ITMI951535A1 - Sistema di telecomunicazione ottica amplificata a multiplazione a divisione di lunghezza d'onda con limitazione delle variazioni - Google Patents

Abstract

Viene descritto un sistema di telecomunicazione ottica comprendente mezzi di generazione di segnali ottici con lunghezza d'onda diverse, una linea a fibre ottiche con un amplificatore ottico a guida d'onda attivata e mezzi di ricezione. L'amplificatore ottico comprende una prima guida d'onda ottica drogata con una Terra Rara, lungo la quale sono posti, in una posizione prefissata, dei mezzi di attuazione differenziata, in grado di causare un'attenuazione nella banda dei segnali maggiore dell'attenuazione causata alla lunghezza d'onda di pompaggio e dei mezzi di filtraggio, atti ad attenuare di un valore superiore ad un minimo prefissato l'emissione spontanea alle lunghezze d'onda esterne ad una serie di intervalli non sovrapponentisi, ciascuno comprendente uno solo dei segnali ottici; l'amplificatore comprende anche una seconda guida d'onda ottica drogata con una Terra Rara. La posizione e l'attenuazione dei mezzi di attenuazione differenziata e dei mezzi di filtraggio sono scelti in relazione funzionale tra loro per limitare le variazioni di potenza in uscita all'amplificatore.

Description

Descrizione dell'invenzione dal titolo:

"Sistema di telecomunicazione ottica amplificata a multiplazione a divisione di lunghezza d'onda con limitazione delle variazioni di potenza di uscita"

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un sistema di telecomunicazione ottica ed un amplificatore ottico da impiegare in un sistema di telecomunicazione. In particolare riguarda un sistema di telecomunicazione ed un amplificatore adatti ad una trasmissione del tipo a multiplazione a divisione di lunghezza d'onda. In questo tipo di trasmissione si inviano più canali, ovvero più segnali di trasmissione indipendenti tra loro, nella stessa linea, costituita di solito da una fibra ottica, mediante multiplazione in lunghezza d'onda ottica. I canali trasmessi possono essere sia digitali sia analogici e si distinguono fra loro perché ciascuno di essi è associato ad una lunghezza d'onda specifica.

Per consentire la trasmissione su tratte di lunghezza superiore ad alcune centinaia di chilometri, le massime distanze raggiungibili mediante fibra passiva, è necessario rimediare all'attenuazione dei segnali con l'impiego di uno o più amplificatori ottici interposti lungo la linea.

Nella domanda di brevetto IT/MI94A000712, a nome della Richiedente, viene descritta una linea di trasmissione includente amplificatori ottici a fibra drogata collegati in cascata, particolarmente adatta per la trasmissione a multiplazione a divisione di lunghezza d'onda, in cui una combinazione di droganti nel nucleo della fibra consente di ottenere un elevato rapporto segnale/rumore per tutti i canali in una banda prefissata di lunghezze d'onda, anche in presenza di più segnali contemporaneamente alimentati.

Questo risultato è ottenuto tramite l'impiego di fibre amplificatrici in cui la scelta ed il dosaggio di adeguati droganti secondari da impiegare insieme al drogante principale permettono di ottenere una curva di guadagno priva di depressioni significative nell'intera banda di amplificazione.

Più precisamente la domanda di brevetto IT/MI94A000712 riguarda, tra gli altri aspetti, un sistema di telecomunicazione ottica comprendente

- mezzi di trasmissione generanti segnali ottici in una banda di lunghezze d'onda prefissata,

- mezzi di ricezione,

- una linea a fibre ottiche di collegamento tra detti mezzi di trasmissione e detti mezzi di ricezione,

- mezzi di amplificazione ottica a fibra attiva disposti lungo detta linea,

operativamente collegati tra loro per trasmettere detti segnali ottici da detti mezzi di trasmissione a detti mezzi di ricezione, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di amplificazione ottica comprendono almeno una fibra ottica attiva a base di silice, con nucleo drogato con almeno un drogante principale fluorescente ed almeno un drogante secondario, in relazione funzionale tra loro tale da fornire un rapporto segnale/rumore ottico alla ricezione, misurato con ampiezza di filtro 0,5 nm, non inferiore a 15 dB per segnali a lunghezza d'onda compresa in detta banda, sia per un singolo segnale in detta banda, sia in presenza di almeno due segnali a diverse lunghezze d'onda, comprese in detta banda, contemporaneamente alimentati a detti mezzi di amplificazione, per ciascuno di detti segnali.

Preferibilmente detto drogante principale fluorescente è Erbio, sotto forma di ossido e detti droganti secondari sono Alluminio, Germanio, Lantanio, sotto forma dei rispettivi ossidi. La banda di trasmissione prefissata è preferìbilmente compresa tra 1530 e 1560 nm. Preferibilmente la linea secondo l'invenzione comprende almeno tre amplificatori ottici serialmente collegati lungo la linea, almeno uno dei quali possiede una fibra attiva con nucleo drogato con Alluminio, Germanio, Lantanio ed Erbio, sotto forma dei rispettivi ossidi.

L'uso di tale linea in un sistema di telecomunicazione ottica richiede l'impiego di un preamplificatore adeguato, posto tra la linea ed il ricevitore. Per preamplificatore si intende un amplificatore dimensionato per ricevere un segnale di bassa potenza ed amplificarlo, prima dell'invio ad un dispositivo di ricezione, fino ad un livello di potenza adeguato alla sensibilità del dispositivo stesso. (Nel seguito si userà il termine "livello" per indicare in modo abbreviato il "livello di potenza"). Il preamplificatore ha anche il compito di limitare la dinamica dei segnali, riducendo la variazione dei livello dei segnali in ingresso al ricevitore rispetto alla variazione del livello dei segnali provenienti dalla linea di trasmissione, infatti il cambiamento delle condizioni lungo la linea potrebbe far variare il livello dei segnali in uscita. Questo cambiamento può essere dovuto al degrado delle fibre di collegamento (con conseguente perdita di trasparenza), ad eventuali anomalie in esse (ad esempio attenuazioni localizzate causate dalla manipolazione del cavo contenente le fibre ottiche) o al degrado degli amplificatori ottici. Nel caso della linea di trasmissione descritta sono previste variazioni fino ad un massimo di 20 dB. D'altra parte in ingresso al ricevitore ottico, se questo è realizzato secondo le norme europee SDH o le norme statunitensi SONET, il livello dei segnali deve essere compreso in un intervallo da -26 dBm a -11 dBm. Per garantire un margine di sicurezza, tenendo conto delle tolleranze costruttive del preamplificatore, è necessario richiedere che il livello dei segnali in ingresso al ricevitore ottico sia compreso fra -25 dBm e -13 dBm. Il preamplificatore deve dunque comprimere la dinamica dei segnali in modo da portare il loro livello all'interno di questo intervallo.

Nella domanda di brevetto EP567941, a nome della Richiedente, che viene qui incorporata per riferimento, è descritto un amplificatore ottico con limitazione di potenza in uscita, il cui schema generale è rappresentato nella figura 1. Esso è costituito da una fibra ottica drogata con una Terra Rara e divisa in due porzioni 4, 6, alimentata da un segnale 1 e da radiazione di pompaggio proveniente da un laser di pompaggio 2 tramite un accoppiatore dicroico 3. Lungo la fibra è inserito un elemento 5 che assorbe maggiormente la radiazione alla lunghezza d'onda del segnale che alla lunghezza d'onda di pompa.

Il principio di funzionamento di un tale amplificatore con limitazione di potenza è illustrato con riferimento alla figura 2, che mostra l'andamento della potenza di pompaggio (espressa in ordinata a sinistra in mW) e del livello del segnale (espresso in ordinata a destra in dBm) rispetto alla lunghezza normalizzata della fibra (in ascissa). Sono rappresentati due casi: un segnale di ingresso di -25 dBm (segnale "debole"; linea continua) ed un segnale di ingresso di 0 dBm (segnale "forte"; linea tratteggiata). La potenza di pompaggio in ingresso è di 20 mW. L'azione equalizzatrice risulta dall'equilibrio tra le potenze della pompa e del segnale amplificato nei due stadi, prima e dopo l'attenuazione localizzata. Nel primo stadio (fibra 4) il segnale "forte" viene amplificato ad un livello superiore del segnale debole. Il segnale "debole", tuttavia, sfrutta di meno la potenza di pompaggio, la cui componente residua nel secondo stadio (fibra 6) è sufficiente per amplificare il segnale al livello di uscita desiderato.

il segnale "forte", d'altro canto, sfrutta quasi completamente l'energia della pompa nel primo stadio. Verso la fine del secondo stadio la potenza di pompaggio residua è molto bassa ed il segnale viene amplificato in piccola misura o addirittura leggermente attenuato in modo da portarsi allo stesso livello del segnale "debole". I segnali di livello di ingresso intermedio fra i due estremi indicati evolvono ovviamente in maniera analoga verso lo stesso livello di uscita. Scegliendo adeguatamente la posizione dell'assorbitore 5 lungo la fibra un tale amplificatore garantisce segnali con livello di uscita costante entro 1 dB in presenza di segnali d'ingresso con livello variabile entro un intervallo di almeno 15 dB.

Il dispositivo descrìtto in EP567941, utilizzabile nei casi in cui è richiesto un amplificato’ re ottico con una forte compressione della dinamica dei segnali, si presta bene all'impiego come preamplificatore in un sistema di comunicazione "punto - punto", ovvero privo di amplificatori intermedi lungo la fibra che collega trasmettitore e ricevitore. In questo caso il dispositivo viene inserito fra la fibra di collegamento passiva ed il ricevitore.

Il brevetto statunitense US5280383, a nome di J.F. Federici et al., descrive un amplificatore ottico a due stadi in grado di operare con una potenza di pompaggio ridotta. Il primo stadio funziona in regime di amplificazione lineare, il secondo in regime di saturazione, così da operare una certa compressione della dinamica del segnale, in uno dei modi di realizzazione i due stadi sono separati da un isolatore, che può essere seguito da un filtro con una banda passante di circa 10 nm. L'isolatore rimuove l'emissione spontanea amplificata contropropagante, mentre il filtro passa-banda rimuove parte dell’emissione spontanea amplificata propagante nella direzione del segnale, lasciando passare la banda di 10 nm selezionata. A differenza dell'amplificatore descrìtto in EP567941, tuttavia, ogni stadio possiede una sorgente di pompaggio indipendente e il filtro passa-banda assorbe l'eventuale potenza di pompa residua dal primo stadio. Questo amplificatore dunque non mette in gioco il meccanismo descritto di assorbimento differenziato della pompa (a seconda del livello dei segnali) nel primo stadio e di sfruttamento della pompa residua (nel caso di segnali deboli) nel secondo stadio, che è sfruttato nell'amplificatore di EP567941. In presenza del filtro, inoltre, questo amplificatore può funzionare solo in una banda di trasmissione limitata a meno di 10 nm, insufficiente ad una trasmissione a multiplazione a divisione di lunghezza d'onda.

L'articolo "REAP: Recycled Erbium Amplifier Pump", di J.-M.P. Delavaux et al., pubblicato su IEEE Photonics Technology Lettere, voi. 6, n. 3, 03/03/94, pag. 376-379, descrive un preamplificatore a fibra drogata all'Erbio a due stadi utilizzante nel secondo stadio la potenza di pompa residua dal primo stadio, dove l'uso di un isolatore ottico in serie ad un filtro passa-banda con larghezza di banda di 6 nm (-1 dB) tra i due stadi del dispositivo permette di ottenere un alto guadagno ed una bassa figura di rumore per un segnale di lunghezza d'onda compresa nella banda di trasmissione del filtro, nonché una certa compressione della dinamica del segnale. In particolare limitando la banda di trasmissione del dispositivo alla banda passante del filtro viene rimossa l'emissione spontanea alle altre lunghezze d'onda, evitando che essa degradi la condizione di inversione del primo stadio o saturi il secondo stadio. L'articolo è relativo alla trasmissione di un solo canale con lunghezza d'onda all'interno della banda passante di trasmissione del filtro. In nessuna parte esso suggerisce possibili applicazioni del dispositivo in un sistema di telecomunicazione ottica a multiplazione a divisione di lunghezza d'onda.

Allo scopo di realizzare una trasmissione a multi-Iunghezza d'onda, la Richiedente ha provato ad impiegare il dispositivo descritto in EP567941 come preamplificatore al termine di una linea di trasmissione a multiplazione a divisione di lunghezza d'onda con amplificatori in cascata come descritta in IT/MI94A000712. Si è tuttavia riscontrato che l'attesa compressione della dinamica dei segnali fra ingresso ed uscita si manifesta in misura solo limitata: nel caso di variazione di 20 dB del livello dei segnali in ingresso, si è ottenuta una variazione di 14 dB del livello dei segnali in uscita, maggiore di quella consentita dagli standard citati.

Si ritiene che questo inconveniente sia legato all'emissione spontanea ed all'effetto della sua amplificazione suH'assorbimento della energia di pompaggio nei due stadi del dispositivo. Nel caso di telecomunicazione ottica a multiplazione a divisione di lunghezza d'onda, aH'uscita della linea di trasmissione a larga banda con amplificatori in cascata è presente, accanto ai segnali a diverse lunghezze d'onda, una componente di emissione spontanea che è distribuita secondo uno spettro continuo, caratteristico del tipo di fibre amplificatrici impiegate lungo la linea di trasmissione. Il livello dei segnali amplificati è superiore al livello dell'emissione spontanea alla rispettiva lunghezza d'onda e questo garantisce un rapporto segnale/rumore sufficientemente elevato da consentire una ricezione priva di errori. La potenza totale dell'emissione spontanea, tuttavia, è legata all'intensità dei segnali trasmessi. Segnali deboli vengono amplificati lungo la linea con un modesto sfruttamento dell'energia fornita dalla pompa, così che buona parte di questa energia va ad amplificare l'emissione spontanea. Segnali più intensi spopolano in misura maggiore i livelli eccitati dalla pompa e minore è l'energia a disposizione per l'emissione spontanea e per la sua amplificazione. Oltre a dipendere dal livello dei segnali trasmessi, l'emissione spontanea cresce al crescere del numero degli stadi di amplificazione collegati in cascata. Nel caso di una linea di trasmissione a larga banda con amplificatori in cascata collegata ad un dispositivo del tipo di quello descritto in EP567941 l'emissione spontanea proveniente dalla linea di trasmissione viene ulteriormente amplificata lungo la fibra attiva del dispositivo e si somma all'emissione spontanea generata nella fibra attiva stessa.

Si è osservato che l'emissione spontanea, pur se di livello inferiore ai segnali, modifica tramite la dissipazione di energia di pompaggio il meccanismo dell'assorbimento differenziato della pompa per segnali deboli ed intensi, che è alla base dell'effetto di compressione della dinamica dei segnali del dispositivo descritto in EP567941. Più precisamente, in caso di segnali deboli l'emissione spontanea è relativamente intensa e la sua amplificazione assorbe già nel primo stadio dei preamplificatore l'energia resa disponibile dalla pompa. Il secondo stadio quindi non è raggiunto da energia di pompaggio sufficiente per l'amplificazione dei segnali deboli allo stesso livello di uscita ottenuto con segnali di ingresso più forti, cui è sovrapposta una minore emissione spontanea e che sfruttano l'energia di pompaggio presente nel primo stadio del preamplificatore. Complessivamente quindi il secondo stadio non viene utilizzato in modo adeguato nel caso di segnali deboli per carenza di energia di pompaggio residua.

ti buon funzionamento del dispositivo descrìtto in EP567941 come preamplificatore nel caso del sistema di comunicazione "punto - punto" si spiega con il fatto che in quel caso ai segnali provenienti dalla linea di comunicazione non è sovrapposta una quantità relativamente elevata di rumore con una distribuzione spettrale simile all'emissione spontanea della fibra attiva del dispositivo; il dispositivo viene inserito fra la fibra di collegamento passiva ed il ricevitore e l'unica emissione spontanea presente nel preamplificatore è quella prodotta lungo la fibra attiva del preamplificatore stesso, di valore relativamente basso.

Una soluzione ai problemi rilevati è fornita dalla presente invenzione, che consente di operare con linee di trasmissione caratterizzate da una banda passante molto ampia (25 -30 nm) e da un livello dell'emissione spontanea paragonabile al livello dei segnali.

La richiedente ha scoperto che attenuando l'emissione spontanea in una banda di lunghezze d'onda contigua alla banda dei segnali si limita l'assorbimento della pompa causato daH'amplificazione dell'emissione spontanea in misura sufficiente a garantire che l'ultimo stadio disponga sempre della potenza di pompa necessaria per amplificare i segnali al livello desiderato. In particolare si è scoperto che per questo scopo non è necessario rimuovere completamente l'emissione spontanea a tutte le lunghezze d'onda diverse dalla lunghezza d'onda dei segnali, come proposto precedentemente: è sufficiente attenuare di un valore superiore ad un minimo prefissato l'emissione spontanea in un determinato intervallo di lunghezze d'onda vicino alla banda dei segnali, delia quale è stato individuato il rilevante effetto sulla limitazione della dinamica dei segnali.

Secondo un primo aspetto la presente invenzione riguarda un sistema di telecomunicazione ottica comprendente

- mezzi di trasmissione generanti almeno due segnali ottici con lunghezze d'onda diverse e comprese in una banda prefissata di lunghezze d'onda,

- mezzi di ricezione,

- una linea a fibre ottiche di collegamento tra detti mezzi di trasmissione e detti mezzi di ricezione,

- mezzi di amplificazione ottica a guida d'onda attiva disposti lungo detta linea,

operativamente collegati tra loro per trasmettere detti segnali ottici da detti mezzi di trasmissione a detti mezzi di ricezione,

caratterizzato dalla presenza di un preamplificatore ottico posto tra detta linea a fibre ottiche e detti mezzi di ricezione comprendente

- una guida d'onda ottica drogata con una Terra Rara, alimentata tramite mezzi di accoppiamento con radiazione di pompaggio ad una lunghezza d'onda di pompaggio e con i segnali provenienti da detta linea a fibre ottiche

- mezzi di attenuazione differenziata, posti in una prima posizione prefissata lungo detta guida d'onda drogata, in grado di causare un'attenuazione in detta banda prefissata di lunghezze d'onda maggiore per una quantità determinata dell'attenuazione causata a detta lunghezza d'onda di pompaggio,

- mezzi di filtraggio posti in una seconda posizione prefissata lungo detta guida d'onda drogata e dotati di una curva spettrale di attenuazione atta a trasmettere i segnali in detta banda prefissata di lunghezze d'onda senza attenuarli in modo significativo e ad attenuare di un valore superiore ad un minimo prefissato l'emissione spontanea in una banda di lunghezze d'onda contigua a detta banda prefissata,

dove dette prima e seconda posizione prefissata, detta quantità determinata di attenuazione dei mezzi di attenuazione differenziata, detto minimo prefissato di attenuazione dei mezzi di filtraggio e detta banda di lunghezze d'onda contigua a detta banda prefissata sono scelti in relazione funzionale tra loro tale che variazioni della potenza di uno dei segnali in ingresso al preamplificatore entro un intervallo di 20 dB comportino variazioni della potenza in ingresso ai mezzi di ricezione comprese in un intervallo di non più di 12 dB.

Preferibilmente detta banda di lunghezze d'onda contigua alla banda prefissata dei segnali contiene un massimo relativo dell'emissione spontanea della guida d'onda ottica drogata con una Terra Rara facente parte del preamplificatore.

Preferibilmente detta banda di lunghezze d'onda contigua alla banda prefissata dei segnali contiene un massimo relativo dell'emissione spontanea della guida d'onda attiva facente parte dei mezzi di amplificazione.

E' possibile limitare le variazioni della potenza in ingresso ai mezzi di ricezione, per variazioni di 20 dB del livello di ingresso di uno dei segnali, a 9 dB e, con una scelta adeguata dei mezzi di filtraggio, a 6 dB.

I mezzi di filtraggio sono inseriti lungo la guida d'onda drogata preferibilmente in una posizione tra il 15% ed il 50% della lunghezza complessiva della stessa, più preferìbilmente fra il 20% ed il 30%.

Preferibilmente i mezzi di attenuazione differenziata sono inseriti lungo la guida d'onda drogata fra i mezzi di filtraggio e l'uscita, in particolare in una posizione tra il 50 ed il 75% delia lunghezza complessiva della guida d'onda.

E' possibile prevedere dei secondi mezzi di filtraggio atti a trasmettere i segnali senza attenuarli in modo significativo e ad attenuare l'emissione spontanea in almeno una banda di lunghezze d'onda contigua a quella dei segnali. Questi secondi mezzi di filtraggio sono vantaggiosamente situati lungo detta guida d'onda drogata tra il 50% ed il 75% della lunghezza complessiva della guida d'onda.

La guida d'onda ottica drogata è preferibilmente una fibra ottica in silice e la Terra Rara usata come drogante principale è preferibilmente Erbio. Come droganti secondari si possono vantaggiosamente usare Alluminio, Germanio e Lantanio, oppure Alluminio e Germanio. I mezzi di filtraggio hanno preferìbilmente una lunghezza d'onda di taglio (a -3dB) compresa fra 1532 e 1534 nm. Detta banda di lunghezze d'onda dei segnali comprende preferìbilmente la banda da 1535 a 1560 nm.

I mezzi di filtraggio possono essere costituiti da una porzione di fibra ottica avente due nuclei otticamente accoppiati fra loro per lunghezze d'onda nella banda dell'emissione spontanea contigue alla banda dei segnali, con uno dei nuclei coassiale alla fibra e collegato ai due estremi alla guida d'onda drogata e con l'altro nucleo eccentrico e troncato agli estremi. In alternativa i mezzi di filtraggio possono essere vantaggiosamente costituiti da un filtro interferenziale, usato in riflessione. I mezzi di filtraggio possono inoltre comprendere un percorso preferenziale a bassa attenuazione per la lunghezza d'onda pompa. Per esempio possono comprendere: un primo accoppiatore dicroico che separa la radiazione nella banda dei segnali e dell'emissione spontanea verso un primo terminale e la radiazione alla lunghezza d'onda di pompa verso un secondo terminale; un filtro, collegato al primo terminale, in grado di attenuare l'emissione spontanea; un secondo accoppiatore dicroico che combina la radiazione proveniente dal filtro con la radiazione alla lunghezza d'onda di pompa proveniente dal secondo terminale. L'attenuazione di detti mezzi di filtraggio nella banda di lunghezze d'onda contigua alla banda prefissata dei segnali è preferìbilmente di almeno 6 dB, più preferìbilmente di almeno 10 dB.

I mezzi di attenuazione differenziata sono vantaggiosamente costituiti da: un primo accoppiatore dicroico che separa la radiazione nella banda dei segnali verso un primo terminale e la radiazione alla lunghezza d'onda di pompa verso un secondo terminale; un componente attenuatore, in particolare una fibra ottica, collegato al primo terminale, in grado di attenuare i segnali; un secondo accoppiatore dicroico che combina la radiazione proveniente dall'elemento attenuatore con la radiazione alla lunghezza d'onda di pompa proveniente dal secondo terminale. Tra il componente attenuatore ed il secondo accoppiatore dicroico può essere inserito un isolatore ottico.

I mezzi di attenuazione differenziata possono anche essere costituiti da un avvolgimento con un raggio di curvatura prefissato di una o più spire di fibra ottica, eventualmente di una porzione della stessa fibra ottica drogata impiegata per l'amplificatore.

Preferibilmente l'attenuazione dei mezzi di attenuazione differenziata nella banda dei segnali è maggiore dell'attenuazione alla lunghezza d'onda di pompa di una quantità di 5 dB ± 1 dB.

Il sistema di telecomunicazione ottica secondo l'invenzione si mostra particolarmente vantaggioso nel caso in cui i mezzi di amplificazione siano costituiti da tre o più amplificatori ottici a fibra attiva disposti in cascata lungo la linea a fibre ottiche di collegamento. Nel caso degli amplificatori in cascata, infatti, è particolarmente sentito il problema dell'accumulazione di emissione spontanea lungo la linea, specialmente con trasmissione a larga banda, problema che è affrontato e risolto dal sistema secondo la presente invenzione. I mezzi di amplificazione ottica possono comprendere una fibra attiva a base di silice, con nucleo drogato con almeno un drogante principale fluorescente ed almeno un drogante secondario, in relazione funzionale tra loro tale da fornire un rapporto segnale/rumore ottico in ricezione, misurato con ampiezza di filtro 0,5 nm, non inferiore a 15 dB per segnali con lunghezza d'onda compresa in detta banda prefissata quando la potenza dei segnali in ingresso a ciascuno dei detti amplificatori ottici a fibra attiva è non inferiore a -16 dBm. Vantaggiosamente detto drogante principale è l'Erbio e detti droganti secondari sono l'Alluminio, il Germanio ed il Lantanio.

Secondo un secondo aspetto la seguente invenzione riguarda un amplificatore ottico comprendente

- una guida d'onda ottica drogata con una Terra Rara,

- mezzi di ingresso per uno o più segnali compresi in una banda prefissata di lunghezze d'onda ed in un intervallo prefissato di potenze di ingresso,

- mezzi di pompaggio di detta guida d'onda drogata, atti a fornire potenza ottica di pompaggio ad una lunghezza d'onda di pompaggio,

- mezzi di accoppiamento entro detta guida d'onda drogata di detta potenza ottica di pompaggio e di detti segnale o segnali in ingresso,

- mezzi di uscita emettenti ad un determinato livello di uscita uno o più segnali di uscita amplificati dall'emissione stimolata di detta Terra Rara sottoposta a pompaggio in detta guida d'onda drogata,

- mezzi di attenuazione differenziata, posti in una prima posizione prefissata lungo la guida d'onda attiva, in grado di fornire un'attenuazione prefissata di valore differente in detta banda prefissata di lunghezze d'onda rispetto all'attenuazione fornita a detta lunghezza d'onda di pompaggio,

caratterizzato da mezzi di filtraggio posti in una seconda posizione prefissata lungo detta guida d'onda drogata e dotati di una curva spettrale di attenuazione atta a trasmettere i segnali in detta banda prefissata di lunghezze d'onda senza attenuarli in modo significativo e ad attenuare di un valore superiore ad un minimo prefissato l’emissione spontanea in una banda di lunghezze d'onda contigua a detta banda prefissata, dove dette prima e seconda posizione prefissata, detti valori di attenuazione prefìssati dei mezzi di attenuazione differenziata, detto minimo prefissato di attenuazione dei mezzi di filtraggio e detta banda di lunghezze d'onda contigua a detta banda prefissata sono scelti in relazione funzionale tra loro tale che variazioni della potenza di uno dei segnali in ingresso entro un intervallo di 20 dB comportino variazioni della potenza in uscita dall'amplificatore comprese in un intervallo di non più di 15 dB.

Tale amplificatore ottico può essere vantaggiosamente realizzato secondo una o più delle realizzazioni preferenziali suggerite a riguardo del preamplificatore facente parte del sistema di telecomunicazione ottica secondo il primo aspetto della seguente invenzione. Maggiori informazioni potranno essere ricavate dalla seguente descrizione, con riferimento ai disegni allegati in cui si mostra:

in fig. 1 lo schema di un amplificatore conosciuto;

in fig. 2 l'andamento della potenza di pompa e del livello del segnale lungo i due stadi dell'amplificatore di figura 1, per due segnali di ingresso di diversa potenza;

in fig. 3 lo schema di un amplificatore secondo la presente invenzione;

in fig. 4 lo spettro dell'emissione spontanea di una fibra drogata ai Er/AI/Ge/La; in fig. 5 la caratteristica di trasmissione di un filtro ferma banda del tipo fibra ottica a due nuclei adatto per l'impiego nell'amplificatore;

in fig. 6 lo schema di un esperimento per la misura delle caratteristiche di un amplificatore secondo la presente invenzione;

in fig. 7 uno spettro in ingresso (A) ed in uscita (B) all'amplificatore nel caso di quattro segnali alimentati tramite una linea di trasmissione con amplificatori in cascata con attenuazione di 20 dB tra gli stadi di amplificazione;

in fig. 8 uno spettro in ingresso (A) ed in uscita (B) aH'amplifìcatore nel caso di quattro segnali alimentati tramite una linea di trasmissione con amplificatori in cascata con attenuazione di 28 dB tra gli stadi di amplificazione;

in fig. 9 la relazione fra livello di ingresso e livello di uscita per segnali a quattro lunghezze d'onda nel caso di amplificatore secondo lo stato dell'arte (A) e secondo l'invenzione (B) ;

in fig. 10 lo schema di un elemento filtrante alternativo;

in fig. 11 lo schema di un sistema di telecomunicazione ottica secondo la presente invenzione.

in fig. 12 lo schema di un amplificatore di linea a due stadi secondo la presente invenzione;

in fig. 13 lo schema di un amplificatore di linea a due stadi secondo una versione alternativa della presente invenzione.

Nella figura 3 è rappresentato un esempio di realizzazione di un amplificatore secondo un aspetto della presente invenzione. Convenientemente tale amplificatore può essere impiegato come preamplificatore in un sistema di comunicazione ottica a multiplazione a divisione di lunghezza d'onda con amplificatori in cascata; esso prevede una fibra ottica drogata con una Terra Rara, preferìbilmente Erbio, divisa in tre porzioni 5, 7 e 9 e alimentata con un segnale di pompaggio proveniente da un laser 3 tramite un accoppiatore dieroico 4. I segnali a diverse lunghezze d'onda comprese in una determinata banda di trasmissione, entranti attraverso un terminale di ingresso 1, passano per un primo isolatore ottico 2 e vengono inviati tramite l'accoppiatore dicroico 4 alla prima porzione 5 di fibra drogata. La porzione 5 è connessa alla porzione di fibra 7 tramite un filtro ferma-banda 6, che è in grado di attenuare l'emissione spontanea presente in una banda di lunghezze d'onda contigua alla banda di trasmissione dei segnali. Questo filtro presenta invece un'attenuazione trascurabile nella banda di lunghezze d'onda dei segnali e alla lunghezza d'onda di pompaggio.

I segnali vengono ulteriormente amplificati nella porzione di fibra 7, la quale termina in un attenuatore differenziato 8, che causa un'attenuazione nella banda dei segnali maggiore di una quantità prefissata rispetto all'attenuazione causata alla lunghezza d'onda di pompaggio.

Nell'esempio l'attenuatore 8 funziona separando la radiazione incidente secondo le lunghezze d'onda, attenuando la componente dei segnali e lasciando inalterata la pompa, e ricombinando in seguito le due componenti. La radiazione alla lunghezza d'onda dei segnali viene guidata da un accoppiatore dicroico 12 verso una fibra attenuatrice 13, dove viene attenuata di un fattore prefissato. La fibra 13 può essere seguita da un isolatore ottico 14, che fornisce un'ulteriore attenuazione nella direzione di propagazione dei segnali. La radiazione di pompaggio transita senza attenuazione (se si trascura la piccola perdita dovuta agli accoppiatori) lungo un altro ramo dell'accoppiatore dicroico 12 e viene ricombinata con i segnali in un accoppiatore dicroico 15. Nell'esempio la fibra attenuatrice 13 è costituita da un tratto di circa 0,4 m di fibra in silice drogata al Titanio con apertura numerica di 0,109, lunghezza d'onda di taglio di 1180 nm e attenuazione di circa 5,1 dB a 1550 nm.

L'isolatore 14 può comprendere o può essere sostituito da secondi mezzi di filtraggio includenti un filtro del tipo descritto con riferimento al filtro 6 ed avente le stesse caratteristiche di attenuazione e di banda filtrata. Tali secondi mezzi di filtraggio contribuiscono ad eliminare la frazione di emissione spontanea ulteriormente generata nella porzione di fibra 7 in detta banda contigua ai segnali.

L'ultima porzione di fibra 9, collegata all'uscita dell'attenuatore 8, agisce sui segnali amplificandoli o attenuandoli in funzione della maggiore o minore potenza residua di pompa, cioè in ultima analisi del livello dei segnali in ingresso, col risultato di comprimere la dinamica dei segnali in uscita rispetto alla dinamica dei segnali in ingresso. I segnali vengono trasmessi infine attraverso un isolatore 10 ad un terminale di uscita 11.

Come fibra attiva è stata impiegata una fibra in silice drogata con Er/AI/Ge/La, del tipo di quella descritta nella domanda di brevetto IT/MI94A000712, con la seguente composizione del nucleo, espressa in contenuto percentuale in peso di ossido:

Tale fibra presentava un'apertura numerica di 0.219 ed una lunghezza d'onda di taglio di 911 nm. La curva di emissione di questo tipo di fibra è riportata nella figura 4, che è stata ricavata utilizzando una fibra della lunghezza di 11 m sottoposta a pompaggio a 980 nm con una potenza di pompa trasmessa nella fibra di circa 60 mW. La lunghezza scelta per la fibra corrisponde ad una efficiente utilizzazione della potenza di pompa adottata. Come si osserva dalla figura tale fibra presenta emissione spontanea con un picco a 1530 nm.

I mezzi di filtraggio vengono preferibilmente posti lungo la guida d'onda in una posizione diversa dall'ingresso della guida d'onda stessa. I mezzi di filtraggio possono cosi rimuovere non solo l'emissione spontanea proveniente dalla linea di trasmissione, ma anche parte dell'emissione spontanea generata lungo la guida d'onda ed in questo modo evitare che l'amplificazione dell'emissione spontanea consumi l'energia di pompa disponibile e pregiudichi la capacità del dispositivo di amplificare segnali deboli. Il posizionamento dei mezzi di filtraggio all'ingresso della guida d'onda aumenterebbe le perdite di ingresso, peggiorando nella stessa misura la figura di rumore alle lunghezze d'onda di azione del filtro.

In accordo con quanto sopra, la posizione del filtro è quindi scelta in modo da far si che esso possa eliminare o attenuare sia il picco di emissione spontanea, contiguo alia banda dei segnali, progressivamente formatosi lungo la linea, sia una frazione significativa del picco dell'emissione spontanea generata nella prima parte dell'amplificatore, così da rendere efficace il meccanismo di compressione sopra descritto, senza tuttavia introdurre penalizzazioni nel segnale, quando esso è di bassa intensità.

Nella struttura descritta una conveniente posizione del filtro 6 è tra il 15% ed il 50% e preferibilmente tra il 20% ed il 30% della lunghezza complessiva della fibra attiva dell'amplificatore.

La posizione dell'attenuatore differenziato 8 può essere scelta in base ai criteri descrìtti nella domanda di brevetto EP567941 già citata, in particolare tra il 50% ed il 75% della lunghezza complessiva della fibra attiva.

Il tecnico del ramo, in presenza di specifiche caratteristiche del sistema e dei dispositivi impiegati, potrà in ogni caso scegliere le collocazioni più appropriate per realizzare il meccanismo operativo dell'invenzione, come descritto.

Nell'esempio indicato sono state scelte porzioni di fibra 5, 7 e 9 con lunghezza rispettivamente di 3, 5 e 5 m, corrispondenti ad un posizionamento del filtro 6 e dell'attenuatore differenziato 8 rispettivamente intorno al 23% e intorno al 62% della lunghezza complessiva della fibra drogata.

Il filtro ferma-banda ("notch") 6 è del tipo costituito da una porzione di fibra ottica avente due nuclei otticamente accoppiati tra loro ad una prescelta lunghezza d'onda, uno dei quali coassiale alle fibre ottiche collegate e l’altro eccentrico e troncato agli estremi, come descritto nei brevetti EP441211 e EP417441 a nome della Richiedente, la cui descrizione è qui incorporata per riferimento. Tale filtro è dimensionato in modo da accoppiare nel nucleo eccentrico una banda di lunghezze d'onda, corrispondente al picco dell'emissione spontanea della fibra drogata, contigua alla banda di trasmissione dei segnali; la troncatura del nucleo eccentrico agii estremi consente di disperdere le lunghezze d'onda in esso trasferita nel mantello della fibra, così che essa non viene più riaccoppiata nel nucleo principale. Nell'esperimento eseguito è stata usata una fibra a due nuclei del tipo descritto, in silice drogata al Germanio con i seguenti valori dei parametri:

attenuazione a 1530 nm 6 dB

lunghezza d'onda corrispondente

ad una attenuazione di 3dB 1533 nm

lunghezza del filtro 35 mm

distanza tra i nuclei 18 μm

diametro del nucleo centrale 4 μm (NA 0,195)

diametro del nucleo eccentrico 9 μm (NA 0,135)

La curva di risposta spettrale del filtro a due nuclei è riportata in figura 5.

Il laser di pompa 3 è un laser di tipo Quantum Well con le seguenti caratteristiche: lunghezza d'onda di emissione λp = 980 nm;

Potenza ottica massima di uscita Pu = 70 mW.

Laser del tipo indicato sono prodotti, ad esempio, da LASERTRON Ine., 37 North Avenue, Burlington, MA, (US).

Gli accoppiatori dicroici 3, 8 sono accoppiatori a fibre fuse, formati con fibre monomodaii a 980 e nella banda 1530 - 1560 nm di lunghezza d'onda, con variazione di potenza ottica in uscita in funzione della polarizzazione < 0,2 dB. Accoppiatori dicroici del tipo indicato sono noti e commerciali e sono prodotti, ad esempio, da GOULD Ine., Fibre Optic Division, Baymeadow Drive, G!em Burnie, MD, (US), e da SIFAM Ltd., Fibre Optic Division, Woodland Road, Torquay, Devon, (GB).

Gli isolatori ottici 2, 10 e 14 sono isolatori a controllo di polarizzazione, di tipo indipendente dalla polarizzazione del segnale di trasmissione, con isolamento maggiore di 35 dB e riflettività inferiore a -50 dB. Gli isolatori usati sono il modello MDL 1-15 PIPT-A S/N 1016 della società ISOWAVE, 64 Harding Avenue, Dover, N.J., (US).

Nella figura 6 è riportata la configurazione sperimentale impiegata per misurare le proprietà deH'amplificatore descritto. In tali esperimenti quattro segnali 37, 38, 39, 40, rispettivamente a lunghezze d'onda λ1 = 1536 nm, λ2 = 1544 nm, λ3 = 1550 nm e λ4 =1556 nm, sono stati alimentati in una fibra 41, attraverso un multiplatore di lunghezze d'onda 42. I segnali erano generati rispettivamente da un laser DFB a 1536 nm, incorporato nell'apparato terminale che costituiva il ricevitore; da un laser ECL, a lunghezza d'onda variabile, preselezionata a 1544 nm, ad emissione continua, modello HP81678A, di produzione HEWLETT PACKARD Co., Rockwell, MD (US); da un laser DFB a 1550 nm, ad emissione continua, prodotto da ANRITSU Corp., 5-10-27 Minato-ku, Tokyo (JP); da un laser DFB a 1556 nm, ad emissione continua, di produzione ANRITSU. Il multiplatore 42 è stato realizzato per mezzo di un ripartitore (splitter) 1x4, prodotto da E-TEK DYNA-MICS Ine., 1885 Lundy Ave., San Jose, CA, (US).

Il livello dei segnali in ingresso alla linea è stato regolato attraverso un pre-equa lizzatore 43; dopo un amplificatore di potenza 44 i segnali sono stati inviati in una linea di trasmissione comprendente quattro amplificatori di linea 45, 45', 45", 45IH, con interposti rispettivi attenuatori variabili 46, atti a simulare rispettive tratte di fibra ottica con differenti condizioni di attenuazione. Al termine della linea di trasmissione è stato posto l'amplificatore ottico secondo la presente invenzione descritto in precedenza con riferimento alla figura 3.

L'uscita dell'amplificatore è stato collegato ad un analizzatore di spettro ottico 48.

Il pre-equalizzatore 43 era costituito da quattro attenuatori variabili 43a, prodotti dalla JDS FITEL Ine., 570 Heston Drive, Nepean, Ontario, (CA), la cui attenuazione è stata calibrata in funzione della potenza ottica del canale rispettivo. L'amplificatore di potenza 44 era il modello TPA/E-12, posto in commercio dalla Richiedente. Gli amplificatori 45, 45', 45", 45'" erano uguali tra loro e fornivano ciascuno un guadagno di circa 30 dB, con una potenza in uscita totale di 14 dBm. Detti amplificatori facevano uso della fibra drogata ai Er/AI/Ge/La presentata in ΙΤ/ΜΙ94Α000712 e descritta in precedenza. Gli attenuatori ottici erano il modello VA5 prodotto dalla già citata JDS FITEL. L'analizzatore di spettro ottico era il modello TQ8345 prodotto da ADVANTEST CORPORATION, Shinjuku-NS Bldg., 2-4-1 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo (JP).

Esperimento 1

In un primo esperimento gli attenuatori 46 fornivano ciascuno una attenuazione di 28 dB, corrispondente a circa 100 km di fibra ottica. Sono state misurate la potenza complessiva e la potenza dei soli segnali sia in ingresso sia in uscita dall'amplificatore 47 configurato con il filtro ferma-banda. La potenza totale misurata in ingresso era di 25,1 μW (-16,0 dBm), di cui 3,7 μW (-24,3 dBm) rappresentavano la potenza dei segnali. Il rapporto tra la potenza dei segnali e la potenza totale era dunque di 0,147. La potenza totale in uscita daH'amplificatore era di 2,81 mW (4,5 dBm) di cui 0,88 mW (-0,55 dBm) corrispondevano alla potenza dei segnali. In uscita il rapporto fra la potenza dei segnali e la potenza totale ammontava a 0,313 ed era più che raddoppiato rispetto all'ingresso.

Esperimento. 2

In un secondo esperimento l'amplificatore 47 descritto è stato messo a confronto con un amplificatore 47' secondo lo stato deH’arte, realizzato con componenti e specifiche analoghi a quelli utilizzati per l'amplificatore 47 e descritti con riferimento alla figura 3, ma omettendo il filtro ferma-banda 6 e collegando fra loro le tratte di fibra 5 e 7.

Le figure 7A e 7B mostrano gli spettri misurati in uscita rispettivamente agli amplificatori 47' (senza filtro ferma-banda) e 47 (con filtro ferma-banda) nel caso in cui gli attenuatori variabili 46 erano regolati in modo da fornire ciascuno un'attenuazione di 20 dB. Questi valori di attenuazione corrispondono ad una linea di trasmissione in regime normale di funzionamento, con segnali "forti" in ingresso all'amplificatore 47 o 47'. Il confronto delle figure mostra come nel caso di segnali "forti" i due amplificatori si comportino in modo simile, garantendo livelli di uscita equivalenti per i segnali. E' opportuno notare che la differenza nel livello di uscita fra i segnali a diverse lunghezze d'onda, cioè la diversa altezza dei picchi dei segnali, riscontrabile in entrambi i casi, è imputabile al diverso fattore di amplificazione alle diverse lunghezze d'onda della linea di trasmissione con gli amplificatori ottici 45. Questa differenza non influisce tuttavia sul rapporto segnale/rumore, ovvero sulla qualità della trasmissione. Il livello dei singoli segnali nel caso di uso dell'amplificatore con filtro, invece, è rimasto pressoché lo stesso del caso senza filtro. Le posizioni in ordinata delle linee C e D indicano nelle due figure il livello di uscita più alto e più basso dei quattro segnali di prova, rispettivamente con λ - λ4 = 1556 nm e con λ = λ, = 1536 nm. Il segnale a λ = λ4 aveva un livello di uscita di 2,6 dBm nel caso senza filtro (figura 7A) e di 3,5 dBm nel caso con filtro (figura 7B), mentre il segnale a λ = λ, aveva un livello di uscita di -7,1 dBm nel caso senza filtro e di -8,3 dBm nel caso con filtro. Si può notare inoltre che, come previsto, l'emissione spontanea con lunghezza d'onda intorno al picco a 1531 nm era notevolmente attenuata in presenza del filtro ferma-banda rispetto al caso senza filtro.

Esperimento 3

La superiorità dell'amplificatore secondo l'invenzione rispetto al dispositivo secondo lo stato dell'arte potrà ora essere apprezzata dal confronto delle figure 8A e 8B, ricavate in una situazione sperimentale analoga a quella dell'esperimento 2, con la sola differenza del valore di attenuazione degli attenuatori variabili 46 di figura 6, che per la nuova prova era stato fissato in 28 dB per ciascuno degli attenuatori. Scegliendo questo valore sono state simulate le condizioni di più forte attenuazione previste per il funzionamento di una linea di comunicazione ottica del tipo descritto in IT/MI94A000712 a seguito di attenuazioni localizzate lungo le fibre, di attenuazioni dovute all'invecchiamento delle fibre o di perdita di amplificazione negli amplificatori ottici. Queste condizioni corrispondono a segnali "deboli" in ingresso all’amplificatore. La figura 8A, relativa al caso di assenza del filtro ferma-banda, mostra livelli di uscita dei segnali compresi fra -8,3 dBm (λ = λ, = 1536 nm, linea C) e -12,9 dBm (λ = λ2 = 1544 nm, linea D). La figura 8B, ottenuta nella configurazione con filtro, indica invece livelli di uscita compresi fra -3,7 dBm (λ = λ1 linea C) e -7,2 dBm (λ = X2, linea O), significativamente più vicini (in confronto al caso della figura 8A) ai livelli di uscita raggiunti in condizioni di bassa attenuazione (ovvero di segnali "forti" in ingresso all'amplificatore). L'effetto del filtro ferma-banda è anche in questo caso riscontrabile nella banda dell'emissione spontanea contigua alla banda dei segnali, sensibilmente attenuata nello spettro della figura 8B rispetto a quello della figura 8A. Confrontando le figure 7B e 8B, relative alla configurazione sperimentale con l'amplificatore dotato di filtro nel caso di segnali in ingresso rispettivamente "forti" e "deboli", si può notare infine come il picco dell'emissione spontanea abbia raggiunto un livello ridotto rispetto ai segnali nel primo caso, un livello paragonabile ai segnali nel secondo caso. L'amplificatore garantiva un livello di uscita sufficientemente elevato anche nel caso di segnali in ingresso "deboli" sovrapposti all'emissione spontanea.

Esperimento 4

Una serie sistematica di prove, effettuate variando il livello di ingresso dei segnali, ha consentito di ottenere i dati riportati nelle figure 9A e 9B, che visualizzano la maggiore compressione della dinamica dei segnali raggiunta con l'amplificatore secondo l'invenzione rispetto al dispositivo noto secondo lo stato dell'arte. Le curve riportano l'andamento della potenza dei segnali in uscita dall'amplificatore in funzione delia potenza dei segnali in ingresso, per ognuna delle quattro lunghezze d'onda di prova, sia nel caso in cui l'amplificatore 47 sia configurato con il filtro ferma-banda (figura 9B) sia nel caso di amplificatore senza filtro (figura 9A). Si osserva che la variazione della potenza di uscita è ridotta in misura significativa nel caso del dispositivo secondo l'invenzione. In particolare facendo variare la potenza dei segnali in ingresso nell’intervallo fra -35 dBm e -12 dBm, si è ottenuta nel caso dell'amplificatore con filtro ferma-banda (figura 9B) una differenza massima di 9 dB fra la potenza di uscita più alta (+3 dBm) e più bassa (-6 dBm) misurata ad una delle lunghezze d'onda (λ = λ4 = 1556 nm). Nel caso dell'amplificatore senza filtro (figura 9A) la massima differenza delle potenze estreme ( rispettivamente 3 dBm e -11 dBm) è stata di 14 dB nelle stesse condizioni per i segnali in ingresso. Si può notare che i valori di potenza in uscita dall'amplificatore, nel caso di uso di filtro ferma-banda, sono più alti di quanto previsto per un preamplificatore dagli standard citati in precedenza. Considerando l'attenuazione data da componenti quali un demultiplatore (6 dB nel caso di quattro canali) e i filtri (circa 3 dB su ogni canale) che dovranno essere interposti fra il preamplificatore ed il ricevitore, tuttavia, un attenuatore aggiuntivo da circa 7 dB può essere sufficiente a riportare le potenze di uscita entro l'intervallo richiesto da -25 dBm a -13 dBm, senza introdurre penalizzazioni nella qualità della ricezione.

L'utilizzo di un filtro 6 con una più forte attenuazione in corrispondenza del picco di emissione spontanea e/o con una maggiore pendenza della curva spettrale di risposta può portare ad una più efficace rimozione dell'emissione spontanea e ad una maggiore compressione della dinamica dei segnali.

In particolare il filtro ferma-banda 6 può essere un filtro interferenziale. Sul mercato sono disponibili filtri interferenziali che funzionano come passa-banda in trasmissione e come ferma-banda in riflessione. In particolare il modello WD1530 TF1, prodotto dalla JDS FITEL si presta ad essere usato nella presente invenzione. I dati relativi alla componente riflessa, che è quella utilizzata, sono:

attenuazione a 1530 nm 10 dB

lunghezza d'onda corrispondente

ad una attenuazione di 3dB 1534 nm

La variazione del livello di uscita prevista con questo filtro è di 6 dB per variazioni di 20 dB del livello di ingresso.

Oltre a quelli indicati è possibile utilizzare filtri di altro tipo che presentino proprietà analoghe o più strìngenti riguardo all'assorbimento dell'emissione spontanea e alla trasparenza nella banda di trasmissione dei segnali e alla lunghezza d'onda di pompaggio.

Come sopra indicato il valore di attenuazione dell'elemento filtrante 6 può essere scelto più o meno elevato in relazione al grado di compressione della dinamica dei segnali desiderata. Si è tuttavia osservato che ai fini di consentire che il meccanismo dell'assorbimento differenziato della pompa per segnali deboli ed intensi porti ad una dinamica dei segnali adatta alle caratteristiche del ricevitore non è necessario far uso di rilevantissimi valori di filtraggio del picco di emissione spontanea contiguo ai segnali, essendo già sufficiente introdurre un'attenuazione di detto picco per ottenere i risultati desiderati.

Per ridurre ulteriormente l'assorbimento della pompa da parte dell'elemento filtrante 6 è possibile prevedere un percorso a bassa attenuazione per la pompa che ne eviti il passaggio per il filtro vero e proprio. Ad esempio si può sostituire l'elemento filtrante con la struttura rappresentata nella figura 10 che comporta due accoppiatori dicroici 1 e 4 dello stesso tipo di quelli descritti in precedenza, dove la radiazione di pompa transita senza attenuazione per il percorso 3 mentre i segnali passano per il filtro 2.

In alternativa alla fibra drogata con Er/AI/Ge/La è possibile impiegare una fibra in silice drogata con Er/AI/Ge, con un picco dell'emissione spontanea intorno a 1531,5 nm.

Benché specificamente descritta in relazione ad un amplificatore a fibra ottica drogata, la presente invenzione si applica ugualmente all'impiego in amplificatori di diverso tipo, facenti uso di una guida d'onda ottica drogata con una Terra Rara, preferibilmente Erbio. Un sistema di telecomunicazione ottica secondo la presente invenzione potrà essere realizzato utilizzando lo schema della figura 11. Il sistema fa uso di buona parte dei componenti utilizzati nel dispositivo sperimentale della figura 6, componenti che sono stati indicati con lo stesso numero di riferimento. In sostituzione degli attenuatori variabili 46 vengono impiegate delle tratte di fibra ottica passiva 46', preferibilmente monomodale ed il preamplificatore 47, costituito da un amplificatore ottico secondo un aspetto della presente invenzione, viene seguito da un demultipiatore 49, una serie di quattro filtri 50-53 con banda passante di centrata intorno ad ognuna delle lunghezze d'onda dei segnali e quattro ricevitori 54-57. Il numero dei segnali contemporaneamente trasmessi non è evidentemente limitato a quattro, essendo legato solo alla separazione minima fra le lunghezze d'onda di canali di comunicazione adiacenti.

In un sistema di telecomunicazione ottica secondo la presente invenzione, come fino a qui descrìtta, è presente, lungo una linea di trasmissione con amplificatori in cascata, accanto ai segnali a diverse lunghezze d'onda, una componente di emissione spontanea che è distribuita secondo uno spettro continuo, caratteristico del tipo di amplificatori di linea presenti lungo la linea di trasmissione.

Il brevetto US5283686, a nome di D.R. Huber, descrive, tra l'altro, un amplificatore ottico con un filtro per ridurre l'emissione spontanea. In una versione del dispositivo, adatta per l'uso in un sistema a multiplazione a divisione di lunghezza d'onda (WDM), l'amplificatore comprende una fibra ottica drogata con Erbio, collegata ad un laser di pompa mediante un accoppiatore WDM; il filtro comprende un cireolatore ottico e dei riflettori a reticolo di Bragg collegati in cascata ad una delle porte del cireolatore, ciascuno in grado di riflettere sostanzialmente solo una stretta banda di lunghezze d’onda comprendente uno dei segnali di comunicazione. In un tale dispositivo i segnali, amplificati nella fibra drogata, vengono riflessi dai riflettori a reticolo e, attraverso il cireolatore ottico, raggiungono l'uscita, mentre l'emissione spontanea non viene riflessa dai reticoli ed esce dal dispositivo prima di raggiungere l'uscita.

Il brevetto US5392153, a nome J. P. Delavaux, descrive un amplificatore ottico a due stadi in cui il secondo stadio è pompato con la radiazione di pompa non utilizzata nel primo stadio. In una configurazione un multiplatore demultipla la pompa ed il segnale di ingresso amplificato, provenienti dal primo stadio e quindi multipla il segnale di ingresso amplificato con la pompa residua nel secondo stadio per un'ulteriore amplificazione. L'amplificatore comprende mezzi atti a prelevare il segnale di ingresso amplificato da detto multiplatore e a fornire un isolatore fra il primo ed il secondo stadio, isolatore che può essere un isolatore ottico, un giunto a fusione fra fibre ottiche, un elemento attenuante oppure un filtro in lunghezza d'onda.

Secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione, particolari tipi di filtri a riflessione selettiva consentono sia di introdurre un'attenuazione differenziale fra segnali e pompa, sia di eliminare l'emissione spontanea a tutte le lunghezze d'onda della banda di amplificazione di un amplificatore ottico in cui i canali di comunicazione non siano presenti.

Secondo un altro aspetto, la presenza di un ulteriore stadio di amplificazione consente di comprimere ulteriormente la dinamica dei segnali.

Amplificatori del tipo descrìtto risultano particolarmente vantaggiosi in reti ottiche in cui i segnali possano pervenire ad una stazione ricevente dopo aver seguito percorsi differenti e non predeterminati. La capacità dell'amplificatore di equalizzare le potenze consente In questo caso di mantenere costante lungo porzioni della rete il livello di segnali contemporaneamente amplificati, indipendentemente dai differenti percorsi che i segnali stessi possono avere in precedenza subito.

Un amplificatore ottico di linea a due stadi secondo la presente invenzione, adatto per l’impiego in un sistema di telecomunicazione ottica a multiplazione a divisione di lunghezza d'onda, verrà ora descritto con riferimento alla figura 12.

In particolare tale amplificatore prevede due stadi e lungo il primo di tali stadi sono posti mezzi di attenuazione differenziata e mezzi di filtraggio, in modo da realizzare complessivamente la compressione del guadagno indicata.

La descrizione farà riferimento ad un amplificatore di linea adatto, in particolare per quanto riguarda il numero dei segnali di comunicazione, all'impiego in un sistema di telecomunicazione ottica del tipo di quello descritto con riferimento alla figura 11 , al posto degli amplificatori di linea 45, 45', 45”, 45'”. Il numero dei segnali contemporaneamente amplificati non è tuttavia limitato ai quattro descritti, ed è vincolato solo dall'esigenza di mantenere la separazione tra le lunghezze d'onda degli stessi superiore ad un valore minimo, dipendente dalle caratteristiche specifiche del sistema adottato. L'amplificatore di linea potrà essere eventualmente adattato dal tecnico del ramo in base a specifiche esigenze del sistema di telecomunicazione dove deve essere impiegato.

Con 140 verrà indicato il primo stadio del dispositivo, in esso un primo accoppiatore dicroico 103 alimenta i segnali di comunicazione, provenienti da un ingresso 101 attraverso un primo isolatore ottico 102, e la radiazione di pompaggio, proveniente da una prima sorgente ottica di pompaggio 104 collegata all'accoppiatore dicroico 103, ad un primo tratto 105 di fibra ottica attiva, drogata con una Terra Rara, la cui uscita termina in un secondo accoppiatore dicroico 106.

L'accoppiatore dicroico 106, come il precedente accoppiatore dicroico 103, è del tipo atto a combinare verso un'uscita comune della radiazione alla lunghezza d'onda di pompa e della radiazione nella banda di lunghezze d'onda dei segnali di comunicazione, alimentate a due ingressi separati, e rispettivamente a separare verso due uscite separate la radiazione di pompa ed i segnali di comunicazione alimentati ad un ingresso comune.

Un'uscita dell'accoppiatore dicroico 106 termina in un ingresso di un accoppiatore dicroico 117, dello stesso tipo dei precedenti, in modo da costituire un percorso a bassa attenuazione per la radiazione di pompaggio.

Tra un'altra uscita dell'accoppiatore dicroico 106 ed un altro ingresso dell'accoppiatore dicroico 117 è collegato un circuito ottico 130 di attenuazione e filtraggio. Esso comprende un cireolatore ottico 109, ad una prima porta 107 del quale è collegata un'uscita dell'accoppiatore dicroico 106; alla seconda porta 108 del medesimo cireolatore ottico sono collegati in serie una fibra attenuatrice 110 e dei filtri a riflessione selettiva 111, 112, 113, 114, seguiti da una terminazione a bassa riflessione 115. Una terza porta 116 del cireolatore ottico 109 è collegata all'accoppiatore dicroico 117.

L'uscita di quest'ultimo termina in un secondo tratto 118 di fibra ottica attiva, drogata con una Terra Rara, che è seguito da un secondo isolatore ottico 119.

L'isolatore 119 collega il primo stadio del dispositivo al secondo stadio 150.

Il secondo stadio comprende un terzo tratto 120 di fibra ottica attiva drogata con una Terra Rara, ad un primo estremo del quale vengono alimentati i segnali di comunicazione provenienti dal primo stadio attraverso l'isolatore 119. La radiazione di pompaggio proveniente da una seconda sorgente ottica di pompaggio 122 viene alimentata nella fibra attiva attraverso un quarto accoppiatore dicroico 121 , collegato ad un secondo estremo della fibra attiva 120, opposto a detto primo estremo. I segnali di comunicazione transitano, attraverso l'accoppiatore dicroico 121 , verso un terzo isolatore ottico 123, ad esso collegato, e quindi ad un'uscita 124.

La fibra ottica attiva è preferibilmente una fibra ottica in silice. La Terra Rara usata come drogante principale è preferìbilmente Erbio. Come droganti secondari si possono vantaggiosamente usare Alluminio, Germanio e Lantanio, oppure Alluminio e Germanio. Come fibra attiva può essere impiegata ad esempio una fibra del tipo di quella presentata nella già citata domanda di brevetto IT/MI94A000712 e descritta in precedenza.

Anche per gli accoppiatori dicroici 103, 106, 117, 121 e per gli isolatori ottici 102, 119, 123, possono essere impiegati i rispettivi dispositivi descrìtti in precedenza.

Le sorgenti di pompa 104 e 122 possono essere ad esempio laser "Quantum Weli". In particolare la sorgente 104 può essere del tipo già descritto con riferimento all'amplificatore di figura 3, mentre per la sorgente 122 è prevista una potenza ottica massima di emissione di circa 80 mW alla lunghezza d'onda di 980 nm.

Per filtro con riflessione selettiva alla lunghezza d'onda λ di uno dei segnali di comunicazione in un sistema di telecomunicazione ottica a multiplazione a divisione di lunghezza d'onda si intende un componente ottico in grado di riflettere una frazione sostanziale della radiazione con lunghezza d'onda compresa in una banda di lunghezza d'onda prefissata e trasmettere una frazione sostanziale della radiazione con lunghezza d'onda esterna a detta banda prefissata, dove detta banda di lunghezze d'onda prefissata include la lunghezza d'onda λ ed esclude le lunghezze d'onda degli altri segnali di comunicazione.

L'uscita del filtro a riflessione selettiva 114 (quello posto a maggiore distanza dal cireolatore ottico), deve essere opportunamente terminata, in modo da evitare riflessioni spurie verso il cireolatore ottico. A questo scopo può essere adottata una delle tecniche note al tecnico del ramo, per esempio la terminazione mediante un connettore ottico angolato a bassa riflessione 115. Un connettore adatto è ad esempio il modello FC/APC, prodotto da SEIKOH GIKEN, 296-1 Matsuhidai, Matsudo, Chiba (JP).

Le connessioni ottiche fra i vari componenti del circuito ottico dell'amplificatore di linea possono essere realizzate mediante una delle tecniche note, ad esempio mediante saldatura a fusione. Le connessioni ottiche fra i filtri a riflessione selettiva 111, 112, 113, 114 possono essere anche realizzate mediante connettori ottici, preferibilmente del tipo a bassa riflessione, in modo da consentire una facile aggiunta o rimozione di filtri a lunghezze d'onda diverse.

In alternativa è possibile realizzare l'insieme dei filtri a riflessione selettiva 111, 112, 113, 114 lungo un singolo tratto di fibra ottica, mediante le tecniche che verranno descritte nel seguito; il tratto di fibra ottica viene quindi collegato alla porta 108 del cireolatore ottico. Questa alternativa presenta il vantaggio di non richiedere connessioni ottiche fra i diversi filtri ottici, così da eliminare del tutto le relative attenuazioni.

In ciascuna delle versioni descritte, l'ordine con cui sono disposti i filtri a riflessione selettiva 111, 112, 113, 114 non costituisce un aspetto critico della presente invenzione: tale ordine può essere modificato in fase di realizzazione della stessa.

I circolatori ottici sono componenti ottici passivi, dotati comunemente di tre o quattro porte poste in una sequenza ordinata, che trasmettono unidirezionalmente la radiazione in ingresso da ciascuna delle porte verso una sola delle altre porte e precisamente verso la successiva nella sequenza. I circolatori impiegati sono preferibilmente del tipo con risposta indipendente dalla polarizzazione. I circolatori ottici sono componenti disponibili commercialmente. Adatti all'impiego nella presente invenzione sono ad esempio il modello CR1500, prodotto da JDS FITEL ine., 570 Heston Drive, Nepean, Ontario (CA) o il modello PIFC-100 prodotto dalla già citata E-TEK DYNAMICS.

Filtri a riflessione selettiva adatti per l'impiego nella presente invenzione sono ad esempio i filtri in guida d'onda ottica a riflessione di Bragg distribuita. Essi riflettono la radiazione in una stretta banda di lunghezze d'onda e trasmettono la radiazione all'esterno di tale banda. Sono costituiti da una porzione di una guida d'onda ottica, ad esempio fibra ottica, lungo la quale l'indice di rifrazione presenta una variazione periodica: se le porzioni di segnale riflesse in corrispondenza di ogni cambio d'indice risultano in fase tra loro si ha interferenza costruttiva e il segnale incidente viene riflesso. La condizione di interferenza costruttiva, corrispondente al massimo della riflessione, è espressa dalla relazione 2 · I = λ, / n, dove I indica il passo del reticolo formato dalle variazioni di indice di rifrazione, λ, la lunghezza d'onda della radiazione incidente ed n l'indice di rifrazione del nucleo della guida d'onda ottica. Il fenomeno descritto è indicato in letteratura come riflessione distribuita alla Bragg.

La variazione periodica di indice di rifrazione può essere ottenuta con tecniche note, per esempio esponendo una porzione di fibra ottica, privata del rivestimento protettivo, alle frange di interferenza formate da un intenso fascio UV (come quello generato da un laser a eccimeri, un laser ad Argon duplicato in frequenza o un laser a Nd:YAG quadruplicato in frequenza) fatto interferire con sé stesso mediante un adeguato sistema interferometrico, ad esempio mediante una maschera di fase in Silicio, come descrìtto nel brevetto US5351321. La fibra, ed in particolare il nucleo, vengono cosi esposti a radiazione UV di intensità che varia periodicamente lungo l'asse ottico. Nelle parti del nucleo raggiunte dalla radiazione UV si verìfica una rottura parziale dei legami Ge - O, che provoca una modifica permanente dell'indice di rifrazione.

Scegliendo il passo del reticolo in modo da verificare la relazione di interferenza costruttiva si può determinare a piacere la lunghezza d'onda centrale della banda riflessa. Con questa tecnica è possibile ottenere filtri con una banda di lunghezze d'onda riflessa a -3 dB tipicamente di soli 0,2 0,3 nm, riflettività al centro della banda fino al 99%, lunghezza d'onda centrale della banda riflessa determinabile in fase di realizzazione entro circa ± 0,1 nm e variazione della lunghezza d'onda centrale della banda con la temperatura non superiore a 0,02 nm/°C.

Nel caso in cui le lunghezze d'onda delle sorgenti dei segnali di comunicazione abbiano un intervallo di tolleranza più ampio di 0,2 0,3 nm, sono necessari filtri con una banda passante di ampiezza corrispondente. Per sorgenti costituite dai laser a semiconduttore attualmente di comune impiego, ad esempio, la lunghezza d'onda di emissione è tipicamente determinata entro ± 1 nm, mediante selezione dei laser prodotti.

E' possibile realizzare filtri in fibra ottica a riflessione di Bragg distribuita con le caratteristiche richieste: l'ampiezza della banda in riflessione può essere resa maggiore di 0,2 0,3 nm imponendo un passo variabile al reticolo, impiegando tecniche note, per esempio, dall'articolo di P.C. Hill et al. pubblicato su Electronics Lettere, voi. 30, n. 14, 07/07/94, pag. 1172-1174.

Se le condizioni operative in una linea di comunicazione ottica lungo la quale è impiegato l'amplificatore della figura 12 rendono necessaria la compensazione della dispersione cromatica alle lunghezze d'onda dei segnali di comunicazione, è possibile impiegare, per i filtri a riflessione selettiva 111, 112, 113, 114, filtri a fibra ottica a riflessione di Bragg distribuita con reticolo a passo variabile, realizzati con le caratteristiche note, per esempio, dall'articolo di F. Ouel lette pubblicato su Optics Lette rs, Voi. 12, n. 10, pag.

847-849, dell'ottobre 1987.

Se è previsto l'impiego dell'amplificatore di linea in condizioni caratterizzate da variazioni significative di temperatura, può essere opportuno stabilizzare termicamente ί filtri in fibra ottica 111 , 112, 113, 114.

La fibra attenuatrice 110 è realizzata in modo da attenuare i segnali di comunicazione di una quantità prefissata. Convenientemente l'attenuazione fornita dalla stessa potrà essere la metà dell'attenuazione desiderata per i segnali, a causa del doppio passaggio attraverso la fibra 110.

Lungo il cammino ottico fra la fine del primo tratto di fibra attiva 105 e l'inizio del secondo tratto di fibra attiva 118 l'attenuazione subita dai segnali di comunicazione (attraverso l'accoppiatore dicroico 106, il circuito ottico 130 e l'accoppiatore dicroico 117) è preferibilmente superiore di 5 dB ± 1 dB all'attenuazione subita dalla radiazione di pompaggio (attraverso gli accoppiatori dicroici 106 e 117).

Una attenuazione localizzata alle lunghezze d'onda del segnali può essere realizzata, oltre che con una fibra attenuatrice 110, per esempio del tipo descritto con riferimento alla figura 3, con un'altra tecnica nota: ad esempio, ponendo fra la porta 108 del cireolatore ottico ed il filtro a riflessione selettiva 1 11 un giunto a fusione realizzato in modo da fornire un'attenuazione prefissata: è nota la tecnica per realizzare giunti a fusione attenuanti fra gli estremi di due fibre ottiche, allineate con i rispettivi assi ottici separati da una piccola distanza, scelta in funzione della attenuazione voluta.

Si può ottenere un'attenuazione localizzata per i segnali di comunicazione anche impiegando, per i filtri a riflessione selettiva 111 , 112, 113, 114, componenti con riflettività limitata alla lunghezza d'onda dei segnali. E' possibile per esempio realizzare filtri in fibra ottica a riflessione di Bragg distribuita con riflettività inferiore ai massimi citati.

L'amplificatore di linea descritto è realizzato secondo una struttura a due stadi.

Il primo stadio 140 è realizzato con due tratti di fibra attiva, separati dagli accoppiatori dicroici 106 e 117 e dal circuito ottico 130. Esso rimuove l'emissione spontanea e comprime la dinamica dei segnali. Si è valutata una variazione di potenza in uscita di uno dei segnali di comunicazione dal primo stadio non superiore a circa 6 dB in caso di variazione della potenza di ingresso del segnale di 20 dB.

Il secondo stadio 150 dell'amplificatore di linea amplifica i segnali ad una potenza sufficiente per la trasmissione attraverso la tratta di fibra passiva che segue l'amplificatore. Grazie all'elevato grado di saturazione della fibra attiva 120, il secondo stadio contribuisce a comprimere ulteriormente la dinamica dei segnali. La Richiedente ha misurato, in uno stadio di amplificazione con le caratteristiche del secondo stadio 150, una variazione della potenza di uscita non superiore a 0,1 dB per ogni dB di variazione della potenza di ingresso al secondo stadio, per uno qualsiasi dei canali di comunicazione. La Richiedente valuta che in generale tale variazione sia inferiore a 0,2 dB / dB.

Gli isolatori 102, 119 e 123 posti all'ingresso ed all'uscita dei due stadi, riducono il rumore, in particolare quello dovuto all'emissione spontanea contropropagante, alla diffusione di Rayleigh e di Brillouin ed alle relative riflessioni lungo la linea di comunicazione. Il circuito ottico 130 filtra i segnali di comunicazione rispetto all'emissione spontanea e, nello stesso tempo, attenua selettivamente i segnali di comunicazione rispetto alla pompa.

L'attenuazione selettiva causa, secondo il meccanismo spiegato in precedenza, un assorbimento differenziato della pompa nei due tratti di fibra attiva del primo stadio dell'amplificatore di linea descrìtto, in caso di segnali di ingresso forti e deboli, da cui deriva una compressione della dinamica dei segnali.

La presenza di emissione spontanea a lunghezze d'onda diverse dai segnali di comunicazione, è già stata citata come causa di scarsa compressione delia dinamica dei segnali, pur in presenza di attenuazione differenziata dei segnali rispetto alla pompa.

Nell'amplificatore di linea ora descrìtto questo problema viene risolto combinando l'operazione di attenuazione differenziata segnali/pompa con l'operazione di rimozione dell'emissione spontanea alle lunghezze d'onda diverse da quelle dei segnali di comunicazione, operazioni entrambe svolte dal circuito ottico 130 con gli accoppiatori dicroici 106 e 117.

Nell'amplificatore di linea descrìtto l'emissione spontanea propagante nella direzione dei segnali generata nel primo tratto di fibra attiva viene rimossa e non propaga verso il secondo tratto di fibra attiva.

Emissione spontanea viene generata anche lungo il secondo tratto 118 di fibra attiva del primo stadio e lungo la fibra attiva 120 del secondo stadio.

Tuttavia, se lungo una linea di comunicazione vengono collegati in cascata più amplificatori del tipo di quello descritto, ciascuno riceve in ingresso, oltre ai segnali di comunicazione, la sola componente di emissione spontanea generata neH'amplificatore di linea precedente. L’emissione spontanea che si accumula lungo la linea è limitata. In particolare la potenza dell'emissione spontanea alla frequenza v presente dopo NA amplificatori lungo la linea è espressa dalla seguente formula:

P ASE <= >2 hv ηaρ Δν (G-1) NA'

dove h è la costante di Planck, naρ è il livello d'inversione della fibra attiva, G è il guadagno complessivo della fibra attiva e Δν è la larghezza di banda complessiva dei mezzi di filtraggio, cioè, nel caso dell'invenzione, la somma delle larghezze di banda dei filtri a riflessione selettiva associati a ciascuno dei segnali di comunicazione.

Ciascuno degli amplificatori di linea secondo la presente invenzione comprime efficacemente la dinamica dei segnali secondo il meccanismo descrìtto, non essendo presente al suo ingresso emissione spontanea di intensità tale da ostacolare l'assorbimento differenziato della pompa nei due tratti di fibra attiva del primo stadio.

La posizione del circuito ottico 130 rispetto ai due tratti di fibra attiva del primo stadio dell'amplificatore di linea può essere scelta in base ai criteri per il posizionamento dei mezzi di filtraggio descritti nella domanda di brevetto EP567941 già citata, in particolare tra il 50% ed il 75% della lunghezza complessiva della fibra attiva.

Il tecnico del ramo, in presenza di specifiche caratteristiche del sistema e dei dispositivi impiegati, potrà in ogni caso scegliere le collocazioni più appropriate per realizzare il meccanismo operativo dell'invenzione, come descrìtto.

La figura 13 mostra lo schema di un amplificatore di linea a due stadi secondo una versione alternativa della presente invenzione. Componenti corrispondenti a quelli dell'amplificatore di linea di figura 12 sono indicati con i medesimi riferimenti: per la loro descrizione si rimanda alla descrizione precedente.

Nell'amplificatore di linea rappresentato in figura 13 il primo tratto 105 di fibra attiva del primo stadio 140 viene pompato, in direzione contraria alla direzione di propagazione dei segnali, dalla radiazione della sorgente di pompaggio 104, collegata ad un estremo della fibra attiva 105 mediante l'accoppiatore dicroico 106.

L’accoppiatore dicroico 103, collegato all'estremo opposto del tratto 105 di fibra attiva, guida la radiazione di pompaggio residua verso un estremo della fibra ottica 131 , collegata con l'altro estremo all'accoppiatore dicroico 117, in modo da alimentare detta radiazione di pompaggio residua nel secondo tratto 118 di fibra attiva.

I segnali di comunicazione seguono invece lo stesso percorso che nell'amplificatore di linea della figura 12.

Nell'amplificatore di linea a due stadi secondo la versione alternativa della presente invenzione, descrìtto con riferimento alla figura 13, la potenza della pompa residua dal primo tratto 105 di fibra attiva, disponibile per il pompaggio del secondo tratto 118 di fibra attiva, è leggermente più elevata secondo le valutazioni della Richiedente che nel caso dell'amplificatore di linea descrìtto con riferimento alla figura 12: l'assorbimento della pompa contropropagante lungo il primo tratto di fibra attiva determina un livello di eccitazione del drogante nella fibra che cresce nella direzione di propagazione del segnale, l'opposto di quanto avveniva nel primo tratto di fibra attiva dell'amplificatore di figura 12; all'inizio del primo tratto di fibra attiva il segnale, debole, viene dunque amplificato meno rispetto al caso di pompa copropagante; il segnale giunge meno amplificato nella parte finale del primo tratto 105 di fibra attiva, e sfrutta in misura minore la radiazione di pompa; pertanto è maggiore la radiazione di pompa residua per il secondo tratto di fibra attiva. Da tali considerazioni ci si attende una compressione del guadagno leggermente superiore.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1) Sistema di telecomunicazione ottica comprendente - mezzi di trasmissione generanti almeno due segnali ottici con lunghezze d'onda diverse e comprese in una banda prefissata di lunghezze d'onda, - mezzi di ricezione, - una linea a fibre ottiche di collegamento tra detti mezzi di trasmissione e detti mezzi di ricezione, - un amplificatore ottico a guida d'onda attiva disposto lungo detta linea, operativamente collegati tra loro per trasmettere detti segnali ottici da detti mezzi di trasmissione a detti mezzi di ricezione caratterizzato dai fatto che detto amplificatore ottico a guida d'onda attiva comprende - una prima guida d'onda ottica drogata con una Terra Rara, alimentata tramite mezzi di accoppiamento con radiazione di pompaggio ad una lunghezza d'onda di pompaggio proveniente da una prima sorgente di pompaggio e con i segnali provenienti da detta linea a fibre ottiche, - mezzi di attenuazione differenziata, posti in una posizione prefissata lungo detta prima guida d'onda drogata, in grado di causare un'attenuazione a ciascuna di dette lunghezze d'onda dei segnali maggiore per una quantità maggiore di una quantità determinata dell'attenuazione causata a detta lunghezza d'onda di pompaggio, - mezzi di filtraggio posti in detta posizione prefissata lungo detta prima guida d'onda drogata e dotati di una curva spettrale di attenuazione atta a trasmettere, senza attenuarla in modo significativo, la radiazione alle lunghezze d'onda comprese in una serie di intervalli non sovrapponentisi, ciascuno comprendente uno solo di detti segnali ottici, e ad attenuare di un valore superiore ad un minimo prefissato l'emissione spontanea alle lunghezze d'onda non comprese in detti intervalli, - una seconda guida d'onda ottica drogata con una Terra Rara, alimentata tramite mezzi di accoppiamento con radiazione di pompaggio ad una lunghezza d'onda di pompaggio proveniente da una seconda sorgente di pompaggio e con i segnali provenienti da detta prima guida d'onda ottica drogata con una Terra Rara dove detta posizione prefissata, detta quantità determinata di attenuazione dei mezzi di attenuazione differenziata e detto minimo prefissato di attenuazione dei mezzi di filtraggio sono scelti in relazione funzionale tra loro tale che variazioni della potenza di uno dei segnali in ingresso all'amplificatore entro un intervallo di 20 dB comportino variazioni della potenza in uscita comprese in un intervallo di non più di 3 dB.
2. 2) Sistema di telecomunicazione ottica secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che variazioni della potenza di uno dei segnali in ingresso all'amplificatore entro un intervallo di 20 dB comportino variazioni della potenza in uscita comprese in un intervallo di non più di 2 dB.
3. 3) Sistema di telecomunicazione ottica secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detta quantità determinata di attenuazione dei mezzi di attenuazione differenziata è maggiore di 5 dB ± 1 dB.
4. 4) Sistema di telecomunicazione ottica secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detti mezzi di filtraggio comprendono un filtro a riflessione di Bragg distribuita.
5. 5) Metodo per la trasmissione di segnali ottici lungo una linea di comunicazione a fibre ottiche comprendente amplificatori ottici a fibra attiva collegati In cascata, comprendente - alimentare almeno due segnali ottici a lunghezze d'onda distinte in detta linea di telecomunicazione, - alimentare radiazione di pompa in ciascuno di detti amplificatori ottici, caratterizzato dal fatto che comprende: - filtrare almeno una porzione dell'emissione spontanea in una prima posizione predeterminata lungo la fibra attiva di almeno uno di detti amplificatori ottici; - attenuare detti segnali ottici rispetto a detta radiazione di pompa, in una seconda posizione predeterminata lungo la fibra attiva di detto almeno un amplificatore ottico, di una quantità superiore ad una quantità determinata, dove dette prima e seconda posizione prefissata e detta quantità di attenuazione sono operativamente scelte in modo tale che variazioni della potenza di uno dei segnali in ingresso a detto amplificatore entro un intervallo di 20 dB comportino variazioni della potenza di detto segnale in uscita da detto amplificatore comprese in un intervallo di non più di 3 dB.
6. 6) Metodo per la trasmissione di segnali ottici secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detta prima posizione determinata coincide con detta seconda posizione determinata.
7. 7) Metodo per la trasmissione di segnali ottici secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detta operazione di filtrare almeno una porzione dell'emissione spontanea comprende rimuovere l'emissione spontanea nelle bande comprese tra ciascuna coppia di lunghezze d'onda contigue di detti segnali di comunicazione.