambe in silice fusa non contenenti droganti attivi tra loro parallele ed accoppiate per fusione dei rispettivi cladding e subito stirate in modo che dopo tale operazione nella zona di unione per fusione dei cladding le anime vengano sostanzialmente a coincidere per un tratto 11 ( figura 3 ) dando origine in pratica ad una unica anima.
In particolare una delle caratteristiche di un accoppiatore dicroico di un amplificatore secondo il trovato ? che in corrispondenza della zona di accoppiamento dei due spezzoni di fibre ottiche che lo costituiscono ove essi hanno messo in comune le rispettive anime originando sostanzialmente una unica anima il diametro di questa sia minore del diametro dell'anima di ciascuno spezzone di fibra attica alle sue estremit? e in particolare che il rapporto tra il diametro dell'anima sostanzialmente in comune dei due spezzoni di fibre ottiche ed il diametro dell'anima di questi in corrispondenza delle estremit? sia compreso tra 0.3 e 0.5.
Il diametro dell'anima sostanzialmente in comune dei due spezzoni di fibre ottiche conponenti l'accoppiatore dicroico in generale ? scelto di valore tale da causare in esso una perdita di potenza ottica non superiore a 1 dB.
Intervalli di valori validi in generale per un qualsiasi accoppiatore dicroico di un amplificatore ottico secondo il trovato non possono essere riportati in quanto per la determinazione del valore del diametro dell'anima sostanzialmente comune adatta ai fini del presente trovato intervengono le particolari lunghezze d'onda delle radiazioni ottiche di segnale e di pompaggio adottate che possono variare notevolmente tra loro; tuttavia un tecnico del ramo con la sola indicazione sopra riportata di perdita di potenza non superiore ad 1 dB ? in grado almeno sperimentalmente di giungere alla determinazione di tale valore di diametro della anima sostanzialmente in comune dei due spezzoni di fibre ottiche dell'accoppiatore dicroico.
Ad esempio nel caso in cui la radiazione ottica di pompaggio ha lunghezza d'onda di 980 nm e la radiazione ottica di segnale ? di 1536 nm il diametro dell'anima sostanzialmente in comune dei due spezzoni di fibre ottiche ? compreso tra 1,56 e 2,8 micron.
In un accoppiatore dicroico impiegabile per realizzare un amplificatore secondo il trovato la lunghezza del tratto in cui le anime dei due spezzoni di fibre ottiche sono sostanzialmente in comune dipende anch'essa dalle particolari lunghezze d'onda delle radiazioni di pompaggio e di segnale adottate.
Nel caso in cui le lunghezze d'onda di pompaggio e di segnale sono ad esempio rispettivamente di 980 e 1536 nm la lunghezza di tale tratto ? compresa tra 0,9 e 1,2 cm. Criterio generale per determinare la lunghezza del tratto in questione ? che essa sia tale da far s? che unicamente in uno solo dei due terminali dell'accoppiatore dicroico, rivolti verso lo spezzone di fibra ottica ad anima attiva,vengano convogliati interamente entrambe le due radiazioni di pompaggio e di segnale; con questa sola indicazione un tecnico del ramo ? in grado di realizzare un accoppiatore dicroico avente tale caratteristica durante la costruzione dell'accoppiatore dicroico stesso.
Infatti accoppiando una delle estremit? dei due spezzoni di fibra ottica rispettivamente alle sorgenti di radiazione ottica di pompaggio e di segnale prima della fusione dei cladding nel tratto di reciproco afflaneamento ? possibile interrompere lo stiro, applicato a detti spezzoni durante la fusione dei loro cladding, nel momento in cui da una sola delle altre due estremit? non esce alcuna radiazione ottica mentre nella rimanente fuoriescono entrambe le radiazioni ottiche di segnale e di pompaggio.
Altra caratteristica di un accoppiatore dicroico 6 per un amplificatore secondo il presente trovato ? che i due spezzoni di fibre ottiche 9 e 10 componenti siano entrambi monomodali ad entrambe le radiazioni ottiche di segnale e di pompaggio impiegate nella linea.
Ulteriore caratteristica di un accoppiatore dicroico per un amplificatore secondo il trovato ? che la distribuzione dei droganti non attivi nel core e nel cladding degli spezzoni di fibre ottiche componenti sia sostanzialmente identica alla distribuzione dei droganti non attivi presenti nello spezzone di fibra ottica ad anima attiva.
Come detto precedentemente un amplificatore ottico secondo il trovato ? formato dall'insieme di uno spezzone di fibra ottica ad anima attiva,avente le caratteristiche sopra riportate e da un accoppiatore dicroico posto in serie allo spezzone di fibra ottica ad anima attiva e che ? stato precedentemente descritto con le sue caratteristiche.
Preferibilmente in un amplificatore ottico secondo il trovato, sia per realizzare un facile e sicuro accoppiamento ai tratti di fibre ottiche della linea di trasmissione dei segnali e sia per consentire un accoppiamento facile e sicuro tra i due componenti l'amplificatore stesso esiste anche la caratteristica che viene ora riportata.
Il diametro di modo alla lunghezza d'onda dei segnali di trasmissione, definito e rilevabile secondo la norma G 652 del CCITT del 1976 degli spezzoni di fibre ottiche componenti l'amplificatore e pertanto dello spezzone di fibra ottica ad anima attiva e dei due spezzoni di fibre ottiche componenti l'accoppiatore dicroico ? sostanzialmente uguale al diametro di modo alla detta lunghezza d'onda di segnale dei tratti di fibre ottiche della linea di telecomunicazionia cui l'amplificatore ? destinato ad essere accoppiato. Con le caratteristiche sopra riportate dei componenti di un amplificatore secondo il trovato l'unione di questi tra loro e del loro insieme ai tratti di fibre ottiche della linea viene eseguito per semplice fusione testa a testa delle estremit? dei vari tipi di fibre ottiche in gioco senza in pratica incorrere in perdite durante gli accoppiamenti.
In particolare come visibile in figura 2 l'accoppiamento tra la estremit? del tratto di fibra ottica 2 di trasmissione di segnali della linea ? unito per saldatura di testa ad una estremit? dello spezzone di fibra ottica 9 dell'accoppiatore dicroico 3.
A sua volta l'altra estremit? dello spezzone di fibra ottica 9 dell'accoppiatore dicroico 3 ? unita tramite saldatura di testa ad una estremit? dello spezzone di fibra ottica ad anima attiva 8 la cui altra estremit? ? unita per saldatura di testa al tratto di fibra ottica 4 di trasmissione della linea di telecomunicazioni.
Infine la sorgente di radiazione ottica di pompaggio 7, {costituita ad esempio da un diodo laser In-Ga-As in s? noto ed in grado di emettere una radiazione ottica di 980 nm che ? quella da utilizzare nel caso in cui la fibra ottica ad anima attiva ? drogata con erbio trivalente ed il segnale ? una radiazione ottica di lunghezza d'onda di 1536 nm) ? accoppiata otticamente ad una estremit? dello spezzone di fibra ottica 10 dell'accoppiatore dicroico.
11 funzionamento di un amplificatore secondo il trovato e di una linea secondo il presente trovato che incorpora tali amplificatori viene ora descritto con riferimento alle figure della tavola di disegno allegata che riguardano particolari forme di realizzazione secondo il trovato. Il trasmettitore 1 di tipo in se noto e comunemente inpiegato nelle linee di telecomunicazioni a fibre ottiche emette segnali utilizzando una radiazione ottica per essi di lunghezza d'onda sostanzialmente di 1536 nm che come ? noto ? la lunghezza d'onda per i segnali di trasmissione con cui si consegue il minimo di attenuazione entro le fibre ottiche di trasmissione della linea, indicate con i numeri di riferimento 2 e 4 nella figura 1.
I segnali inviati dal trasmettitore 1 nel tratto di fibra ottica 2 subiscono comunque una attenuazione nel trasmettersi entro di essa e con tale attenuazione entrano nello spezzone di fibra ottica 9 dell'accoppiatore dicroico 6 dell'amplificatore 3.
Sempre entro l'accoppiatore dicroico 6 e precisamente entro lo spezzone di fibra ottica 10 dello stesso viene inviata in modo continuo la radiazione ottica di pompaggio emessa dal diodo laser 7.
Tale radiazione ottica di pompaggio che come detto precedentemente ? scelta a titolo di esempio per un amplificatore secondo il trovato e per una linea secondo il trovato di lunghezza d'onda di 980 nm viene sovrapposta entro l'accoppiatore dicroico alla radiazione ottica di segnale attenuata di lunghezza d'onda di 1536 nm proveniente dallo spezzone di fibra ottica 2 di trasmissione della linea.
In particolare la sovrapposizione delle due radiazioni ottiche di segnale e di pompaggio entro l'accoppiatore dicroico ha luogo nella zona 11 di questo ove i due core o anime degli spezzoni di fibre ottiche componenti sono stati fatti sostanzialmente coincidere come chiaramente mostrato nella figura 3.
Essendo i due spezzoni di fibre ottiche 9 e 10 componenti l?accoppiatore dicroico 3 entrambi monomodali alle due radiazioni ottiche di segnale e di pompaggio entrambe le radiazioni ottiche in uscita dall'accoppiatore dicroico risultano sovrapposte e monomodali.
Inoltre con 1'impiego di un accoppiatore dicroico nel quale la distribuzione dei droganti non attivi ? identica a quella dei droganti non attivi esistente nello spezzone di fibra ottica ad anima attiva non si verificano perdite di energia ottica delle radiazioni ottiche tra loro assommate entro 1' amplificatore stesso.
In particolare entrambe le radiazioni di segnale e di pompaggio inviate in ingresso nell'accoppiatore dicroico fuoriescono da questo (per le caratteristiche dello stesso sopra riportate) unicamente lungo lo spezzone di fibra ottica 9 affacciato allo spezzone di fibra ottica ad anima attiva 8 ed essendo la distribuzione dei droganti non attivi identica nei componenti 11accoppiatore dicroico e nello spezzone di fibra ottica ad anima attiva nessuna perdita pu? verificarsi nell'accoppiamento tra tali componenti in quanto nessuna alterazione nella distribuzione monomodale della potenza delle due radiazioni ottiche pu? avere luogo in tale zona di unione di detti componenti.
Da quanto precede discende che nella estremit? dello spezzone di fibra ottica ad anima attiva 8 rivolta verso l'accoppiatore dicroico 3 entrano contemporaneamente senza perdite sia l'intera radiazione ottica di pompaggio con la massima potenza da essa posseduta sia la radiazione ottica di segnale attenuata per effetto del passaggio entro lo spezzone di fibra ottica 2 ma con la massima potenza per la stessa in uscita da quest1ultima.
Essendo come detto in precedenza la distribuzione dei droganti non attivi negli spezzoni di fibre ottiche costituenti l'accoppiatore sostanzialmente identica a quella,dei droganti non attivi presenti nello spezzone di fibra ottica ad anima attiva nessuna alterazione ha inoltre luogo nelle radiazioni ottiche durante il passaggio delle stesse dallo accoppiatore dicroico allo spezzone di fibra ottica ad anima attiva. Inoltre dato che anche lo spezzone di fibra ottica ad anima attiva ? monomodale ad entrambe le radiazioni ottiche di pompaggio e di segnale l'ingresso e la propagazione di entrambe le radiazioni entro di questa avviene in modo che la distribuzione della potenza di tali radiazioni sia mantenuta in esso simmetrica rispetto all'asse dello spezzone di fibra ottica ad anima attiva.
La radiazione ottica di pompaggio in transito nell'anima dello spezzone di fibra ottica ad anima attiva 8 provoca una eccitazione del drogante attivo in essa presente. Tale drogante attivo eccitato dalla radiazione ottica di pompaggio, nel momento in cui viene colpito dalla radiazione ottica di segnale emette una radiazione di uguale lunghezza d'onda con conseguente amplificazione del segnale ottico.
Il segnale ottico cosi amplificato viene inviato nel tratto di fibra ottica di trasmissione 4 della linea e raggiunge il ricevitore 5.
Prove sperimentali sono state effettuate con un amplificatore secondo il trovato e le modalit? di prova ed i risultati ottenuti verranno piu avanti riportati.
Il particolare amplificatore secondo il trovato sottoposto alle prove sperimentali ha la seguente struttura.
Lo spezzone di fibra ottica ad anima attiva adottato ? di tipo step index ed ? privo di droganti non attivi nel cladding che ? di vetro di silice e pertanto ha un indice di rifrazione di 1,45 mentre nel core contiene quale drogante non attivo il germanio in quantit? tale da conferirgli un indice di rifrazione di 1,458; inoltre tale spezzone di fibra ottica ad anima attiva ha un diametro di core o anima di 5,4 micron ed un diametro esterno di cladding di 125 micron.Il core o anima dello spezzone di fibra ottica ad anima attiva in questione oltre a contenere i droganti non attivi sopra indicati contiene quale drogante attivo ioni di erbio trivalente uniformemente dispersi nel detto core o anima con una concentrazione espressa come ossido di erbio del 0,3% in peso.
Infine per la prova sperimentale lo spezzone di fibra ottica ad anima attiva ha una lunghezza di 8 m.
L?accoppiatore dicroico impiegato ha i due spezzoni di fibre ottiche componenti tra loro uguali,di tipo step index in silice fusa ed entrambi monomodali sia alla radiazione ottica di segnale sia alla radiazione ottica di pompaggio che hanno un contenuto ed una distribuzione di droganti non attivi identica a quella dei droganti non attivi dello spezzone di fibra ottica ad anima attiva.
In particolare tali spezzoni di fibre ottiche componenti il particolare accoppiatore dicroico impiegato hanno diametri e indici di rifrazione per il core e per il cladding identici a quello dello spezzone di fibra ottica ad anima attiva ;inoltre il tratto di accoppiamento reciproco tra i due spezzoni di fibre ottiche ove esse hanno sostanzialmente in comune le rispettive anime ? di 0.9 cm ed il diametro dell'anima ove questa ? sostanzialmente in comune per entrambi gli spezzoni di fibre ottiche ? di 2,1 micron.
Infine il rapporto tra il diametro dell'anima sostanzialmente in comune tra i due spezzoni di fibre ottiche componenti l'accoppiatore dicroico ed il diametro dell'anima degli stessi alle estremit? ? di 0.4.
La sorgente di radiazione ottica di pompaggio impiegata ? un diodo laser In-Ga-As che emette una radiazione ottica continua di lunghezza d'onda di 980 nm e di 6 mW di potenza.
Nella prova sperimentale sono stati adottati anche due tratti di fibre ottiche di tipo usualmente adottato nelle linee di telecomunicazioni a fibre ottiche aventi diametro di modo alla radiazione di segnale uguale a quello degli spezzoni di fibre ottiche componenti l'amplificatore. Per la prova sperimentale ? stata impiegata come sorgente di radiazione ottica di segnale un diodo laser DFB emettente una radiazione ottica di lunghezza d'onda di 1536 nm con una potenza di 100 nW e per la quale i tratti di fibre ottiche di trasmissione del segnale sono monomodali unicamente per la radiazione ottica di segnale e plurimodali per la radiazione ottica di pompaggio.
I vari componenti sopra elencati sono stati assiemati come segue.
La sorgente ottica di radiazione di segnale ? stata otticamente accoppiata alla estremit? di un tratto di fibra ottica di trasmissione di segnale in modo che praticamente l'intera radiazione emessa dalla sorgente di segnale sia introdotta in tale tratto di fibra ottica.
L'altra estremit? del tratto di fibra ottica appena sopra citato ? stata unita per saldatura testa a testa alla estremit? di uno degli spezzoni di fibra ottica dell'accoppiatore dicroico.
Inoltre alla estremit? dello spezzone di fibra ottica dell'accoppiatore dicroico affiancato a quello a cui & stato unito il tratto di fibra ottica di trasmissione di segnali ? stata accoppiata la sorgente di radiazione ottica di pompaggio precedentemente definita in modo che l'intera potenza emessa dalla stessa che ? di 6 mW penetri nel tratto di fibra ottica in questione dell'accoppiatore dicroico
Alla estremit? dello spezzone di fibra ottica dell'accoppiatore dicroico da cui entrambi i segnali sono in grado di uscire ? collegata mediante saldatura testa a testa una estremit? dello spezzone di fibra ottica ad anima attiva le cui caratteristiche sono state precedentemente riportate.
All'altra estremit? dello spezzone di fibra ottica ad anima attiva ? stata saldata di testa una estremit? dell'altro tratto di fibra ottica di trasmissione di segnali.
L'apparecchiatura di esecuzione delle prove sperimentali ? stata completata accoppiando l'estremit? del tratto di fibra ottica di trasmissione di segnali opposta a quella accoppiata direttamente allo spezzone di fibra ottica ad anima attiva ad un rivelatore di intensit? della radiazione in uscita da tale tratto di fibra ottica e in particolare ad un fotodiodo PIN.
Dalle prove sperimentali effettuate si ? rilevato che utilizzando una sorgente di pompa emettente una radiazione di pompaggio di lunghezza d'onda di 980 nm con una potenza di 6 mW il guadagno ottenuto per la radiazione ottica di segnale adottata, che ? di 1536 nm, ? di 25 dB. Ne deriva come risultato delle prove sperimentali che il rendimento ottenuto, espresso come rapporto tra guadagno e potenza della radiazione ottica di pompaggio impiegata ? di 4,1 dB/mW
Dato che con gli amplificatori noti del tipo in questione il massimo di rendimento ottenibile ricavabile dalla letteratura ad essi relativa risulta essere di 2.2 dB/mW quanto sopra ottenuto con le prove sperimentali dimostra che con il presente trovato viene raggiunto lo scopo precedentemente enunciato di migliorare in misura del 100% il loro rendimento .
Inoltre dalla descrizione delle particolari forme di realizzazione sopra riportata appare anche che la realizzazione di un amplificatore secondo il trovato ed il suo inserimento in una linea di telecomunicazioni a fibre ottiche risultano facili ed estremamente affidabili in quanto realizzabili senplicemente per saldatura testa a testa delle fibre ottiche in gioco.
Per quanto sia stata illustrata e descritta una forma particolare di realizzazione di un amplificatore e di una linea secondo il trovato si intendono comprese nell'ambito di questo tutte le possibili varianti accessibili ad un tecnico del ramo.

Claims (9)

  1. R I V E N D I C A Z I O N I 1) Amplificatore per linee di telecomunicazioni a fibre ottiche di trasmissione di segnali, interponibile tra un primo tratto di fibra ottica della linea ed un secondo tratto di fibra ottica della linea che comprende una sorgente di radiazione ottica di pompaggio, un accoppiatore dicroico connettibile al detto primo tratto di fibra ottica della linea e connesso alla sorgente di radiazione ottica di pompaggio, ed uno spezzone di fibra ottica ad anima attiva, monomodo ad entrambe le radiazioni ottiche di segnale e di pompaggio, avente una estremit? connessa all'accoppiatore dicroico e l'altra estremit? connettibile al detto secondo tratto di fibra ottica della linea, detto amplificatore essendo caratterizzato dal fatto che l'accoppiatore dicroico ? del tipo conprendente due spezzoni di fibre ottiche ad anima non attiva tra loro affiancati per un tratto della loro lunghezza ove sono tra loro otticamente accoppiati per fusione dei rispettivi cladding e sostanziale messa in comune delle rispettive anime per stiro degli spezzoni stessi,entrambi detti spezzoni di fibre ottiche costituenti l'accoppiatore dicroico essendo monomodali sia per la radiazione ottica di segnale sia per la radiazione ottica di pompaggio.
  2. 2) Amplificatore secondo la riv 1 caratterizzato dal fatto che gli spezzoni di fibra ottica costituenti l'accoppiatore dicroico hanno nei rispettivi cladding e nelle rispettive anime una distribuzione di droganti non attivi sostanzialmente identica alla distribuzione dei droganti non attivi presenti nel cladding e nell'anima dello spezzone di fibra ottica ad anima attiva dell'amplificatore stesso.
  3. 3) Amplificatore secondo la riv 1 caratterizzato dal fatto che nell'accoppiatore dicroico il rapporto tra il diametro dell'anima sostanzialmente in comune dei due spezzoni di fibre ottiche componenti ed il diametro dell'anima di questi alle estremit? degli spezzoni stessi ? compreso tra 0.3 e 0.5.
  4. 4) Amplificatore secondo la riv 1 caratterizzato dal fatto che il diametro di modo alla lunghezza d'onda di segnale negli spezzoni di fibre ottiche componenti l'amplificatore ? sostanzialmente uguale al diametro di modo alla detta lunghezza d'onda di segnale dei tratti di fibre ottiche componenti la linea a cui l'amplificatore ? destinato.
  5. 5) A mplificatore secondo la riv 1 caratterizzato dal fatto che nell'accoppiatore dicroico il diametro dell'anima sostanzialmente in comune dei due spezzoni di fibre ottiche componenti ? compreso tra 1.56 e 2.8 per lunghezze d'onda di segnale e di pompaggio rispettivamente di 1536 e 980 nm.
  6. 6) Linea di telecomunicazioni a fibre ottiche comprendente almeno un primo tratto di fibra ottica di trasmissione dei segnali ed almeno un secondo tratto di fibra ottica di trasmissione di segnali reciprocamente collegati otticamente tramite un anplificatore ottico tra essi interposto, detto amplificatore ottico comprendendo una sorgente di radiazione ottica di pompaggio, un accoppiatore dicroico otticamente associato alla sorgente di radiazione ottica di pompaggio ed al primo tratto di fibra ottica di trasmissione della linea, uno spezzone di fibra ottica ad anima attiva monomodale ad entrambe le radiazioni ottiche di segnale e di pompaggio a valle dell'accoppiatore dicroico ed otticamente collegato ad esso, detto spezzone di fibra ottica ad anima attiva essendo inoltre otticamente collegato al secondo tratto di fibra ottica di trasmissione di segnali della linea, detta linea essendo caratterizzata dal fatto che l'accoppiatore dicroico ? del tipo comprendente due spezzoni di fibra ottica ad anima non attiva tra loro affiancati per un tratto della loro lunghezza ove essi sono tra loro otticamente accoppiati per fusione dei rispettivi cladding e sostanziale messa in comune delle rispettive anime per stiro degli spezzoni stessi, entrambi gli spezzoni di fibra ottica dell'accoppiatore dicroico essendo monomodali ad entrambe le radiazioni ottiche di segnale e di pompaggio.
  7. 7) Linea di telecomunicazioni a fibre ottiche secondo la riv 6 caratterizzata dal fatto che gli spezzoni di fibra ottica costituenti l'accoppiatore dicroico, hanno nei rispettivi cladding e nelle rispettive anime una distribuzione di droganti non attivi sostanzialmente identica alla distribuzione dei droganti non attivi presenti nel cladding e nell'anima dello spezzone di fibra ottica ad anima attiva dell'amplificatore stesso.
  8. 8) Linea secondo la riv 6 caratterizzata dal fatto che nell'accoppiatore dicroico il rapporto tra il diametro dell'anima sostanzialmente in comune dei due spezzoni di fibre ottiche componenti ed il diametro dell'anima di questi alle estremit? degli spezzoni stessi ? compreso tra 0.3 e 0.5.
  9. 9) Linea secondo la riv 6 caratterizzata dal fatto che il diametro di modo alla lunghezza d?onda del segnale degli spezzoni di fibre ottiche componenti l'amplificatore ? sostanzialmente uguale al diametro di modo alla detta lunghezza d'onda di segnale dei tratti di fibre ottiche di trasmissione della linea. 10)Linea secondo la riv 6 caratterizzata dal fatto che nell'accoppiatore dicroico dell'amplificatore il diametro dell'anima sostanzialmente in comune dei due spezzoni di fibre ottiche componenti ? compreso tra 1.56 e 2,8 essendo le radiazioni ottiche di segnale e di misura rispettivamente di 1536 e 980 nm.
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