ITMI990532A1 - Dispositivo di amplificazione ottico con funzione di equalizzazione di guadagno - Google Patents
Dispositivo di amplificazione ottico con funzione di equalizzazione di guadagnoInfo
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Description
D E S C R I Z IO N E
Un dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno della presente invenzione riguarda un dispositivo di amplificazione ottico includente un amplificatore ottico per amplificare otticamente e direttamente un fascio di luce di segnale di ingresso. In particolare, la presente invenzione riguarda un dispositivo di amplificazione ottico per amplificare otticamente un segnale WDM (un segnale multiplato a divisione di lunghezza d'onda) che è ottenuto tramite multiplazione a divisione di lunghezza d'onda dei fasci di luce di segnale aventi una pluralità di lunghezza d'onda differenti l'una dall’altra.
In un sistema di comunicazione a fibre ottiche a media e lunga distanza, è impiegato un amplificatore ottico per amplificare un fascio di luce di segnale che è stato attenuato tramite una fibra di linea di trasmissione. Come amplificatore ottico, è ampliamente usato un amplificatore a fibra ottica per amplificare direttamente un fascio di luce di segnale con una fibra ottica drogata con terre rare come mezzi di amplificazione. Inoltre, come mezzo di amplificazione dell'amplificatore a fibra ottica, è impiegata la fibra ottica drogata con terre rare, A questo proposito, è generalmente noto un FDFA (un amplificatore a fibra drogata con erbio) impiegante elementi di erbio come drogante.
D'altra parte, come sistema per incrementare la capacità di trasmissione senza stabilire più linee di trasmissione ottica, è generalmente noto un sistema di trasmissione multipla a divisione di lunghezza d'onda per multiplare a divisione di lunghezza d'onda una pluralità di fasci di luce di segnale aventi lunghezze d'onda differenti l'una dall'altra per trasmettere otticamente il segnale ottico risultante. Anche in questo sistema di trasmissione ottica multipla a divisione di lunghezza d'onda, l'amplificazione a fibra ottica sopra menzionato può essere applicato ad esso.
Tuttavia, se i fasci di luce di segnali costituenti del fascio di luce di segnale multiplato a divisione di lunghezza d'onda sono intesi essere otticamente amplificati dall'amplificatore a fibra ottica, la dispersione tra i guadagni per i fasci di luce di segnale costituenti dovuta alle caratteristiche di lunghezza d'onda del guadagno della fibra ottica drogata con erbio, cioè, il degradato della piattezza die guadagni diventa un problema. Allora, allo scopo di migliorare la piattezza del guadagno, è impiegato un equalizzatore di guadagno.
Per l'equalizzatore di guadagno convenzionale, è impiegato un componente ottico passivo avente le caratteristiche di lunghezza d'onda della perdita che sono impostate in modo da cancellare le caratteristiche di forma d'onda del guadagno della fibra ottica drogata con erbio. Questo scopo è tale che nel caso in cui la piattezza del guadagno non possa essere garantita a causa del fatto che in confronto con il guadagno di un fascio di luce di segnale avente una certa lunghezza d'onda, il guadagno di un fascio di luce di segnale avente una un'altra lunghezza d'onda è inferiore, un componente ottico passivo che è di perdita maggiore del primo fascio di luce di segnale è inserito e disposto allo scopo di regolare il guadagno totale.
Tuttavia, se la piattezza del guadagno è intesa essere garantita in base ad una tale costruzione, per esempio, nel caso in cui l'amplificatore ottico abbia le caratteristiche di lunghezza d'onda del guadagno di SdB tra i fasci di luce di segnale del fascio di luce di segnale multiplato a divisione di lunghezza d'onda, la differenza di guadagno non può essere perfettamente cancellata a meno che la perdita di almeno 5dB sia aggiunta ad essa. Quindi, la perdita richiesta per l'equalizzazione diventa grande, e quindi infine, le caratteristiche di uscita ottiche richieste per il dispositivo di amplificazione ottico complessivo non possono essere ottenute. Inoltre, sorge il problema che è aumentato il degrado di rumore.
Alla luce di quanto detto in precedenza, uno scopo di un dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno della presente invenzione è ridurre una differenza di guadagno tra fasci di luce di segnali anche quando una pluralità di fasci di luce di segnale aventi lunghezze d'onda differenti l'una dall'altra sono collettivamente otticamente amplificati, unificando quindi i livelli di uscita ottici tra i fasci di luce di segnale aventi lunghezze d'onda differenti l'una dall'altra che sono contenuti nel fascio di luce di segnale multiplato a divisione di lunghezza d'onda.
Al fine di risolvere i problemi sopra menzionati associati con la tecnica nota, la presente invenzione può fornire un dispositivo di amplificazione ottica con una funzione di equalizzazione di guadagno includente: un amplificatore a fibra ottica per ricevere, come ingresso, un fascio di luce di segnale multiplato a divisione di lunghezza d'onda che è stato ottenuto tramite multiplazione a divisione di lunghezza d'onda di una pluralità di fasci di luce di segnale aventi lunghezze d'onda differenti l'una dall'altra per emettere il fascio di luce di segnale amplificato contenente la pluralità di fasci di luce di segnale, che è ottenuto amplificando otticamente il fascio di luce di segnale multiplato a divisione di lunghezza d'onda; ed un equalizzatore di guadagno per ricevere, come ingresso, il fascio di luce di segnale amplificato per amplificare otticamente la pluralità di fasci di luce di segnale così amplificati per equalizzare i loro livelli di uscita ottici, emettendo quindi i fasci di luce di segnale amplificati equalizzati.
L'equalizzatore di guadagno include un amplificatore ottico a semiconduttore ed il guadagno, dell'amplificatore ottico a semiconduttore, per ciascuno della pluralità di fasci di luce di segnali è impostato in un modo tale che quando il guadagno, dell'amplificatore ottico a semiconduttore, per ciascuno della pluralità di fasci di luce di segnale è sovrapposto sul guadagno per ciascuno della pluralità di fasci di luce di segnale dell'amplificatore a fibra ottica, la differenza di guadagno tra i fasci di luce di segnale è eliminata.
Inoltre, la presente invenzione può fornire un dispositivo di amplificazione ottica con una funzione di equalizzazione di guadagno includente: un equalizzatore di guadagno per ricevere, come ingresso, un fascio di luce di segnale multiplato a divisione di lunghezza d'onda che è stato ottenuto multiplando a divisione di lunghezza d'onda una pluralità di fasci di luce di segnale aventi lunghezza d'onda differenti l'una dall’altra per emettere il fascio di luce di segnale amplificato equalizzato contenente la pluralità di fasci di luce di segnale, che è ottenuto amplificando otticamente il fascio di luce di segnale multiplato a divisione di lunghezza d'onda; di un amplificatore a fibra ottica per ricevere, come ingresso, i fasci di luce di segnale amplificati equalizzati per amplificare otticamente i fasci di luce di segnale amplificati equalizzati così immessi ad esso per emettere i fasci di luce di segnale amplificati. L'equalizzatore di guadagno include un amplificatore ottico a semiconduttore ed il guadagno per ciascuno della pluralità di fasci di luce di segnale dell'amplificatore ottico a semiconduttore è impostato in modo tale che quando il guadagno per ciascuna della pluralità di fasci di luce di segnale dell'amplificatore ottico a semiconduttore è sovrapposto sul guadagno per ciascuno della pluralità di fasci di luce di segnale dell'amplificatore a fibra ottica, la differenza di guadagno tra i fasci di luce di segnale è cancellata, per cui i livelli di uscita ottici della pluralità di fasci di luce di segnale che sono contenuti nel fascio di luce di segnale amplificato e che sono stati amplificati sono equalizzati.
Inoltre, la presente invenzione può fornire un dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno includente: un primo amplificatore a fibra ottica per ricevere, come ingresso, un fascio di luce di segnale multiplato a divisione di lunghezza d'onda che è stato ottenuto multiplando a divisione di lunghezza d'onda una pluralità di fasci di luce di segnale aventi lunghezze d'onda differenti l'una dall'altra per emettere un primo fascio di luce di segnale amplificato contenente una pluralità di fasci di luce di segnale, che è ottenuto amplificando otticamente il fascio di luce di segnale multiplato a divisione di lunghezza d'onda; un equalizzatore di guadagno per ricevere, come ingresso, il fascio di luce di segnale amplificato per amplificare otticamente la pluralità di fasci di luce di segnale così amplificati per equalizzare i loro livelli di uscita ottici, emettendo quindi i fasci di luce di segnale amplificati equalizzati; ed un secondo amplificatore a fibra ottica per riceverlo come ingresso, i fasci di luce di segnale amplificati equalizzati per amplificare otticamente i fasci di luce di segnale amplificati equalizzati così immessi ad esso per emettere il fascio di luce di segnale amplificato.
Nella costruzione sopra menzionata, in modo similare al precedente, l'equalizzatore di guadagno include un amplificatore ottico a semiconduttore e l’impostazione è effettuata in un modo tale che quando il guadagno per ciascuno della pluralità di fasci di luce di segnale dell'amplificatore ottico a semiconduttore è sovrapposto, sia sul guadagno per ciascuno della pluralità di fasci di luce di segnale del primo amplificatore a fibra ottica sia sul guadagno per ciascuno della pluralità di fasci di luce di segnale del secondo amplificatore a fibra ottica, la differenza di guadagno tra i fasci di luce di segnale è eliminata.
L'amplificatore a fibra ottica sopra menzionato nel dispositivo di amplificazione ottico secondo la presente invenzione include: una fibra ottica drogata con terre rare come mezzo di amplificazione per amplificare il fascio di luce di ingresso; una sorgente di luce per pompaggio ottico per emettere un fascio di luce di pompaggio; ed un WDM (un multiplatore a divisione di lunghezza d'onda) per immettere attraverso di esso il fascio di luce di pompaggio alla fibra ottica drogata con terre rare.
Nel dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la presente invenzione, l'equalizzatore di guadagno includente l'amplificatore ottico a semiconduttore è disposto o in uno stadio precedente o nello stadio successivo così che le caratteristiche di lunghezza d'onda del suo guadagno cancellano le caratteristiche di lunghezza d'onda del guadagno dell'amplificatore a fibra ottica sopra menzionato. Come risultato, quando il fascio di luce di segnale multiplato a divisione di lunghezza d'onda è amplificato dall'amplificatore a fibra ottica, la differenza nell'uscita ottica tra i fasci di luce di segnale aventi lunghezza d’onda differenti dovuta alle caratteristiche di lunghezza d'onda del guadagno è cancellata per equalizzare i guadagni per i fasci di luce di segnale in termini del dispositivo di amplificazione ottico complessivo.
A questo proposito, dato che l'amplificatore ottico a semiconduttore è impiegato come equalizzatore di guadagno, in confronto con l'equalizzatore di guadagno convenzionale utilizzante le caratteristiche di lunghezza d'onda della perdita fornite dal componente ottico passivo, la differenza di guadagno tra i fasci ottici di segnale può pure essere ridotta mentre si garantisce il desiderato guadagno senza ridurre il guadagno del dispositivo di amplificazione ottico complessivo.
Inoltre, la presente invenzione può pure fornire un dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno, in cui l'equalizzatore di guadagno include un amplificatore ottico a semiconduttore, il guadagno per ciascuno della pluralità di fasci di luce di segnale di uscita dell'amplificatore ottico a semiconduttore è impostato in modo tale che i livelli ottici e la pluralità di fasci di luce di segnale che sono stati emessi dal dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno sono appiattiti.
Gli scopi, caratteristiche e vantaggi precedenti ed altri della presente invenzione diverranno più evidenti dalla seguente descrizione dettagliata quando considerati in unione con i disegni allegati, in cui:
la figura 1 è uno schema a blocchi mostrante una configurazione di una prima forma di realizzazione di un dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la presente invenzione ;
la figura 2 è uno schema a blocchi mostrante una configurazione di un equalizzatore di guadagno per l'utilizzo in un dispositivo di amplificazione ottica con una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la presente invenzione;
la figura 3 è una vista prospettica mostrante una costruzione di un esempio di un amplificatore ottico a semiconduttore costituente un equalizzatore di guadagno per l'utilizzo in un dispositivo di amplificazione ottico secondo la presente invenzione,·
la figura 4 è un diagramma mostrante le caratteristiche di lunghezza d'onda dei guadagni di amplificatore a fibra ottica ed uh equalizzatore di guadagno utile nello spiegare i principi di funzionamento di un dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la presente invenzione, ed una parte (a) è una rappresentazione grafica mostrante le caratteristiche di lunghezza d'onda del guadagno di un primo amplificatore a fibra ottica, una parte (b) è una rappresentazione grafica mostrante le caratteristiche di lunghezza d'onda del guadagno di un equalizzatore di guadagno ed una parte (c) è una rappresentazione grafica mostrante le caratteristiche di lunghezza d'onda del guadagno di un secondo amplificatore a fibra ottica;
la figura 5 è un diagramma mostrante lo stato di un'uscita ottica di un fascio di luce di segnale multiplato a divisione di lunghezza d'onda utile nello spiegare i principi di funzionamento di un dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la presente invenzione, ed una parte (a) è un diagramma spettrale illustrante schematicamente un'uscita ottica di un fascio di luce di segnale di ingresso ad un dispositivo di amplificazione ottico, una parte (b) è un diagramma spettrale mostrante schematicamente un'uscita ottica di un fascio di luce di segnale che è amplificato da un primo amplificatore a fibra ottica per essere emesso, una parte (c) è un diagramma spettrale mostrante schematicamente un'uscita ottica di un fascio di luce di segnale che è amplificato da un equalizzatore di guadagno per esser emesso, ed una parte (d) è un diagramma spettrale mostrante schematicamente un'uscita ottica di un fascio di luce di segnale che è amplificato dal dispositivo di amplificazione ottico complessivo per essere emesso;
la figura 6 è uno schema a blocchi mostrante una configurazione di una seconda forma di realizzazione di un dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la presente invenzione; e
la figura 7 è uno schema a blocchi mostrante una configurazione di una terza forma di realizzazione di un dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la presente invenzione.
Le forme di realizzazione preferite di un equalizzatore di guadagno e di un dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno impiegante lo stesso secondo la presente invenzione saranno qui di seguito descritte in dettaglio con riferimento ai disegni allegati.
La figura 1 è uno schema a blocchi mostrante una configurazione di una prima forma di realizzazione di un dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la presente invenzione .
Nella presente forma di realizzazione, sono impiegati un primo ed un secondo amplificatore a fibra ottica 31 e 32. Un equalizzatore di guadagno 41 è disposto tra il primo ed il secondo amplificatore a fibra ottica 31 e 32. Il primo ed il secondo amplificatore a fibra ottica 31 e 32 sono rispettivamente dotati di fibre ottiche drogate con erbio 11 e 21 come mezzi di amplificazione, e pure sorgenti di luce per pompaggio ottico 12 e 22 per emettere fasci di luce di pompaggio.
I fasci di luce di pompaggio sono otticamente sintetizzati con i fasci di luce di segnale che sono immessi da unità 13 o 23 di sintesi ottica per essere resi incidenti sulle fibre drogate con erbio, rispettivamente. Affinchè l'operazione degli amplificatori a fibra ottica non sia instabile a causa della luce di ritorno, isolatori ottici 14, 15 o 24, 25 sono disposti sia sul lato di ingresso sia sul lato di uscita degli amplificatori a fibra ottica, rispettivamente.
Nella presente forma di realizzazione, il fascio-di luce di segnale ha la lunghezza d'onda della banda di 1.550 mm, ed inoltre è adottato il procedimento di pompaggio ottico anteriore che consiste nel rendere il fascio di luce di pompaggio incidente dal lato anteriore. Nel primo amplificatore a fibra ottica 31 disposto in uno stadio precedente, l'unità 13 di sintetizzazione ottica è disposta nello stadio precedente la fibra ottica drogata con erbio. Il fascio di luce di pompaggio ha la lunghezza d'onda della banda di 980 nm, ed il fascio di luce di segnale è otticamente amplificato con basso rumore. D'altra parte, nel secondo amplificatore a fibra ottica 32 disposto nello stadio successivo, l'unità di sintetizzazione ottica 23 è disposta nello stato successivo nella fibra ottica drogata con erbio, ed inoltre è adottato il procedimento di pompaggio ottico a ritroso che consiste nel rendere il fascio di luce di pompaggio incidente dal lato posteriore. Il fascio di luce di pompaggio ha la lunghezza d'onda della banda di 1.480 nm, ed il fascio di luce di segnale è otticamente amplificato ad efficienza elevata. A questo proposito, la lunghezza d'onda del fascio di luce di pompaggio della sorgente di luce nello stadio successivo può essere uguale a quello del fascio di luce di pompaggio della sorgente di luce nello stadio precedente, o alternativamente, il primo ed il secondo possono essere sostituiti l'uno con l'altro.
Poi, sarà fornita descrizione qui di seguito in riferimento ad un equalizzatore di guadagno per l'utilizzo nella presente invenzione.
La figura 2 è uno schema a blocchi mostrante una configurazione di base di un equalizzatore di guadagno per utilizzo nel dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la presente invenzione. In questo caso, per esempio, un amplificatore ottico a semiconduttore come mostrato nella figura 3 costituisce l'equalizzatore di guadagno. Affinchè l'operazione degli amplificatori ottici a semiconduttore possa essere impedita dal divenire instabile a causa della luce di ritorno, un isolatore ottico 7 è disposto tra amplificatori ottici a semiconduttore 8 e 9.
Nell'amplificatore ottico a semiconduttore, la dipendenza da lunghezza d'onda del guadagno può essere variata in base alle riflettività della faccia terminale di entrambe le facce terminali del chip del dispositivo a semiconduttore. Quindi, gli amplificatori ottici a semiconduttore possono essere forniti con la dipendenza da lunghezza d'onda in un modo tale che la differenza dei guadagni per i fasci di luce di segnale aventi le differenti lunghezze d'onda che sono ottenuti dai due amplificatori a fibra ottica sopra menzionati 31 e 32 può essere eliminata.
In modo più specifico, la base di lunghezza d'onda del fascio di luce di segnale usato e le caratteristiche di lunghezza d'onda dell'amplificatore a fibra ottica in una banda di lunghezza d'onda sono prese in considerazione e pure in base alle seguenti caratteristiche dell'amplificatore ottico a semiconduttore, e la lunghezza di uno strato attivo, le riflettività di faccia terminale e simili possono essere determinate.
Ora, se si assume il caso ideale e quindi non è considerata la riflettività residua, allora il guadagno Gs che è ottenuto da fascio di luce di segnale è espresso dalla seguente equazione.
dove Γ è il coefficiente di confinamento ottico, L è la lunghezza dello strato attivo, α è il coefficiente di assorbimento, e g è il coefficiente di guadagno.
Dato che in effetti vi sono le riflettività residue delle facce terminali, se l’effetto di risonanza fornito da esse è preso in considerazione, il guadagno Gc è espresso dalla seguente equazione.
( 2 ) in cui RI e R2 sono le riflettività di faccia terminale, e φ è la differenza di fase tra i fasci di luce di segnale in corrispondenza delle estremità di ingresso ed uscita.
Poi, se si ottiene il rapporto del guadagno quando la differenza di fase è massima rispetto al guadagno quando la differenza di fase è minima, allora la profondità m dell'ondulazione del guadagno è ottenuta in base alla seguente equazione.
- ( 3 )
In altre parole, impostando opportunamente le riflettività di faccia terminale RI e R2, ed il guadagno che è determinato in base all'espressione (1), può essere determinata la profondità dell'ondulazione.
Quando RI = R2 = 0,1% e Gs è 25 dB, la profondità m dell'ondulazione del guadagno può essere impostata vicino a 3dB. Quindi, le caratteristiche di lunghezza d’onda dei guadagni degli amplificatori a fibra ottica sono cancellati impostando opportunamente le riflettività di faccia terminale degli amplificatori ottici a semiconduttori in base a espressioni da (1) a (3) per generare le ondulazioni in un modo tale che le caratteristiche di lunghezza d'onda dei guadagni degli amplificatori a fibra ottica diventino uno opposto all'altra, e come risultati i guadagni per interi fasci di luce di segnale costituenti possono essere equalizzati in termini del dispositivo di amplificazione otticamente complessivo.
Mentre nella presente forma di realizzazione, la descrizione è stata fornita in riferimento al caso specifico dove sono impiegati i due amplificatori ottici a semiconduttore si deve comprendere che un amplificatore ottico a semiconduttore può essere disponibile o alternativamente possono pure essere disponibili tre o più amplificatori ottici a semiconduttore.
Poi, il funzionamento della prima forma di realizzazione del dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno, mostrata nella figura 1, secondo la presente invenzione sarà qui di seguito descritto in maggior dettaglio con riferimento alle caratteristiche di lunghezza d'onda dei guadagni ed alla situazione dei fasci di luce di segnale.
La figura 4 è uno schema mostrante le caratteristiche di lunghezza d'onda dei guadagni degli amplificatori a fibra ottica e dell 'equalizzatore di guadagno utile nello spiegare i principi di funzionamento del dispositivo di amplificazione ottico come una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la presente invenzione, ed una parte (a) è una rappresentazione grafica mostrante le caratteristiche di lunghezza d'onda del guadagno del primo amplificatore a fibra ottica, una parte (b) è una rappresentazione grafica mostrante le caratteristiche di lunghezza d'onda del guadagno dell'equalizzatore di guadagno ed una parte (c) è una rappresentazione grafica mostrante le caratteristiche di lunghezza d'onda del guadagno del secondo amplificatore a fibra ottica.
La figura 5 è un diagramma mostrante lo stato dell'uscita ottica del fascio di luce di segnale multiplato a divisione di lunghezza d'onda utile nello spiegare i principi di funzionamento del dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la presente invenzione, ed una parte (a) è un diagramma spettrale mostrante schematicamente l'uscita ottica del fascio di luce di segnale di ingresso al dispositivo di amplificazione ottico, una parte (b) è un diagramma spettrale mostrante schematicamente l’uscita ottica del fascio di luce di segnale che è amplificato dal primo amplificatore a fibra ottica per essere emesso, una parte (c) è un diagramma spettrale mostrante schematicamente l'uscita ottica del fascio di luce di segnale che è amplificato dall 'equalizzazione di guadagno per essere emesso, ed un parte (d) è un diagramma spettrale mostrante schematicamente l'uscita ottica del fascio di luce di segnale che è amplificato dal dispositivo di amplificazione ottica complessivo per essere emesso.
Come mostrato nella parte (a) della figura 5, quando i fasci di luce di segnali costituenti del fascio di luce di segnale multiplato a divisione di lunghezza d'onda sono stati immessi in cui non è presente alcuna dispersione nei livelli di uscita ottici aventi le differenti lunghezze d'onda, innanzitutto, quei fasci di luce sono collettivamente otticamente amplificati dal primo amplificatore a fibra ottica 31. Tuttavia, come mostrato nella parte (b) della figura 4, in generale, il guadagno dell'amplificatore a fibra ottica ha la dipendenza dalla lunghezza d'onda, e quindi il guadagno varia in dipendenza dalla lunghezza d'onda del fascio di luce di segnale immesso. Come risultato, anche se i fasci di luce di segnale aventi lo stesso livello ottico di uscita sono immessi, come mostrato nella parte (b) della figura 5, si verifica dispersione tra i livelli di uscita ottici.
Poi, con il fascio di luce di segnale multiplato a divisione di lunghezza d'onda così amplificato, i fasci di luci di segnale costituenti contenuti al suo interno sono collettivamente amplificati dall'equalizzatore di guadagno 6 che è disposto nello stadio successivo. A questo proposito, come mostrato nella parte (b) della figura 4, le caratteristiche di lunghezza d'onda del guadagno che ha l'equalizzatore di guadagno 6 sono sostanzialmente opposte alle caratteristiche di lunghezza d'onda del guadagno dell'amplificatore a fibra ottica come mostrato nella parte (a) e nella parte (c) della figura 4, cioè, quando entrambe le caratteristiche di lunghezza d'onda sono sovrapposte l'una sull'altra, la differenza di guadagno è cancellata e le uscite ottiche dei fasci di luce di segnale sono appiattite in livello. Tali caratteristiche di lunghezza d'onda del guadagno possono essere rese le caratteristiche di lunghezza d'onda desiderate misurando precedentemente le caratteristiche di lunghezza d'onda dell'amplificatore a fibra ottica e cambiando, in corrispondenza ad esse, le riflettività delle facce terminali anteriori e posteriori del chip dell'amplificatore ottico a semiconduttore utilizzati nel procedimento come descritto in precedenza.
La parte (c) della figura 5 è un diagramma spettrale mostrante livelli di uscita ottici dei fasci di luce dei segnali costituenti contenuti nel fascio di luce di segnale multiplato a divisione di lunghezza d'onda che è ulteriormente amplificato otticamente dall'equalizzatore di guadagno 6. Sebbene la dispersione sia presente tra i livelli di uscita ottici dei fasci di luce dei segnali costituenti, i fasci di luce di segnale costituenti sono collettivamente otticamente amplificati dal secondo amplificatore a fibra ottica 32 che è disposto nello stadio successivo. In seguito, la dispersione è precedentemente fornita in modo da avere le caratteristiche di lunghezza d'onda opposte in un modo tale che la dispersione che si verifica a quel tempo possa essere corretta.
La parte (c) della figura 4 è un diagramma spettrale mostrante le caratteristiche di lunghezza d'onda del guadagno del secondo amplificatore a fibra ottica 32. Poi, quando il fascio di luce di segnale multiplato a divisione di lunghezza d'onda che ha la dispersione mostrata nella parte (c) della figura 5 è stato immesso al secondo amplificatore di figura 32 per essere otticamente amplificato al suo interno per essere emesso da esso, i fasci di luce di segnale costituenti sono emessi i quali non hanno alcuna dispersione tra i livelli ottici di uscita ed in cui la piattezza dei livelli di uscita ottici è mantenuto come mostrato nella parte (d) della figura 5.
Poi, la descrizione sarà qui di seguito fornita per quando riguarda altre forme di realizzazione di un dispositivo di amplificazione ottico come una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la presente invenzione,
Le figure 6 e 7 sono rispettivamente schemi a blocchi mostranti conl'equalizzatore di guadagno 6 mostrato nella figura 1. Nella configurazione della presente forma di realizzazione, mentre le sue caratteristiche di rumore sono peggiori di quelle della prima forma di realizzazione o simile dato che le caratteristiche di rumore dell'amplificatore ottico a semiconduttore esercita una grande influenza sulle caratteristiche di rumore del dispositivo di amplificazione ottico, la presente forma di realizzazione può essere più semplicemente configurata rispetto alla prima forma di realizzazione.
Incidentalmente, mentre la descrizione è stata fornita prendendo come esempio la fibra ottica drogata con erbio, si deve comprendere che la presente invenzione può pure essere applicata ad un amplificatore a fibra ottica avente come mezzo di amplificazione la fibra ottica che è drogata con qualsiasi altro elemento delle terre rare.
Nella presente forma di realizzazione, si assume il caso specifico in cui si verifica la differenza tra i livelli di uscita ottici dei fasci di luce del segnale costituenti avente le differenti lunghezze d'onda a causa solamente delle caratteristiche di lunghezza d'onda del guadagno dell'amplificatore a fibra ottica. Tuttavia, nel caso in cui la differenza si verifica tra le uscite ottiche originali delle sorgenti di luce per i fasci di luce del segnale aventi differenze lunghezze d'onda, o anche nel caso in cui la differenza si verifica tra i livelli di uscita ottici dovuti alla dipendenza della lunghezza d'onda della perdita di trasmissione della linea di trasmissione ottica, cambiando le riflettività della faccia terminale dell'equalizzatore di guadagno che è impiegato nella presente invenzione, i livelli delle uscite ottiche possono essere appiattiti.
Come esposto qui in precedenza, in un dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la presente invenzione, un equalizzatore di guadagno includente un amplificatore ottico a semiconduttore è disposto o nello stadio precedente o nello stadio successivo, e le caratteristiche di lunghezza d’onda del suo guadagno sono cancellate con le caratteristiche di lunghezza d'onda del guadagno di un amplificatore a fibra ottica. Come risultato, quando un fascio di luce di segnale multiplato a disegno di lunghezza d'onda è otticamente amplificata dall'amplificatore a fibra ottica, la differenza tra i livelli di uscita ottici dei fasci di luce dei segnali costituenti aventi differenti lunghezze d'onda dovuta alle caratteristiche di lunghezza d’onda del guadagno è cancellata per fornire i fasci di luce di segnale costituenti con i guadagni equalizzati in termini del dispositivo di amplificazione ottico complessivo.
Dato che un amplificatore ottico a semiconduttore è impiegato in modo da costituire l'equalizzatore di guadagno, in confronto con il caso in cui sono utilizzate le caratteristiche di lunghezza d'onda della perdita dovuta ad un componente ottico passivo, la differenza di guadagno tra i fasci di luce del segnale costituenti può pure essere ridotta mentre si garantisce il desiderato guadagno senza ridurre il guadagno del dispositivo di amplificazione complessivo. Come risultato, anche quando i fasi di luce del segnale costituenti del fascio di luce di segnale multiplato a divisione di lunghezza d'onda sono collettivamente otticamente amplificati, i livelli di uscita ottici dei fasci di luce del segnale costituenti così amplificati possono essere appiattiti, questo permette alla trasmissione ottica multipla a divisione di lunghezza d'onda di essere stabilmente eseguita.
Sebbene questa invenzione sia stata descritta in connessione con certe forme di realizzazione preferite, sì deve comprendere che la materia abbracciata da questa invenzione non deve essere limitata a quelle specifiche forme di realizzazione. Al contrario, si intende che la materia dell'invenzione includa tutte le alternative, modifiche ed equivalenti i quali possono essere inclusi entro lo spirito e l'ambito delle seguenti rivendicazioni.
figurazioni di altre forme di realizzazione di un dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzarione di guadagno secondo la presente invenzione. In una seconda forma di realizzazione di un dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la presente invenzione mostrato nella figura 6, la sua configurazione è differente da quella della prima forma di realizzazione mostrata nella figura 1. Ciò, nella seconda forma di realizzazione mostrata nella figura 6, il secondo amplificatore di fibra 32 nello stadio successivo illustrato nella figura 1 è rimosso, e quindi il dispositivo di amplificazione ottico è costituito solamente da un primo amplificatore a fibra ottica 31 e dall'equalizzatore di guadagno 6 mostrato nella figura 1. Nella configurazione della presente forma di realizzazione, mentre le sue caratteristiche di uscita ottiche non sono così eccellenti come nella prima forma di realizzazione dato che le caratteristiche di uscita ottiche dell'amplificatore ottico a semiconduttore diventano direttamente le caratteristiche di uscita ottiche del dispositivo di amplificazione ottico, la seconda forma di realizzazione ha la configurazione più semplice di quella della prima forma di realizzazione.
D'altra parte, in una terza forma di realizzazione di un dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la presente invenzione mostrata nella figura 7, a differenza della seconda forma di realizzazione mostrata nella figura 6, in contrasto con essa, il primo amplificatore a fibra ottica 31 nello stadio precedente mostrato nella figura 1 è rimosso, e quindi il dispositivo di amplificazione ottico è costituito dal secondo amplificatore a fibra ottica 32 e dal
Claims (18)
- R I V E N D I C A Z I O N I 1. Dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno comprendente: un amplificatore a fibra ottica per ricevere, come ingresso, un fascio di luce di segnale multiplato a divisione di lunghezza d'onda che è stato ottenuto multiplando a divisione di lunghezza d'onda una pluralità di fasci di luce di segnale aventi lunghezze d'onda differenti 1'una dall'altra per emettere i fasci di luce del segnale amplificato contenente la pluralità di fasci di luce di segnale, che è ottenuto amplificando otticamente il fascio di luce di segnale multiplato a divisione di lunghezza d'onda; ed un equalizzatore di guadagno per ricevere, come ingresso, il fascio di luce di segnale amplificato per amplificare otticamente la pluralità di fasci di luce di segnale così amplificati per equalizzare i loro livelli ottici di uscita, emettendo quindi i fasci di luce di segnale amplificati equalizzati, in cui detto equalizzatore di guadagno include un amplificatore ottico a semiconduttore ed il guadagno per ciascuna della pluralità di fasci di luce di segnale di detto amplificatore a semiconduttore è impostato in un modo tale che quando il guadagno per ciascuna della pluralità di fasci di luce di segnale di detto amplificatore ottico a semiconduttore è sovrapposto sul guadagno per ciascuna della pluralità di fasci di luce di segnale di detto amplificatore a fibra ottica, la differenza di guadagno tra i fasci di luce di segnale è cancellata.
- 2. Dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la rivendicazione 1, in cui detta equalizzazione di guadagno include un amplificatore ottico a semiconduttore, ed il guadagno per ciascuno della pluralità di fasci di luce del segnale di uscita di detto amplificatore ottico a semiconduttore è impostato in un modo tale che i livelli ottici della pluralità di fasci di luce di segnale che sono stati emessi da detto dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno sono appiattiti.
- 3. Dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno comprendente: un equalizzatore di guadagno per ricevere, come ingresso, un fascio di luce di segnale multiplato a divisione di lunghezza d'onda che è stato ottenuto multiplando a divisione di lunghezza d'onda una pluralità di fasci di luce di segnale aventi lunghezze d'onda differenti l'una dall'altra per emettere il fascio di luce di segnale amplificato e utilizzato contenente una pluralità di fasci di luce di segnale, che è ottenuto amplificando otticamente il fascio di luce di segnale multiplato a divisione di lunghezza d'onda; ed un amplificatore a fibra ottica per ricevere, come ingresso, i fasci di luce di segnale amplificati equalizzati per amplificare otticamente i fasci di luce di segnale amplificati equalizzati così immessi ad esso per emettere i fasci di luce di segnale amplificati, in cui detto equalizzatore di guadagno include un amplificatore ottico a semiconduttore ed il guadagno per ciascuno della pluralità di fasci di luce di segnale di detto amplificatore ottico a semiconduttore è impostato in un modo tale che quando il guadagno per ciascuno della pluralità di fasci di luce di segnale di detto amplificatore ottico a semiconduttore è sovrapposto sul guadagno per ciascuno della pluralità di fasci di luce di segnale di detto amplificatore a fibra ottica, la differenza di guadagno tra i fasci di luce di segnale è cancellata, per cui i livelli ottici in uscita della pluralità di fasci di luce di segnale che sono contenuti nel fascio di luce di segnale amplificato che sono stati amplificati sono equalizzati.
- 4. Dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la rivendicazione 3, in cui detto equalizzatore di guadagno include un amplificatore ottico a semiconduttore, ed il guadagno per ciascuno della pluralità di fasci di luce di uscita di segnale di detto amplificatore ottico a semiconduttore è impostato in un modo tale che i livelli ottici della pluralità di fasci di luce di segnale che erano stati emessi da detto dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno sono appiattiti.
- 5. Dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno comprendente: un primo amplificatore a fibra ottica per ricevere, come ingresso, un fascio di luce di segnale multiplato a divisione di lunghezza d'onda che è stato ottenuto multiplando a divisione di lunghezza d'onda una pluralità di fasci di luce di segnale aventi lunghezze d'onda differenti l'una dall'altra per emettere un primo fascio di luce di segnale amplificato contenente la pluralità di fasci di luci di segnale, che è ottenuto amplificando otticamente il fascio di luce di segnale multiplato a divisione di lunghezza d'onda; un equalizzatore di guadagno per ricevere, come ingresso, il fascio di luce di segnale amplificato per amplificare otticamente la pluralità di fasci di luce di segnale così amplificati per equalizzare i loro livelli ottici di uscita, emettendo quindi i fasci di luce di segnali amplificati equalizzati; ed un secondo amplificatore a fibra ottica per ricevere, come ingresso, i fasci di luce di segnale amplificati equalizzati per amplificare otticamente i fasci di luce di segnale amplificati equalizzati così immessi ad esso per emettere il fascio di luce del segnale amplificato, in cui detto equalizzatore di guadagno include un amplificatore ottico a semiconduttore e l'impostazione è effettuata in un modo che quando il guadagno per ciascuna della pluralità di fasci di luce di segnale di detto amplificatore ottico a semiconduttore è sovrapposto sia sul guadagno per ciascuno della pluralità di fasci di luce di segnale di detto primo amplificatore a fibra ottica sia sul guadagno per ciascuno della pluralità di fasci di luce di segnale di detto secondo amplificatore a fibra ottica, la differenza di guadagno tra i fasci di luce di segnale è cancellata.
- 6. Dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la rivendicazione 5, in cui detto equalizzatore di guadagno include un amplificatore ottico a semiconduttore, il guadagno per ciascuno della pluralità di fasci di luce di segnali di uscita di detto amplificatore ottico a semiconduttore è impostato in un modo tale che i livelli ottici della pluralità di fasci di luce di segnale che sono stati emessi da detto dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno sono appiattiti.
- 7 . Dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la rivendicazione 1, in cui detto amplificatore a fibra ottica comprende: una fibra ottica drogata con terre rare, come mezzi di amplificazione, per amplificare otticamente il fascio di luce immesso; una sorgente di luce per pompaggio ottico per emettere un fascio di luce di pompaggio; un'unità di sintetizzazione ottica per immettere attraverso di essa il fascio di luce di pompaggio a detta fibra ottica drogata con terre rare.
- 8. Dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la rivendicazione 7, in cui detta fibra ottica drogata con terre rare è una fibra ottica drogata con erbio.
- 9. Dispositivo di amplificazione ottico con una una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la rivendicazione 7, in cui detto equalizzatore di guadagno comprende almeno un amplificatore ottico a semiconduttore.
- 10. Dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la rivendicazione 8, in cui detto equalizzatore di guadagno comprende: un primo amplificatore ottico a semiconduttore; un secondo amplificatore ottico a semiconduttore; e un isolatore ottico disposto tra detto primo e secondo amplificatore ottico a semiconduttore.
- 11. Dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la rivendicazione 3, in cui detto amplificatore a fibra ottica comprende: una fibra ottica drogata con terre rare, come mezzi di amplificazione, per amplificare otticamente il fascio di luce immesso; una sorgente di luce per pompaggio ottico per emettere un fascio di luce di pompaggio; e un'unità di sintetizzazione ottica per immettere attraverso di essa il fascio di luce di pompaggio a detta fibra ottica drogata con terre ra¬
- 12. Dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la rivendicazione 10, in cui detta fibra ottica drogata con terre rare è una fibra ottica drogata con erbio.
- 13. Dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la rivendicazione 11, in cui detto equalizzatore di guadagno comprende almeno un amplificatore ottico a semiconduttore.
- 14. Dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la rivendicazione 11, in cui detto equalizzatore di guadagno comprende: un primo amplificatore ottico a semiconduttore; un secondo amplificatore ottico a semiconduttore,· e un isolatore ottico disposto tra detto primo e secondo amplificatore ottico a semiconduttore.
- 15. Dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la rivendicazione 5, in cui detto amplificatore a fibra ottica comprende: una fibra ottica drogata con terre rare, come mezzo di amplificazione, per amplificare otticamente il fascio di luce immesso, una sorgente di luce per pompare otticamente per emettere un fascio di luce di pompaggio; e un'unità di sintetizzazione ottica per immettere attraverso di essa il fascio di luce di pompaggio a detta fibra ottica drogata con terre rare.
- 16. Dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la rivendicazione 15, in cui detta fibra ottica drogata con terre rare è una fibra ottica drogata con erbio.
- 17. Dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la rivendicazione 15, in cui detto equalizzatore di guadagno comprende almeno un amplificatore ottico a semiconduttore .
- 18. Dispositivo di amplificazione ottico con una funzione di equalizzazione di guadagno secondo la rivendicazione 15, in cui detto equalizzatore di guadagno comprende: un primo amplificatore ottico a semiconduttore; un secondo amplificatore ottico a semiconduttore; e un isolatore ottico disposto tra detto primo e secondo amplificatore ottico a semiconduttore.
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