ITMI961639A1

ITMI961639A1 - Sistema di telecomunicazione ottica multicanale bidirezionale

Info

Publication number: ITMI961639A1
Application number: IT96MI001639A
Authority: IT
Inventors: Fausto Meli; Marcos Antonio Brandao Sanches
Original assignee: Pirelli Cavi Spa
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1998-01-31
Also published as: ITMI961639A0; US20020171914A1; IT1283373B1; WO1998005134A1; US7035545B2; EP0916199A1; US6414769B1; US20050047789A1; US6668139B2; CA2262607A1

Description

"Sistema di telecomunicazione ottica multicanale bidirezionale"

DESCRIZIONE

Formano oggetto della presente invenzione un sistema di telecomunicazione multicanale bidirezionale, un amplificatore ottico bidirezionale, ed un metodo per la trasmissione bidirezionale di segnali ottici.

E' noto, nella più recente tecnica delle telecomunicazioni, l'impiego di fibre ottiche per l'invio di segnali ottici, portanti l'informazione da comunicare a distanza.

E' anche noto che i segnali ottici inviati in una fibra ottica subiscono una attenuazione durante il percorso, rendendo necessario procedere ad amplificazioni del segnale per poter percorrere l'intera distanza prevista raggiungendo la stazione di ricezione con un livello di potenza sufficiente per una corretta ricezione dei messaggi inviati.

Tale amplificazione può essere eseguita a mezzo di opportuni amplificatori disposti ad intervalli prefissati lungo la linea, che periodicamente innalzano la potenza del segnale ottico trasmesso.

A tale scopo sono convenientemente usati amplificatori ottici, mediante i quali il segnale viene amplificato pur restando in forma ottica, in assenza cioè di una rivelazione optoelettronica e di una rigenerazione elettroottica dello stesso.

Tali amplificatori ottici si basano sulle proprietà di un drogante fluorescente (ad esempio l'Erbio) che, se opportunamente eccitato mediante somministrazione di energia luminosa, presenta una elevata emissione nella banda di lunghezze d'onda corrispondenti alla minima attenuazione della luce nelle fibre ottiche a base di silice.

Tali amplificatori sono dispositivi di tipo unidirezionale, aventi cioè un senso prefissato di percorrenza del segnale ottico al loro interno.

Ciò è dovuto, come descritto ad esempio nei brevetti US 5.204.923 e US 5.210.808 della Richiedente, al fatto che gli amplificatori ottici, in particolare se sono richiesti elevati valori di guadagno, incorporano componenti di tipo unidirezionale, atti ad impedire che segnali riflessi all'esterno degli amplificatori, ad esempio a causa di diffusione di Rayleigh lungo le fibre ottiche di linea collegate agli amplificatori, ritornino nell'amplificatore stesso, causando rumore interferometrico.

Per la trasmissione bidirezionale di segnali ottici, la tecnica nota prevede generalmente l'impiego di due linee separate di comunicazione, dotate di rispettivi amplificatori, ciascuna delle quali è adibita alla comunicazione in una singola direzione. Ciò si traduce in un costo elevato del collegamento.

Sono note tuttavia alcune tecniche che hanno l'obiettivo di consentire la trasmissione bidirezionale su linee a fibra ottica mediante amplificatori ottici bidirezionali.

Sono stati presentati schemi di amplificazione bidirezionale con l'impiego di un singolo amplificatore unidirezionale, che sfruttano la possibilità degli amplificatori a drogante fluorescente di amplificare indipendentemente segnali a diverse lunghezza d'onda.

Un amplificatore bidirezionale basato su questo principio è descritto nell'articolo di S. Seikai et al.: "Novel optical Circuit suitable for wavelength division bidirectional optical amplification" apparso su Electronics Letters, voi. 29, n. 14, 8 luglio 93, pag. 1268-1270. Si tratta di un dispositivo che è posto lungo una linea di trasmissione a fibre ottiche nella quale propagano in direzioni opposte due segnali con lunghezze d’onda differenti e che è costituito da accoppiatori selettivi in lunghezza d'onda e da un'unità di amplificazione unidirezionale a fibra drogata di tipo noto, collegati fra loro mediante tratti di fibra ottica passiva. Le lunghezze d'onda dei segnali sono entrambe interne alla banda di amplificazione della fibra drogata. Tramite gli accoppiatori selettivi i due segnali a diversa lunghezza d'onda vengono immessi su cammini ottici differenti. I due cammini ottici coincidono solo nel tratto corrispondente alla fibra amplificatrice, che viene percorsa dai due segnali nella medesima direzione. Il dispositivo presenta un problema di instabilità causata da riflessioni interne ad una lunghezza d'onda intermedia fra quelle dei segnali propaganti, problema risolto tramite l'aggiunta di filtri, alcuni dei quali regolabili, il che risulta in una struttura notevolmente complicata e nella necessità di impiegare dispositivi per la regolazione accurata e continua dei filtri stessi.

La domanda di brevetto EP96100586, depositata il 17/01/96 a nome della Richiedente, descrive tra l'altro un amplificatore ottico bidirezionale, comprendente:

-un'unità di amplificazione ottica includente almeno un isolatore ottico,

-due porte ottiche di entrata ed uscita per almeno due segnali ottici aventi direzioni di propagazione contrapposte, detti segnali avendo rispettivamente una prima ed una seconda lunghezze d'onda, distinte tra loro,

-due primi e due secondi accoppiatori ottici selettivi in lunghezza d'onda, aventi rispettivamente una prima banda passante di lunghezze d'onda, includente detta prima lunghezza d'onda, ed una seconda banda passante di lunghezze d'onda, includente detta seconda lunghezza d'onda, prive di sovrapposizioni relative,

detta unità di amplificazione essendo collegata tra due opposti nodi di un circuito ottico a ponte, ai cui altri nodi opposti sono collegate dette porte di ingresso e uscita, ai nodi di detto circuito a ponte essendo presenti detti primi e secondi accoppiatori ottici selettivi, in cui detti primi e secondi accoppiatori selettivi sono disposti simmetricamente rispetto all’unità di amplificazione e rispetto alle porte di ingresso e di uscita di detti segnali ottici.

Sono stati presentati anche schemi di amplificazione bidirezionale con separazione dei segnali contropropaganti e impiego di un amplificatore unidirezionale per ciascuna direzione.

Ad esempio l'articolo di C.W. Bamard et al. “Bidirectional fi ber amplifiers”, pubblicato su IEEE Photonics Technology Lettere, voi. 4, n. 8, agosto 1992, pag. 911-913, descrive ripetitori bidirezionali con amplificatori a fibra drogata all'Erbio per reti a fibra bidirezionali e rivelazione di guasti con la tecnica OTDR. Ad ogni ripetitore i segnali contropropaganti sono separati, amplificati separatamente e quindi ricombinati. La separazione dei segnali è effettuata mediante un accoppiatore direzionale in fibra o un cireolatore ottico. Secondo gli autori, ad una delle direzioni di propagazione, ad esempio, potrebbe essere assegnata la banda 1525-1535 nm, all'altra direzione la banda 1550-1560 nm, e la lunghezza d'onda di OTDR potrebbe essere 1548 nm.

Sono noti sistemi di telecomunicazione ottica con trasmissione del tipo a multiplazione in lunghezza d'onda (Wavelength Division Multiplexing, WDM). In tali sistemi 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.

Il brevetto US 5.283.686, a nome D.R. Huber, descrìve fra l'altro sistemi ottici comprendenti un amplificatore ottico e un filtro ottico a bc.da stretta per rimuovere emissione spontanea indesiderata. Un riflettore a reticolo di Bragg in fibra retroriflette sostanzialmente solo il segnale di ingresso amplificato verso una porta di un cireolatore ottico. L’emissione indesiderata esce dal riflettore a reticolo ed è rimossa dal sistema. Riflettori a reticolo in cascata sono usati in un sistema a multiplazione in lunghezza d'onda (WDM).

E' noto che la banda di lunghezze d'onda disponibile per i segnali, in sistemi di comunicazione ottica con amplificatori a fibra drogata, è limitata dalle caratteristiche del drogante attivo impiegato. Nel caso degli amplificatori drogati con Erbio, ad esempio, tale banda è limitata alla banda di lunghezze d’onda compresa approssimativamente fra 1530 e 1565 nm.

La Richiedente ha osservato che i sistemi di comunicazione WDM noti sono ulteriormente limitati, per quanto riguarda il numero dei canali, ovvero delle lunghezze d’onda indipendenti utilizzabili per la trasmissione all’Interno di detta banda di amplificazione.

La necessità di ridurre il rumore, in particolare di tipo interferometrico, legato alla retroriflessione verso gli amplificatori di segnali o rumore, rende indispensabile mantenere un elevato isolamento tra i canali alle diverse lunghezze d'onda propaganti nel sistema, ovvero una elevata soppressione della radiazione alle lunghezze d’onda intermedie fra quelle dei canali di comunicazione. Detto isolamento può essere ottenuto, nei sistemi noti, solo mantenendo una separazione tra i canali maggiore di un valore minimo prefissato, il che limita il numero dei canali utilizzabili nella banda di lunghezze d'onda disponibile. Detto valore minimo dipende dalle caratteristiche dei componenti impiegati nel sistema, quali caratteristiche spettrali dei componenti selettivi in lunghezza d'onda (ad esempio larghezza di banda, attenuazione a centro banda, figura di merito) e stabilità (termica e temporale) in lunghezza d’onda dei filtri stessi e delle sorgenti dei segnali ottici.

Inoltre, per separare i segnali aventi diverse lunghezze d'onda, ad esempio per poterne spillare alcuni verso ricevitori posti in nodi di amplificazione intermedi, o per poterli inviare, alla stazione di ricezione, verso ricevitori separati, canali adiacenti (in termini di lunghezza d'onda) devono essere separati più di un valore limite prefissato.

Tale valore limite è legato sostanzialmente alle caratteristiche dei componenti selettivi in lunghezza d’onda impiegati lungo il percorso dei segnali ottici.

Mediante la presente invenzione è possibile trasmettere in un sistema di telecomunicazione ottica un numero di canali ottici indipendenti superiore a quanto consentito dalle tecniche note, impiegando componenti selettivi in lunghezza d'onda di pari caratteristiche.

La Richiedente ha trovato che, alimentando canali contigui in lunghezza d'onda in due direzioni opposte nel sistema, è possibile far uso di mezzi di filtraggio, multiplazione e demultiplazione aventi risoluzione spettrale maggiore della spaziatura tra i canali.

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

- mezzi di generazione di segnali ottici, atti a generare almeno tre segnali ottici rispettivamente aventi una prima, una seconda ed una terza lunghezza d'onda, fra loro distinte;

una linea di trasmissione di segnali ottici;

mezzi di immissione di detti primo e terzo segnale ottico in detta linea di trasmissione, posti ad una prima estremità di detta linea di trasmissione;

mezzi di immissione di detto secondo segnale ottico in detta linea di trasmissione, posti ad una seconda estremità di detta linea di trasmissione, opposta a detta prima estremità;

caratterizzato dal fatto che detta seconda lunghezza d'onda ha valore compreso fra dette prima e terza lunghezza d’onda.

Secondo un altro aspetto la presente invenzione riguarda un sistema di telecomunicazione ottica multicanale per la trasmissione di segnali ottici comprendente:

una linea a fibra ottica avente una prima ed una seconda estremità;

mezzi di immissione, a detta prima estremità di detta linea, di primi segnali ottici propaganti in una prima direzione e aventi una prima serie di lunghezze d'onda, fra loro distinte;

mezzi di immissione, a detta seconda estremità di detta linea, di secondi segnali ottici propaganti in una seconda direzione, opposta a detta prima direzione, e aventi una seconda serie di lunghezze d’onda, fra loro distinte e distinte dalle lunghezze d’onda di detti primi segnali ottici;

primi mezzi di demultiplazione di segnali ottici, a detta seconda estremità di detta linea, e secondi mezzi di demultiplazione di segnali ottici a detta prima estremità di detta linea, detti primi e detti secondi mezzi di demultiplazione essendo atti a demultiplare segnali distanti fra loro in lunghezza d'onda di una quantità superiore o uguale ad un valore minimo prefissato,

caratterizzato dal fatto che le lunghezze d’onda di detti primi segnali differiscono fra loro di una quantità uguale o superiore a detto valore minimo, le lunghezze d’onda di detti secondi segnali differiscono fra loro di una quantità uguale o superiore a detto valore minimo, mentre le lunghezze d'onda di detti primi segnali differiscono dalle lunghezze d'onda di detti secondi segnali di una quantità uguale o superiore alla metà di detto valore minimo.

In una sua versione detto sistema comprende mezzi di amplificazione bidirezionale otticamente connessi lungo detta linea a fibra ottica. Preferibilmente detti mezzi comprendono:

mezzi di separazione di detti primi segnali da detti secondi segnali

- mezzi di amplificazione di detti primi segnali;

- mezzi di amplificazione di detti secondi segnali;

mezzi di combinazione di detti primi e secondi segnali.

Vantaggiosamente detti mezzi di separazione e detti mezzi di combinazione comprendono rispettivi circolatori ottici.

Detti mezzi di amplificazione di detti primi e secondi segnali possono essere di tipo unidirezionale, e possono comprendere rispettivi filtri a pettine atti a trasmettere segnali con lunghezza d’onda compresa in bande includenti le lunghezze d’onda rispettivamente di detti primi e di detti secondi segnali, e atti ad attenuare radiazione con lunghezza d’onda esterna a dette bande. Detti filtri a pettine possono comprendere un cireolatore ottico e riflettori a reticolo di Bragg, collegati in cascata ad una porta intermedia di detto cireolatore.

In una versione di detto sistema, detto valore minimo di distanza è uguale o inferiore a 1 nm. Secondo un terzo aspetto la presente invenzione riguarda un sistema di telecomunicazione ottica multicanale per la trasmissione di segnali ottici comprendente:

una linea a fibra ottica;

- mezzi di multiplazione e di demultiplazione, per l'immissione e l'estrazione, in almeno due diverse posizioni lungo detta linea, di segnali ottici aventi lunghezze d’onda fra loro distinte, detti mezzi di multiplazione e demultiplazione avendo risoluzione spettrale maggiore della spaziatura minima tra i canali,

caratterizzato dal fatto che canali contigui in lunghezza d'onda sono alimentati in due direzioni opposte lungo detta linea.

Secondo un quarto aspetto la presente invenzione riguarda un amplificatore ottico bidirezionale comprendente:

mezzi di ingresso per primi segnali ottici propaganti in una prima direzione e aventi una prima serie di lunghezze d’onda, fra loro distinte;

- mezzi di ingresso per secondi segnali ottici propaganti in una seconda direzione, opposta a detta prima direzione e aventi una seconda serie di lunghezze d'onda, fra loro distinte e distinte dalle lunghezze d'onda di detti primi segnali ottici;

mezzi di separazione di detti primi segnali ottici da detti secondi segnali ottici;

mezzi di amplificazione di detti primi segnali;

- mezzi di amplificazione di detti secondi segnali;

mezzi di combinazione di detti primi e secondi segnali ottici,

caratterizzato dal fatto che le lunghezze d’onda di detti primi e di detti secondi segnali sono fra loro sfalsate.

Detti mezzi di amplificazione di detti primi e secondi segnali possono essere di tipo unidirezionale, e possono comprendere rispettivi filtri a pettine atti a trasmettere segnali con lunghezza d’onda compresa in bande includenti le lunghezze d'onda rispettivamente di detti primi e di detti secondi segnali, e atti ad attenuare radiazione con lunghezza d’onda esterna a dette bande. Detti filtri a pettine possono comprendere un cireolatore ottico e riflettori a reticolo di Bragg, collegati in cascata ad una porta intermedia di detto cireolatore.

Secondo un quinto aspetto la presente invenzione riguarda un metodo per la trasmissione bidirezionale di segnali ottici lungo una linea di comunicazione ottica comprendente le fasi di:

generare primi segnali ottici ad una prima serie di lunghezze d’onda

- generare secondi segnali ad una seconda serie di lunghezze d’onda, diverse rispetto alle lunghezze d'onda di detta prima serie,

trasmettere detti primi segnali in una prima direzione lungo la linea di telecomunicazione ottica;

trasmettere detti secondi segnali in una seconda direzione lungo la linea di telecomunicazione ottica, opposta a detta prima direzione;

in cui le lunghezze d'onda di detti primi segnali sono sfalsate rispetto alle lunghezze d’onda di detti secondi segnali.

In una sua versione detto metodo comprende la fase di amplificare detti primi e detti secondi segnali lungo la linea di comunicazione ottica, che preferibilmente comprende a sua volta le fasi di:

separare detti primi da detti secondi segnali;

amplificare detti primi segnali mediante un primo amplificatore ottico;

amplificare detti secondi segnali mediante un secondo amplificatore ottico; ricombinare detti primi e detti secondi segnali lungo detta linea di telecomunicazione. Maggiori informazioni potranno essere ricavate dalla seguente descrizione, con riferimento ai disegni allegati in cui si mostra:

in fig. 1 uno schema di un sistema di telecomunicazione ottica;

in fig. 2 uno schema di un’unità di interfacciamento in trasmissione;

in fig. 3 uno schema di un amplificatore ottico di potenza;

in fig. 4 uno schema di un preamplificatore ottico;

in fig. 5A uno schema di un demultiplatore ottico;

in fig. 5B uno schema di un divisore ottico selettivo in lunghezza d’onda;

in fig. 6 uno schema di un amplificatore ottico bidirezionale;

in fig. 7 uno schema di un amplificatore ottico associato ad un dispositivo di un primo tipo per l'inserimento e l’estrazione di segnali;

in fig. 8 uno schema di un amplificatore ottico associato ad un dispositivo di un secondo tipo per l’inserimento e l'estrazione di segnali.

Come mostra la figura 1, un sistema di telecomunicazione ottica bidirezionale a multiplazione di lunghezza d'onda secondo la presente invenzione comprende due stazioni terminali A e B, ciascuna delle quali include una rispettiva stazione di trasmissione 1A, 1B, ed una rispettiva stazione di ricezione 2A, 2B.

In particolare, nella versione rappresentata in figura, la stazione di trasmissione 1A comprende 16 trasmettitori di segnali ottici avente una prima serie di lunghezze d'onda, indicate con indici dispari, λ3, . λ31 (ad esempio comprese nella banda di lunghezze d’onda 1530 -1565 nm) e la stazione di trasmissione 1B comprende 16 trasmettitori ottici avente una seconda serie di lunghezze d'onda, indicate con indici pari, λ2, λ* . λ32.

Le lunghezze d'onda della seconda serie sono scelte in modo da essere sfalsate rispetto alle lunghezze d’onda della prima serie.

Con questo si intende che fra due lunghezze d’onda di una delle due serie è compresa una lunghezza d’onda dell’altra serie.

Nel caso presente, le lunghezze d’onda delle due serie verranno indicate come sfalsate, più in generale, anche quando le lunghezze d’onda dei segnali di ciascuna di dette serie, corrispondenti ai segnali ottici emessi da una delle stazioni di trasmissione 1A, 1B e propaganti nel sistema in una delle due direzioni, sono separate (in frequenza) di una quantità uguale o superiore a 2D, dove si è indicata con D la larghezza di banda minima (in frequenza) dei componenti selettivi in lunghezza d'onda utilizzati nel sistema per separare i segnali alle diverse lunghezze d'onda.

Il numero di lunghezze d’onda indipendenti adottate per i segnali per ciascuna stazione di trasmissione non è limitato al valore di 16 indicato nel dispositivo descritto, e può assumere un valore diverso. Il numero di lunghezze d’onda, corrispondente al numero di canali ottici utilizzabili per la trasmissione in ciascuna direzione, può essere scelto in funzione delle caratteristiche del sistema di telecomunicazione. In particolare in un sistema di telecomunicazione secondo la presente invenzione è possibile, in una fase successiva alla realizzazione del sistema, aumentare il numero di canali per aumentare la capacità di trasmissione del sistema stesso, ad esempio per venire incontro ad un aumento di domanda di traffico, secondo quanto verrà indicato nel seguito.

Le lunghezze d'onda possono essere scelte in modo che le corrispondenti frequenze siano fra loro equispaziate all’interno della banda spettrale di amplificazione disponibile, così da utilizzare in modo efficiente la banda stessa.

E’ tuttavia possibile anche che le frequenze siano del tutto o in parte non equispaziate, ad esempio allo scopo di ridurre l'effetto di fenomeni non lineari, quali l’interazione a quattro onde (FWM, Four Wave Mixing), nelle fibre ottiche impiegate per la trasmissione dei segnali.

E’ possibile, inoltre, che la banda di amplificazione utile degli amplificatori sia costituita da due o più bande spettrali disgiunte, separate da bande spettrali non adatte alla trasmissione o all'amplificazione dei segnali, ad esempio per le particolari caratteristiche spettrali degli amplificatori o delle fibre ottiche impiegate nel sistema di telecomunicazione. In questo caso le lunghezze d'onda dei canali di comunicazione possono, ad esempio, essere scelte in modo che le corrispondenti frequenze siano equispaziate all'interno di ciascuna singola banda spettrale, la separazione fra canali adiacenti propaganti in una medesima direzione essendo superiore o uguale (in frequenza) al doppio di detto valore D.

A titolo di esempio, le lunghezze d’onda possono assumere valori compresi fra circa 1535 nm e circa 1561 nm, dove lunghezze d'onda consecutive, in ordine crescente, sono usate alternatamente per ciascuna delle due sene λ-ι , λ3, . , λ31 e λ^, λ4. λ32. La spaziatura tra le 32 lunghezze d’onda complessive è in questo caso di circa 0,8 nm.

I trasmettitori ottici compresi nelle stazioni di trasmissione 1A, 1B sono trasmettitori modulati, direttamente o con modulazione esterna, secondo le esigenze della sistema, in particolare in relazione alla dispersione cromatica delle fibre ottiche del sistema, alla loro lunghezza e alla velocità di trasmissione prevista.

Le uscite di ciascuno dei trasmettitori delle stazioni di trasmissione 1A, 1B sono collegate rispettivamente ai multiplatori 3A, 3B, che combinano i relativi segnali ottici ciascuno verso una singola uscita, connessa rispettivamente all'ingresso di amplificatori ottici di potenza 5A, 5B. Le uscite di questi ultimi sono collegate ad una porta di ingresso di circolatori ottici 7A, 7B.

Una porta intermedia dei circolatori ottici 7A, 7B è collegata ad un estremo di una linea ottica 8, comprendente una fibra ottica, che collega le due stazioni terminali A e B tra loro.

La fibra ottica della linea ottica 8 è, usualmente, una fibra ottica monomodale, di tipo a salto di indice o a dispersione spostata, convenientemente inserita in un adatto cavo ottico, ed ha, complessivamente, alcune decine (o centinaia) di chilometri di lunghezza tra ciascun amplificatore, fino a coprire la distanza desiderata del collegamento.

Interposti lungo la linea 8 sono amplificatori ottici bidirezionali 9. Ciascuno di essi comprende due circolatori ottici 91 , 92 e due amplificatori ottici 93, 94, che verranno descritti nel seguito. Una porta centrale di ciascun cireolatore ottico è connessa alla fibra ottica della linea 8, ad esempio tramite un connettore ottico, e funge da porta di ingresso/uscita per l'amplificatore bidirezionale. L'amplificatore ottico 93 è collegato otticamente fra una porta di uscita del cireolatore ottico 91 ed una porta di ingresso del cireolatore ottico 92. L'amplificatore ottico 94 è collegato otticamente fra una porta di uscita del cireolatore ottico 92 ed una porta di ingresso del cireolatore ottico 91.

Sebbene nella figura 1 siano indicati due amplificatori ottici bidirezionali 9, in relazione alla lunghezza complessiva del collegamento ottico ed alle potenze nei vari tratti dello stesso potranno essere presenti uno o più amplificatori ottici bidirezionali in successione. Ad esempio, un tratto di fibra compreso tra una stazione terminale ed un amplificatore, o tra due amplificatori successivi, può avere una lunghezza debordine di circa 100 chilometri.

Le stazioni di ricezione 2A, 2B sono collegate a porte di uscita dei circolatori ottici 7A, 7B, attraverso preamplificatori 6A, 6B e demultiplatori 4A, 4B.

I circolatori ottici sono componenti ottici passivi, dotati comunemente di tre o quattro porte di accesso poste in una sequenza ordinata. Dopo aver definito “porta di ingresso” una prima porta di accesso, scelta arbitrariamente, indicheremo come porta centrale e porta di uscita le successive porte in sequenza. I circolatori ottici 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 nella presente invenzione sono preferibilmente del tipo con risposta indipendente dalla polarizzazione.

Per preamplificatore si intende, nel contesto della presente invenzione, un amplificatore dimensionato per compensare le perdite dell’ultimo tratto di linea ottica e le perdite di inserimento del demultiplatore 4A o 4B, in modo che il segnale in ingresso al ricevitore abbia un livello di potenza adeguato alla sensibilità del dispositivo stesso. Il pre amplificatore ha anche il compito di limitare la dinamica dei segnali, riducendo la variazione del livello di potenza dei segnali in ingresso al ricevitore rispetto alla variazione del livello di potenza dei segnali provenienti dalla linea di trasmissione.

I demultiplatori 4A, 4B sono atti a separare su 16 fibre ottiche in uscita 16 segnali sovrapposti in un unica porta di ingresso collegata all'uscita del preamplificatore 6A, 6B, in dipendenza delle lunghezze d'onda rispettive.

Nel caso che i segnali ottici da trasmettere siano generati da sorgenti di segnali che possiedono proprie caratteristiche di trasmissione (come lunghezza d'onda, tipo di modulazione, potenza) diverse da quelle previste per il collegamento descritto, ciascuna stazione di trasmissione 1A, 1B comprende unità di interfacciamento, 901, 903. 931 e rispettivamente 902, 904, ..., 932, atte a ricevere i segnali ottici generati dalle stazioni di trasmissione 1 A, 1B, a rivelarli, a rigenerarli con nuove caratteristiche adatte al sistema di trasmissione e ad inviarle ai multiplatori 3A, 3B.

In particolare, dette unità di interfacciamento generano rispettivi segnali ottici di lavoro aventi lunghezze d'onda λ-ι, λ3. . λ31 e rispettivamente λ2, λ4, . , λ32, adatte alle esigenze del sistema, come descritto nel seguito.

Nel brevetto US 5.267.073, della stessa Richiedente, la cui descrizione è incorporata per riferimento, sono descritte unità di interfacciamento comprendenti in particolare un adattatore di trasmissione, atto a convertire un segnale ottico in ingresso in forma adatta alla linea di trasmissione ottica, ed un adattatore di ricezione, atto a riconvertire il segnale trasmesso in forma adatta ad una unità di ricezione.

Per l'impiego nel sistema della presente invenzione, l'adattatore di trasmissione comprende, preferibilmente, come sorgente di generazione di segnale in uscita, un laser a modulazione esterna.

Uno schema di una unità 900 di interfacciamento in trasmissione, di tipo adatto ail'impiego nell'ambito della presente invenzione, è illustrato in figura 2, in cui, per chiarezza, le connessioni ottiche sono rappresentate con linea continua, mentre le connessioni di tipo elettrico sono rappresentate con linea tratteggiata.

Il segnale ottico, proveniente da una sorgente esterna 207, è ricevuto da un foto rive lato re (fotodiodo) 208, che emette un segnale elettrico che viene alimentato ad un amplificatore elettronico 209.

Il segnale elettrico in uscita daN'amplificatore 209 è alimentato ad un circuito 210 di pilotaggio di un emettitore laser modulabile, globalmente designato con 211 , atto a generare un segnale ottico alla lunghezza d'onda prescelta, contenente le informazioni del segnale in ingresso.

Convenientemente al circuito di pilotaggio 210 si può collegare un circuito 212 di immissione di un canale di servizio.

L'emettitore laser modulabile 211 comprende un laser 213, ad emissione continua, ed un modulatore esterno 214, ad esempio del tipo Mach-Zehnder, pilotato dal segnale in uscita del circuito 210.

Un circuito 215 controlla la lunghezza d'onda di emissione del laser 213, mantenendola costante al valore preselezionato, compensando eventuali perturbazioni esterne come temperatura e simili.

Unità di interfacciamento in trasmissione del tipo indicato, sono descritte nel brevetto sopra menzionato e poste in commercio dalla Richiedente, con la sigla TXT/EM-XXX.

In alternativa i trasmettitori laser compresi nelle stazioni di trasmissione 1A, 1B possono essere trasmettitori laser operanti alle lunghezze d'onda prescelte, ad esempio impieganti laser DFB alle lunghezze d'onda λ-ι, λ3, . λ31 e rispettivamente λ2, λ4, . , λ32.

Preferibilmente, la lunghezza d’onda di ciascuna delle sorgenti impiegate per i segnali è stabile entro /- 0,25 nm, più preferibilmente entro /- 0,1 nm.

Con riferimento alla fig. 1, i circolatori ottici sono componenti disponibili commercialmente. Adatto all'impiego nella presente invenzione è ad esempio il modello PIFC-100 prodotto da E-TEK DYNAMICS Ine., 1885 Lundy Ave., San Jose, CA (US), caratterizzato da una attenuazione di circa 0,7 dB nella trasmissione fra due porte consecutive e da una risposta sostanzialmente indipendente dalla polarizzazione.

Gli amplificatori di potenza 5A, 5B elevano il livello dei segnali generati dalle stazioni di trasmissione 1A, 1B fino ad un valore sufficiente a percorrere il successivo tratto di fibra ottica intercorrente prima della stazione di ricezione o di mezzi di amplificazione mantenendo al termine un sufficiente livello di potenza per garantire la qualità trasmissiva richiesta.

Un amplificatore di potenza adatto per l’uso nella presente invenzione verrà ora descritto con riferimento alla figura 3.

L’amplificatore di potenza rappresentato è del tipo a due stadi. Un primo stadio di amplificazione comprende una fibra attiva 32, pompata controdirezionalmente da una sorgente di pompaggio 34 tramite un accoppiatore dicroico 33.

Un secondo stadio di amplificazione comprende una fibra attiva 36, pompata controdirezionalmente da una sorgente di pompaggio 38 tramite un accoppiatore dicroico 37.

Un ingresso 310 dell’amplificatore è collegato tramite un primo isolatore ottico 31, al primo stadio di amplificazione, e precisamente alla fibra attiva 32, la cui uscita termina in un ramo dell’accoppiatore dicroico 33. Ad un secondo ramo dell’accoppiatore dicroico 33 è collegata la sorgente di pompa 34, mentre un terzo ramo dello stesso accoppiatore dicroico costituisce l’uscita del primo stadio per i segnali.

Un secondo isolatore ottico è posto fra l'uscita del primo stadio e un ingresso della fibra attiva 36 del secondo stadio, la cui uscita termina in un ramo dell’accoppiatore dicroico 37. Ad un secondo ramo dell'accoppiatore dicroico 37 è collegata la sorgente di pompa 38, mentre un terzo ramo dello stesso accoppiatore dicroico costituisce l'uscita del secondo stadio per i segnali, che termina in un’uscita 320, preferibilmente costituita da un connettore ottico a bassissima riflessione, ad esempio un connettore angolato con riflettività inferiore a -55 dB. Connettori ottici di questo tipo sono posti in commercio, ad esempio, da SEIKOH GIKEN, 296-1 Matsuhidai, Matsudo, Chiba (JP).

L'uscita 320 è collegata, nel sistema di telecomunicazione di figura 1, con un cireolatore ottico (7A o 7B). Questo cireolatore consente II passaggio unidirezionale di radiazione in uscita dall'amplificatore di potenza ed impedisce alla radiazione di entrare da tale uscita. Il cireolatore collegato in uscita all'amplificatore contribuisce a limitarne il rumore interferometrico.

Le fibre ottiche attive 32, 36 sono preferibilmente fibre ottiche in silice. Come drogante principale è usata una Terra Rara, preferibilmente Erbio. Come droganti secondari si possono vantaggiosamente usare Alluminio, Germanio e Lantanio, oppure Alluminio e Germanio.

La concentrazione dei droganti può corrispondere ad esempio ad una attenuazione di circa 7 dB/m per la fibra attiva in assenza di pompaggio.

In una forma di realizzazione preferita, nell'amplificatore sopra descritto sono impiegate fibre attive drogate con Erbio del tipo presentato in dettaglio nella domanda di brevetto EP 677902, a nome della Richiedente, che si incorpora per riferimento.

La lunghezza delle fibre attive 32, 36, può essere rispettivamente di circa 7 m e 5 m.

Per gli accoppiatori dicroici 33, 37 possono essere impiegati accoppiatori a fibre fuse, formati con fibre monomodali a 980 nm e nella banda 1530 - 1565 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, dalla già citata E-TEK DYNAMICS.

Gli isolatori ottici 31 , 35 sono isolatori ottici di tipo indipendente dalla polarizzazione del segnale di trasmissione, con isolamento maggiore di 35 dB e riflettività inferiore a -50 dB. Gli isolatori sono, ad esempio, il modello MDL 1-15 PIPT-A S/N 1016 della società ISOWAVE, 64 Harding Ave., Dover, NJ (US) o il modello PIFI 1550 IP02 della già citata E-TEK DYNAMICS.

Le sorgenti di pompa 34, 38 possono essere ad esempio laser di tipo Quantum Well con lunghezza d'onda di emissione λρ = 980 nm. E’ prevista una potenza ottica di emissione di circa 75 mW per la sorgente 34 e di circa 90 mW per la sorgente 38.

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

Un amplificatore di potenza come quello descritto fornisce, ad esempio, una potenza di uscita di circa 16 dBm, con una figura di rumore di circa 5 dB.

L’amplificatore di potenza descritto con riferimento alla figura 3 prevede il pompaggio contropropagante di entrambe gli stadi di amplificazione. Il pompaggio copropagante di entrambe gli stadi, o di uno solo di essi, in particolare del primo stadio, è ugualmente possibile. La scelta della configurazione da adottare, in funzione delle caratteristiche del sistema di comunicazione nel suo complesso, è lasciata al tecnico del ramo.

L’amplificatore ottico di potenza può essere realizzato, in dipendenza dal guadagno richiesto e dalle caratteristiche del sistema di telecomunicazione in cui ne è previsto l’impiego, anche come amplificatore a singolo stadio. Ad esempio è possibile omettere, con riferimento al dispositivo di fig. 3, il secondo stadio comprendente la fibra attiva 36, l’accoppiatore dicroico 37 e la sorgente di pompa 38. Questa configurazione più semplice è caratterizzata da una minore potenza ottica di uscita, e può essere sufficiente per particolari forme di realizzazione del sistema di amplificazione, ad esempio con un numero ridotto di canali di comunicazione o con tratte di fibra ottica di lunghezza limitata a valle deH’amplifìcatore.

I preamplificatori 6A, 6B del sistema di figura 1 sono, ad esempio, amplificatori ottici del tipo che verrà ora descritto con riferimento alla figura 4, che rappresenta un preamplificatore del tipo a due stadi.

Un primo stadio di amplificazione comprende una prima fibra attiva 44, pompata da una sorgente di pompaggio 42 tramite un accoppiatore dicroico 43, un attenuatore differenziale 45, collegato all’uscita della fibra attiva 44, per attenuare i segnali di telecomunicazione senza sostanzialmente attenuare la radiazione di pompaggio residua, ed una seconda fibra attiva 46, pompata mediante detta radiazione di pompaggio residua.

Un secondo stadio di amplificazione comprende una fibra attiva 47, pompata da una sorgente di pompaggio 49 tramite un accoppiatore dicroico 48.

Un ingresso 410 del preamplificatore, preferibilmente costituito da un connettore ottico a bassissima riflessione, ad esempio del tipo precedentemente indicato, è collegato al primo stadio di amplificazione, e precisamente ad un primo ingresso dell'accoppiatore dicroico 43, ad un secondo ingresso del quale è collegata la sorgente di pompa 42. Una uscita dell’accoppiatore dicroico 43 termina nella fibra attiva 44

L’ingresso 410 è collegato, nel sistema di telecomunicazione di figura 1, con un cireolatore ottico (7A o 7B). Questo cireolatore consente il passaggio unidirezionale di radiazione in ingresso al preamplificatore ed impedisce alla radiazione di uscire da tale ingresso. Il cireolatore collegato in ingresso all’amplificatore contribuisce a limitarne il rumore interferometrico.

L’attenuatore differenziale 45 è collegato fra la fibra attiva 44 e la fibra attiva 45. Esso ha la funzione di attenuare i segnali di telecomunicazione, di una quantità prefissata, senza attenuare in modo sostanziale la radiazione di pompaggio residua dalla fibra attiva 44. Una attenuazione differenziale dei segnali rispetto alla pompa, in una opportuna posizione intermedia fra due tratti di fibra attiva di un amplificatore ottico, consente, come descritto nelle domande di brevetto EP567941 e EP695050 a nome della Richiedente, di comprimere la dinamica dell'amplificatore, ovvero di limitare le variazioni di potenza dei segnali in uscita dall’amplificatore rispetto alle variazioni di potenza dei segnali in ingresso.

L’attenuatore differenziale 45 comprende un accoppiatore dicroico 451, atto a separare verso una prima uscita i segnali alle lunghezze d’onda dei canali di telecomunicazione e verso una seconda uscita la radiazione residua alla lunghezza d’onda della sorgente di pompaggio 42. Detta prima uscita è collegata, tramite un isolatore ottico 452, ad un primo ingresso di un accoppiatore dicroico 454. Detta seconda uscita è collegata mediante un tratto di fibra ottica ad un secondo ingresso dell'accoppiatore dicroico 454. L’isolatore ottico 452 fornisce una attenuazione di circa 1 dB ai segnali di telecomunicazione che transitano attraverso di esso, mentre la radiazione di pompa residua non viene sensibilmente attenuata. L’isolatore ottico, inoltre, blocca la radiazione contropropagante, con l'effetto di ridurre il rumore dell'amplificatore. In sostituzione dell'isolatore ottico o, preferibilmente, in serie con esso, è possibile collegare un tratto di fibra ottica attenuante 454, di attenuazione prefissata. Le caratteristiche di tale fibra attenuante possono essere prefissate secondo le indicazioni contenute nelle due domande di brevetto citate.

L'accoppiatore dicroico 454 combina la radiazione di pompa residua con i segnali di telecomunicazione attenuati verso la fibra attiva 46, che amplifica ulteriormente i segnali.

Un isolatore ottico 461 è posto fra l'uscita del primo stadio e l'ingresso del secondo stadio.

Una uscita di detto isolatore termina in una estremità della fibra attiva 47, la cui altra estremità è collegata ad un accoppiatore dicroico 48. La sorgente di pompaggio 49 è collegata ad un ingresso di tale accoppiatore dicroico 48 in modo da alimentare la fibra attiva 48. Una uscita dell'accoppiatore dicroico 48 è collegata, tramite un isolatore ottico 462, ad una uscita 420 de! preamplificatore.

Sebbene lo schema di pompaggio descritto (copropagante per il primo stadio e contropropagante per il secondo stadio) sia preferibile, diversi schemi di pompaggio sono ugualmente possibili.

Le caratteristiche ed il tipo dei componenti dei preamplificatori possono in generale essere scelti secondo quanto precedentemente indicato con riferimento agli amplificatori di potenza descritti.

In particolare, nel caso del preamplificatore, la lunghezza delle fibre attive 44, 46, 47 può essere vantaggiosamente di circa 7 m, 3 m e rispettivamente 6 m.

Le sorgenti di pompa 42, 49 possono essere ad esempio laser di tipo Quantum Well con lunghezza d'onda di emissione λρ = 980 nm. E' prevista una potenza ottica di emissione di circa 65 mW per la sorgente 42 e di circa 75 mW per la sorgente 49.

Un preamplificatore come quello descritto fornisce, ad esempio, una potenza di uscita di circa 16 dBm, con una figura di rumore di circa 5 dB.

II preamplificatore può essere realizzato, in dipendenza dal guadagno richiesto e dalle caratteristiche del sistema di telecomunicazione in cui ne è previsto l’impiego, anche come amplificatore a singolo stadio.

I demultiplatori 4A e 4B del sistema di figura 1 sono dispositivi ottici passivi, mediante i quali segnali ottici sovrapposti in una unica fibra sono separati su rispettive fibre ottiche, in dipendenza dalla lunghezza d’onda.

Un esempio di demultiplatore adatto all’impiego nella presente invenzione è indicato nella figura 5A. Nella figura è rappresentato un demultiplatore adatto all’impiego in un sistema con 16 canali, ovvero 16 lunghezze d’onda indipendenti, per ciascun verso di percorrenza. Uno schema analogo potrà essere impiegato nei casi in cui il sistema preveda un differente numero di canali. I segnali in ingresso ad una porta 500 vengono separati mediante un divisore a 3 dB, 540, verso due gruppi 550, 560 di divisori selettivi in lunghezza d'onda (brevemente indicati come divisori selettivi) collegati in cascata. Ciascun divisore selettivo è atto a trasmettere verso una sua prima uscita i segnali applicati ad un suo ingresso aventi lunghezza d’onda in una banda centrata intorno ad uno dei canali di trasmissione impiegati nel sistema ed a riflettere verso una seconda uscita i segnali con lunghezze d’onda esterne a tale banda. Detta seconda uscita di ciascun divisore selettivo è collegata all'ingresso di un successivo divisore selettivo, in modo da formare un collegamento in cascata. Nel dispositivo illustrato in figura, corrispondente al demulti piato re 4B di figura 1, il gruppo 550 comprende i divisori selettivi 501, 503, ..... 515, rispettivamente selettivi intorno alle lunghezze d’onda λ-ι, λ3. λ15, mentre il gruppo 560 comprende i divisori selettivi 517, 519. 531, rispettivamente selettivi intorno alle lunghezze d’onda λ17, λ19, . λ31. Il dispositivo descritto è adatto ad essere impiegato come demultiplatore 4B nel sistema di telecomunicazione di figura 1. Un dispositivo analogo, facente uso di divisori selettivi alle lunghezze d'onda λ?, λ* . λ32, può essere impiegato per realizzare il demultiplatore 4A del sistema di telecomunicazione di figura 1.

I divisori selettivi possono preferibilmente essere del tipo schematizzato in dettaglio in figura 5B, aventi quattro fibre ottiche di accesso (porte di ingresso o uscita) designate rispettivamente con 591, 592, 593, 594 e contenenti nella parte centrale un componente riflettente selettivo 595 che si comporta come passa banda in trasmissione e come elimina banda in riflessione, è cioè atto a trasmettere con bassa attenuazione (ad esempio con attenuazione inferiore a 1,5 dB) i segnali con lunghezze d'onda all'interno di una banda prefissata ed a riflettere (con attenuazione dello stesso ordine di grandezza) i segnali con lunghezze d'onda esterne a tale banda. Un segnale in ingresso alla fibra 591 del divisore selettivo con lunghezza d'onda λρ interna alla banda passante del componente 595, per esempio, viene trasmesso verso la fibra 593 e, analogamente, segnali a λρ vengono trasmessi dalla fibra 594 verso la fibra 592 o, simmetricamente, dalla fibra 593 verso la fibra 591 e dalla fibra 592 verso la fibra 594. Un segnale in ingresso alla fibra 591 con lunghezza d'onda λΓ esterna a tale banda, invece, viene riflesso verso la fibra 594 e analogamente segnali a λ* procedono dalla fibra 592 verso la fibra 593 e simmetricamente dalla fibra 594 verso la fibra 591 e dalla fibra 593 verso la fibra 592.

Nel seguito verrà indicata come banda passante a 0,5 dB del componente riflettente selettivo 595 o, per estensione, come banda passante a 0,5 dB del divisore selettivo, la banda di lunghezze d'onda, vicine ad una lunghezza d'onda di attenuazione minima in trasmissione, cui corrisponde, nella trasmissione attraverso il componente riflettente selettivo 595, un'attenuazione di non più di 0,5 dB in aggiunta all'attenuazione minima.

Analogamente verrà indicata nel seguito come banda riflessa a 0,5 dB del componente riflettente selettivo 595 o, per estensione, come banda riflessa a 0,5 dB del divisore selettivo, la banda di lunghezze d'onda, vicine ad una lunghezza d’onda di attenuazione minima in riflessione, cui corrisponde, nella riflessione da parte del componente riflettente selettivo 595, un'attenuazione di non più di 0,5 dB in aggiunta all'attenuazione minima.

I divisori selettivi sono scelti in modo tale che per ciascuno la lunghezza d'onda di uno dei canali di comunicazione sia inclusa nella rispettiva banda passante a 0,5 dB, mentre le lunghezze d’onda dei restanti canali di comunicazione sono comprese nella rispettiva banda riflessa a 0,5 dB.

Per analogia si indica come banda passante a -20 dB del divisore selettivo la banda di lunghezze d'onda cui corrisponde, nella trasmissione attraverso il divisore selettivo, una attenuazione di non più di 20 dB in aggiunta all'attenuazione minima.

Benché descritti con quattro fibre di accesso, i divisori selettivi adatti all'uso sopra indicato possono avere solo tre fibre di accesso, la quarta (per esempio quella indicata con 594) restando inutilizzata.

Divisori selettivi del tipo indicato e adatti all’impiego nella presente invenzione sono posti in commercio, ad esempio, da Optical Corporation of America, 170 Locke Drive, Marlborough, MA (US).

Sono attualmente disponibili divisori selettivi del tipo indicato per i quali, ad esempio, la larghezza della banda passante a 0,5 dB è di circa 0,7 nm e la larghezza della banda a 20 dB è di circa 2,4 nm.

Adatti all'impiego nella presente invenzione sono anche divisori selettivi basati su interferometri Mach-Zehnder impieganti reticoli di Bragg in fibra ottica, quali il modello “Mach-Zehnder based FBG", prodotto da INNOVATIVE FIBER.

Di possibile impiego nella presente invenzione sono anche, ad esempio, demultiplatori realizzati, secondo lo schema generale di figura 5A, mediante gruppi di divisori selettivi in cascata integrati su singolo substrato, come ad esempio quelli prodotti dalla stessa Optical Corporation of America.

Demultiplatori del tipo descrìtto possono essere facilmente adattati ad operare con un numero di canali diverso da quello previsto nella fase di installazione del sistema. E’ possibile ad esempio aggiungere uno o più divisori selettivi in cascata ai divisori selettivi già presenti, in modo da consentire la demultiplazione di lunghezze d'onda aggiuntive.

Il numero di canali indipendenti trasmessi nel sistema può essere, mediante la presente invenzione, maggiore del numero di canali che possono essere separati mediante i demultiplatori disponibili. Così, ad esempio, con riferimento all’esempio descritto, 32 canali vengono complessivamente trasmessi lungo il sistema (16 in ciascuna direzione) utilizzando demultiplatori atti a separare 16 canali.

I multiplatori 3A e 3B del sistema di figura 1 sono dispositivi ottici passivi, mediante i quali i segnali ottici a diverse lunghezze d'onda, trasmessi su rispettive fibre ottiche, sono sovrapposti in una unica fibra; dispositivi di tal genere sono ad esempio realizzati in modo analogo ai demultiplatorì appena descrìtti, scambiando fra loro gli ingressi e le uscite.

Un amplificatore ottico multicanale bidirezionale 9 secondo la presente invenzione, adatto per l’uso nel sistema di telecomunicazione di figura 1, verrà ora descritto in maggiore dettaglio con riferimento alla figura 6.

Gli amplificatori ottici multicanale 93, 94 connessi fra i circolatori ottici 91 e 92 in modo da amplificare i segnali propaganti dalla stazione di trasmissione 1A alla stazione di ricezione 2B e, rispettivamente, dalla stazione di trasmissione 1 B alla stazione di ricezione 2A, sono realizzati come amplificatori ottici selettivi in lunghezze d'onda, e precisamente selettivi alle lunghezze d’onda

In un primo stadio dell'amplificatore 93, un accoppiatore dicroico 62, alimenta i segnali di comunicazione, provenienti da una porta di ingresso 641 , collegata ad una porta di uscita del cireolatore ottico 91 , e la radiazione di pompaggio, proveniente da una prima sorgente ottica di pompaggio 61 collegata all'accoppiatore dicroico 62, ad una prima fibra ottica attiva 63, la cui uscita termina in un ingresso di un accoppiatore dicroico 671. Una prima uscita dell’accoppiatore dicroico 671, è collegata in ingresso ad un isolatore ottico 672, mentre una seconda uscita dell’accoppiatore dicroico 671 è collegato ad un ingresso di un accoppiatore dicroico 675 mediante un tratto di fibra ottica, in modo da costituire un percorso a bassa attenuazione per la radiazione di pompa residua a valle della fibra attiva 63.

Fra l'uscita dell'isolatore ottico 672 ed un secondo ingresso dell'accoppiatore dicroico 675 è collegato, mediante connettori a bassa riflettività 673, 674, un filtro a pettine.

Il filtro a pettine ha una banda passante che comprende le lunghezze d'onda λ3, λ^, ..., λ29, λ3-ι dei segnali propaganti dalla stazione di trasmissione 1A alla stazione di ricezione 2B. Le lunghezze d'onda λ2, λ^, . λ30, dei segnali propaganti nel sistema nella direzione opposta sono invece esterne alla banda passante di detto filtro a pettine.

Tale filtro a pettine può comprendere, come illustrato in figura, un cireolatore ottico 64 ad una porta intermedia del quale è collegato un circuito a riflessione selettiva 65. Tale circuito 65 comprende, collegati in serie fra loro, i filtri 601, 603, 605. 629, 631, con riflessione selettiva rispettivamente alle lunghezze d'onda λ-ι , λ3, λ5, ..., λ29, λ31, ed è terminato da una terminazione a bassa riflettività 650.

Un uscita dell’accoppiatore dicroico 675 termina in una seconda fibra ottica attiva 66, che termina a sua volta ad un ingresso di un isolatore ottico 676.

Detta seconda fibra attiva 66 è pompata tramite la radiazione di pompa residua dalla prima fibra attiva 63.

L’uscita dell’isolatore ottico 676 è collegata ad una terza fibra ottica attiva 67. La fibra attiva 67 è alimentata con radiazione di pompaggio contropropagante tramite una sorgente ottica di pompaggio 69 ed un accoppiatore dicroico 68.

Un uscita dell'accoppiatore dicroico 68 è collegata ad una porta di uscita 68, collegata ad una porta di ingresso del cireolatore ottico 92.

Nell’amplificatore 93, segnali alle lunghezze d’onda λί, λ3. λ31, in ingresso alla porta 641, vengono amplificati nel primo stadio di amplificazione, trasmessi dal filtro a pettine, attraverso la riflessione di ciascun segnale da parte di uno dei filtri a riflessione selettiva del circuito 65, ed ulteriormente amplificati nel secondo stadio di amplificazione.

Eventuali altri segnali, o rumore, a lunghezze d'onda esterne alle bande dei filtri a riflessione selettiva 601, 603, ..., 631, dopo il passaggio attraverso il primo stadio di amplificazione sono trasmessi attraverso il circuito 65 senza essere riflessi, e vengono eliminati dal circuito attraverso la terminazione a bassa riflettività 650.

L’amplificatore multicanale 94 è analogo all'amplificatore multicanale 93. Per la descrizione delle parti corrispondenti e del funzionamento generale deH'amplificatore 94 si fa quindi riferimento alla precedente descrizione deiramplificatore 93.

Nell'amplificatore 94, il filtro a pettine ha una banda passante che comprende le lunghezze d’onda λ2, λ4, λ$, ..., λ30, λ32 dei segnali propaganti dalla stazione di trasmissione 1B alla stazione di ricezione 2A. Le lunghezze d’onda λ-ι, λ3, λ* . λ29, λ31 dei segnali propaganti nel sistema nella direzione opposta sono invece esterne alla banda passante di detto filtro a pettine.

Tale filtro a pettine può comprendere, come illustrato in figura, un cireolatore ottico 654 ad una porta intermedia del quale è collegato un circuito a riflessione selettiva 655. Tale circuito 655 comprende, collegati in serie fra loro, i filtri 602, 604, 606. 630, 632, con riflessione selettiva rispettivamente alle lunghezze d'onda λ^, λ4, λ3⁄4 . λ30, λ32. Il circuito a riflessione selettiva 655 è terminato da una terminazione a bassa riflettività 650.

Gli amplificatori ottici 93, 94 descritti sono del tipo a due stadi. Un primo stadio di amplificazione comprende i tratti 63, 653 e 66, 656 di fibra attiva. Le fibre attive 63, 653 sono pompate direttamente dalle sorgenti 61 , 651 tramite gli accoppiatori dicroici 62, 652. Le fibre attive 66, 656, collegate a valle del filtro a pettine, sono pompate con la radiazione di pompaggio residua presente all’uscita della fibra attiva 63, 653, mediante il percorso a bassa attenuazione realizzato collegando fra loro gli accoppiatori dicroici 671, 675 e, rispettivamente, 681, 685.

L’attenuazione dei segnali da parte dell'isolatore ottico 672, del cireolatore ottico 64 e del circuito a riflessione selettiva 65, collegati lungo il cammino ottico dei segnali nel tratto compreso fra gli accoppiatori dicroici 671, 675 e, rispettivamente, 681, 685 e la ridotta attenuazione della pompa residua consentono, secondo il meccanismo precedentemente illustrato con riferimento all'attenuatore differenziale 45 del dispositivo di figura 4, di comprimere la dinamica dei segnali nel primo stadio dell'amplificatore.

Un secondo stadio di amplificazione comprende i tratti 67, 657 di fibra attiva, che sono pompati dalle sorgenti di pompaggio 69, 659 tramite gli accoppiatori dicroici 69, 659.

Il secondo stadio, operante in saturazione, comprime ulteriormente la dinamica dei segnali.

La lunghezza della fibra attiva 67, 657 del secondo stadio è vantaggiosamente circa 2/3 della lunghezza complessiva della fibra attiva del primo stadio (fibre 63 e 66).

La lunghezza della fibra attiva 66, 656, collegata a valle del filtro a pettine, è vantaggiosamente circa la metà della lunghezza della fibra attiva 63, 653, collegata a monte del filtro a pettine.

Ad esempio, se vengono impiegate fibre attive del tipo precedentemente indicato con riferimento all’amplificatore di potenza di figura 3, la lunghezza delle fibre attive 63 e 653, 66 e 656, 67 e 657 può essere rispettivamente di circa 7 m, 3 m, 6 m.

La fibra attiva 66, 656 può essere vantaggiosamente utilizzata, secondo quanto descritto, per compensare, almeno in parte, l'attenuazione dei segnali da parte del filtro a pettine.

Tale fibra attiva 66, 656, tuttavia, può essere omessa, in particolare se l'attenuazione del filtro a pettine è sufficientemente bassa. Se la fibra 66, 656 non è presente nell'amplificatore, può essere omesso anche il percorso a bassa attenuazione per la radiazione di pompaggio, comprendente gli accoppiatori dicroici 671, 675 e, rispettivamente, 681, 685, e le relative fibre ottiche di collegamento, in questo caso la fibra attiva 63, 653 è collegata direttamente all’ingresso dell'isolatore ottico 672, 682, ed il connettore 674, 684 collega direttamente la porta di uscita del cireolatore ottico 64, 654 e l'ingresso dell’isolatore ottico 676, 686.

Gli amplificatori ottici 93, 94 possono essere realizzati, in dipendenza dal guadagno richiesto e dalle caratteristiche del sistema di telecomunicazione in cui ne è previsto l’impiego, anche come amplificatori a singolo stadio. Ad esempio è possibile omettere, con riferimento al dispositivo 93 di fig. 6, il secondo stadio comprendente la fibra attiva 67, l’accoppiatore dicroico 68 e la sorgente di pompa 69. Questa configurazione più semplice può essere sufficiente per coprire tratte ridotte di linea ottica.

Sebbene la soluzione appena descritta con riferimento alla figura 6 sia preferibile, in particolare in termini di figura di rumore e di potenza di uscita, una ulteriore alternativa consiste nel collegare il filtro a pettine a valle o rispettivamente a monte dell’amplificatore ottico.

Un amplificatore ottico multicanale bidirezionale 9 può essere realizzato impiegando, ove non sia diversamente specificato, componenti analoghi a quelli precedentemente descritti con riferimento ai dispositivi delle figure 3 e 4.

Le sorgenti di pompa 61, 69, 651, 659 possono essere ad esempio laser di tipo Quantum Well con lunghezza d'onda di emissione λρ = 980 nm. E' prevista una potenza ottica di emissione di circa 90 mW per ciascuna sorgente.

I connettori ottici 676, 674, 683, 684 sono ad esempio connettori con riflettività inferiore a -40 dB. Connettori di questo tipo sono prodotti, ad esempio, dalla già citata SEIKOH GIKEN.

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 un parametro ottico, ad esempio 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 = / 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.

Una variazione periodica dell'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 descritto nel brevetto US 5.351.321. 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 verifica 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 quasi al 100%, 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.

Filtri in fibra ottica a riflessione di Bragg distribuita con banda in riflessione più ampia possono essere realizzati facendo variare gradualmente il passo del reticolo, lungo l’estensione dello stesso, fra due valori, corrispondenti alle lunghezze d'onda che delimitano la banda in riflessione desiderata.

Filtri in fibra ottica a riflessione di Bragg distribuita e a passo del reticolo variabile sono noti, ad esempio, daH'articolo di P.C. Hill et al. pubblicato su Electronics Lettere, voi. 30, n.

14, 07/07/94, pag. 1172-1174.

La variazione graduale del passo del reticolo, in un filtro a riflessione di Bragg distribuita, può essere impiegata anche per realizzare filtri in grado di compensare il ritardo (o anticipo) di alcune componenti cromatiche di un segnale ottico rispetto ad altre. Per questo, componenti a diversa lunghezza d'onda di un segnale devono essere riflesse da parte di porzioni diverse del medesimo reticolo, distanziate di un cammino ottico tale da compensare detto ritardo o detto anticipo.

La dispersione cromatica, ovvero il ritardo (o anticipo) per unità di lunghezza d'onda, di un reticolo avente un passo variabile fra due valori estremi dipende, oltre che dalla ampiezza della banda riflessa, dalia lunghezza del reticolo ovvero, in maggiore dettaglio, da una quantità pari al doppio della lunghezza del reticolo moltiplicata per l'indice di rifrazione efficace del mezzo nel quale esso è realizzato. Tale quantità corrisponde alla differenza fra i cammini ottici delle componenti cromatiche di segnale riflesse in prossimità dei due estremi del reticolo stesso.

L’impiego di filtri a riflessione di Bragg distribuita per la compensazione della dispersione cromatica è noto, per esempio, dal già citato articolo di F. Ouellette pubblicato su Optics Letters o dal brevetto US 4.953.939.

Per la compensazione della dispersione cromatica alle lunghezze d'onda dei segnali di comunicazione, è possibile impiegare, per i filtri a riflessione selettiva 601, 603, .... 631, e 602, 604. 632, filtri a fibra ottica a riflessione di Bragg distribuita con reticolo a passo variabile.

Ciascuno dei filtri verrà in questo caso realizzato con lunghezza d'onda centrale ed ampiezza della banda passante adeguate a riflettere la radiazione corrispondente ad uno dei canali di comunicazione, e con caratteristiche di dispersione atte a compensare la dispersione cromatica del corrispondente canale di comunicazione.

A seconda delle condizioni di impiego del dispositivo i filtri potranno essere realizzati in modo da fornire al segnale di comunicazione riflesso una dispersione cromatica uguale in valore assoluto e di segno opposto a quella (stimata o misurata) accumulata dal segnale attraverso i tratti di fibra da esso percorso, oppure tale da sovracompensare la dispersione accumulata dal segnale, così che la dispersione si annulli in un punto successivo del cammino ottico del segnale, comprendente un ulteriore tratto di fibra ottica.

Se è previsto l'impiego deH’amplificatore in condizioni caratterizzate da variazioni significative di temperatura, può essere opportuno stabilizzare termicamente i filtri in fibra ottica 601, 603. 631, e 602, 604, ..., 632.

La potenza ottica di uscita di un amplificatore ottico 93 e 94 come descritto è, in un esempio, di circa 16 dBm in condizioni operative, con i circolatori 91, 92 collegati ai due estremi e con una potenza ottica di circa -10 dBm in ingresso. La figura di rumore è di circa 5 dB.

La Richiedente osserva che i circolatori ottici 91 e 92 permettono l’ingresso e l'uscita di radiazione in una sola direzione per ciascuno degli amplificatori ottici 93,94 e precisamente alla sola radiazione propagante dalla stazione di trasmissione 1A alla stazione di ricezione 2B per l'amplificatore 93 e alla sola radiazione propagante dalla stazione di trasmissione 1B alla stazione di ricezione 2A per l'amplificatore 94.

I circolatori ottici 91 e 92 agiscono quindi come componenti unidirezionali posti all'ingresso ed all'uscita dei due stadi degli amplificatori ottici 93 e 94 e 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.

Oltre a consentire l’amplificazione bidirezionale dei segnali, l'amplificatore bidirezionale descritto permette di attenuare l'emissione spontanea amplificata (ASE) propagante insieme ai segnali. Negli amplificatori 93 e 94, le componenti di ASE provenienti dagli ingressi 641 e 643 e quelle generate nelle fibre attive 63, 653, vengono rimosse attraverso i rispettivi filtri a pettine e non propagano verso le fibre attive 66 e 656.

La Richiedente ha valutato che l'amplificatore bidirezionale 9 descritto ha un funzionamento stabile e privo di oscillazioni ed un rumore interferometrico trascurabile. Si ritiene che ciò sia dovuto al fatto che la disposizione delle lunghezze d’onda dei segnali, insieme alle caratteristiche spettrali dei filtri a pettine, prevengono il costituirsi di possibili anelli retroazionati includenti gli amplificatori 93 e 94, che potrebbero venirsi a formare in presenza di eventuali retroriflessioni lungo le fibre ottiche della linea 8, ad esempio da parte di connettori di collegamento dei circolatori ottici 91 , 92 con la stessa fibra ottica della linea 8.

Un amplificatore ottico secondo la presente invenzione è atto ad essere impiegato oltre che lungo linee di comunicazione predisposte per avere basse riflessioni (ad esempio impieganti connettori ottici e saldature a bassa riflessione), anche lungo linee di comunicazione ottica già installate e in presenza di componenti con riflettività residua non trascurabile, in particolare in caso di impiego lungo linee di trasmissione a fibre ottiche in cui l'amplificatore è collegato alle fibre di linea per mezzo di connettori ottici, che possono essere del tipo che, pur trasmettendo la maggior parte della potenza dei segnali che transitano per essi e quindi garantendo la continuità ottica ai segnali stessi, in talune condizioni ne retroriflettono una piccola parte (nel caso, per esempio, di un non perfetto serraggio, causa di cattivo posizionamento al loro interno delle terminazioni delle due fibre).

Tuttavia, per ottenere un rapporto segnale / rumore elevato nella trasmissione lungo il sistema di telecomunicazione, tale da consentire la trasmissione a velocità uguali o superiori a 2,5 Gb/s, le connessioni ottiche di collegamento tra un amplificatore ottico 9 e la linea di comunicazione ottica 8 hanno preferibilmente una riflettività inferiore a -31 dB, più preferibilmente inferiore a -40 dB. Per facilitare le operazioni di installazione e manutenzione della linea, inoltre, tali connessioni ottiche sono vantaggiosamente realizzate mediante connettori ottici.

La Richiedente ha valutato che un amplificatore ottico del tipo descritto consente di rendere minimo il “gain tilt”, un fenomeno dovuto alle caratteristiche della fibra drogata e, in particolare, all’andamento relativo dell'emissione spontanea amplificata (ASE) e dei segnali lungo la linea di comunicazione e negli amplificatori collegati in cascata lungo di essa, che consiste in una variazione del guadagno con la lunghezza d'onda e che comporta un guadagno diverso per i diversi canali.

Sfruttando la piccola attenuazione residua dei filtri a riflessione selettiva nella banda trasmessa (circa 0,1 dB, ad esempio, per il passaggio in ciascuna direzione attraverso ciascun filtro a riflessione selettiva del tipo a reticolo di Bragg), è possibile disporre i filtri stessi, nel circuito a riflessione selettiva che fa parte del filtro a pettine, in un ordine tale da compensare le differenze di guadagno.

In maggiore dettaglio, è possibile attenuare in misura minore i canali soggetti a minore guadagno, collegando i filtri a riflessione selettiva relativi a detti canali in prossimità dell’estremità del circuito a riflessione selettiva che è collegata al cireolatore ottico 64 (i segnali vengono riflessi dopo aver attraversato un numero ridotto di filtri a riflessione selettiva, quindi con attenuazione ridotta), e attenuare in misura maggiore i canali soggetti a maggior guadagno, collegando i relativi filtri a riflessione selettiva in prossimità dell’estremità opposta del circuito a riflessione selettiva.

Qualora fosse necessario compensare il gain tilt in misura maggiore a quanto consentito dalla attenuazione selettiva ottenibile mediante i filtri, è possibile collegare tratti di fibra ottica, con attenuazione calibrata, fra i filtri a riflessione selettiva.

Per compensare una predeterminata differenza di guadagno, in uscita ad un amplificatore, fra segnali a diversa lunghezza d’onda, la differenza di attenuazione dei due segnali nel filtro a pettine deve essere in generale maggiore, in valore assoluto, di detta predeterminata differenza di guadagno in uscita.

Nella configurazione descritta con riferimento alia figura 6, i filtri sono collegati lungo il circuito a riflessione selettiva con distanza crescente al crescere della lunghezza d’onda, in modo che ogni canale subisca una attenuazione maggiore di circa 0,2 dB (per effetto del doppio passaggio) del canale adiacente a lunghezza d'onda inferiore.

In un esempio, la Richiedente ha valutato il funzionamento di un sistema di telecomunicazione multicanale bidirezionale del tipo di quello descritto, in una configurazione comprendente cinque tratte di linea a fibra ottica 8, ciascuna con attenuazione complessiva massima di 26 dB (comprensiva delle attenuazioni alle giunzioni ottiche), collegate da quattro amplificatori bidirezionali 9, ciascuno del tipo descritto.

La Richiedente ha determinato che tale sistema di comunicazione consente la trasmissione contemporanea di 16 canali per ciascuna direzione di propagazione ad una velocità di cifra (bit rate) di 2,5 Gb/s, con un rapporto segnale / rumore minimo di 13 dB (misurato su una banda di 0,5 nm).

In un secondo esempio la Richiedente ha valutato il funzionamento di un sistema di comunicazione ottica multicanale bidirezionale analogo a quello descrìtto, ma configurato per operare con 8 lunghezze d’onda in ciascuna direzione di propagazione, con le lunghezze d’onda dei segnali propaganti in una direzione sfalsate rispetto a quelle dei segnali propaganti nell'altra direzione. La configurazione considerata comprende cinque tratte di linea a fibra ottica 8, ciascuna con attenuazione complessiva massima di 28 dB (comprensiva delle attenuazioni alle giunzioni ottiche), collegate da quattro amplificatori bidirezionali 9, ciascuno del tipo descritto.

La Richiedente ha determinato che tale sistema di comunicazione consente la trasmissione contemporanea di 8 canali per ciascuna direzione di propagazione ad un tasso binario (bit rate) di 2,5 Gb/s, con un rapporto segnale / rumore minimo di 13 dB (misurato su una banda di 0,5 nm).

ln un ulteriore esempio, relativo ad un sistema di comunicazione analogo a quello del secondo esempio, nel quale però l’attenuazione complessiva massima di ciascuna tratta di linea ottica è di 23 dB (comprese le attenuazioni alle giunzioni ottiche), e nel quale i quattro amplificatori bidirezionali 9 comprendono mezzi di compensazione della dispersione cromatica, del tipo indicato in precedenza, la Richiedente ha determinato che è possibile trasmettere contemporaneamente 8 canali per ciascuna direzione di propagazione ad un tasso binario (bit rate) di 10 Gb/s, con un rapporto segnale / rumore minimo di 18 dB (misurato su una banda di 0,5 nm).

E’ noto che un sistema di comunicazione ottica può assumere la struttura di una rete ottica collegante più stazioni fra loro. Si intende qui in generale per rete ottica l'insieme di più linee di trasmissione a fibra ottica e delle relative stazioni di interconnessioni fra le linee di trasmissione, dette anche nodi di interscambio. Nei nodi di interscambio i segnali ottici possono essere istradati da una delle linee di trasmissione confluenti nel nodo verso una o più delle altre linee di trasmissione confluenti nel nodo. Nodi di immissione ed estrazione di segnali ottici verso e dalla rete possono essere disposti sia lungo le linee di trasmissione, sia in corrispondenza dei nodi di interscambio. Alcune delle linee di trasmissione facenti parte di una tale rete ottica possono in particolare avere una struttura ad anello.

Un esempio particolare di rete ottica con nodi di immissione e di estrazione di segnali è quello di un sistema di comunicazione WDM, comprendente una linea a fibra ottica estesa fra stazioni di trasmissione e ricezione, e stazioni intermedie di immissione / estrazione di segnali, poste lungo la linea. I segnali a diverse lunghezze d’onda emessi da una stazione di trasmissione propagano lungo una fibra ottica, attraverso eventuali amplificatori, per esempio del tipo a fibra ottica attiva, fino ad una stazione intermedia di immissione / estrazione di segnali, che è configurabile in modo che la radiazione ad alcune delle lunghezze d'onda dei segnali venga spillata dalla linea di comunicazione verso appositi ricevitori (che ad esempio convertono i segnali in forma elettrica), mentre contemporaneamente viene introdotta nella linea di comunicazione, a valle del punto di estrazione, radiazione ad una o più delle stesse lunghezze d'onda, generalmente modulata da segnali di trasmissione (per esempio in forma elettrica) presenti all'ingresso della stazione intermedia. La radiazione ottica uscente dalla stazione intermedia viene trasmessa lungo una ulteriore tratta di fibra ottica ed eventualmente attraverso ulteriori amplificatori e stazioni intermedie di immissione / estrazione di segnali ottici, fino a raggiungere una stazione di ricezione.

Ciascuna lunghezza d'onda costituisce un canale di comunicazione indipendente. Il sistema di telecomunicazione ottica può essere configurato in modo da trasmettere separatamente segnali ottici fra coppie di stazioni comprese fra le stazioni terminali e le stazioni poste lungo la linea. E’ anche possibile trasmettere segnali indipendenti aventi la medesima lunghezza d'onda lungo tratte prive di porzioni comuni.

In tale linea di comunicazione esiste la possibilità di aggiungere o spillare in punti diversi (nodi) lungo la linea segnali ad alcune delle lunghezze d'onda di comunicazione, in modo che percorrano solo una parte dell'estensione della linea.

Uno schema di un amplificatore ottico multicanale comprendente un dispositivo di un primo tipo per l'immissione / estrazione di segnali ottici verrà ora descrìtto con riferimento alla figura 7.

La figura rappresenta un amplificatore ottico 93’, atto ad essere impiegato in un sistema di telecomunicazione del tipo descritto con riferimento alla figura 1, al posto di uno o più degli amplificatori ottici 93 di detto sistema. Nell'esempio indicato in figura 7, l'amplificatore 93' è atto ad amplificare segnali ottici alle lunghezze d’onda λ5, λ7. . λ31 propaganti dalla stazione di trasmissione 1A alla stazione di ricezione 2B, ad estrarre dalla linea di comunicazione ottica segnali alle lunghezze d'onda λ^, λ3, e ad immettere sulla stessa linea nuovi segnali alle lunghezze d'onda X1t λ^. E’ possibile modificare lo schema di figura 7, applicando tecniche note, in modo da adattarlo alle lunghezze d’onda da amplificare / estrarre / immettere in ciascun caso di interesse. Ad esempio è possibile realizzare un amplificatore, non rappresentato in figura, atto ad amplificare segnali ottici alle lunghezze d’onda λ*. λ8. . λ$2 propaganti dalla stazione di trasmissione 1B alla stazione di ricezione 2A, ad estrarre dalla linea di comunicazione ottica segnali alle lunghezze d’onda λ4, e ad Immettere sulla stessa linea nuovi segnali alle lunghezze d’onda λ^, λψ

L’amplificatore ottico 93’ comprende, fra una porta di ingresso 741 ed una porta di uscita 742, uno o più stadi di amplificazione. Nell'esempio sono indicati due stadi di amplificazione 71, 72, che possono essere, ad esempio, analoghi agli stadi di amplificazione precedentemente descritti con riferimento all’amplificatore 93 di figura 6.

In posizione intermedia fra le porte di ingresso 741 e di uscita 742 è collegato un filtro a pettine collegato in cascata ad un dispositivo di immissione / estrazione di segnali.

La posizione di tale filtro a pettine può essere determinata secondo quanto indicato in precedenza in relazione all'amplificatore di figura 6.

Secondo l’esempio illustrato in figura 7, un filtro a pettine comprende un cireolatore ottico 64', ad una porta intermedia del quale è collegata una prima estremità di un circuito a riflessione selettiva 65’, comprendente filtri 605, 607, .... 631, con riflessione selettiva rispettivamente alle lunghezze d’onda λς, λ7, . λ31, e per il resto analogo al filtro a riflessione selettiva 65 di figura 6.

Una seconda estremità di detto circuito a riflessione selettiva 65' è collegata ad una porta intermedia di un cireolatore ottico 73. Una porta di uscita del cireolatore ottico 73 è collegata ad divisore selettivo 701 , con banda passante centrata alla lunghezza d’onda λ1 e di ampiezza tale da escludere le lunghezze d’onda adiacenti propaganti lungo la linea di comunicazione nella medesima direzione di propagazione del segnale a lunghezza d’onda Tale divisore selettivo può essere, ad esempio, del tipo descritto con riferimento alla figura 5B. Al divisore selettivo 701 è collegato in cascata un secondo divisore selettivo 703, con banda passante di simile ampiezza, ma centrata attorno alla lunghezza d'onda λ3.

Il dispositivo formato dal collegamento in cascata dei divisori selettivi 701 , 703 realizza, secondo quanto indicato con riferimento alla figura 5A, un demultipiatore alle lunghezze d’onda λ^, λ3. I segnali a tali lunghezze d’onda sono rese disponibili, rispettivamente alle uscite 75, 76, ad una utenza esterna, ad esempio costituita da una coppia di ricevitori ottici.

Un dispositivo simmetrico a quello descritto, comprendente divisori selettivi 751, 753, rispettivamente analoghi ai divisori selettivi 701, 703, realizza un multiplatore di ingresso, connesso ad una porta di ingresso del cireolatore ottico 73, che è atto ad inviare verso detta seconda estremità del circuito a riflessione selettiva 65’ rispettivi segnali ottici, alle lunghezze d'onda λ3, presenti agli ingressi 77, 78 dei divisori selettivi 751, 753.

NeN’amplificatore 93’, segnali alle lunghezze d'onda λ5, λ7, . , λ31, vengono amplificati nello stadio di amplificazione 71, trasmessi dal filtro a pettine collegato fra I due stadi, attraverso la riflessione di ciascun segnale da parte di uno dei filtri a riflessione selettiva del circuito 65', ulteriormente amplificati nello stadio di amplificazione 72 ed inviati all'uscita 742. Segnali alle lunghezze d’onda λ3, invece, dopo una amplificazione attraverso lo stadio di amplificazione 71, attraversano il circuito a riflessione selettiva 65' e vengono spillati verso rispettive uscite 75, 76. Altri segnali alle lunghezze d’onda λ-j, λ/3, presenti agli ingressi 77, 78 dei divisori selettivi 751, 753, attraversano il circuito a riflessione selettiva 65’ e vengono combinati, mediante il cireolatore ottico 64’, con i segnali alle lunghezze d'onda λ$, λ7. 1⁄2|. venendo poi con questi amplificati nello stadio di amplificazione 72 per essere quindi inviati all'uscita 742.

Uno schema di un amplificatore ottico multicanale comprendente un dispositivo di un secondo tipo per l’immissione / estrazione di segnali ottici verrà ora descritto con riferimento alla figura 8.

La figura rappresenta un amplificatore ottico 93”, atto ad essere impiegato in un sistema di telecomunicazione del tipo descritto con riferimento alla figura 1, al posto di uno o più degli amplificatori ottici 93 di detto sistema. Nell’esempio indicato in figura 8, l’amplificatore 93” è atto ad amplificare segnali ottici alle 16 lunghezze d'onda λ-ι, λ3, . λ^, λ31 propaganti dalla stazione di trasmissione 1A alla stazione di ricezione 2B e, tra i predetti segnali, ad estrarre dalla linea di comunicazione ottica e/o immettere sulla stessa uno o più dei segnali alle 8 lunghezze d'onda λ^, λ7, ..... λ27, λ31, secondo uno schema che può essere selezionato, a seconda delle esigenze, tramite opportuni segnali di controllo.

Con modifiche secondo tecniche note dello schema che verrà descritto è possibile realizzare un amplificatore, simmetrico al precedente, atto ad amplificare segnali ottici alle 16 lunghezze d'onda λ2, λ^, λ30, λ32 propaganti dalla stazione di trasmissione 1B alla stazione di ricezione 2A e, tra i predetti segnali, ad estrarre dalla linea di comunicazione ottica e/o immettere sulla stessa uno o più dei segnali alle 8 lunghezze d’onda λ8. . λ28, λ32, secondo uno schema che può essere selezionato, a seconda delle esigenze, tramite opportuni segnali di controllo.

L’amplificatore ottico 93” comprende, fra una porta di ingresso 841 ed una porta di uscita 842, uno o più stadi di amplificazione. Nell’esempio sono indicati due stadi di amplificazione 81, 82, che possono essere, ad esempio, analoghi agli stadi di amplificazione precedentemente descritti con riferimento all’amplificatore 93 di figura 6.

In posizione intermedia fra le porte di ingresso 841 e di uscita 842 è collegato un filtro a pettine collegato in cascata ad un dispositivo di immissione / estrazione di segnali.

Secondo l'esempio illustrato in figura 8, un filtro a pettine comprende un cireolatore ottico 64”, ad una porta intermedia del quale è collegata una prima estremità di un primo circuito a riflessione selettiva 84, comprendente 8 filtri 601, 605. 629, con riflessione selettiva rispettivamente alle lunghezze d'onda λ·,, . . e per il resto analogo al filtro a riflessione selettiva 65 di figura 6.

Segnali alle lunghezze d’onda λ·,, λς . . λ29 vengono riflessi da uno dei filtri a riflessione selettiva verso detta porta intermedia del cireolatore ottico 64”, e da questo verso il secondo stadio 82 del l'amplificatore e quindi verso l’uscita 842.

Segnali alle lunghezze d’onda λ3, λ7. λ31, invece, non subiscono riflessioni da parte di detto circuito a riflessione selettiva 84, e sono trasmessi ad una seconda estremità di detto circuito 84, che è collegata ad una prima porta di un cireolatore ottico 85, da qui ad una seconda porta del cireolatore ottico 85, successiva in sequenza a detta prima porta, e quindi ad un demultiplatore 86, collegato a detta seconda porta. Detto demultiplatore 86 (che può essere realizzato ad esempio mediante divisori selettivi in lunghezza d’onda collegati in cascata, come descritto con riferimento alla figura 5A) separa ciascun segnale alle lunghezze d’onda λ3, λ7. λ3-ι verso un diverso cammino ottico. L'uscita di detti cammini ottici è connessa ad un ingresso di commutatori ottici 871, 872, ..., 878.

Detti commutatori ottici dispongono, oltre al primo ingresso ottico, collegato al demultiplatore 86, di un secondo ingresso ottico, che può essere collegato a trasmettitori 851, ... 858, atti a generare segnali alle lunghezze d'onda λ3, λ7. λ31ι e di due uscite ottiche. La prima di dette uscite ottiche è collegata ad un multiplatore ottico 87, atto a multiplare i segnali alle diverse lunghezze d’onda verso una singola uscita, mentre la seconda di dette uscite ottiche è collegata ad un ricevitore ottico.

Mediante opportuni segnali di controllo, alimentati a ciascuno di tali commutatori è possibile modificarne lo stato di trasmissione in uno dei seguenti due modi: modo diretto (bar), corrispondente al collegamento diretto di detto primo ingresso con detta prima uscita e modo incrociato (cross), corrispondente al collegamento di detto primo ingresso con detta seconda uscita e, rispettivamente, di detto secondo ingresso con detta prima uscita.

I commutatori ottici possono essere, ad esempio, il modello SR2:2 di JDS FITEL Ine., 570 Heston Drive, Nepean, Ontario (CA).

I segnali commutati verso dette seconde uscite sono resi disponibili ad utenze esterne, ad esempio costituite da ricevitori ottici, collegati a dette seconde uscite.

I segnali provenienti da dette prime uscite sono invece inviati ad un multiplatore 87, da quest'ultimo multiplati su un unica uscita ed inviati, attraverso un eventuale amplificatore ottico 88, ad una terza porta di detto cireolatore ottico 85.

L’amplificatore ottico 88, di tipo noto, è atto a compensare l'attenuazione subita dai segnali alle lunghezze d'onda λ3, λ7. λ31, nella parte di circuito ottico compresa fra la prima porta del cireolatore ottico 85 e l’amplificatore ottico stesso. Nello stesso tempo, l’amplificatore ottico 88 amplifica i segnali immessi nel sistema attraverso uno dei commutatori ottici 871, 872, .... 878 portando tali segnali ad un livello di potenza paragonabile a quello degli altri segnali alle diverse lunghezze d’onda.

I segnali in ingresso alla terza porta del cireolatore ottico 85 vengono trasmessi quindi ad una quarta porta dello stesso cireolatore ottico, cui è collegato una prima estremità di un secondo circuito a riflessione selettiva 89, comprendente filtri 603, 607, ..., 631, con riflessione selettiva rispettivamente alle lunghezze d'onda λ^, λ7. λ31. I segnali a dette lunghezze d'onda vengono riflessi verso la quarta porta del cireolatore ottico, da questa verso la prima porta dello stesso e, attraverso il circuito a riflessione selettiva 84 ed il cireolatore ottico 64”, vengono combinati con i restanti segnali. I segnali con lunghezze d’onda esterne alla banda di riflessione dei filtri 603, 607, ..., 631, e quindi anche il rumore alle lunghezze d’onda intermedie, vengono eliminati dal circuito ottico attraverso la terminazione a bassa riflessione 650, collegata ad una seconda estremità del circuito a riflessione selettiva 89.

Un amplificatore multicanale 93” del tipo descritto consente di amplificare un certo numero di lunghezze d’onda (λ^ λ*, . λ^) e può essere configurato per spillare e/o immettere nel sistema uno o più segnali a differenti lunghezze d'onda (λ3, λ7, . , λ^-,).

La Richiedente osserva che neH'amplificatore 93” descritto possono essere impiegati un demultiplatore ottico 86 ed un multiplatore ottico 87 con una risoluzione in lunghezza d’onda relativamente bassa. Infatti è sufficiente che il demultiplatore ed il multiplatore siano atti a separare segnali differenti in lunghezza d'onda del doppio della minima distanza in lunghezza d’onda fra segnali propaganti nella medesima direzione nel sistema di comunicazione ottica.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Sistema di telecomunicazione ottica multicanale bidirezionale comprendente: mezzi di generazione di segnali ottici, atti a generare almeno tre segnali ottici rispettivamente aventi una prima, una seconda ed una terza lunghezza d'onda, fra loro distinte; una linea di trasmissione di segnali ottici; mezzi di immissione di detti primo e terzo segnale ottico in detta linea di trasmissione, posti ad una prima estremità di detta linea di trasmissione; mezzi di immissione di detto secondo segnale ottico in detta linea di trasmissione, posti ad una seconda estremità di detta linea di trasmissione, opposta a detta prima estremità; caratterizzato dal fatto che detta seconda lunghezza d'onda ha valore compreso fra dette prima e terza lunghezza d’onda.
2) Sistema di telecomunicazione ottica multicanale per la trasmissione di segnali ottici comprendente: una linea a fibra ottica avente una prima ed una seconda estremità; mezzi di immissione, a detta prima estremità di detta linea, di primi segnali ottici propaganti in una prima direzione e aventi una prima serie di lunghezze d’onda, fra loro distinte; - mezzi di immissione, a detta seconda estremità di detta linea, di secondi segnali ottici propaganti in una seconda direzione, opposta a detta prima direzione, e aventi una seconda serie di lunghezze d’onda, fra loro distinte e distinte dalle lunghezze d’onda di detti primi segnali ottici; primi mezzi di demultiplazione di segnali ottici, a detta seconda estremità di detta linea, e secondi mezzi di demultiplazione di segnali ottici a detta prima estremità di detta linea, detti primi e detti secondi mezzi di demultiplazione essendo atti a demultiplare segnali distanti fra loro in lunghezza d’onda di una quantità superiore o uguale ad un valore minimo prefissato, caratterizzato dal fatto che le lunghezze d'onda di detti primi segnali differiscono fra loro di una quantità uguale o superiore a detto valore minimo, le lunghezze d’onda di detti secondi segnali differiscono fra loro di una quantità uguale o superiore a detto valore minimo, mentre le lunghezze d’onda di detti primi segnali differiscono dalle lunghezze d'onda di detti secondi segnali di una quantità uguale o superiore alla metà di detto valore minimo.
3) Sistema di telecomunicazione ottica multicanale secondo la rivendicazione 2), caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di amplificazione bidirezionale otticamente connessi lungo detta linea a fibra ottica.
4) Sistema di telecomunicazione ottica multicanale secondo la rivendicazione 3), caratterizzato dal fatto che detti mezzi di amplificazione bidirezionale comprendono: mezzi di separazione di detti primi segnali da detti secondi segnali - mezzi di amplificazione di detti primi segnali; - mezzi di amplificazione di detti secondi segnali; mezzi di combinazione di detti primi e secondi segnali.
5) Sistema di telecomunicazione ottica multicanale secondo la rivendicazione 4), caratterizzato dal fatto che detti mezzi di separazione e detti mezzi di combinazione comprendono rispettivi circolatori ottici.
6) Sistema di telecomunicazione ottica multicanale secondo la rivendicazione 4), caratterizzato dal fatto che detti mezzi di amplificazione di detti primi e secondi segnali sono di tipo unidirezionale.
7) Sistema di telecomunicazione ottica multicanale secondo la rivendicazione 4), caratterizzato dal fatto che detti mezzi di amplificazione di detti primi e secondi segnali comprendono rispettivi filtri a pettine atti a trasmettere segnali con lunghezza d'onda compresa in bande includenti le lunghezze d'onda rispettivamente di detti primi e di detti secondi segnali, e atti ad attenuare radiazione con lunghezza d’onda esterna a dette bande.
8) Sistema di telecomunicazione ottica multicanale secondo la rivendicazione 7), caratterizzato dal fatto che detti filtri a pettine comprendono un cireolatore ottico e riflettori a reticolo di Bragg, collegati in cascata ad una porta intermedia di detto cireolatore.
9) Sistema di telecomunicazione ottica multicanale secondo la rivendicazione 3), caratterizzato dal fatto che detto valore minimo di distanza è uguale o inferiore a 1 nm.
10) Sistema di telecomunicazione ottica multicanale per la trasmissione di segnali ottici comprendente: una linea a fibra ottica; mezzi di multiplazione e di demultiplazione, per l'immissione e l’estrazione, in almeno due diverse posizioni lungo detta linea, di segnali ottici aventi lunghezze d’onda fra loro distinte, detti mezzi di multiplazione e demultiplazione avendo risoluzione spettrale maggiore della spaziatura minima tra i canali, caratterizzato dal fatto che canali contigui in lunghezza d’onda sono alimentati in direzioni opposte lungo detta linea.
11) Amplificatore ottico bidirezionale comprendente: mezzi di ingresso per primi segnali ottici propaganti in una prima direzione e aventi una prima serie di lunghezze d'onda, fra loro distinte; mezzi di ingresso per secondi segnali ottici propaganti in una seconda direzione, opposta a detta prima direzione e aventi una seconda serie di lunghezze d’onda, fra loro distinte e distinte dalle lunghezze d’onda di detti primi segnali ottici; mezzi di separazione di detti primi segnali ottici da detti secondi segnali ottici; - mezzi di amplificazione di detti primi segnali; - mezzi di amplificazione di detti secondi segnali; mezzi di combinazione di detti primi e secondi segnali ottici. caratterizzato dal fatto che le lunghezze d’onda di detti primi e di detti secondi segnali sono fra loro sfalsate.
12) Amplificatore ottico bidirezionale secondo la rivendicazione 11), caratterizzato dal fatto che detti mezzi di separazione e detti mezzi di combinazione comprendono rispettivi circolatori ottici.
13) Amplificatore ottico bidirezionale secondo la rivendicazione 11), caratterizzato dal fatto che detti mezzi di amplificazione di detti primi e secondi segnali sono di tipo unidirezionale.
14) Amplificatore ottico bidirezionale secondo la rivendicazione 11), caratterizzato dal fatto che detti mezzi di amplificazione di detti primi e secondi segnali comprendono rispettivi filtri a pettine atti a trasmettere segnali con lunghezza d'onda compresa in bande includenti le lunghezze d’onda rispettivamente di detti primi e di detti secondi segnali, e atti ad attenuare radiazione con lunghezza d'onda esterna a dette bande.
15) Amplificatore ottico bidirezionale secondo la rivendicazione 14), caratterizzato dal fatto che detti filtri a pettine comprendono un cireolatore ottico e riflettori a reticolo di Bragg, collegati in cascata ad una porta intermedia di detto cireolatore.
16) Metodo per la trasmissione bidirezionale di segnali ottici lungo una linea di comunicazione ottica comprendente le fasi di: - generare primi segnali ottici ad una prima serie di lunghezze d'onda generare secondi segnali ad una seconda serie di lunghezze d'onda, diverse rispetto alle lunghezze d’onda di detta prima serie, trasmettere detti primi segnali in una prima direzione lungo la linea di telecomunicazione ottica; - trasmettere detti secondi segnali in una seconda direzione lungo la linea di telecomunicazione ottica, opposta a detta prima direzione; in cui le lunghezze d'onda di detti primi segnali sono sfalsate rispetto alle lunghezze d’onda di detti secondi segnali.
17) Metodo per la trasmissione bidirezionale di segnali ottici secondo la rivendicazione 16), caratterizzato dal fatto che comprende la fase di amplificare detti primi e detti secondi segnali lungo la linea di comunicazione ottica.
18) Metodo per la trasmissione bidirezionale di segnali ottici secondo la rivendicazione 17), caratterizzato dal fatto che detta fase di amplificare detti primi e detti secondi segnali comprende le fasi di: - separare detti primi da detti secondi segnali; amplificare detti primi segnali mediante un primo amplificatore ottico; amplificare detti secondi segnali mediante un secondo amplificatore ottico; ricombinare detti primi e detti secondi segnali lungo detta linea di telecomunicazione.