ITTO950782A1

ITTO950782A1 - Dispositivo e procedimento per moodificare le caratteristiche spettrali di segnali ottici.

Info

Publication number: ITTO950782A1
Application number: IT95TO000782A
Authority: IT
Inventors: Massimo Artiglia; Ernesto Ciaramella
Original assignee: Cselt Centro Studi Lab Telecom
Priority date: 1995-10-02
Filing date: 1995-10-02
Publication date: 1997-04-02
Also published as: ITTO950782A0; IT1281374B1; EP0767395A2; US5754334A; CA2186819A1; EP0767395A3; DE69623219T2; JPH09127563A; DE69623219D1; CA2186819C; JP2858400B2; DE767395T1; EP0767395B1

Abstract

L'azione di modifica viene realizzata in base alla soluzione nota come inversione spettrale (o coniugazione ottica di fase) (OPC). Il dispositivo (1) comprende un mezzo, quale tipicamente una fibra ottica a dispersione spostata (4), in cui il segnale da modificare viene iniettato insieme ad un segnale di pompa ad un livello tale da indurre nella fibra (4) un'instabilità di modulazione. All'uscita della fibra (4) è disponibile un segnale ottico invertito spettralmente e traslato nel campo della lunghezza d'onda ottenuto con elevata efficienza di conversione. Di preferenza, onde evitare l'insorgenza di una diffusione di Brillouin stimolata, il segnale di pompa viene sottoposto ad un'azione di allargamento dello spettro, ad esempio tramite un modulatore (5).(fig.2).

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Dispositivo e procedimento per modificare le caratteristiche spettrali di segnali ottici"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ai sistemi di comunicazione ottica ed affronta in modo più specifico il problema di modificare le caratteristiche spettrali di segnali ottici, ad esempio, ma non necessariamente, per compensare la dispersione cromatica di segnali ottici trasmessi su supporti di trasmissione quali fibre ottiche. Il termine "dispersione cromatica" è usato qui sia per indicare la caratteristica del mezzo trasmissivo, sia l'effetto sui segnali trasmessi.

Le linee di comunicazione in fibra ottica di impiego più corrente utilizzano quale supporto di trasmissione fibre in silice, che presentano dispersione sostanzialmente nulla per valori di lunghezze d'onda corrispondenti a quella che viene di solito denominata la "seconda finestra" di trasmissione (lunghezza d'onda nell'intorno di 1,3 μm).

Per compensare l'attenuazione dei segnali ottici derivanti dalla propagazione lungo la fibra, si fa sempre più spesso uso di amplificatori ottici in grado di operare direttamente sul segnale ottico, evitando di dover realizzare azioni di conversione ottico/elettrica e viceversa nei ripetitori. Questi amplificatori ottici sono di solito costituiti da un tratto di fibra ottica drogata con terre rare, in particolare erbio. Almeno al momento attuale, tali amplificatori operano con la massima efficienza di amplificazione non già nella seconda finestra di trasmissione cui si è fatto cenno in precedenza, bensì nella terza finestra di trasmissione {lunghezze d'onda nell'intorno di 1,55 μm): a questa lunghezza d'onda le fibre convenzionali in silice hanno minima attenuazione, però presentano una forte dispersione cromatica, dell'ordine di 15-20 ps/nm.km; ciò si traduce in un forte allargamento degli impulsi che chiaramente è di ostacolo a una trasmissione ad alta velocità (> 2,5 Gbit/s circa) su lunga distanza.

Sono peraltro disponibili in commercio fibre ottiche a dispersione spostata che presentano un valore minimo di dispersione in corrispondenza della terza finestra: tuttavia, queste fibre possono essere utilizzate solo per nuove installazioni, essendo improponibile (per evidenti motivi di costo) sostituire le fibre ottiche già posate ed attualmente in esercizio.

Sussiste quindi il problema di compensare la dispersione che i segnali ottici trasmessi a lunghezze d'onda comprese nella terza finestra subiscono per effetto della propagazione su fibre convenzionali.

Questo problema è già stato affrontato in modi diversi nella tecnica, e una rassegna di tali modi è presentata in "Unleashing thè Full Capacity of thè Installed Fibre Base" di D.N. Payne, R.l.Laming, D .J.Richardson ed A.Grudinin, presentato a ECOC 93, Montreux (Svizzera), 12-16 settembre 1993, memoria WeC8.1, Voi. 1 pagg.92-94.

Tra le diverse tecniche proposte allo scopo di compensare l'effetto della dispersione cromatica, particolarmente elegante è la cosiddetta inversione spettrale a metà tratta,mediante la quale il segnale trasmesso lungo la prima metà di un collegamento viene convertito in un segnale tale che, propagandosi nella seconda metà del collegamento, recupera l'effetto della dispersione subito nella prima metà.Tale tecnica di modifica delle caratteristiche spettrali del segnale ottico, nota anche come coniugazione ottica di fase (Optical Phase Conjunction o, brevemente, OPC), è descritta, ad esempio nell'articolo "Compensation for channel dispersion by nonlinear optical phase conjugation" di A.Yariv, D.Fekete e D.M.Pepper, Optics Lettera, voi. 4, 1979, pagg.52-54.

Basandosi su quest'impostazione di fondo, l'articolo "Compensation of Chromatic Dispersion in a Single-Mode Fiber by Optical Phase Conjugation" di S.Watanabe. T.Naito e T.Chikama, IEEE Photonics Technology Letters, voi.5, n.l, gennaio 1993,pagg.92-95 descrive una soluzione in cui il segnale ottico destinato ad essere sottoposto a compensazione della dispersione cromatica passa attraverso un amplificatore in fibra (tipicamente drogato con Er<3+>) per essere poi accoppiato con un segnale ottico di pompa (emesso per esempio da un laser DFB operante ad una lunghezza d'onda di 1549 nm) ed infine iniettato in una fibra a dispersione spostata (DSF) della lunghezza di 23 km. Il tutto dà origine, attraverso il fenomeno ottico non lineare noto come mescolamento a quattro fotoni (four-wave-mixing, o FWM), ad un'onda coniugata in fase che, dopo aver attraversato un filtro ottico passabanda centrato intorno alla lunghezza d'onda di 1552 nm,viene nuovamente amplificata da un amplificatore in fibra per continuare a propagarsi nella tratta.

Un inconveniente fondamentale della soluzione descritta nell'articolo di Watanabe et al. (che è la soluzione sulla quale sono basati i preamboli delle rivendicazioni 1 e 18) è dato dalla ridotta efficienza di conversione, tipicamente nell'intorno di -20dB per scostamenti dell'ordine di 2-3 nm fra la lunghezza d'onda della sorgente di pompa ed il segnale sottoposto a conversione.

La presente invenzione si propone quindi lo scopo di superare, fra gli altri, tale inconveniente fondamentale .

Secondo la presente invenzione, tale scopo viene raggiunto grazie ad un dispositivo, ed al relativo procedimento, aventi le ulteriori caratteristiche richiamate, rispettivamente, nelle rivendicazioni 1 e 18.

Al riguardo va ancora rammentato che, così come già detto, anche se l'esempio di attuazione dell'invenzione descritto in modo particolareggiato nel seguito affronta in modo specifico il problema della compensazione della dispersione cromatica, la portata dell'invenzione è affatto generale, dal momento che essa si presta all'attuazione di altre tecniche di modifica delle caratteristiche spettrali di un segnale ottico, ad esempio a traslazioni di frequenza ed operazioni similari.

La soluzione secondo l'invenzione si basa sul fenomeno non lineare dell'instabilità di modulazione che si verifica nelle fibre ottiche nel regime di dispersione anomala per alti valori della potenza ottica (tipicamente maggiori di 10dBm).

In particolare, gli esperimenti condotti dalla Richiedente dimostrano che, sfruttando il fenomeno dell'instabilità di modulazione,dunque operando nella regione di dispersione anomala della fibra, la banda di conversione è molto più ampia e l'efficienza risulta molto più elevata (tipicamente nel campo fra -5dB e 5dB - quindi addirittura con un possibile guadagno di conversione).

Il fenomeno dell'instabilità di modulazione è già stato utilizzato nella tecnica, ad esempio per determinare il coefficiente di non linearità Kerr in una fibra ottica monomodo, così come illustrato ad esempio dall'articolo "Using modulation instability to determine Kerr coefficient in optical fibres" di M.Artiglia, E.Ciaramella e B.Sordo, apparso in Electronics Letters, 8 giugno 1995, voi.31, n.12, pagg.

1012-1013.

L'invenzione verrà ora descritta, a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni annessi, nei quali:

- la fig. 1 rappresenta, sotto la forma di uno schema a blocchi, l'architettura di un dispositivo per la correzione della dispersione cromatica di segnali ottici realizzato secondo l'invenzione,

- la fig. 2 è un diagramma che illustra in modo comparato le prestazioni di un dispositivo secondo l'invenzione e di un dispositivo secondo la tecnica nota in termini di efficienza di conversione, e

- la fig. 3, comprendente due parti sovrapposte, indicate rispettivamente con a e b, è un altro grafico che illustra le prestazioni di un dispositivo secondo l'invenzione.

Fondamenti teorici dell'invenzione

Per chiarezza terminologica e di interpretazione, converrà richiamare brevemente in questa sede alcuni concetti di base che verranno più volte richiamati nel corso della descrizione che segue.

Nella maggior parte dei materiali utilizzabili per la propagazione di segnali ottici (il termine "ottico" viene qui utilizzato nella sua accezione più ampia, senza limitazione al campo della radiazione visibile) diventa rilevante, a potenze sufficientemente elevate, il cosiddetto effetto Kerr ottico, vale a dire la dipendenza dell'indice di rifrazione del mezzo dall'intensità ottica I della radiazione propagantesi nel mezzo stesso secondo la relazione:

dove n(i) rappresenta il valore dell'indice di rifrazione in funzione dell'intensità I (e quindi della potenza) della radiazione che si propaga nel mezzo, n0 è l'indice di rifrazione lineare (costante), e n2 è il cosiddetto coefficiente non lineare dell'indice di rifrazione (chiamato anche semplicemente indice di rifrazione non lineare).

Una delle manifestazioni dell'effetto Kerr ottico è la cosiddetta "instabilità di modulazione", un fenomeno che insorge quando un segnale ottico di potenza elevata (cosiddetto segnale "di pompa") si propaga in un mezzo dispersivo, in particolare una fibra ottica, in regime di dispersione anomala, cioè quando la lunghezza d'onda λ del segnale è superiore alla lunghezza d'onda λ0 di dispersione nulla della fibra. Per effetto di questo fenomeno, un segnale ottico continuo diviene instabile (da cui il nome dell'effetto) e genera, nello spettro ottico, due bande laterali di guadagno, simmetriche rispetto alla sua frequenza.

La forma e la posizione di tali bande dipendono dalla potenza del segnale di pompa e dal coefficiente di dispersione cromatica del mezzo. In particolare, si può assumere che il massimo coefficiente di guadagno di tali bande sia proporzionale alla potenza della pompa e che la larghezza di tali bande aumenti al crescere della potenza di pompa ed al diminuire del coefficiente di dispersione cromatica.

in sostanza, la soluzione secondo l'invenzione si basa sul riconoscimento del fatto che, se in corrispondenza di una di tali bande di guadagno, nel mezzo viene iniettato, in aggiunta al segnale di pompa, anche un altro segnale ottico (segnale di informazione) , si verifica un duplice fenomeno: tale segnale viene amplificato dall'instabilità di modulazione della pompa e simultaneamente se ne crea la copia speculare (ossia invertita spettralmente) rispetto alla pompa, conseguendo appunto, in aggiunta a una traslazione nel campo delle frequenze (lunghezze d'onda), il fenomeno di inversione spettrale ricercato, definito anche coniugazione ottica di fase.

Per conseguire l'effetto desiderato, è in generale importante disporre di un'elevata potenza di pompa (tipicamente dell'ordine di 10dBm o più). In secondo luogo, poiché il segnale coniugato deve essere facilmente separabile sia dal segnale sottoposto a conversione, sia dal segnale di pompa, la spaziatura in lunghezza d'onda fra i tre deve essere tale che si possa separare con relativa facilità il segnale coniugato utile. Tale operazione viene effettuata mediante filtri ottici (che nell'uso corrente hanno larghezze di banda di circa 1 nm). Di conseguenza, è importante che la banda spettrale su cui il fenomeno non lineare può produrre un'efficiente conversione sia sufficientemente ampia.Questa condizione può essere realizzata operando in una fibra ottica con valori del coefficiente di dispersione cromatica β2 sufficientemente bassi, ad esempio inferiori a 0,1 ps/(nmkm) . Tali condizioni sono realizzabili, ad esempio, in una fibra a dispersione spostata (DSF), facendo in modo che la lunghezza d'onda della pompa (λρ) sia superiore e quanto più possibile prossima (ad esempio scostata di circa 1 nm) alla lunghezza d'onda (λ0) di dispersione nulla della fibra stessa.

E' importante sottolineare che, nell'esempio di attuazione considerato, la lunghezza d'onda della pompa deve comunque trovarsi nella regione di dispersione anomala della fibra a dispersione spostata. In tal modo, si può sfruttare appieno il contributo dovuto allo sfasamento non lineare che produce un allargamente della banda utile di conversione.

In ogni caso, la soluzione secondo l'invenzione si presta ad essere attuata in un qualunque mezzo suscettibile di dare origine ad un fenomeno di instabilità di modulazione. Lo specifico riferimento fatto nel seguito, a titolo esemplificativo, all'impiego di una fibra a dispersione spostata (DSF) non deve quindi essere interpretato come una caratteristica assoluta e limitativa della soluzione secondo l'invenzione.

Descrizione particolareggiata di un esempio di attuazione dell'invenzione

Lo schema della fig. 1 riproduce, sotto forma di schema a blocchi, la struttura di un dispositivo 1 secondo l'invenzione.Il dispositivo secondo l'invenzione è destinato ad essere interposto (idealmente a metà tratta) in una tratta di comunicazione su fibra ottica, fra due sezioni indicate rispettivamente con SMFl e SMF2, per realizzare un'operazione di coniugazione ottica di fase (OPC) sul segnale che si propaga su tale fibra.

All'ingresso del dispositivo 1 secondo l'invenzione, il segnale ottico a lunghezza d'onda λβ in arrivo sulla sezione SMFl viene preferibilmente fatto passare in un dispositivo di controllo di polarizzazione 2, di tipo noto, che consente di conseguire lo stesso stato di polarizzazione tanto nel segnale in ingresso del dispositivo, quanto nel segnale di pompa generato da una sorgente 3 di radiazione ottica. Si può infatti verificare che, pur non costituendo un requisito essenziale, la presenza di uno stesso stato di polarizzazione del segnale e del segnale di pompa rende massima l'efficienza della coniugazione di fase ottica. E' peraltro evidente che l'azione di controllo di polarizzazione potrebbe essere effettuata sul segnale di pompa della sorgente 3. Di preferenza, la sorgente 3 è costituita da un diodo laser, ad esempio del tipo a retroazione distribuita o DFB, operante ad una lunghezza d'onda di emissione λρ scelta in prossimità (tipicamente a una distanza dell'ordine di 1 nm) della lunghezza d'onda di dispersione nulla (λ0) del mezzo ottico 4 in cui si realizza la coniugazione di fase. Per l'esempio di attuazione illustrato è essenziale che λρ sia superiore a λα.

Secondo la scelta al momento considerata come preferenziale, il mezzo 4 è costituito da uno spezzone, ad esempio della lunghezza dell'ordine di 10-20 chilometri, di fibra a dispersione spostata (DSF), scelta ad esempio con λ0 pari a 1551 nm ed un'attenuazione dell'ordine di 0,25 dB/km. Le lunghezze d'onda λ3 del segnale d'informazione e λρ del segnale di pompa erano, nell'esempio qui descritto, rispettivamente di 1550 nm e 1552 nm.

Con 5 è indicato un dispositivo modulatore collegato alla sorgente di pompa 3 per fini che verranno meglio illustrati nel seguito.

Il segnale proveniente dal dispositivo di controllo di polarizzazione 2 viene combinato con il segnale di pompa proveniente dalla sorgente 3, tramite un accoppiatore ottico 6, per poi essere iniettato nella fibra 4 dopo essere stato sottoposto ad amplificazione in uno stadio di amplificazione ottica 7. In una possibile realizzazione dell'invenzione, lo stadio 7 è costituito ad esempio da due amplificatori ottici di potenza a fibra attiva in grado di generare in uscita un segnale ottico avente un livello dell'ordine della quindicina di dBm, ampiamente sufficiente per dare origine a instabilità di modulazione e a buona efficienza della conversione.

In ogni caso, già oggi sono disponibili singoli amplificatori di potenza in grado di emettere potenze di uscita superiori a 20dBm. La realizzazione dello stadio 7 sotto forma di due elementi in cascata deve quindi essere vista come puramente esemplificativa e non certo limitativa. In ogni caso, c'è da attendersi che all'aumentare della potenza di uscita dello stadio di amplificazione 7 si possa conseguire un ulteriore miglioramento delle prestazioni del dispositivo .

Con 8 è indicato infine uno stadio di filtraggio ottico, la cui funzione è quella di eliminare dal segnale in uscita dalla fibra 4 le componenti spettrali corrispondenti ai residui del segnale di pompa e del segnale di partenza, lasciando passare il solo segnale coniugato (nel presente esempio a lunghezza d'onda di 1554 nm circa). Anche in questo caso, lo stadio 8 può essere costituito da un unico filtro, così come schematicamente illustrato nella fig. 1, oppure da più filtri in cascata.

Va peraltro notato che la suddetta azione di filtraggio non deve necessariamente essere effettuata nel dispositivo coniugatore 1. Essa può essere anche effettuata all'uscita della sezione di tratta SMF2, immediatamente prima del ricevitore in cui il segnale ottico ricevuto viene rivelato. Il dispositivo può quindi essere anche privo dello stadio 8.

Il fatto di iniettare in una fibra ottica potenze del tipo di quelle considerate (dell'ordine di 10-20dBm o più) richiede di solito particolari accorgimenti. Se la riga di emissione della sorgente di pompa 3 è stretta (ad esempio è minore di 20 MHz), nella fibra 4 si verifica infatti un altro fenomeno non lineare (noto come diffusione di Brillouin stimolata) che, al disopra di una certa potenza di soglia (circa 6dBm, dunque a livelli di solito inferiori ai livelli di iniezione considerati per l'attuazione dell'invenzione),determina un'attenuazione non lineare del fascio di pompa. In tale situazione, un incremento della potenza di pompa non porterebbe ad un incremento significativo dell'efficienza di inversione spettrale.

Pertanto, per aumentare la soglia dell'effetto Brillouin, si interviene sul segnale di pompa generato dalla sorgente 3 in modo da allargare la riga di emissione in modo controllato. Ciò può essere fatto o modulando leggermente la corrente di pilotaggio della sorgente 3 con il modulatore 5, come illustrato in figura, o modulando direttamente in fase il segnale ottico emesso dalla sorgente stessa, mediante un modulatore elettro-ottico, anch'esso di tipo noto.

L'allargamento dello spettro del segnale di pompa potrebbe di per sé comportare una perdita di fedeltà nella riproduzione dello spettro invertito. E' quindi importante raggiungere un giusto compromesso fra l'esigenza di aumentare la soglia dell'effetto Brillouin e l'esigenza di conservare la fedeltà della riproduzione dello spettro ottenuto per coniugazione di fase ottica. Con la soluzione illustrata (modulazione della corrente di pilotaggio), ad esempio, un allargamento della riga di emissione della sorgente 3 così da portarla a valori dell'ordine di 0,5-1 GHz è stato trovato costituire un buon compromesso.

Il diagramma della fig.2 rappresenta l'andamento dell'efficienza di conversione (in dB) nel caso dell'invenzione {curva A) e della soluzione nota dall'articolo di Watanabe e altri (curva B). L'efficienza di conversione è definita come rapporto Pc (L)/Pa(O), dove Pc (L) e P3(O) rappresentano i livelli, rispettivamente, del segnale ottico coniugato all'uscita della fibra 4 e del segnale ottico in ingresso alla stessa fibra (quindi, con riferimento allo schema della fig. 1, dopo l'amplificazione attraverso lo stadio di amplificazione 7). Il suddetto valore di efficienza di conversione è riportato in ordinata, mentre la scala delle ascisse rappresenta lo scostamento fra le lunghezze d'onda del segnale di ingresso e del segnale di pompa.

Nella fig. 3 sono riportati due spettri ottici, misurati ad alta risoluzione (0,1 nm), relativi alla radiazione osservata all'uscita della fibra 4 subito prima dello stadio di filtraggio 8 (curva a) e dopo lo stadio di filtraggio 8 (curva b). Nella curva (a) sono chiaramente visibili la pompa (λρ), il segnale sottoposto a modifica delle caratteristiche spettrali (λs) ed il segnale coniugato (λc), oltre ad alcuni prodotti di intermodulazione di livello trascurabile, dovuti anch'essi all'interazione non lineare. E'evidente il ribaltamento speculare dello spettro del segnale nel suo coniugato. Si può vedere che il processo di conversione proposto dà perdite nettamente inferiori a quelle del metodo della tecnica nota (circa 2 dB contro circa 20 dB). La curva (b) è invece relativa al segnale coniugato così come trasmesso nella seconda metà della tratta (nel caso illustrato la sezione SMF2 presentava una lunghezza di 100 km con un'attenuazione di circa 0,22dB/km). Il segnale di cui alla curva (b) risente quindi rispetto al precedente tanto dell'effetto di filtraggio attuato dal filtro 8, quanto dell'attenuazione della sezione di tratta SMF2. Il picco del segnale coniugato nella curva (b) è pertanto attenuato di circa 22dB rispetto al picco corrispondente nella curva (a).

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di realizzazione e le forme di attuazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione .

Ciò vale in primo luogo per quanto riguarda la scelta del mezzo in cui si attua l'interazione fra il segnale da compensare ed il segnale di pompa tramite instabilità di modulazione basata sull'effetto Kerr ottico. Come già si è detto, questo mezzo non necessariamente deve essere una fibra DSF, anche se questa viene considerata al momento la scelta preferenziale. Per esempio, il mezzo 4 potrebbe essere una fibra con proprietà di amplificazione (per esempio una fibra attiva o una fibra in cui si realizza amplificazione per effetto Raman), che presenti opportune proprietà di dispersione (λ0 leggermente inferiore a λρ): in tal modo il mezzo, ossia la fibra, potrebbe svolgere anche le funzioni dello stadio di amplificazione 7.

Analogamente, qualora si disponesse in uscita dal dispositivo 3 (con annesso eventualmente il modulatore, quale il modulatore 5) di un segnale di pompa di livello sufficientemente elevato, sarebbe possibile evitare di far passare il segnale di pompa attraverso lo stadio di amplificazione 7. Lo stesso principio vale naturalmente anche per il segnale ottico in ingresso sul dispositivo 1, qualora tale segnale presentasse un livello sufficientemente elevato, ad esempio in quanto amplificato poco prima di entrare nel dispositivo 1, così da consentire l'eliminazione dello stadio 7 nel suo complesso. Va sottolineato che, indipendentemente dal modo in cui si ottengono le potenze volute all'ingresso del mezzo 4, grazie all'alta efficienza di conversione ottenibile mediante l'instabilità di modulazione, l'invenzione consente di eliminare l'amplificatore di uscita presente nel dispositivo della tecnica nota, con i vantaggi tecnici ed economici insiti nella riduzione del numero di componenti.

Come già si è detto, l'impiego della soluzione secondo l'invenzione non è limitata alla compensazione della dispersione cromatica. L'invenzione può anche essere utilizzata, ad esempio, per realizzare una traslazione di frequenza di segnali non eccessivamente allargati dalla dispersione cromatica: questo può essere utile per esempio per realizzare convertitori di lunghezza d'onda, facendo in modo che il segnale in ingresso sia localizzato in corrispondenza di una prima lunghezza d'onda ed il segnale coniugato in uscita localizzato in corrispondenza di una seconda lunghezza d'onda così da realizzare una traslazione nel campo delle lunghezze d'onda (o delle frequenze, il che, come ben noto, è del tutto equivalente). L'entità della traslazione dipende (si osservi al riguardo la figura 3) dallo scostamento fra la prima lunghezza d'onda e la lunghezza d’onda del segnale ottico di pompa, essendo praticamente pari al doppio di tale scostamento.

I convertitori di lunghezza d'onda possono trovare molteplici applicazioni nel settore delle telecomunicazioni ottiche, sia nella rete di trasporto che nella rete di accesso. Ad esempio possono essere utilizzati nei sistemi multicanale a divisione di lunghezza d'onda, in cui più portanti ottiche sono multiplate su una stessa fibra, per l'instradamento dei segnali o per la riallocazione di lunghezza d'onda per evitare conflitti d'instradamento. In questo modo la flessibilità del sistema viene aumentata, e si può ottenere un incremento della capacità della tratta, del numero di utenti raggiungibili o del tipo di servizi forniti.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per modificare le caratteristiche spettrali di un segnale ottico tramite inversione spettrale (o coniugazione ottica di fase) comprendente : - un mezzo ottico (4) operante in regime di dispersione anomala in cui si realizza detta inversione spettrale, e - una sorgente ottica (3) per generare un segnale ottico di pompa da iniettare in detto mezzo ottico (4) insieme a detto segnale ottico da modificare ad un livello dato per attuare detta inversione spettrale in detto mezzo ottico (4), caratterizzato dal fatto che detto livello dato viene scelto sufficientemente elevato da produrre instabilità di modulazione in detto mezzo ottico (4) e dal fatto che la lunghezza d'onda di detto segnale ottico da modificare è scelta all'interno di una delle bande di guadagno per instabilità di modulazione in modo che il segnale invertito spettralmente presenti una lunghezza d'onda compresa nella banda di guadagno simmetrica rispetto al segnale di pompa.
2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che comprende, interposto fra detta sorgente ottica (3) e detto mezzo ottico (4), uno stadio di amplificazione (7) per amplificare il segnale ottico di pompa generato da detta sorgente (3) in vista dell'iniezione in detto mezzo ottico (4).
3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che anche detto segnale ottico da modificare viene iniettato in detto stadio di amplificazione (7).
4. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che a detta sorgente ottica (3) sono associati mezzi di allargamento di spettro (5) per allargare lo spettro di detto segnale ottico di pompa in misura sufficiente ad evitare l'insorgere di diffusione Brillouin stimolata in detto mezzo ottico (4).
5. Dispositivo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di allargamento di spettro comprendono un modulatore (5) che modula la corrente di pilotaggio di detta sorgente ottica (3).
6. Dispositivo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di allargamento di spettro comprendono un modulatore che modula il segnale generato da detta sorgente ottica (3).
7. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto che comprende inoltre mezzi di controllo di polarizzazione (2) agenti su almeno uno fra detto segnale ottico da modificare e detto segnale ottico di pompa (3) per far sì che, all'atto dell'iniezione in detto mezzo ottico (4) detto segnale ottico da modificare e detto segnale ottico di pompa presentino lo stesso stato di polarizzazione .
8. Dispositivo secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di controllo di polarizzazione agiscono su detto segnale ottico da modificare .
9. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto mezzo ottico (4) comprende una fibra a dispersione spostata (DSF).
10. Dispositivo secondo la rivendicazione 2 o la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto mezzo ottico (4) comprende una fibra ottica amplificatrice che realizza anche le funzioni di detto stadio di amplificazione (7).
11. Dispositivo secondo la rivendicazione 9 o la rivendicazione 10, in cui detta fibra ottica a dispersione spostata (DSF) e/o detta fibra amplificatrice presentano una lunghezza d'onda di dispersione nulla (λ0) e dal fatto che le lunghezze d'onda (λ8, λρ) di detto segnale ottico di pompa (3) e di detto segnale ottico da modificare sono in prossimità di detta lunghezza d'onda di dispersione nulla (λ0).
12. Dispositivo secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che detta lunghezza d'onda (λρ) di detto segnale ottico di pompa (3) è spaziata di circa 1 nm rispetto a detta lunghezza d'onda di dispersione nulla (λ0) ed è superiore a questa.
13. Dispositivo secondo la rivendicazione 11,caratterizzato dal fatto che la lunghezza d'onda (λ„) di detto segnale ottico da modificare è inferiore alla lunghezza d'onda (λρ) di detto segnale ottico di pompa .
14. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che comprende, a valle di detto mezzo ottico (4), mezzi filtranti (8) per sopprimere i residui di detto segnale ottico di pompa (3) e di detto segnale ottico da modificare, lasciando passare il segnale ottico derivante da detta inversione spettrale.
15. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che è sostanzialmente privo di mezzi filtranti agenti sul prodotto della inversione spettrale attuata in detto mezzo ottico (4).
16. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto segnale ottico da modificare è un segnale ottico affetto da dispersione cromatica uscente da una prima tratta (SMF1) di linea di comunicazione ottica e detto segnale risultante dall'inversione spettrale è presente all'ingresso di una seconda tratta (SMF2) di linea di comunicazione ottica, con caratteristiche di dispersione cromatica e lunghezza tali da compensare, nel segnale invertito spettralmente, l'effetto della dispersione introdotta dalla prima tratta <SMF1) sul segnale ottico da modificare .
17. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 15, caratterizzato dal fatto che detto segnale ottico da modificare è un segnale sostanzialmente non affetto da dispersione cromatica, localizzato nell'intorno di una prima lunghezza d'onda, e detto segnale invertito spettralmente è localizzato nell'intorno di una seconda lunghezza d'onda, scostata rispetto alla prima, detto mezzo ottico (4) realizzando una traslazione di lunghezza d'onda'la cui entità è determinata dallo scostamento di detta prima lunghezza d'onda rispetto alla lunghezza d'onda (λρ) di detto segnale di pompa.
18. Procedimento per modificare le caratteristiche spettrali di un segnale ottico tramite inversione spettrale (o coniugazione ottica di fase) comprendente le operazioni di: - provvedere un mezzo ottico (4) operante in regime di dispersione anomala in cui si realizza detta inversione spettrale, e - iniettare in detto mezzo ottico (4), insieme a detto segnale ottico da modificare, un segnale ottico di pompa (3) ad un livello dato per attuare detta inversione spettrale in detto mezzo ottico (4), caratterizzato dal fatto che comprende l'operazione di scegliere detto livello dato sufficientemente elevato da produrre instabilità di modulazione in detto mezzo ottico (4) e l'operazione di scegliere la lunghezza d'onda di detto segnale ottico da modificare all'interno di una delle bande di guadagno per instabilità di modulazione, il segnale invertito spettralmente presentando una lunghezza d'onda compresa nella banda di guadagno simmetrica rispetto a detto segnale ottico di pompa.
19. Dispositivo secondo la rivendicazione 19, caratterizzato dal fatto che comprende l'operazione di amplificare (7) detto segnale ottico di pompa (3) in vista dell'iniezione in detto mezzo ottico (4).
20. Procedimento secondo la rivendicazione 20, caratterizzato dal fatto che anche detto segnale ottico da modificare viene amplificato (7) in vista dell'iniezione in detto mezzo ottico {4).
21. Procedimento secondo la rivendicazione 19, caratterizzato dal fatto che detto segnale ottico di pompa e detto segnale ottico da modificare sono amplificati in detto mezzo ottico (4).
22. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 19 a 21, caratterizzato dal fatto che comprende l'operazione di allargare (5) lo spettro di detto segnale ottico di pompa in misura sufficiente ad evitare l'insorgere di diffusione Brillouin stimolata in detto mezzo ottico {4).
23. Procedimento secondo la rivendicazione 22, caratterizzato dal fatto che comprende l'operazione di generare detto segnale ottico di pompa tramite una sorgente ottica (3) pilotata in corrente e dal fatto che detto allargamento di spettro viene attuato modulando la corrente di pilotaggio di detta sorgente ottica (3).
24. Procedimento secondo la rivendicazione 22, caratterizzato dal fatto che comprende l'operazione di modulare detto segnale ottico di pompa (3) per allargarne lo spettro.
25. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 19 a 24, caratterizzato dal fatto che comprende l'operazione di controllare lo stato di polarizzazione di almeno uno fra detto segnale ottico da modificare e detto segnale ottico di pompa (3) per far sì che, all'atto dell'inazione in detto mezzo ottico (4) detto segnale ottico da modificare e detto segnale ottico di pompa presentino lo stesso stato di polarizzazione.
26. Procedimento secondo la rivendicazione 25, caratterizzato dal fatto che comprende l'operazione di controllare lo stato di polarizzazione di detto segnale ottico da modificare.
27. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 18 a 26 in cui detto mezzo ottico (4) presenta una lunghezza d'onda di dispersione nulla (λ0), caratterizzato dal fatto che le lunghezze d'onda di detto segnale ottico di pompa (3) e di detto segnale ottico da modificare vengono scelte in prossimità di detta lunghezza d'onda di dispersione nulla <λ0).
28. Procedimento secondo la rivendicazione 27, caratterizzato dal fatto che detta lunghezza d'onda (λρ) di detto segnale ottico di pompa (3) è spaziata di circa 1 nm rispetto a detta lunghezza d'onda di dispersione nulla (λ0) ed è superiore a questa.
29. Procedimento secondo la rivendicazione 27 o 28, caratterizzato dal fatto che la lunghezza d'onda (λ„) del segnale ottico da modificare è inferiore alla lunghezza d'onda di detto segnale ottico di pompa Up).
30. Procedimento secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 18 a 29, caratterizzato dal fatto che comprende l'operazione di filtrare, a valle di detto mezzo ottico (4) il prodotto della coniugazione ottica di fase attuata nel mezzo ottico (4) stesso, così da eliminare da detto prodotto i residui di detto segnale ottico di pompa (3) e di detto segnale ottico da modificare, lasciando passare il segnale ottico coniugato derivante da detta coniugazione ottica di fase.
31. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 18 a 30, caratterizzato dal fatto che, quale segnale ottico da modificare, viene scelto un segnale ottico propagatosi su una prima tratta di fibra ottica (SMFl) e affetto da dispersione cromatica e dal fatto che detto segnale invertito spettralmente viene iniettato in una seconda tratta di fibra ottica (SMF2), con caratteristiche di dispersione cromatica e lunghezze tali che, in detto segnale invertito spettralmente, si realizza la compensazione di detta dispersione introdotta dalla prima tratta (SMFl) sul segnale ottico da modificare.
32. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 18 a 30, caratterizzato dal fatto che detto segnale ottico da modificare è un segnale sostanzialmente non affetto da dispersione cromatica e localizzato nell'intorno di una prima lunghezza d'onda, e detto segnale ottico invertito spettralmente risulta localizzato nell'intorno di una seconda lunghezza d'onda, scostata dalla prima, lo scostamento fra detta prima e detta seconda lunghezza d'onda costituendo una traslazione della lunghezza d'onda del segnale ottico da modificare la cui entità è determinata dallo scostamento fra detta prima lunghezza d'onda e la lunghezza d'onda (λρ) di detto segnale ottico di pompa. Il tutto sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.