ITTO950308A1

ITTO950308A1 - Amplificatore ottico bidirezionale a fibra attiva.

Info

Publication number: ITTO950308A1
Application number: IT95TO000308A
Authority: IT
Inventors: Annarita Pagano; Emilio Riccardi; Bruno Sordo
Original assignee: Sip
Priority date: 1995-04-18
Filing date: 1995-04-18
Publication date: 1996-10-18
Also published as: EP0739103A3; ITTO950308A0; EP0739103A2; CA2174286A1; IT1279126B1; JPH08288579A

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo:

"Amplificatore ottico bidirezionale a fibra attiva"

La presente invenzione si riferisce ai sistemi di amplificazione ottica e più in particolare ha per oggetto un amplificatore ottico bidirezionale a fibra attiva per linee di trasmissione ottica con vettori fisici separati per i due versi di trasmissione.

Nei sistemi di comunicazione ottica si sta diffondendo sempre di più l'uso di amplificatori ottici a fibra attiva sia come preamplificatori o postamplificatori per consentire la trasmissione di segnali su lunghe distanze senza rigenerazione, sia come ripetitori lungo la linea. Questi, come noto, sono costituiti da spezzoni di fibra ottica drogata con terre rare in cui si iniettano il segnale da amplificare ed un segnale di pompaggio di lunghezza d'onda opportuna, diversa da quella da amplificare. Un amplificatore a fibra attiva viene normalmente usato in unione con isolatori per ridurre gli effetti di cavità dovuti a riflessioni e l'emissione spontanea amplificata che si propaga in verso opposto al segnale. L'amplificatore è quindi una struttura unidirezionale, nonostante una fibra attiva possa essere usata bidirezionalmente. La conseguenza è che da un lato è necessario avere amplificatori distinti per i due versi di trasmissione, ciò che aumenta i costi del sistema, e dall'altro non è possibile usare i convenzionali dispositivi a riflettometria nel dominio nel tempo per individuare guasti nella linea.

Sono state fatte numerose proposte per realizzare amplificatori a fibra attiva bidirezionali e alcune di queste prevedono l'utilizzo dello stesso spezzone di fibra per amplificare i segnali che si propagano in verso opposto. Un esempio è descritto da S. Seikai e altri nell'articolo "Experimental Studies on Wavelength Division Bidirectional Optical Amplifiers Using an Er^+-Doped Fiber", Journal of Lightwave Technology, Voi. 12, N. 9, Maggio 1994, pagg.

849-853. Il dispositivo descritto nell'articolo è progettato per l'uso in sistemi di comunicazione in cui i segnali trasmessi in verso opposto sono a lunghezza d'onda diversa (1,533 μτη e 1,552 pm negli esperimenti riportati). L'utilizzo di uno stesso spezzone di fibra attiva per i due versi è reso possibile associando a una delle estremità o a entrambe le estremità della fibra attiva un circuito ottico comprendente una coppia di isolatori, uno per ogni verso di trasmissione, disposti tra due accoppiatori selettivi in lunghezza d'onda che separano e ricombinano i segnali relativi ai due versi di trasmissione.

Dispositivi come quello descritto permettono di ridurre il numero di componenti, e quindi i costi e la complessità del sistema di comunicazione in cui sono inseriti, rispetto all'impiego di amplificatori unidirezionali distinti o di amplificatori bidirezionali comprendenti tratti di fibra attiva distinti per i due versi di trasmissione. Essi però non possono essere utilizzati quando i segnali trasmessi nei due versi hanno la stessa lunghezza d'onda a causa della diafonia elevata, come riportato anche nel documento "Interaction between channels in a bidirectional amplified multicarrier System" presentato da M.

0. van Deventer alla sessione poster della conferenza ECOC '94, Firenze, 25-29 Settembre 1994, e pubblicato alle pagg. 411 - 414 degli atti della conferenza. Come conseguenza dell'uso di due lunghezze d'onda si rende inoltre necessaria una selezione dei trasmettitori e della componentistica del sistema, che contrasta con l'esigenza di riduzione di costi indicata sopra.

Va anche tenuto conto che in molte applicazioni si utilizzano Fibre distinte per i due versi di trasmissione e in queste applicazioni è possibile l'uso della stessa lunghezza d'onda per entrambi i versi. L'amplificatore descritto nell'articolo citato di S. Sekai e altri potrebbe essere impiegato anche per linee con due fibre distinte per i due versi di trasmissione, eliminando uno dei due accoppiatori e collegando gli isolatori direttamente alle due fibre: tuttavia, data la presenza degli accoppiatori selettivi in lunghezza d'onda, questo amplificatore non è utilizzabile se i segnali che si propagano in verso opposto hanno la stessa lunghezza d'onda.

Lo scopo dell'invenzione è quello di fornire un amplificatore bidirezionale in cui l'elemento attivo comprenda un unico spezzone di fibra ottica attiva percorso in entrambi i versi dai segnali da amplificare trasmessi su una linea che prevede vettori distinti per i due versi di trasmissione e che sia in grado di operare anche quando si usa la stessa lunghezza d'onda per i due versi di trasmissione.

Secondo l'invenzione l'elemento attivo è inserito tra un primo e un secondo cireolatore ottico a tre vie, e i circolatori presentano:

una porta monodirezionale d'ingresso collegata al primo vettore di una prima tratta di linea e rispettivamente al secondo vettore di una seconda tratta di linea;

- una porta monodirezionale di uscita collegata al secondo vettore della prima tratta di linea e rispettivamente al primo vettore della seconda tratta di linea, e

- una porta bidirezionale d’ingresso/uscita che è collegata a una rispettiva estremità dell'elemento attivo, è disposta tra la porta d'ingresso e quella di uscita, con riferimento al verso di percorrenza dei segnali nel cireolatore, e fa sì che, per entrambi i versi di trasmissione, i segnali da amplificare presenti in una delle due tratte di linea passino nell'elemento attivo attraverso un cireolatore e, dopo essere stati amplificati, escano attraverso l'altro cireolatore passando sull'altra tratta.

A maggior chiarimento si fa riferimento al disegno allegato, che mostra in forma schematica il dispositivo oggetto dell'invenzione.

Nel disegno sono rappresentate due tratte 1, 2 di una linea di trasmissione bidirezionale in fibra ottica comprendente fibre separate la, lb e rispettivamente 2a, 2b per i due versi di trasmissione. A titolo di esempio, con riferimento al disegno, si suppone che le fibre la, 2a servano per la trasmissione da sinistra a destra e le fibre 2b, lb per il verso opposto. Tra le due tratte di fibra è disposto un amplificatore ottico a fibra attiva, indicato nel suo complesso con 3, in grado di operare in modo bidirezionale.

Nell'esempio di realizzazione illustrato, l'elemento attivo 4 dell'amplificatore 3 comprende, in modo del tutto convenzionale, uno spezzone di fibra attiva 5 e una sorgente di radiazione di pompaggio 6. Per semplicità di disegno non si è rappresentato il multiplatore di lunghezze - d'onda per iniettare nella fibra la radiazione di pompaggio e il segnale da amplificare.

Le modalità di pompaggio non hanno influenza ai fini dell'invenzione.

Per ottenere il funzionamento bidirezionale, l'elemento attivo 4 è inserito tra due circolatori ottici a tre vie 7, 8 a cui sono collegate anche le tratte di linea 1, 2. In particolare, il circolatore 7 ha una porta d'ingresso A collegata alla libra la, una porta di uscita B collegata alla fibra lb e una porta d'ingresso/uscita C collegata all'elemento attivo 4 e disposta tra le porte A, B. Il cireolatore 8, identico al cireolatore 7, ha una porta d'ingresso D collegata alla fibra 2b, una porta di uscita E collegata alla fibra 2a e una porta d'ingresso/uscita F collegata all'elemento attivo 4.

Per la struttura dei circolatori, i segnali presenti sulla fibra la passano da questa all'elemento attivo 4 tramite le porte A, C del cireolatore 7, sono amplificati ed escono dall'ampIificatore attraverso le porte F, E del cireolatore 8 passando sulla fibra 2a. Analogamente, i segnali propagantisi in verso opposto presenti sulla fibra 2b passano da questa all'elemento attivo 4 tramite le porte D, F del cireolatore 8, sono amplificati ed escono dall'amplificatore attraverso le porte C, B del cireolatore 7 passando sulla fibra lb. La fibra attiva 5 è quindi utilizzata per l'amplificazione in entrambi i versi (da C a F oppure da F a C).

I circolatori ottici sono dispositivi commerciali ben noti al tecnico e non è necessaria una loro descrizione dettagliata. Ovviamente, le prestazioni in termini di diafonia tra i canali che si propagano nei due versi dipendono dal grado di isolamento tra la porta d'ingresso e quella di uscita e tra i due versi delle porte d'ingresso/ uscita C, F. A titolo di esempio, con circolatori che garantiscano un isolamento dell'ordine di 50 dB circa per i segnali che eventualmente passano dalla fibra la alla fibra lb (o dalla fibra 2b alla fibra 2a) o dall'elemento attivo 4 alla fibra d'ingresso, la diafonia è del tutto trascurabile anche quando le lunghezze d'onda dei segnali che si propagano in verso opposto sono uguali.

E' evidente che quanto descritto è dato unicamente a titolo di esempio non limitativo e che varianti e modifiche possono essere apportate senza uscire dal campo di protezione dell'invenzione.

Claims

RIVENDICAZIONE Amplificatore ottico bidirezionale, con un elemento attivo (4) comprendente uno spezzone (5) di fibra ottica attiva percorsa in entrambi i versi da segnali da amplificare provenienti da una linea di trasmissione bidirezionale (1, 2), caratterizzato dal fatto che: - per l'amplificazione di segnali trasmessi su una linea comprendente un primo e un secondo vettore fisico (la, lb, 2a, 2b) distinti per i due versi di trasmissione, l’elemento attivo (4) è collegato tra un primo e un secondo cireolatore ottico (7, 8) a tre vìe; e dal fatto che i circolatori (7, 8) presentano: - una porta monodirezionale d'ingresso (A, D) collegata al primo vettore (la) di una prima tratta (1) della linea e rispettivamente al secondo vettore (2b) di una seconda tratta (2) della linea; - una porta monodirezionale di uscita (B, E) collegata al secondo vettore (lb) della prima tratta (1) della linea e rispettivamente al primo vettore (2a) della seconda tratta (2) della linea, e - una porta bidirezionale d'ingresso/uscita (C, F) che è collegata a una rispettiva estremità dell’elemento attivo (4), è disposta tra la porta d'ingresso (A, D) e quella di uscita (B, E), con riferimento al verso di percorrenza dei segnali nel circolatore (7, 8) e fa sì che, per entrambi i versi di trasmissione, i segnali da amplificare presenti in una delle due tratte di linea passino nell’elemento attivo (4) attraverso un cireolatore e, dopo essere stati amplificati, escano attraverso l'altro cireolatore passando sull’altra tratta.