NO302328B1 - Optisk forsterker med lav stöy og med refleksjon av den pumpende effekt - Google Patents

Optisk forsterker med lav stöy og med refleksjon av den pumpende effekt Download PDF

Info

Publication number
NO302328B1
NO302328B1 NO904676A NO904676A NO302328B1 NO 302328 B1 NO302328 B1 NO 302328B1 NO 904676 A NO904676 A NO 904676A NO 904676 A NO904676 A NO 904676A NO 302328 B1 NO302328 B1 NO 302328B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
fiber
wavelength
pumping
optical
mirror
Prior art date
Application number
NO904676A
Other languages
English (en)
Other versions
NO904676D0 (no
NO904676L (no
Inventor
Giorgio Grasso
Aldo Righetti
Flavio Fontana
Original Assignee
Pirelli Cavi Spa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pirelli Cavi Spa filed Critical Pirelli Cavi Spa
Publication of NO904676D0 publication Critical patent/NO904676D0/no
Publication of NO904676L publication Critical patent/NO904676L/no
Publication of NO302328B1 publication Critical patent/NO302328B1/no

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35Non-linear optics
    • G02F1/39Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/094003Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/50Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50372Load pallets manually, with visual instruction assistance
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/50Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50373If pallet is not loaded conforming to instruction, warning

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Description

Oppfinnelsen angår en optisk forsterker for fiberoptiske telekommunikasjonsledninger, og mer spesielt en optisk forforsterker som har høy virkningsgrad beregnet som forsterkning i forhold til den tilførte, pumpende effekt, og en lav støyfak-tor.
På området telekommunikasjonsledninger er det i den senere tid blitt innført optiske fibrer i hvilke det innmates et modulert lyssignal. Disse optiske systemer er spesielt bekvemme, fremfor alt på grunn av at optiske fibrer kan overføre et signal over lange avstander med meget redusert dempning.
For ytterligere å øke signaloverføringsavstanden, er det allerede kjent optiske forsterkere som er forsynt med et parti av en såkalt "aktiv" fiber i hvilken det innmates "pumpende" lysenergi med en lavere bølgelengde enn signalenergien, hvilken pumpende energi inne i den aktive fiber forårsaker en overgang til tilstanden med laseremisjon fra de dopingsmidler som er til stede i denne. Tilstedeværelsen av et signal med en bølgelengde som svarer til den nevnte laseremisjonstilstand, forårsaker et fall eller en nedgang av dopingsmiddelatomene fra lasertilstanden til en grunntilstand som er knyttet til en lysemisjon som er i overensstemmelse med signalet, og således forårsaker forsterkning av dette.
De nevnte optiske forsterkere tillater at en signalfor-sterkning kan oppnås i fiberen uten å ty til elektronisk utrustning som krever at signalet må omformes fra optisk til elektrisk, og deretter forsterkes elektrisk og igjen omformes til et optisk signal, slik at det i telekommunikasjonsledningen derved innføres alle begrensninger som er typiske for den elektroniske utrustning som benyttes, og spesielt begrenser overføringsfrekvensen.
For sin drift krever optiske forsterkere en kilde for pumpende lys med en spesiell bølgelengde som er lavere enn overføringsbølgelengden og som innføres i fiberen som overfører signalet via en dikroisk kopler eller optisk multiplekser og spres i den aktive fiber med en økende dempning av sin lyseffekt langs fiber lengden, hovedsakelig på grunn av overføringen av energi til dopingsmidlene som eksiteres i laseremisjonstilstanden.
Den pumpende lyseffekt, som er ansvarlig for forsterkerens forsterkning, avtar derfor gradvis i den aktive fiber, slik at utnyttelsen av den aktive fibers egenskaper blir stadig lavere over dennes lengde. Den minimumslyseffekt som kreves for hvert avsnitt av aktiv fiber slik at en forsterkning kan oppnås, betegnes som en terskeleffekt over hvilken det skjer en populasjonsinversjon, dvs. det finnes et høyere antall atomer i den eksiterte laseremisjonstilstand enn i basistilstanden, og signalfotonene kan derfor forårsake en overgang fra laseremisjonstilstanden til lysemisjons-basistilstanden, og således forårsake en forsterkning.
Når på den annen side lysef fekten er lavere enn terskeleffekten, er atompopulasjonen høyere i basistilstanden, og signalf otonene er meget tilbøyelige til av seg selv å forårsake en overgang til den eksiterte tilstand, slik at en signaldempning inntreffer i stedet for en forsterkning.
Da det også er mulighet for spontane nedganger eller fall fra den eksiterte tilstand til basistilstanden med en lysemisjon som er uavhengig av signalet, definert som "støy" ved tilstedeværelse av lave forsterkninger, dvs. med en pumpingseffekt som er noe lavere enn terskeleffekten, eksisterer det et høyt signal/støy-forhold som forringer overføringskvaliteten. Når pumpingseffektverdiene ligger nær terskelverdiene, hvilket er en betingelse for redusert populasjonsinversjon, utsettes i virkeligheten et større antall atomer for spontan nedgang i forhold til de atomer hvor det forekommer en stimulert overgang som gir opphav til en forsterkning. Som et resultat oppstår det derfor en forverring av signal/støy-forholdet.
På grunn av dette fenomen velges den aktive fiber med betydelig lavere lengde enn den lengde som svarer til oppnåelse av terskeleffekten i dens endeavsnitt.
På denne måte blir imidlertid en del av pumpingsef fekten ubenyttet, slik at forsterkerens effektivitet er begrenset, og da denne effekt spres i overføringsfiberen nedstrøms av forsterkeren, kan den dessuten forårsake ulemper, særlig når den aktuelle forsterker er en forforsterker ved enden av en overføringsledning, som er koplet til mottakende, elektronisk utrustning.
Det er derfor nødvendig å tilveiebringe en optisk forsterker som har redusert "støyfaktor", dvs. som har maksimalt utgangs-signal/støy-forhold og er i stand til å eliminere den ubenyttede pumpingseffekt på forsterkerutgangen.
Oppfinnelsen har følgelig som formål å tilveiebringe en optisk forsterker med aktiv fiber av den ovenfor beskrevne type, og som oppviser høy effektivitet med hensyn til pumpingsef fekten og er i stand til å oppnå maksimal utnyttelse av den aktive fiber, samtidig som den holder pumpingsef f ektverdien i hovedsaken konstant over hele sin lengde og på samme tid unngår utbredelse av pumpende lys utover selve den aktive fiber.
Gjenstanden for oppfinnelsen er derfor en optisk forsterker av typen med aktiv fiber, og som er egnet for tilkopling til en optisk fiber i et optisk telekommunikasjonssys-tem, hvilken forsterker omfatter et parti aktiv, optisk fiber som inneholder et laseremitterende stoff, og som er egnet for å tilkoples til den optiske telekommunikasjonsfiber og motta lys fra denne med overføringsbølgelengden, og som videre mates fra en lyskilde på en pumpingsbølgelengde som er lavere enn overføringsbølgelengden, hvilket pumpingslys kan absorberes i den aktive fiber, og hvor forsterkeren er kjennetegnet ved at den aktive fiber har en lengde som svarer til en partiell absorpsjon av det direkte innmatede pumpingslys, og at det nedstrøms av den aktive fiber er anordnet et selektivt speilelement som reflekterer lyset med pumpingsbølgelengden og er gjennomtrengelig for lyset med overføringsbølgelengden.
Speilelementet har en reflektivitet i den aktive fiber som er lavere enn -40 dB ved overføringsbølgelengden og høyere enn -10 dB ved pumpingsbølgelengden.
Ifølge én utførelse av oppfinnelsen består speilelementet av atskilte komponenter omfattende et dikroisk speil og to fokuseringsgrupper som er innrettet til henholdsvis å sende lys fra den aktive fiber til det dikroiske speil og fra det dikroiske speil til den optiske telekommunikasjonsfiber.
Alternativt består speilelementet av ett eller flere monolittiske, fiberoptiske elementer.
I en foretrukket utførelse består speilelementet av en optisk demultiplekser med en inngangsfiber som er koplet til enden av den aktive fiber og er egnet til å motta overførings-bølgelengden og pumpingsbølgelengden multiplekset i en eneste fiber, og to utgangsfibrer, idet demultiplekseren er innrettet til å separere overføringsbølgelengden på den ene av utgangsfibrene og pumpingsbølgelengden på den andre utgangsfiber, idet den utgangsf iber som fører overføringsbølgelengden, er koplet til kommunikasjonsfiberen, og den utgangsfiber som fører pumpings-bølgelengden, ved sin ende er forsynt med et speil som er egnet til å reflektere i det minste pumpingsbølgelengden.
I denne utførelse er speilet hensiktsmessig et dikroisk speil med en reflektivitet som er lavere enn -20 dB ved signal-bølgelengden, og en ref lektivitet som er høyere enn -5 dB ved pumpingsbølgelengden, og demultiplekseren har en isolasjon som er høyere enn -10 dB mellom overførings- og pumpingsbølgeleng-dene.
Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med en foretrukket utførelse under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et skjematisk riss av en optisk forsterker ifølge den kjente teknikk, fig. 2 er et diagram som viser variasjonen av pumpingsef fekten og av den tilsvarende forsterkningsgrad i den aktive fiberlengde i forsterkeren på fig. 1, fig. 3 viser et skjematisk riss av en optisk forsterker ifølge oppfinnelsen som omfatter en refleksjonsenhet, fig. 4 viser et skjematisk riss av forsterkeren på fig. 3 ifølge en spesiell utførelse, og fig. 5 er et diagram som viser variasjonen av pumpingseffekten og av den tilsvarende forsterkningsgrad i den aktive fiberlengde i forsterkeren på fig. 3.
Oppbygningen av en optisk forsterker av typen med aktiv fiber er skjematisk vist på fig. 1 hvor henvisningstallet 1 betegner en optisk telekommunikasjonsfiber til hvilken det tilføres et overføringssignal St med en bølgelengde As. Da det nevnte signal dempes etter en viss lengde av fiberen 1, blir det med henblikk på forsterkning tilført til inngangen til en dikroisk kopler 2, eller optisk multiplekser, av i og for seg kjent type, hvor det forenes med pumpende lys Lp med en bølge-lengde Ap som genereres av en pumpende lasersender 3 og sendes til inngangen til den dikroiske kopler 2 via en respektiv fiber 4. De to bølgelengder som er sammenkoplet på den samme fiber 5 som kommer fra den dikroiske kopler 2, innmates derfor i en aktiv fiber 6.
Ved tilstedeværelse av den pumpende lyseffekt i den aktive fiber 6 opptrer en lysemisjon som stimuleres ved bølge-lengden Xe og således forsterker overføringssignalet St som sendes til denne. Overføringssignalet innføres deretter i overføringsfiberen 7, og det går videre til sitt bestemmelsessted som kan være enten en annen del av en optisk kabel eller en terminal-mottakerinnretning.
I det første tilfelle defineres forsterkeren som en ledningsforsterker, mens sammenstillingen i det andre tilfelle defineres som en " f or f orsterker", dvs. en innretning som er egnet til å heve styrken av det optiske signal ved enden av en overføringsledning før omforming av signalet til et elektrisk signal.
Som vist på fig. 2, avtar den pumpende lyseffekt P i den aktive fiber etter hvert som lengden av fiberen 1 øker, og har en i hovedsaken lineær utvikling med start fra inngangsver-dien P±, på grunn av at den på sin side absorberes av fiberen, slik at dopingsmidler som er inneholdt i denne, bringes til laseremisj onstilstanden.
Etter å ha passert et parti ls av aktiv fiber, oppnår pumpingseffekten på dennes innside metningseffektverdien Ps, under hvilken verdi energifordelingen i fiberen er slik at den ikke forårsaker en overføringssignalforsterkning, men en dempning av det nevnte signal som følge av overgangen til en eksitert tilstand av de aktive stoffer i fiberen, på bekostning av selve signal-lysenergien.
Den kvalitative utvikling av forsterkningen G avhengig av lengden av den aktive fiber er vist på fig. 2: Slik det fremgår av diagrammet, oppviser forsterkningsfaktoren for fiberlengder som ligger nær metningslengden ls, en meget liten økning, opp til verdien Gmax, mens det for fiberlengder som er større enn ls, opptrer en forsterkningsreduksjon.
For praktiske formål benyttes derfor en fiberlengde lu som er lavere enn 16, for å ha en tilstrekkelig forsterkning Guav signalet, med innføring av den minimumsstøy som forårsakes av spontane overganger fra laseremisjonstilstanden til basistilstanden.
Støyen er i virkeligheten proporsjonal med den atom-populasjon som er til stede i det øvre lasernivå, og avtar mindre raskt enn forsterkningen langs fiberen etter hvert som pumpingsef fekten avtar i selve fiberen.
Som vist i diagrammet på fig. 2, er den maksimale pumpingseffekt Pi som bestemmer den maksimale, oppnåelige forsterkning pr. f iber lengdeenhet i en aktiv fiber, til stede bare i begynnelsesområdet av selve fiberen, mens pumpingsef fekten senere blir betydelig lavere, hvilket forårsaker en redusert utnyttelse av den tilgjengelige aktive fiberlengde for forsterk-ningsformål, slik det understrekes av forsterkningsdiagrammet som er vist på fig. 2.
Når det dreier seg om en f or f orsterker, dvs. en forsterker som er beliggende ved enden av en optisk ledning, er det umiddelbart oppstrøms av et mottakende og optisk-til-elektrisk signalomformende element mulig å oppnå en økning i mottakingsfølsomheten når forforsterkerens støy er lavere en støyen til den mottakende innretning.
Da forsterkerstøyen er proporsjonal med dens forsterkning, eksisterer det en forsterkningsverdi for hvilken de to støybidrag er de samme. Dette er den maksimale forsterkningsverdi som må benyttes i en forforsterker for det formål å forbedre følsomheten ved mottaking.
Benyttelse av høyere forforsterkningsfaktorer kan på den annen side være bekvemt av forskjellige grunner, for eksempel for å benytte mindre kostbar utrustning nedstrøms av forforster-keren, uten å påvirke signalmottakingsfølsomheten på ugunstig måte.
Når optiske forsterkere benyttes som forforsterkere, benyttes derfor en fiberlengde som er i stand til å tilføre en pumpingsef fekt P ved fiberenden som forårsaker en total forsterkning av samme nivå som følsomhetsøkningen.
Som vist på fig. 3, er det i en forsterkningsenhet som omfatter en dikroisk kopler 2, en pumpende laser 3 og en aktiv fiber 6, i overensstemmelse med oppfinnelsen tilveiebrakt et selektivt (eller dikroisk) speilelement 8 nedstrøms av den aktive fiber 6, hvilket element er innrettet til å reflektere den pumpende bølgelengde kp mens overføringsbølgelengden XBslippes gjennom uforandret. Overføringsfiberen 7 som fører det forster-kede signal og er utformet for å overføre signalet til sitt bestemmelsessted, er koplet til utgangen av speilelementet 8.
Som vist i diagrammet på fig. 5, reflekterer speilelementet 8 den resterende pumpingsef fekt Pr som er til stede ved enden av et parti lp av aktiv fiber 6, tilbake i den aktive fiber, slik at den reflekterte effekt Prefadderes til den pumpingsef fekt Pdlrsom utsendes direkte fra laseren 3, og således i den aktive fiber gir en verdi av pumpingsef fekten som går høy, er nesten konstant eller avtar med redusert helling over hele lengden av den aktive fiber som benyttes, som vist med stiplet linje Ptotpå figuren.
Det er derfor mulig å opprettholde en høy populasjons-inversjonsverdi i hele fiberen, hvilket medfører en forbedret forsterkning, mens den støy som genereres av forsterkeren, er den samme.
Speilelementet 8 kan utføres i "mikrooptikk" ved benyttelse av et selektivt speil som er utformet med en passende behandlet plate som reflekterer den eneste pumpingsbølgelengde, og som er utstyrt med linsefokuserende elementer eller liknende som er egnet til å overføre lyset fra den optiske fiber til speilet og fra speilet tilbake til den optiske fiber oppstrøms av speilet, over den reflekterte bølgelengde, og til overførings-fiberen nedstrøms av speilet over den passerende bølgelengde. Alternativt er det mulig å utføre speilelementet i monolittisk form, ved benyttelse av den samme optiske overføringsfiber eller flere optiske fibrer, hvilket medfører fordeler fra et montasje-stabilitetssynspunkt.
Ifølge en fordelaktig utførelse av oppfinnelsen, som er vist på fig. 4, består speilelementet 8 av en andre dikroisk kopler 9, eller optisk demultiplekser, med en inngangsfiber 10 og to utgangsfibrer 11, 12 i hvilke henholdsvis overføringsbølge-lengden k6og pumpingsbølgelengden A.p separeres.
Den optiske overf øringsf iber 7 er koplet til utgangsfiberen 11 nedstrøms av forsterkeren, mens et speil 13 er festet til enden av fiberen 12.
Slik det er kjent på området, er det med demultiplekser ment et optisk element som er innrettet til å motta lys med to forskjellige bølgelengder på en eneste inngangsfiber, og å utsende de samme bølgelengder atskilt på to utgående fibrer.
En virkelig optisk demultiplekser eller avkoplingsan-ordning har, på samme måte som en multiplekser eller dikroisk kopler, en viss grad av separasjon mellom utgangsbølgelengdene, dvs. en liten brøkdel av overføringssignalet kan finnes på demultipleksergrenen 12. Så snart et sådant signal er blitt reflektert av speilet 13, kan det være farlig i overføringsled-ningen og i den optiske fiber, på grunn av at også dette ville bli forsterket og kunne forårsake interferensfenomener med overføringssignalet.
Dersom demultiplekseren skulle innføre en lav isolasjonsgrad mellom bølgelengdene, dvs. lavere enn 20 dB, vil det derfor være sørget for arrangementet med et speil 13 av dikroisk type, dvs. et speil som har redusert ref lektivitet ved overfør ingsbølgelengdene, lavere enn -20 dB, slik at det i speilelementet 8 som i denne utførelse er utformet med demultiplekseren 9 og det dikroiske speil 13, vil være en total isolasjon som i alle tilfeller er større enn 40 dB ved bølgelengden As.
Det skal påpekes at lyset med bølgelengden Xs passerer to ganger gjennom demultiplekseren, før og etter refleksjonen. Demultiplekserens isolasjon virker derfor to ganger ved begrens-ning av lysef fekten med bølgelengden ke som reflekteres av speilet og innmates i fiberen 6 og følgelig i overføringslednin-gen.
Dersom demultiplekseren skulle ha en isolasjonsgrad som er høyere enn 20 dB, vil demultiplekseren være tilstrekkelig til å sikre fravær av refleksjonsstøy med overføringsbølgelengden på ledningen, og speilet 13 vil derfor være reflekterende ved alle de bølgelengder som benyttes.
Speilet 13 kan hensiktsmessig oppnås ved plettering av enden av fiberen 12 som kuttes ved kløving, eller i overensstemmelse med alle kjente teknikker som er egnet til å skape en reflekterende overflate eller et reflekterende område ved enden av fiberen 12 som har de angitte særtrekk.
Oppbygningen av den utførelse som er vist på fig. 4, er særlig bekvem, både på grunn av at den er fullstendig fremstilt av fiberoptikk og derfor i tidens løp er sterk og ufølsom overfor vibrasjoner eller deformasjoner som miniatyriserte fokuseringsan-ordninger og liknende kan bli utsatt for, og på grunn av at kombinasjonen av de isolasjonsegenskaper som hører til demultiplekseren, og av den selektive ref lektivitet som hører til det dikroiske speil, byr på stor frihet under planleggingstrinnet for å oppnå det mest hensiktsmessige resultat for den spesielle anvendelse, idet den spesielt tilbyr maksimal refleksjon ved pumpingsbølgelengden, mens refleksjonen er minimal ved overføringsbølgelengden .
En forsterkningsenhet i overensstemmelse med oppfinnelsen er blitt utført ifølge det skjema som er vist på fig. 4, og en forsterkningsenhet uten refleksjonselementet og i overensstemmelse med skjemaet på fig. 1 er blitt utført for sammenlikning.
I begge utførelser er det blitt benyttet en overfør ingsledning med en signalbølgelengde A.s på 1536 nm og en pumpende laserdiode 3 med en effekt på 10 mW og en bølgelengde Ap på 980 nm.
En 980-til-1536 nm optisk multiplekser eller kopler 2 er blitt benyttet med 90% kopling ved 980 nm og en isolasjon på 15 dB.
Ved begge prøver er det blitt benyttet en Si/Ge aktiv fiber 6 av trinnindekstype og dopet med Er<3+->ioner.
I forsterkningsenheten ifølge skjemaet på fig. 1 er det blitt benyttet en aktiv fiber med en lengde på 9 m, mens den aktive fiber i forsterkningsenheten ifølge skjemaet på fig. 3 hadde en lengde på 7 m.
I forsterkeren på fig. 4 hadde 980-til-1536 nm demultiplekseren 9 en 90% kopling ved 980 nm og en 90% kopling ved 1536 nm. Det var en isolasjon på 30 dB på begge de utgående grener.
Speilet 13 er blitt oppnådd ved forgylling av enden av demultiplekserfiberen 11.
Den på fig. 1 viste konfigurasjon, med en aktiv fiber med en lengde på 9 m, har gitt en forsterkning G1på 20 dB, med en støy f aktor definert som ( S/ X) i/( S/N)0 = 5 dB.
Den konfigurasjon som er vist på fig. 3, med en aktiv fiber med en lengde på 7 m, har gitt en forsterkning G2på 20 dB, dvs. en forsterkning som er identisk med den foregående, med en støyfaktor definert som (S/N)i/(S/N)0= 3 dB, hvilket betyr en reduksjon på 2 dB av støyfaktoren.
Det er følgelig blitt oppnådd en vesentlig forbedring av kvaliteten av det overførte signal, i kraft av den lavere støy som innføres i overføringsledningen fra forsterkeren ifølge oppfinnelsen.
Tilstedeværelsen av demultiplekseren 9 tillater dessuten at den pumpende bølgelengde kan elimineres fra ledningen 7, slik at man unngår benyttelse av filtre eller liknende anordninger.
Som følge av forsterkeren ifølge oppfinnelsen er det mulig å oppnå en forbedret følsomhet i den mottakende innretning uten at en økning i den pumpende effekt er nødvendig for formålet, hvilket ville medføre anvendelse av kraftigere laserdioder eller av to koplede dioder, hvor de førstnevnte ikke alltid er tilgjengelige og har høye omkostninger, og de sistnevnte i høy grad er utsatt for skader og feil.
Avhengig av de spesielle krav til hver spesifikk anvendelse, er det med forsterkeren ifølge oppfinnelsen mer generelt mulig enten å forbedre støyfaktoren ved overføring, med samme effekt, eller å oppnå en høyere forsterkning, idet den tilførte pumpingseffekt er den samme, eller, uten modifikasjon av den oppnådde forsterkning, å benytte en pumpende lyskilde med lavere effekt.
Selv om oppfinnelsen er blitt beskrevet i forbindelse med optiske forforsterkere, må den ikke betraktes som begrenset til sistnevnte, da den også kan anvendes på ledningsforsterkere og liknende innretninger hvor det er hensiktsmessig å oppnå et høyt pumpingseffektnivå over hele lengden av den benyttede optiske fiber.

Claims (7)

1. Optisk forsterker av typen med aktiv fiber, og som er egnet for tilkopling til en optisk fiber (1) i et optisk telekom-munikasjonssystem, hvilken forsterker (2) omfatter et parti aktiv, optisk fiber (6) som inneholder et laseremitterende stoff, og som er egnet for å tilkoples til den optiske telekommunikasjonsfiber (1) og motta lys fra denne med overføringsbølgeleng-den, og som videre mates fra en lyskilde (3) på en pumpingsbølge-lengde som er lavere enn overføringsbølgelengden, hvilket pumpingslys kan absorberes i den aktive fiber (6), KARAKTERISERT VED at den aktive fiber (6) har en lengde som svarer til en partiell absorpsjon av det direkte innmatede pumpingslys, og at
det nedstrøms av den aktive fiber (6) er anordnet et selektivt speilelement (8) som reflekterer lyset med pumpingsbølgelengden og er gjennomtrengelig for lyset med overføringsbølgelengden.
2. Optisk forsterker ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at speilelementet (8) har en ref lektivitet i den aktive fiber som er lavere enn -40 dB ved overføringsbølgelengden og høyere enn -10 dB ved pumpingsbølgelengden.
3. Optisk forsterker ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at speilelementet (8) består av atskilte komponenter omfattende et dikroisk speil og to fokuseringsgrupper som er innrettet til henholdsvis å sende lys fra den aktive fiber til det dikroiske speil og fra det dikroiske speil til den optiske telekommunikasjonsfiber.
4. Optisk forsterker ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at speilelementet består av ett eller flere monolittiske, fiberoptiske elementer.
5. Optisk forsterker ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at speilelementet (8) består av en optisk demultiplekser (9) med en inngangsfiber (10) som er koplet til enden av den aktive fiber (6) og er innrettet til å motta overføringsbølgelengden og pumpingsbølgelengden multiplekset i én eneste fiber, og to utgangsfibrer (11, 12), idet demultiplekseren er innrettet til å separere overføringsbølgelengden på den ene av utgangsfibrene og pumpingsbølgelengden på den andre utgangsfiber, idet utgangsfiberen (11) som fører overføringsbølgelengden, er koplet til telekommunikasjonsfiberen (7), og utgangsfiberen (12) som fører pumpingsbølgelengden, ved sin ende er forsynt med et speil (13) som er innrettet til å reflektere i det minste pumpingsbølgeleng-den.
6. Optisk forsterker ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at speilet (8) er et dikroisk speil med en ref lektivitet som er lavere enn -20 dB ved signalbølgelengden og en ref lektivitet som er høyere enn -5 dB ved pumpingsbølgelengden.
7. Optisk forsterker ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at demultiplekseren (9) har en isolasjon som er høyere enn -10 dB mellom overførings- og pumpingsbølgelengdene.
NO904676A 1989-10-30 1990-10-29 Optisk forsterker med lav stöy og med refleksjon av den pumpende effekt NO302328B1 (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT02219689A IT1237135B (it) 1989-10-30 1989-10-30 Gruppo di amplificazione ottico a basso rumore, con riflessione della potenza di pompaggio.

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO904676D0 NO904676D0 (no) 1990-10-29
NO904676L NO904676L (no) 1991-05-02
NO302328B1 true NO302328B1 (no) 1998-02-16

Family

ID=11192901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO904676A NO302328B1 (no) 1989-10-30 1990-10-29 Optisk forsterker med lav stöy og med refleksjon av den pumpende effekt

Country Status (26)

Country Link
US (1) US5138483A (no)
EP (1) EP0426221B1 (no)
JP (1) JP2963187B2 (no)
KR (1) KR950009326B1 (no)
CN (1) CN1018787B (no)
AR (1) AR244918A1 (no)
AT (1) ATE99841T1 (no)
AU (1) AU636669B2 (no)
BR (1) BR9005621A (no)
CA (1) CA2028639C (no)
CZ (1) CZ283653B6 (no)
DE (1) DE69005794T2 (no)
DK (1) DK0426221T3 (no)
ES (1) ES2049915T3 (no)
FI (1) FI97259C (no)
HK (1) HK111394A (no)
HU (1) HU210854B (no)
IE (1) IE64719B1 (no)
IT (1) IT1237135B (no)
MY (1) MY107270A (no)
NO (1) NO302328B1 (no)
PE (1) PE5191A1 (no)
PL (1) PL164795B1 (no)
PT (1) PT95726B (no)
RU (1) RU2085043C1 (no)
SK (1) SK280517B6 (no)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2019253C (en) * 1989-06-23 1994-01-11 Shinya Inagaki Optical fiber amplifier
JP2734209B2 (ja) * 1991-01-28 1998-03-30 日本電気株式会社 光ファイバ増幅器
ES2079094T3 (es) * 1991-05-18 1996-01-01 Alcatel Nv Sistema optico de transmision de informacion con control optico de un amplificador optico o con conversion de la longitud de onda de la señal optica.
FR2679341A1 (fr) * 1991-07-17 1993-01-22 Alcatel Nv Amplificateur a fibre optique dopee a l'erbium.
JPH05142595A (ja) * 1991-11-22 1993-06-11 Nec Corp 光情報信号増幅装置
DE4214766A1 (de) * 1992-05-04 1993-11-11 Sel Alcatel Ag Faseroptischer Verstärker mit rückwirkungsunempfindlichem Pumplaser
JPH05347449A (ja) * 1992-06-12 1993-12-27 Ando Electric Co Ltd 信号光及び信号光と波長の違う連続光を増幅する光増幅器
US5283686A (en) * 1992-07-27 1994-02-01 General Instrument Corporation, Jerrold Communications Optical systems with grating reflector
US6339191B1 (en) * 1994-03-11 2002-01-15 Silicon Bandwidth Inc. Prefabricated semiconductor chip carrier
DE69416396T2 (de) * 1994-04-11 1999-06-10 Hewlett Packard Gmbh Rauschpegelmessungsverfahren in Gegenwart von einem Signal
EP0729207A3 (en) * 1995-02-24 1997-10-15 At & T Corp Fiber optic amplifier comprising an optical circulator
DE69637562D1 (de) * 1995-03-20 2008-07-24 Fujitsu Ltd Verfahren und Vorrichtung zur optischen Signalverarbeitung
US6016213A (en) * 1996-07-08 2000-01-18 Ditech Corporation Method and apparatus for optical amplifier gain and noise figure measurement
DE19723267A1 (de) * 1997-06-03 1998-12-10 Heidelberger Druckmasch Ag Verfahren und Anordnung zur Reduzierung des Pumplichts am Austritt eines Fiberlasers
US5991070A (en) * 1997-11-14 1999-11-23 Sdl, Inc. Optical amplifier with oscillating pump energy
JPH11275021A (ja) * 1998-03-20 1999-10-08 Fujitsu Ltd 光増幅装置
JPH11307844A (ja) * 1998-04-27 1999-11-05 Fujitsu Ltd 能動型光ファイバ及び光ファイバ増幅器
JP4179662B2 (ja) 1998-04-27 2008-11-12 富士通株式会社 光増幅器及び能動型光ファイバ
WO2000076035A1 (fr) * 1999-06-09 2000-12-14 Commissariat A L'energie Atomique Amplificateur optique
US6690507B2 (en) * 2002-01-30 2004-02-10 Corning Incorporated Double-pumped raman amplifier
WO2003077383A1 (fr) * 2002-03-13 2003-09-18 Nikon Corporation Dispositif d'amplification lumineuse, son procede de fabrication, source de lumiere mettant ce dispositif en application, dispositif de traitement lumineux utilisant la source de lumiere et dispositif d'exposition utilisant cette source de lumiere
US7034387B2 (en) * 2003-04-04 2006-04-25 Chippac, Inc. Semiconductor multipackage module including processor and memory package assemblies
DE102005031897B4 (de) * 2005-07-07 2007-10-25 Siemens Ag Mehrstufiger Faserverstärker
WO2007021064A1 (en) 2005-08-17 2007-02-22 Jong Koo Kim Cartridge of water supply valve
US8817366B2 (en) * 2009-09-07 2014-08-26 Xieon Networks S.A.R.L. Optical fiber amplifier with improved transient performance
US11323105B2 (en) 2018-06-15 2022-05-03 Fermi Research Alliance, Llc Method and system for arbitrary optical pulse generation
JP7343806B2 (ja) * 2019-06-11 2023-09-13 日本電信電話株式会社 光通信システム及び光通信方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS592490A (ja) * 1982-06-28 1984-01-09 Hitachi Ltd Fmテレビジヨン信号の受信回路
US5048026A (en) * 1983-09-30 1991-09-10 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Fiber optic amplifier
US4674830A (en) * 1983-11-25 1987-06-23 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Fiber optic amplifier
US4938556A (en) * 1983-11-25 1990-07-03 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Superfluorescent broadband fiber laser source
GB2151869B (en) * 1983-12-16 1986-12-31 Standard Telephones Cables Ltd Optical amplifiers
US4681396A (en) * 1984-10-09 1987-07-21 General Electric Company High power laser energy delivery system
US4637025A (en) * 1984-10-22 1987-01-13 Polaroid Corporation Super radiant light source
US4712075A (en) * 1985-11-27 1987-12-08 Polaroid Corporation Optical amplifier
AU6938687A (en) * 1986-01-31 1987-08-25 Advanced Lasers Ltd Fibre communication laser system
GB8613192D0 (en) * 1986-05-30 1986-07-02 British Telecomm Optical resonating device
GB8622745D0 (en) * 1986-09-22 1986-10-29 Plessey Co Plc Bistable optical device
US4782491A (en) * 1987-04-09 1988-11-01 Polaroid Corporation Ion doped, fused silica glass fiber laser
US4964131A (en) * 1988-12-16 1990-10-16 The Board Of Trustees Of The Leland Standford Junior University Broadband optical fiber laser
US4963832A (en) * 1989-08-08 1990-10-16 At&T Bell Laboratories Erbium-doped fiber amplifier coupling device

Also Published As

Publication number Publication date
HUT58418A (en) 1992-02-28
AU636669B2 (en) 1993-05-06
CS529590A3 (en) 1992-04-15
NO904676D0 (no) 1990-10-29
IT1237135B (it) 1993-05-24
CN1052234A (zh) 1991-06-12
HU906941D0 (en) 1991-05-28
CZ283653B6 (cs) 1998-05-13
BR9005621A (pt) 1991-09-17
FI905340A0 (fi) 1990-10-29
JP2963187B2 (ja) 1999-10-12
IE903836A1 (en) 1991-05-08
HU210854B (en) 1995-08-28
CA2028639C (en) 1996-11-26
US5138483A (en) 1992-08-11
JPH03166782A (ja) 1991-07-18
NO904676L (no) 1991-05-02
FI97259B (fi) 1996-07-31
PL164795B1 (pl) 1994-10-31
DE69005794T2 (de) 1994-07-14
AU6458790A (en) 1991-05-02
KR910008468A (ko) 1991-05-31
ATE99841T1 (de) 1994-01-15
PT95726B (pt) 1998-07-31
RU2085043C1 (ru) 1997-07-20
PE5191A1 (es) 1991-02-27
AR244918A1 (es) 1993-11-30
EP0426221B1 (en) 1994-01-05
MY107270A (en) 1995-10-31
CA2028639A1 (en) 1991-05-01
IT8922196A0 (it) 1989-10-30
HK111394A (en) 1994-10-21
DK0426221T3 (da) 1994-05-16
ES2049915T3 (es) 1994-05-01
EP0426221A1 (en) 1991-05-08
SK280517B6 (sk) 2000-03-13
CN1018787B (zh) 1992-10-21
IT8922196A1 (it) 1991-04-30
FI97259C (fi) 1996-11-11
DE69005794D1 (de) 1994-02-17
IE64719B1 (en) 1995-08-23
KR950009326B1 (ko) 1995-08-19
PT95726A (pt) 1992-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO302328B1 (no) Optisk forsterker med lav stöy og med refleksjon av den pumpende effekt
JP3025210B2 (ja) 光ファイバラマン増幅器を含む装置
US5563733A (en) Optical fiber amplifier and optical fiber transmission system
KR100265788B1 (ko) 높은소신호이득을갖는광섬유증폭기
EP1263096B1 (en) Improved wide band erbium-doped fiber amplifier (EDFA)
US7046428B2 (en) Raman amplifier
JP2000151507A (ja) 光伝送システム
US6417961B1 (en) Optical amplifiers with dispersion compensation
JP2001144354A (ja) 光学増幅ユニット及び光学伝播システム
JP3129368B2 (ja) 光信号伝送方法および中継増幅器
JPH08330650A (ja) 光増幅器
JP2713396B2 (ja) 光ファイバ増幅器および光ファイバ伝送システム
JPH0325985A (ja) 光ファイバ増幅器
EP1469622B1 (en) Semiconductor optical amplifier based Raman pump
JPH1174595A (ja) 光ファイバ増幅器
JPH11243243A (ja) 光源モジュール及びそれを用いた光増幅器
JPH11122171A (ja) 波長分散補償型光増幅器及びそれを用いた光通信システム
EP1206016A1 (en) Temperature-stabilized optical amplifier and method for temperature-stabilizing an optical amplifier
JP2001111145A (ja) 広帯域ase光源
EP0942501A2 (en) Optical fiber light amplifier
JP2910660B2 (ja) 光増幅方法および光増幅器
JPH03129330A (ja) 光通信システム
JP2003224318A (ja) 広帯域自然放出光源
JP2003347630A (ja) 広帯域光源及びこれを用いた光増幅器
JPH02291505A (ja) 光信号分配方式

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees

Free format text: LAPSED IN APRIL 2003