ITMI990546A1

ITMI990546A1 - Amplificatore a fibra ottica e dispositivo di amplificazione ottica per trasmissione ottica bidirezionale utilizzante l'amplificatore a fibr

Info

Publication number: ITMI990546A1
Application number: IT1999MI000546A
Authority: IT
Inventors: Jun Yokoyama
Original assignee: Nec Corp
Priority date: 1998-03-19
Filing date: 1999-03-18
Publication date: 2000-09-18
Also published as: JPH11274625A; CA2264421A1; IT1311753B1; FR2776442A1

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un amplificatore a fibra ottica ed un dispositivo di amplificazione ottica per utilizzo in trasmissione ottica bidirezionale utilizzante l'amplificatore a fibra ottica, e la configurazione dell'amplificatore a fibra ottica che amplifica luce di segnale direttamente in un dispositivo di trasmissione ottica. Più particolarmente, la presente invenzione riguarda un amplificatore a fibra ottica usato in un sistema di trasmissione di luce bidirezionale.

In un sistema di comunicazione a fibra ottica a lunga distanza, sono usati ripetitori ottici per amplificare luce di segnale attenuata in fibre ottiche di trasmissione. In molti casi, amplificatori a fibra ottica, che utilizzano fibre ottiche drogate con terre rare per amplificare la luce, sono usati come ripetitori ottici.

Nell'amplificatore a fibra ottica, luce di pompaggio e luce di segnale devono essere in una fibra ottica drogata con terre rare. La luce di pompaggio è usata per pompare la fibra ottica per amplificare la luce di segnale. Quindi, l'amplificatore a fibra ottica richiede un multiplatore a divisione di lunghezza d'onda (WDM) per multiplare la luce di segnale e la luce di pompaggio.

L'amplificatore a fibra ottica convenzionale ha una sorgente di luce di pompaggio che emette luce di pompaggio, una fibra ottica drogata con terre rare che è un mezzo di amplificazione ottica, ed un multiplatore a divisione di lunghezza d'onda che multipla la luce di pompaggio e la luce di segnala ed invia luce multiplata alla fibra ottica drogata con terre rare. Un multiplatore a divisione di lunghezza d'onda tipico è un accoppiatore giuntato a fusione di fibre ottiche o un filtro ottico composto da pellicole dielettriche multistrati.

D'altra parte, l'amplificatore a fibra ottica convenzionale usato in un dispositivo di trasmissione di luce monodirezionale non è cosi complicato, mentre l'amplificatore a fibra ottica convenzionale usato in un dispositivo di trasmissione di luce bidirezionale è complicato e quindi richiede molte parti ottiche.

Il dispositivo di trasmissione di luce bidirezionale che utilizza l'amplificatore a fibra ottica convenzionale deve avere due amplificatori a fibra ottica per amplificare luce di segnale verso l'alto e verso il basso. Ciascun amplificatore a fibra ottica ha la sua propria sorgente di luce di pompaggio, fibra ottica drogata con terre rare (per esempio, erbio), e multiplatore a divisione di lunghezza d'onda. Il dispositivo di trasmissione di luce bidirezionale invia e riceve sia la luce di segnale verso l'alto sia verso il basso tramite una singola fibra ottica. Quindi, il dispositivo deve separare questi due tipi di luce di segnale, verso l'alto e verso il basso, inviati o ricevuti tramite le fibre ottiche drogate con erbio usate dagli amplificatori a fibra ottica di segnali verso l'alto e verso il basso. Per fare ciò, il dispositivo ha due circolatori ottici prima e dopo le fibre ottiche drogate con erbio.

Tuttavia, l’amplificatore a fibra ottica convenzionale ha due componenti tra la sorgente di luce di pompaggio e la fibra ottica drogata con erbio; uno è un accoppiatore ottico che accoppia la sorgente di luce di pompaggio e la fibra ottica drogata con erbio e l'altro è il multiplatore a divisione di lunghezza d'onda. Essi attenuano l'uscita dalla sorgente di luce di pompaggio e riducono la potenza della luce di pompaggio inviata alla fibra ottica drogata con terre rare, riducendo quindi il guadagno della luce di segnale conseguito dalla fibra ottica drogata con erbio.

Un tentativo per configurare il dispositivo di amplificazione ottica per trasmissione di luce bidirezionale utilizzando gli amplificatori a fibra ottica precedenti richiede due circolatori ottici e due multiplatori a divisione di lunghezza d'onda. Questo ha come risultato più parti ottiche nel dispositivo di amplificazione ottica, rendendo il dispositivo più grande.

Uno scopo della presente invenzione è fornire un amplificatore a fibra ottica ed un dispositivo di amplificazione ottica per utilizzo in trasmissione di luce bidirezionale utilizzante l'amplificatore a fibra ottica. In particolare, uno scopo della presente invenzione è fornire un amplificatore a fibra ottica strutturato semplicemente e, specialmente, un dispositivo di amplificazione ottica per utilizzo in trasmissione di luce bidirezionale .

L'amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione comprende una sorgente di luce di pompaggio che emette luce di pompaggio; ed un mezzo di amplificazione ottica che riceve la luce di pompaggio, amplifica la luce di segnale ricevuta, ed emette luce di segnale amplificata. Luce di segnale è immessa da, e la luce di segnale amplificata è emessa da, un'estremità del mezzo di amplificazione ottica. Tra l'altra estremità del mezzo di amplificazione ottica e la sorgente di luce di pompaggio è fornito un filtro ottico che trasmette selettivamente luce di pompaggio e riflette selettivamente luce con una larghezza di banda di lunghezza d'onda uguale a quella della luce di segnale.

L'amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione comprende una sorgente di luce di pompaggio che emette luce di pompaggio con una prima lunghezza d'onda; un mezzo di amplificazione ottica che riceve la luce di pompaggio, amplifica la luce di segnale con una seconda lunghezza d'onda ed emette luce di segnale amplificata; ed un filtro ottico che trasmette selettivamente luce con la prima lunghezza d'onda e riflette selettivamente la luce con la seconda lunghezza d'onda, il filtro ottico essendo fornito tra la sorgente di luce di pompaggio ed il mezzo di amplificazione ottica. Inoltre, l’amplificatore a fibra ottica ha mezzi di accoppiamento ottico per emettere la luce di segnale ricevuta da un primo terminale ottico di I/O ad un secondo terminale ottico di I/O e per emettere la luce di segnale amplificata ricevuta dal secondo terminale ottico di I/O ad un terzo terminale ottico di I/O, il secondo terminale ottico di I/O essendo collegato ad un'estremità del mezzo di amplificazione ottica.

Il filtro ottico può essere un reticolato di fibre di Bragg, o può includere un filtro dielettrico multistrati. L'accoppiatore ottico può essere un cireolatore ottico o un accoppiatore ottico direzionale. Il mezzo di amplificazione ottica è una fibra ottica drogata con terre rare quale una fibra ottica drogata con erbio o una fibra ottica drogata con fraseodimio.

L'amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione comprende inoltre un filtro di taglio di luce di pompaggio che rimuove selettivamente luce di pompaggio, il filtro di taglio della luce di pompaggio essendo fornito dopo il terzo terminale ottico di I/O o tra il mezzo di amplificazione ottica e il secondo terminale ottico di I/O.

Nell'amplificatore a fibra ottica convenzionale, un multiplatore a divisione di lunghezza d'onda è fornito prima della fibra ottica drogata con erbio per multiplare la luce di pompaggio e la luce di segnale. D'altra parte, nell'amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione, la luce di segnale è immessa in, e la luce di segnale amplificata è emessa da, un'estremità del mezzo di amplificazione ottica. La sorgente di luce di pompaggio è in corrispondenza dell'altra estremità. Il filtro ottico, fornito tra la sorgente di luce di pompaggio e la fibra ottica drogata con erbio, trasmette solamente la luce di pompaggio e riflette la luce di segnale. Questa configurazione elimina la necessità del multiplatore a divisione di lunghezza d'onda che era richiesto nella configurazione convenzionale .

Un dispositivo di amplificazione ottica per trasmissione di luce bidirezionale utilizzante l'amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione fondamentalmente utilizza l'amplificatore a fibra ottica sopra descritto. Per amplificare la luce di segnale verso l'alto, il dispositivo ha un primo amplificatore a fibra ottica comprendente una prima sorgente di luce di pompaggio che emette prima luce di pompaggio con una prima lunghezza d'onda; un primo mezzo di amplificazione ottica che riceve la prima luce di pompaggio, amplifica luce di segnale verso l'alto con una seconda lunghezza d'onda, ed emette la luce di segnale verso l'alto amplificata; ed un primo filtro ottico che trasmette selettivamente luce con la prima lunghezza d'onda e riflette selettivamente la luce con la seconda lunghezza d'onda, il primo filtro ottico essendo fornito tra la prima sorgente di luce di pompaggio ed il primo mezzo di amplificazione ottica. In modo similare, un secondo amplificatore a fibra ottica comprende una seconda sorgente di luce di pompaggio che emette seconda luce di pompaggio con una terza lunghezza d’onda; un secondo mezzo di amplificazione ottica che riceve la seconda luce di pompaggio, amplifica la luce di segnale verso il basso con una quarta lunghezza d'onda, ed emette luce di segnale verso il basso amplificata; ed un secondo filtro ottico che trasmette selettivamente la luce con la terza lunghezza d'onda e riflette selettivamente la luce con la quarta lunghezza d'onda, il secondo filtro ottico essendo fornito tra la seconda sorgente di luce di pompaggio ed il secondo mezzo di amplificazione ottica.

Il primo amplificatore a fibra ottica ed il secondo amplificatore a fibra ottica sono collegati ad un accoppiatore ottico. I mezzi di accoppiamento ottico comprendono un primo terminale ottico di I/o che riceve la luce di segnale verso l'alto ed emette la luce di segnale verso il basso amplificata; un secondo terminale ottico di I/O che emette la luce di segnale verso l'alto e riceve la luce di segnale verso l’alto amplificata, il secondo terminale ottico di I/O essendo collegato ad un'estremità del primo mezzo di trasmissione ottica; un terzo terminale ottico di I/O che emette la luce di segnale verso l’alto amplificata ricevuta dal secondo terminale ottico di I/O e riceve luce di segnale verso il basso; ed un quarto terminale ottico di I/O che emette la luce di segnale verso il basso e riceve la luce di segnale verso il basso amplificata, il quarto terminale ottico di I/O essendo collegato ad un'estremità del secondo mezzo di amplificazione ottica.

La prima lunghezza d’onda uguaglia la terza lunghezza d'onda. Cioè, la lunghezza d’onda della luce di segnale verso l'alto può essere uguale a quella della luce di segnale verso il basso. In questo caso, invece di utilizzare la prima sorgente di luce di pompaggio e la seconda sorgente di luce di pompaggio, il dispositivo di amplificazione ottica per trasmissione di luce bidirezionale utilizzante l'amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione può utilizzare una sorgente di luce di pompaggio emettente la luce di pompaggio con una prima lunghezza d'onda. Il dispositivo può utilizzare un circuito di diramazione ottica per diramare questa luce di pompaggio in una prima luce di pompaggio ed in una seconda luce di pompaggio .

Nella configurazione precedente, il filtro ottico può essere un reticolo di fibre. L’accoppiatore ottico può essere un circolatore ottico. Il mezzo di amplificazione ottica è una fibra ottica drogata con terre rare quale una fibra ottica drogata con erbio.

Il dispositivo di amplificazione ottica per trasmissione di luce bidirezionale utilizzante l'amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione può comprendere inoltre un filtro di taglio della prima luce di pompaggio che rimuove selettivamente la prima luce di pompaggio, il filtro di taglio della prima luce di pompaggio essendo collegato al terzo terminale ottico di I/O; ed un filtro di taglio della seconda luce di pompaggio che rimuove selettivamente la seconda luce di pompaggio, il filtro di taglio della seconda luce di pompaggio essendo collegato al primo terminale ottico di i/o.

Le posizioni del filtro di taglio della prima luce di pompaggio e del filtro di taglio della seconda luce di pompaggio descritte in precedenza possono essere cambiate. Cioè, il filtro di taglio della prima luce di pompaggio può essere fornito tra il mezzo di amplificazione ottica ed il secondo terminale ottico di I/O per rimuovere selettivamente la prima luce di pompaggio. E, il filtro di taglio della seconda luce di pompaggio può essere fornito tra il secondo mezzo di amplificazione ottica ed il quarto terminale ottico di I/O per rimuovere selettivamente la seconda luce di pompaggio .

Il dispositivo di amplificazione ottica per trasmissione di luce bidirezionale utilizzante l’amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione e progettato fondamentalmente attorno all'amplificatore a fibra ottica'descritto in precedenza. Inoltre, il dispositivo può utilizzare un circolatore ottico a quattro terminali di tipo a circolazione completa. Questa configurazione richieda solamente un circolatore ottico invece di due. Combinando questa configurazione con l'eliminazione del multiplatore a divisione di lunghezza d'onda si rende il dispositivo di amplificazione ottica per trasmissione di luce bidirezionale più piccolo di quello convenzionale .

Gli scopi, caratteristiche e vantaggi precedenti ed altri della presente invenzione diverranno più evidenti dalla seguente descrizione dettagliata quando considerata in unione con i disegni allegati in cui:

La figura 1 è un diagramma mostrante un esempio della configurazione di un amplificatore a fibra ottica convenzionale.

La figura 2 è un diagramma mostrante la configurazione di un dispositivo di trasmissione di luce bidirezionale avente l‘amplificatore a fibra ottica convenzionale.

La figura 3 è un diagramma mostrante la configurazione della prima forma di realizzazione dell'amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione.

La figura 4 è un diagramma mostrante la configurazione della seconda forma di realizzazione dell'amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione.

La figura 5 è una diagramma mostrante la configurazione della terza forma di realizzazione dell'amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione.

La figura 6 è un diagramma mostrante la configurazione della prima forma di realizzazione del dispositivo di trasmissione di luce bidirezionale utilizzante l'amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione.

La figura 7 è un diagramma mostrante la configurazione della seconda forma di realizzazione del dispositivo di trasmissione di luce bidirezionale utilizzante l'amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione.

La figura 8 è un diagramma mostrante la configurazione della terza forma di realizzazione del dispositivo di trasmissione di luce bidirezionale utilizzante l'amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione.

La figura 9 è un diagramma mostrante la configurazione della quarta forma di realizzazione del dispositivo di trasmissione di luce bidirezionale utilizzante l'amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione.

Prima di descrivere un dispositivo di amplificazione ottica per trasmissione di luce bidirezionale secondo la presente invenzione, è descritto un dispositivo di amplificazione ottica convenzionale per aiutare a comprendere la presente invenzione.

La figura 1 è un diagramma mostrante un esempio della configurazione dell'amplificatore a fibra ottica convenzionale.

In un sistema di comunicazione a fibra ottica a lunga distanza, sono usati ripetitori ottici per amplificare luce di segnale attenuata in fibre ottiche di trasmissione. In molti casi, amplificatori a fibra ottica, che utilizzano fibre ottiche drogate con terre rare per amplificare luce, sono usati come ripetitori ottici.

Nell 'amplificatore a fibra ottica, luce di pompaggio e luce di segnale devono essere nella fibra ottica drogata con terre rare. La luce di pompaggio è usata per pompare la fibra ottica per amplificare la luce di segnale. Quindi, l'amplificatore a fibra ottica richiede un multiplatore a divisione di lunghezza d’onda (multiplatore ottico) per multiplare la luce di segnale e la luce di pompaggio.

Come mostrato nella figura 1, l'amplificatore a fibra ottica convenzionale ha una sorgente 407 di luce di pompaggio che emette luce di pompaggio, una fibra ottica 405 drogata con terre rare che è un mezzo di amplificazione ottica, ed un multiplatore a divisione di lunghezza d'onda 404 che multipla la luce di pompaggio e la luce di segnale ed invia luce multiplata alla fibra ottica drogata con terre rare. Un multiplatore a divisione di lunghezza d'onda tipico è un accoppiatore a giunzione a fusione di fibre ottiche o un filtro ottico composto da pellicole dielettriche multistrati.

L'amplificatore a fibra ottica convenzionale usato in un dispositivo di trasmissione di luce monodirazionale non è cosi complicato, mentre l'amplificatore a fibra ottica convenzionale usato in un dispositivo di trasmissione di luce bidirezionale à complicato e quindi richiede molte parti ottiche.

La figura 2 è un diagramma mostrante la configurazione di un dispositivo di trasmissione di luce bidirezionale avente gli amplificatori a fibra ottica convenzionali. L’amplificatore a fibra ottica che amplifica la luce di segnale verso 1'alto comprende la sorgente di luce di pompaggio 407, fibra ottica drogata con erbio 405, e multiplatore 403 a divisione di lunghezza d'onda. Parimenti, l'amplificatore a fibra ottica che amplifica la luce di segnale verso il basso comprende la sorgente di luce di pompaggio 400, fibra ottica drogata con erbio 406, e multiplatore a divisione di lunghezza d'onda 404. Un filtro ottico 410 ed un filtro ottico 409 sono forniti per il segnale verso l'alto ed il segnale verso il basso, rispettivamente, per interrompere la luce di pompaggio.

Il dispositivo di trasmissione di luce bidirezionale invia e riceve sia la luce di segnale verso l'alto sia verso il basso tramite una singola fibra ottica. Quindi, il dispositivo deve separare questi due tipi di luce di segnale, verso l'alto e verso il basso, inviati o ricevuti tramite le fibre ottiche drogate con erbio usate dagli amplificatori a fibra ottica di segnali verso l'alto e verso il basso. Per fare ciò, il dispositivo ha due circolatori ottici, 401 e 402, prima e dopo le fibre ottiche drogate con erbio 405 e 406.

L'amplificatore a fibra ottica convenzionale ha due componenti tra la sorgente di luce di pompaggio e la fibra ottica drogata con erbio; una è un accoppiatore ottico che accoppia la sorgente di luce di pompaggio e la fibra ottica drogata con erbio e l'altro è il multiplatore a divisione di lunghezza d'onda. Essi attenuano l'uscita dalla sorgente di luce di pompaggio, e riducono la potenza della luce di pompaggio inviata alla fibra ottica drogata con terre rare, riducendo quindi il guadagno della luce di segnale conseguito dalla fibra ottica drogata con erbio.

Un tentativo di configurare il dispositivo di amplificazione ottica per trasmissione di luce bidirezionale utilizzante gli amplificatori a fibra ottica precedenti richiede due circolatori ottici e due multiplatori a divisione di lunghezza d'onda. Questo ha come risultato più parti ottiche nel dispositivo di amplificazione ottica, rendendo il dispositivo più grande .

Poi, l'amplificatore a fibra ottica ed il dispositivo di amplificazione ottica utilizzante l'amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione sono descritti più in dettaglio.

La figura 3 è un diagramma mostrante la configurazione della prima forma di realizzazione dell'amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione. L'amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione comprende una sorgente 107 di luce di pompaggio che emette luce di pompaggio, un reticolo di fibre di Bragg 105 che funziona come una fibra ottica selettivamente trasmettente la luce di pompaggio e selettivamente riflettente la luce di segnale, una fibra ottica 103 drogata con erbio che è un mezzo di amplificazione ottica, ed un cireolatore ottico a tre terminali 101.

La luce di segnale entra nell'amplificatore a fibra ottica tramite un terminale ottico di I/O 1 del cireolatore ottico a tre terminali 101. La luce di segnale è poi emessa da un terminale ottico di I/O 2 del cireolatore ottico a tre terminali 101 per trasmissione alla fibra ottica drogata con erbio 103.

D'altra parte, la luce di pompaggio emessa dalla sorgente 107 di luce di pompaggio è inviata alla fibra ottica drogata con erbio 103 tramite il reticolo di fibre di Bragg 105. Questa luce di pompaggio amplifica la luce di segnale nella fibra ottica drogata con erbio 103. La luce di segnale, riflessa nel reticolo di fibre di Bragg 105, è inviata indietro attraverso un terminale ottico di I/O 2 del cireolatore ottico a tre terminali 101. La luce di segnale amplificata immessa dal terminale ottico di I/O 2 è emessa dal terminale ottico di I/O 3.

L'amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione non ha il multiplatore a divisione di lunghezza d'onda per multiplare la luce di segnale e la luce di pompaggio, come con l'amplificatore a fibra ottica convenzionale; invece, esso ha il cireolatore ottico ed il filtro ottico, quali il reticolo di fibre di Bragg, che riflettono e trasmettono solamente la luce di lunghezza d'onda selezionata. Questa configurazione permette alla luce di segnale di essere immessa, ed alla luce di segnale amplificata di essere emessa, dalla stessa estremità della fibra ottica drogata con erbio.

In questa forma di realizzazione, il reticolo di fibre di Bragg è usato per trasmettere selettivamente la luce di pompaggio e riflettere selettivamente la luce di segnale. Al posto del reticolo di fibre di Bragg, può essere usato un filtro ottico quale quello che utilizza un filtro dielettrico a multistrati. La fibra ottica drogata con erbio è pure usata in questa forma di realizzazione come una fibra ottica drogata con terre rare che funziona come mezzo di amplificazione di luce. Invece della fibra ottica drogata con erbio, qualche altra fibra ottica drogata con elementi delle terre rare quale una fibra ottica drogata con fraseodimio, può essere utilizzata. Inoltre, invece del cireolatore ottico, può essere usato un accoppiatore direzionale ottico.

Le figure 4 e 5 sono diagrammi mostranti la configurazione della seconda e della terza forma di realizzazione dell'amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione. Gli amplificatori a fibra ottica mostrati in quelle figure differiscono da quello mostrato nella figura 3 per il fatto che un filtro 110 di taglio di luce di pompaggio è installato dopo la fibra ottica drogata con erbio 103 per tagliare la luce di pompaggio inclusa la luce di segnale amplificata.

Nella seconda forma di realizzazione mostrata nella figura 4, il filtro 110 di taglio della luce di pompaggio è collegato al terminale ottico di I/O 3 del circolatore ottico a tre terminali 101. Nella terza forma di realizzazione mostrata nella figura 5, il filtro 110 di taglio della luce di pompaggio è fornito tra il terminale ottico di I/O 2 del cireolatore ottico a tre terminali 101 e la fibra ottica drogata con erbio 103. Fornendo il £iltro 110 di taglio di luce di pompaggio dopo la fibra ottica drogata con erbio 103 si riducono rumori inclusi nella luce di segnale amplificata.

Poi, sarà descritto il dispositivo di trasmissione di luce bidirezionale utilizzante l'amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione.

La figura 6 è un diagramma mostrante la configurazione della prima forma di realizzazione del dispositivo di trasmissione di luce bidirezionale utilizzante l'amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione. L·amplificatore a fibra ottica per la luce di segnale verso l’alto comprende la sorgente 107 di luce di pompaggio, il reticolo di fibre di Bragg 105, e la fibra ottica 103 drogata con erbio. Parimenti, l’amplificatore a fibra ottica per la luce di segnale verso il basso comprende una sorgente 108 di luce di pompaggio, il reticolo 106 di fibre di Bragg, e la fibra ottica 104 drogata con erbio.

Gli amplificatori a fibra ottica sopra descritti utilizzano un circolatore ottico a quattro terminali 102 di tipo a circolazione completa. Il circolatore ottico usato nel dispositivo di trasmissione di luce bidirezionale utilizzante l’amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione è un cireolatore ottico a quattro terminali di tipo a circolazione completa. Esso ha terminali ottici di I/O da 1 a 4. Luce immessa attraverso un terminale è emessa al successivo terminale. Cioè, luce immessa attraverso il terminale ottico di I/O 1 è emessa al terminale ottico di I/O 2, luce immessa attraverso il terminale ottico di I/o 2 è emessa al terminale ottico di I/O 3, luce immessa attraverso il terminale ottico di I/O 3 è emessa al terminale ottico di I/O 4, e luce immessa attraverso il terminale ottico di I/O 4 è emessa al terminale ottico di I/O 1.

La fibra ottica drogata con erbio 103 dell'amplificatore a fibra ottica per il segnale verso l'alto è collegata al terminale ottico di I/O 2 del circolatore ottico 102 a quattro terminali di tipo a circolazione completa. La fibra ottica 104 drogata con erbio dell'amplificatore a fibra ottica per il segnale verso il basso è collegata al terminale ottico di I/O 4 del circolatore ottico 102 a quattro terminali di tipo a circolazione completa. La luce di segnale verso l’alto immessa attraverso il terminale ottico di I/O 1 è amplificata come nell'operazione monodirezionale mostrata nella figura 3 ed è emessa dal terminale ottico di I/O 3. D'altra parte, la luce di segnale verso il basso immessa attraverso il terminale ottico di I/O 3 è amplificata similmente ed è emessa dal terminale ottico di I/O 4

L'amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione permette alla luce di segnale di essere immessa, ed alla luce di segnale amplificata di essere emessa, dalla stessa estremità della fibra ottica drogata con erbio. Questo permette ad un cireolatore ottico di collegare entrambi gli amplificatori a fibra ottica, permettendo quindi ad un cireolatore ottico di costruire un dispositivo di trasmissione di luce bidirezionale. In confronto con l'amplificatore a fibra ottica convenzionale che richiede due circolatori ottici, l'amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione è di configurazione più semplice.

Fondamentalmente, il dispositivo di trasmissione di luce bidirezionale della seconda forma di realizzazione mostrato nella figura 7 à similare a quello nella prima forma di realizzazione mostrato nella figura 6 tranne che è fornita solamente una sorgente 107 di luce di pompaggio. Questa sorgente di luce di pompaggio è usata sia per la luce del segnale verso l'alto sia per la luce di segnale verso il basso. La luce di pompaggio emessa dalla sorgente 107 di luce di pompaggio è diramata in due da un circuito 109 di diramazione ottica ed è inviata a ciascuna fibra ottica drogata con erbio tramite il reticolo di fibre di Bragg 105 ed il reticolo di fibre di Bragg 106. Questa configurazione è possibile quando la larghezza di banda di lunghezza d'onda della luce del segnale verso l'alto e uguale a quella della luce di segnale verso il basso e quando la luce di pompaggio ha la stessa lunghezza d'onda.

Poi, saranno descritte altre forme di realizzazione del dispositivo di trasmissione di luce bidirezionale utilizzante l'amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione.

Le figure 8 e 9 sono diagrammi mostranti la configurazione della terza e della quarta forma di realizzazione del dispositivo di trasmissione di luce bidirezionale utilizzante l'amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione. Come con l'amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione mostrato nella figura 4 e nella figura 5, un filtro 111 o 112 di taglio di luce di pompaggio è fornito dopo la fibra ottica drogata con erbio.

Nella terza forma di realizzazione mostrata nella figura 8, filtri 111 e 112 di taglio di lunghezza di pompaggio sono collegati al terminale ottico di I/O 3 ed al terminale ottico di I/O 1 del cireolatore ottico, rispettivamente. D’altra parte, nella quarta forma di realizzazione mostrata nella figura 9, i filtri 111 e 112 di taglio di luce di pompaggio sono forniti tra il terminale ottico di I/O 2 del circolatore ottico e la fibra ottica drogata con erbio 103 e tra il terminale ottico di I/O 4 del cireolatore ottico e la fibra ottica drogata con erbio 104, rispettivamente. Questi filtri di taglio di luce di pompaggio possono essere sostituiti da filtri passa-banda purché essi taglino luce con differenti lunghezze d’onda e trasmettano solamente luce con una lunghezza d'onda approssimativamente uguale a quella della luce di segnale. Cioè, si richiede che essi taglino non solamente la luce di pompaggio ma anche la luce di emissione spontanea introdotta dal mezzo di amplificazione di luce durante l'amplificazione di luce. Come risultato, essi riducono rumori nella luce di segnale di uscita.

Facendo riferimento ora alla figura 6 ancora, ciò che segue descrive come luce è trasmessa nella prima forma di realizzazione del dispositivo di trasmissione di luce bidirezionale utilizzante l'amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione.

In questa forma di realizzazione, luce con una lunghezza d'onda di 1550 nm è usata per la luce di segnale verso l'alto e luce con una lunghezza d'onda di 1560 nm per la luce di segnale verso il basso. Il reticolo 105 di fibre di Bragg riflette il 99% o più della luce con una lunghezza d'onda di 1550±2nm e trasmette il 99% o più di luce con una lunghezza d'onda di 1470±20 nm. Il reticolo 106 di fibre di Bragg riflette il 99% o più di luce con una lunghezza d'onda di 1560±2 nm e trasmette il 99% o più di luce con una lunghezza d'onda di 1470120 nm. Luce con la lunghezza d’onda centrale di 1470 nm e con l'uscita di 80 mW è usata per le sorgenti di luce di pompaggio 107 e 108. Il circolatore ottico a quattro terminali 102 di tipo a circolazione completa ha la perdita di inserzione di 1 dB e l'isolamento di 40 dB.

Sotto la condizione precedente, quando l'uscita di luce della luce di segnale verso l'alto immessa attraverso il terminale ottico di I/O 1 del circolatore ottico 102 a quattro terminali di tipo a circolazione completa era -10 dBm, la luce di segnale amplificata di 15 dBm era emessa dal terminale ottico di I/O 3 del cireolatore ottico a quattro terminali di tipo a circolazione completa 102. Lo stesso risultato era ottenuto per la luce di segnale verso il basso.

Come descritto in precedenza, l'amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione ha mezzi per ricevere la luce di segnale ed emettere la luce di segnale amplificata ad un'estremità e, all’altra estremità, la sorgente di luce di pompaggio. Il filtro ottico trasmette solamente luce di pompaggio e riflette la luce di segnale indietro al mezzo di amplificazione ottica. Questa configurazione elimina la necessità del multiplatore a divisione di lunghezza d'onda richiesto per la configurazione convenzionale.

Il dispositivo di amplificazione ottica per trasmissione di luce unidirezionale progettato attorno all’amplificatore a fibra ottica secondo la presente invenzione, con il cireolatore ottico a quattro terminali di tipo a circolazione completa, richiede solamente un cireolatore ottico invece di due. La combinazione di questa configurazione con eliminazione del multiplatore a divisione di lunghezza d'onda fa sì che il dispositivo di amplificazione ottica per trasmissione di luce unidirezionale sia più piccolo di quello convenzionale.

Sebbene questa invenzione sia stata descritta in connessione con certe forme di realizzazione preferite, si 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 quali possono essere inclusi entro lo spirito e l'ambito delle seguenti rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Amplificatore a fibra ottica comprendente: una sorgente di luce di pompaggio che emette luce di pompaggio; un mezzo di amplificazione ottica che riceve detta luce di pompaggio, amplifica luce di segnale ricevuta, ed emette luce di segnale amplificata; mezzi per ricevere detta luce di segnale, ed emettere detta luce di segnale amplificata, da un'estremità di detto mezzo di amplificazione ottica; e mezzi di filtro ottico per trasmettere selettivamente luce con una larghezza di banda di lunghezza d'onda di detta luce di pompaggio e per riflettere selettivamente la luce con la larghezza di banda di lunghezza d’onda di detta luce di segnale, detti mezzi di filtro ottico essendo forniti tra un'altra estremità di detto mezzo di amplificazione ottica e detta sorgente di luce di pompaggio.
2. Amplificatore a fibra ottica comprendente: una sorgente di luce di pompaggio che emette luce di pompaggio con una prima lunghezza d’onda; un mezzo di amplificazione ottica che riceve detta luce di pompaggio, amplifica luce di segnale con una seconda lunghezza d'onda, ed emette luce di segnale amplificata; un filtro ottico che trasmette selettivamente luce con detta prima lunghezza d'onda e riflette selettivamente la luce con detta seconda lunghezza d'onda, detto filtro ottico essendo fornito tra detta sorgente di luce di pompaggio e detto mezzo di amplificazione ottica; e mezzi di accoppiamento ottico per emettere detta luce di segnale ricevuta da un primo terminale ottico di I/O ad un secondo terminale ottico di I/O e per emettere detta luce di segnale amplificata ricevuta da detto secondo terminale ottico di I/O ad un terzo terminale ottico di I/O, detto secondo terminale ottico di I/O essendo collegato ad un'estremità di detto mezzo di amplificazione ottica.
3. Amplificatore a fibra ottica secondo la rivendicazione 2, in cui detto filtro ottico e un reticolo di fibre di Bragg.
4. Amplificatore a fibra ottica secondo la rivendicazione 2, in cui detto filtro ottico include un filtro dielettrico multistrati.
5. Amplificatore a fibra ottica secondo la rivendicazione 2, in cui detti mezzi di accoppiamento ottico sono un cireolatore ottico.
6. Amplificatore a fibra ottica secondo la rivendicazione 2, in cui detti mezzi di accoppiamento ottico sono un accoppiatore ottico direzionale .
7 . Amplificatore a fibra ottica secondo la rivendicazione 2, in cui detto mezzo di amplificazione ottica è una fibra ottica drogata con terre rare.
8. Amplificatore a fibra ottica secondo la rivendicazione 7, in cui detta fibra ottica drogata con terre rare è una fibra ottica drogata con erbio.
9. Amplificatore a fibra ottica secondo la rivendicazione 2, comprendente inoltre un filtro di taglio di luce di pompaggio che rimuove selettivamente detta luce di pompaggio, detto filtro di taglio di luce di pompaggio essendo fornito dopo detto terzo terminale ottico di I/O.
10. Amplificatore a fibra ottica secondo la rivendicazione 2, comprendente inoltre un filtro di taglio di luce di pompaggio che rimuove selettivamente detta luce di pompaggio, detto filtro di taglio di luce di pompaggio essendo fornito tra detto mezzo di amplificazione e detto secondo terminale ottico di I/O.
11. Amplificatore a fibra ottica secondo la rivendicazione 10, in cui detto filtro di taglio di luce di pompaggio ha mezzi per rimuovere luce di emissione spontanea emessa da detto mezzo di amplificazione ottica.
12 Dispositivo di amplificazione ottica per trasmissione di luce bidirezionale utilizzante un amplificatore a fibra ottica, detto amplificatore a fibra ottica comprendendo: un primo amplificatore a fibra ottica comprendente: una prima sorgente di luce di pompaggio che emette prima luce di pompaggio con una prima lunghezza d’onda; un primo mezzo di amplificazione ottica che riceve detta prima luce di pompaggio, amplifica luce di segnale verso l'alto con una seconda lunghezza d'onda, ed emette luce di segnale verso l'alto amplificata; e un primo filtro ottico che trasmette selettivamente luce con detta prima lunghezza d'onda e riflette selettivamente la luce con detta seconda lunghezza d'onda, detto primo filtro ottico essendo fornito tra detta prima sorgente di luce di pompaggio e detto primo mezzo di amplificazione ottica; un secondo amplificatore a fibra ottica comprendente: una seconda sorgente di luce di pompaggio che emette seconda luce di pompaggio con una terza lunghezza d’onda; un secondo mezzo di amplificazione ottica che riceve detta seconda luce di pompaggio, amplifica luce di segnale verso il basso con una quarta lunghezza d’onda, ed emette luce di segnale verso il basso amplificata; e un secondo filtro ottico che trasmette selettivamente la luce con detta terza lunghezza d'onda e riflette selettivamente la luce con detta quarta lunghezza d'onda, detto secondo filtro ottico essendo fornito tra detta seconda sorgente di luce di pompaggio e detto secondo mezzo di amplificazione ottica; e mezzi di accoppiamento ottico comprendenti: un primo terminale ottico di I/O che riceve detta luce di segnale verso l'alto ed emette detta luce di segnale verso il basso amplificata; un secondo terminale ottico di I/O che emette detta luce di segnale verso l'alto e riceve detta luce di segnale verso l'alto amplificata, detto secondo terminale ottico di I/O essendo collegato ad un’estremità di detto primo mezzo di amplificazione ottica; un terzo terminale ottico di I/O che emette detta luce di segnale verso l'alto amplificata ricevuta da detto secondo terminale ottico di I/O e riceve luce di segnale verso il basso; e un quarto terminale ottico di I/O che emette detta luce di segnale verso il basso e riceve detta luce di segnale verso il basso amplificata, detto quarto terminale ottico di I/O essendo collegato ad un'estremità di detto secondo mezzo di amplificazione ottica.
13. Dispositivo di amplificazione ottica per trasmissione di luce bidirezionale secondo la rivendicazione 12, in cui detta prima lunghezza d’onda uguaglia detta terza lunghezza d'onda.
14. Dispositivo di amplificazione ottica per trasmissione di luce bidirezionale utilizzante un amplificatore a fibra ottica, detto amplificatore a fibra ottica comprendendo: una sorgente di luce di pompaggio emettente luce di pompaggio; un circuito di diramazione ottica che dirama detta luce di pompaggio ed emette una prima luce di pompaggio con una prima lunghezza d'onda ed una seconda luce di pompaggio con una terza lunghezza d'onda; un primo amplificatore a fibra ottica comprendente: un primo mezzo di amplificazione ottica che riceve detta prima luce di pompaggio, amplifica luce di segnale verso l’alto con una seconda lunghezza d'onda, ed emette luce di segnale verso l'alto amplificata; e un primo filtro ottico che trasmette selettivamente luce con detta prima lunghezza d'onda e riflette selettivamente la luce con detta seconda lunghezza d'onda, detto primo filtro ottico essendo fornito tra detto circuito di diramazione ottica e detto primo mezzo di amplificazione ottica; un secondo amplificatore a fibra ottica comprendente: un secondo mezzo di amplificazione ottica che riceve detta seconda luce di pompaggio, amplifica luce di segnale verso il basso con una quarta lunghezza d'onda, ed emette luce di segnale verso il basso amplificata; e un secondo filtro ottico che trasmette selettivamente luce con detta terza lunghezza d'onda e riflette selettivamente la luce con detta quarta lunghezza d’onda, detto secondo filtro ottico essendo fornito tra detto circuito di diramazione ottica e detto secondo mezzo di amplificazione ottica; e mezzi di accoppiamento ottico comprendenti: un primo terminale ottico di I/O che riceve detta luce di segnale verso l'alto ed emette detta luce di segnale verso il basso amplificata; un secondo terminale ottico di I/O che emette detta luce di segnale verso l'alto e riceve detta luce di segnale verso l'alto amplificata, detto secondo terminale ottico di I/O essendo collegato ad un'estremità di detto primo mezzo di amplificazione ottica; un terzo terminale ottico di I/O che emette detta luce di segnale verso l'alto amplificato ricevuta da detto secondo terminale ottico di I/O e ricevente luce di segnale verso il basso; e un quarto terminale ottico di I/O che emette detta luce di segnale verso il basso e riceve detta luce di segnale verso il basso amplificata, detto quarto terminale ottico di I/O essendo collegato ad un'estremità di detto secondo mezzo di amplificazione ottica.
15. Dispositivo di amplificazione ottica per trasmissione di luce bidirezionale secondo la rivendicazione 12, in cui detto filtro ottico è un reticolo di fibre di Bragg.
16. Dispositivo di amplificazione ottica per trasmissione di luce bidirezionale secondo la rivendicazione 14, in cui detto filtro ottico è un reticolo di fibre di Bragg.
17. Dispositivo di amplificazione ottica per trasmissione di luce bidirezionale secondo la rivendicazione 12, in cui detti mezzi di accoppiamento ottico sono un circolatore ottico.
18. Dispositivo di amplificazione ottica per trasmissione di luce bidirezionale secondo la rivendicazione 14, in cui detti mezzi di accoppiamento ottico sono un circolatore ottico.
19 . Dispositivo di amplificazione ottica per trasmissione di luce bidirezionale secondo la rivendicazione 12, in cui detto mezzo di amplificazione ottica è una fibra ottica drogata con terre rare.
20. Dispositivo di amplificazione ottica per trasmissione di luce bidirezionale secondo la rivendicazione 14, in cui detto mezzo di amplificazione ottica e una fibra ottica drogata con terre rare.
21. Dispositivo di amplificazione ottica per trasmissione di luce bidirezionale secondo la rivendicazione 19, in cui detta fibra ottica drogata con terre rare è una fibra ottica drogata con erbio.
22. Dispositivo di amplificazione ottica per trasmissione di luce bidirezionale secondo la rivendicazione 20, in cui detta fibra ottica drogata con terre rare è una fibra ottica drogata con erbio.
23. Dispositivo di amplificazione ottica per trasmissione di luce bidirezionale utilizzante l'amplificatore a fibra ottica secondo la rivendicazione 12, detto amplificatore a fibra ottica comprendendo inoltre: un primo filtro di taglio di luce di pompaggio che rimuove selettivamente detta prima luce di pompaggio, detto primo filtro di taglio di luce di pompaggio essendo collegato a detto terzo terminale ottico di I/O; e un secondo filtro di taglio di luce di pompaggio che rimuove selettivamente detta seconda luce di pompaggio, detto secondo filtro di taglio di luca di pompaggio essendo collegato a detto primo terminale ottico di I/o.
24. Dispositivo di amplificazione ottica per trasmissione di luce bidirezionale utilizzante l'amplificatore a fibra ottica secondo la rivendicazione 14, detto amplificatore a fibra ottica comprendendo inoltre: un primo filtro di taglio di luce di pompaggio che rimuove selettivamente detta prima luce di pompaggio, detto primo filtro di taglio di luce di pompaggio essendo collegato a detto terzo terminale ottico di 1/0; e un secondo filtro di taglio di luce di pompaggio che rimuove selettivamente detta seconda luce di pompaggio, detto secondo filtro di taglio di luce di pompaggio essendo collegato a detto primo terminale ottico di I/O.
25. Dispositivo di amplificazione ottica per trasmissione di luce bidirezionale utilizzante un amplificatore a fibra ottica secondo la rivendicazione 23, in cui detto primo filtro di taglio di luce di pompaggio comprende primi mezzi di rimozione di luce di emissione spontanea per rimuovere luce di emissione spontanea emessa da detto primo mezzo di amplificazione ottica ed in cui detto secondo filtro di taglio di luce di pompaggio comprende secondi mezzi di rimozione di luce di emissione spontanea per rimuovere la luce di emissione spontanea emessa da detto secondo mezzo di amplificazione ottica.
26. Dispositivo di amplificazione ottica per trasmissione di luce bidirezionale utilizzante l’amplificatore a fibra ottica secondo la rivendicazione 24, in cui detto primo filtro di taglio di luce di pompaggio comprende primi mezzi di rimozione di luce di emissione spontanea per rimuovere luce di emissione spontanea emessa da detto primo mezzo di amplificazione ottica ed in cui detto secondo filtro di taglio di luce di pompaggio comprende secondi mezzi di rimozione di luce di emissione spontanea per rimuovere la luce di emissione spontanea emessa da detto secondo mezzo di amplificazione ottica.
27. Dispositivo di amplificazione ottica per trasmissione di luce bidirezionale utilizzante l’amplificatore a fibra ottica secondo la rivendicazione 12, detto amplificatore a fibra,ottica comprendendo inoltre: un primo filtro di taglio di luce di pompaggio che rimuove selettivamente detta prima luce di pompaggio, detto primo filtro di taglio di luce di pompaggio essendo fornito tra detto primo mezzo di amplificazione ottica e detto secondo terminale ottico di I/O; e un secondo filtro di taglio di luce di pompaggio che rimuove selettivamente detta seconda luce di pompaggio, detto secondo filtro di taglio di luce di pompaggio essendo fornito tra detto secondo mezzo di amplificazione ottica e detto quarto terminale ottico di I/O.
28. Dispositivo di amplificazione ottica per trasmissione di luce bidirezionale utilizzante l'amplificatore a fibra ottica secondo la rivendicazione 14, detto amplificatore a fibra ottica comprendendo inoltre: un primo filtro di taglio di luce di pompaggio che rimuove selettivamente detta prima luce di pompaggio, detto primo filtro di taglio di luce di pompaggio essendo fornito tra detto primo mezzo di amplificazione ottica e detto secondo terminale ottico di I/O; e un secondo filtro di taglio di luce di pompaggio che rimuove,selettivamente detta seconda luce di pompaggio, detto secondo filtro di taglio di luce di pompaggio essendo fornito tra detto secondo mezzo di amplificazione ottica e detto quarto terminale ottico di I/O.
29. Dispositivo di amplificazione ottica per trasmissione di luce bidirezionale utilizzante l'amplificatore a fibra ottica secondo la rivendicazione 27, in cui detto primo filtro di taglio di luce di pompaggio comprende primi mezzi di rimozione di luce di emissione spontanea per rimuovere luce di emissione spontanea emessa da detto primo mezzo di amplificazione ottica, e in cui detto secondo filtro di taglio di luce di pompaggio comprende secondi mezzi di rimozione di luce di emissione spontanea per rimuovere la luce di emissione spontanea emessa da detto secondo mezzo di amplificazione ottica.
30. Dispositivo di amplificazione ottica per la trasmissione di luce bidirezionale utilizzante l'amplificatore a fibra ottica secondo la rivendicazione 28, in cui detto primo filtro di taglio di luce di pompaggio comprende primi mezzi di rimozione di luce di emissione spontanea per rimuovere luce di emissione spontanea emessa da detto primo mezzo di amplificazione ed in cui detto secondo filtro di taglio di luce di pompaggio comprende secondi mezzi di rimozione di luce di emissione spontanea per rimuovere la luce di emissione spontanea emessa da detto secondo mezzo di amplificazione ottica.