PL180013B1

PL180013B1 - Dwukierunkowy wzmacniacz optyczny PL PL PL PL PL PL PL PL

Info

Publication number: PL180013B1
Application number: PL96312493A
Authority: PL
Inventors: Fausto Meli; Alessandro Cavaciuti
Original assignee: Pirelli Cavi Spa
Priority date: 1995-01-27
Filing date: 1996-01-26
Publication date: 2000-11-30
Also published as: EP0724314B1; DE69622050T2; EP0889562B1; EP0724314A1; US5995259A; HU219696B; EP0889562A2; PE46797A1; FI960359A; BR9600511A; AU708835B2; ITMI950143A1; NZ280875A; KR960030588A; FI960359A0; NO960354D0; ITMI950143A0; US6018404A; CZ23896A3; EP0889562A3

Abstract

1. Dwukierunkowy wzmacniacz optyczny, obej- mujacy uklad wzmacniacza optycznego zawierajacego przynajmniej jeden izolator optyczny o okreslonym pasmie wzmacnianych dlugosci fal, dwa porty wej- sciowe i wyjsciowe dla przynajmniej dwóch sygnalów optycznych, majacych przeciwne kierunki propagacji, które to sygnaly maja odpowiednio pierwsza i druga dlugosc fali, rózniace sie miedzy soba i zawarte we wspomnianym pasmie wzmacnianych dlugosci fal oraz dwa sprzegacze optyczne selektywne na pierwsza i dwa selektywne na druga dlugosc fali, dla których pierwsze pasmo przenoszenia obejmuje pierwsza dlugosc fali, zas drugie pasmo przenoszenia obejmuje druga dlugosc fali, przy czym pierwsze i drugie pasmo przenoszenia nie zachodza na siebie, a uklad wzmac- niajacy jest wlaczony miedzy dwa przeciwlegle wezly ukladu mostka optycznego, do dwóch pozostalych, przeciwlegl ych wezlów mostka dolaczone sa porty wejsciowe i wyjsciowe, przy czym na wezlach mostka wystepuja sprzegacze optyczne, selektywne na pierw- sza i druga dlugosc fali, znamienny tym, ze pierwsze i drugie sprzegacze selektywne sa umieszczone syme- trycznie wzgledem ukladu wzmacniajacego i portów wejsciowych i wyjsciowych sygnalów optycznych. Fig. 16 (54) Dwukierunkowy wzmacniacz optyczny PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest dwukierunkowy wzmacniacz optyczny.

Użycie światłowodów do przesyłania sygnałów optycznych przenoszących na odległość informację stało się ostatnio powszechnie znane również w dziedzinie telekomunikacji. Znany jest również fakt, że sygnały optyczne przesyłane światłowodem ulegają wtedy tłumieniu, co pociąga za sobą konieczność takiego wzmocnienia sygnału, aby mógł on pokonać całą przewidzianą odległość i dotrzeć do urządzenia odbiorczego, dysponując poziomem mocy wystarczającym do poprawnego przyjęcia wysłanej wiadomości.

Wzmocnienie to może być przeprowadzone za pomocą odpowiednich wzmacniaczy umieszczonych w określonych położeniach wzdłuż toru. Wzmacniacze te zwiększają moc przenoszonego sygnału optycznego. Do tego celu korzystnie używa się wzmacniaczy optycznych, które wzmacniają sygnał bez zmiany postaci optycznej sygnału, tzn. nie przeprowadza się detekcji optoelektronicznej i regeneracji elektrooptycznej tego samego sygnału. Takie wzmacniacze optyczne są oparte na właściwościach domieszek fluoroscencyjnych, zwłaszcza erbu (Erbium Dopped Fibrę Amplifier - EDFA), które jeśli zostaną odpowiednio wzbudzone za pomocą dostarczonej energii świetlnej, dają silną emisję w paśmie długości fal odpowiadającym minimalnemu tłumieniu w utworzonych na bazie krzemu włóknach optycznych. Jednym z alternatywnych sposobów polepszania charakterystyk wzmocnienia wzmacniaczy F.DFA IPSt dndatlrnwp Γ)ΛΓηΐρο·7ΐΓΛ«?αηΐ<=> innami Γ a lat- U™

- - — - * U “ —————— . _w —'O—»««>«» w j » » J ΑΛ4 4.Χ.Α * V K/H UU

180 013 dań między włóknami La-Er(GeO2)SiO2, Al-Er(GeO2)SiO2 i Er(GeO2)SiO2, opisanych w Electronics Letters, Vol. 27, nr 12/1991, str. 1065-1067.

Wzmacniacze takie są urządzeniami jednokierunkowymi, to znaczy takimi, w których sygnał optyczny ma z góry określony kierunek przenoszenia się. Wynika to z faktu, jak zostało to wyjaśnione na przykład w opisie patentowym US 5 204 923 i w opisie patentowym US 5 210 808, że wzmacniacze optyczne, szczególnie wtedy, gdy są wymagane duże wartości wzmocnień, zawierają w sobie elementy typu jednokierunkowego, przystosowane do zapobiegania powtórnemu wnikaniu do wnętrza wzmacniacza sygnałów odbitych na zewnątrz wzmacniacza, które mogąbyć związane, na przykład z rozpraszaniem Rayleigh’a, zachodzącym wzdłuż linii światłowodowych dołączonych do wzmacniaczy.

W wyniku tego, transmisja dwukierunkowa wymaga użycia dwóch oddzielnych linii komunikacyjnych wyposażonych w odpowiednie wzmacniacze, z których każdy jest używany do transmisji w jednym kierunku. Skutkiem tego będzie duży koszt połączenia.

W opisie patentowym US 5 267 073 są omówione układy sprzęgające, które w szczególności obejmują adapter nadawczy, dostosowany do przetwarzania wejściowego sygnału optycznego na postać właściwą dla światłowodowego łącza transmisyjnego i adapter odbiorczy, dostosowany do przetwarzania przesyłanego sygnału do postaci właściwej dla urządzenia odbiorczego.

Były podejmowane próby uzyskania wzmacniania dwukierunkowego za pomocą pojedynczego wzmacniacza jednokierunkowego, z wykorzystaniem możliwości charakteryzujących domieszkowane wzmacniacze, które pozwalają wzmacniać w sposób niezależny sygnały o różnych długościach fal. Dwukierunkowy wzmacniacz oparty na tej zasadzie jest opisany w artykule S. Seikai’a i in. pt. Novel Optical Circuit Suitable for Wavelength Division Bidirectional Optical Amplification, opublikowanym w Electronics Letters, vol. 29, nr 14, z 8 lipca 1993, na stronach 1268-1270. Jest to urządzenie umieszczone wzdłuż toru transmisji światłowodowej, w którym dwa sygnały o różnych długościach fal przemieszczają się w przeciwnych kierunkach, składające się ze sprzęgaczy selektywnych pod względem długości fali i jednokierunkowych układów wzmacniających znanego typu, zawierających domieszkowane włókna, połączone ze sobą odcinkami włókna biernego. Obie długości fal sygnałów leżą wewnątrz pasma wzmocnienia domieszkowanych włókien. Za pomocą sprzęgaczy selektywnych dwa sygnały o różnych długościach fal są prowadzone różnymi drogami optycznymi. Te dwie drogi optyczne spotykają się tylko na tym odcinku wżmacriiającego włókna, przez który oba sygnały przechodzą w tym samym kierunku. Urządzenie, które zostanie opisane z większymi szczegółami, stwarza problemy w warunkach niestabilności wywołanej odbiciami wewnętrznymi dla pośredniej długości fali jednego z przenoszonych sygnałów. Problem ten może być rozwiązany przez dodanie filtrów, z których część będzie dostrajana. W sumie, jest wymagana bardzo skomplikowana struktura i konieczne jest użycie urządzeń do ciągłego i dokładnego dostrajania omawianych filtrów.

Dwukierunkowy wzmacniacz optyczny, obejmujący układ wzmacniacza optycznego zawierającego przynajmniej jeden izolator optyczny o określonym paśmie wzmacnianych długości fal, dwa porty wejściowe i wyjściowe dla przynajmniej dwóch sygnałów optycznych, mających przeciwne kierunki propagacji, które to sygnały mają odpowiednio pierwszą i drugą długość fali, różniące się między sobą i zawarte we wspomnianym paśmie wzmacnianych długości fal oraz dwa sprzęgacze optyczne selektywne na pierwszą i dwa selektywne na drugą długość fali, dla których pierwsze pasmo przenoszenia obejmuje pierwszą długość fali, zaś dnigie pasmo przenoszenia obejmuje drugą długość fali, przy czym pierwsze i drugie pasmo przenoszenia nie zachodzą na siebie, a układ wzmacniający jest włączony między dwa przeciwległe węzły układu mostka optycznego, do dwóch pozostałych, przeciwległych węzłów mostka dołączone są porty wejściowe i wyjściowe, przy czym na węzłach mostka występują sprzęgacze optyczne, selektywne na pierwszą i drugą długość fali, według wynalazku wyróżnia się tym, że pierwsze i drugie sprzęgacze selektywne są umieszczone symetrycznie względem układu wzmacniającego i portów wejściowych i wyjściowych sygnałów optycznych.

Układ wzmacniający korzystnie zawiera przynajmniej jedno włókno optyczne domieszkowane erbem. '

180 013

Domieszkowane włókno optyczne korzystnie zawiera wśród domieszek aluminium i german.

Domieszkowane włókno optyczne zawiera wśród domieszek, w innej, korzystnej realizacji, aluminium, german i lantan.

Pasma przenoszenia sprzęgaczy selektywnych korzystnie mają szerokość przynajmniej 10 nm.

Przynajmniej jedno z pasm przenoszenia korzystnie obejmuje przynajmniej dwa sygnały o wyróżnionych długościach fal.

Sprzęgacze selektywne pod względem długości fali korzystnie mają współczynniki dobroci równe lub wyższe niż 0,5.

Dwukierunkowy wzmacniacz optyczny, obejmujący układ wzmacniacza optycznego zawierający przynajmniej jeden izolator optyczny o określonym paśmie wzmacnianych długości fal, dwa porty wejściowe i wyjściowe dla przynajmniej dwóch sygnałów optycznych, mających przeciwne kierunki propagacji, które to sygnały mają odpowiednio pierwszą i drugą długość fali, różniące się między sobą oraz przynajmniej dwa sprzęgacze optyczne selektywne pod względem długości fal, mające pasmo przenoszenia zawierające pierwszą z długości fal i pasmo odbicia zawierające drugą z długości fal, a pasma nie zachodzą na siebie, przy czym układy wzmacniające są dołączone do dwóch przeciwległych węzłów mostka optycznego, podczas gdy do pozostałych przeciwległych węzłów dołączone są porty wejściowe i wyjściowe, a mostek tworzy przynajmniej jedną pętlę sprzężenia zwrotnego zawierającą układ wzmacniający i nie więcej niż trzy sprzęgacze, według wynalazku wyróżnia się tym, rozmieszczenie sprzęgaczy selektywnych jest takie, że każda z pętli sprzężenia zwrotnego ma całkowite tłumienie większe niż współczynnik wzmocnienia dla dowolnej długości fali zawartej w paśmie wzmocnienia, przy istnieniu odbić o wartości przynajmniej 15 dB na jednym z portów wejściowych i wyjściowych oraz przy braku urządzeń filtrujących.

Mostek optyczny korzystnie zawiera dwa sprzęgacze selektywne pod względem długości fal, które mają pierwsze pasmo przenoszenia oraz dwa sprzęgacze selektywne pod względem długości fal, które mają drugie pasmo przenoszenia, przy czym są one położone przy węzłach mostka, a umieszczone w nich sprzęgacze są umieszczone symetrycznie względem układu wzmacniającego.

Dwukierunkowy wzmacniacz optyczny, obejmujący układ wzmacniacza optycznego zawierający przynajmniej jeden izolator optyczny o określonym paśmie wzmacnianych długości fal, dwa porty wejściowe i wyjściowe dla przynajmniej dwóch sygnałów optycznych, mających przeciwne kierunki propagacji, które to sygnały mają odpowiednio pierwszą i drugą długość fali, różniące się między sobą i są zawarte we wspomnianym paśmie wzmocnienia oraz dwa sprzęgacze optyczne pierwszego typu selektywne pod względem długości fal i dwa sprzęgacze optyczne drugiego typu selektywne pod względem długości fal, przy czym pierwsze pasmo przenoszenia obejmuje pierwszą długość fali, a drugie pasmo przenoszenia obejmuje drugą długość fali i pasma te, pierwsze i drugie, nie zachodzą na siebie, a ponadto pierwsze pasmo odbite zawiera drugą z długości fal, a drugie pasmo odbite zawiera pierwszą z długości fal, przy czym każdy ze sprzęgaczy optycznych ma jedno włókno ogólnego dostępu, jedno włókno przenoszące na swoje wyjście sygnały zawarte we wspomnianym paśmie przenoszenia i jedno włókno przenoszące na swoje wyjście sygnały zawarte w paśmie odbitym, według wynalazku wyróżnia się tym, że pierwszy port wejścia/wyjścia jest dołączony do wspólnego włókna pierwszego sprzęgacza selektywnego pierwszego typu, włókno przenoszące na swoje wyjście sygnały zawarte w omawianym paśmie przenoszenia pierwszego sprzęgacza selektywnego pierwszego typu jest połączone z włóknem przenoszącym na swoje wyjście sygnały zawarte w paśmie odbitym pierwszego sprzęgacza selektywnego drugiego typu, włókno przenoszące na swoje wyjście sygnały zawarte w paśmie odbitym pierwszego sprzęgacza selektywnego pierwszego typu jest połączone z włóknem przenoszącym na swoje wyjście sygnały zawarte w paśmie przenoszenia drugiego sprzęgacza selektywnego drugiego typu. Jednokierunkowy układ wzmacniający jest włączony między wspólne włókno pierwszego sprzęgacza selektywnego drugiego typu i wspólne włókno drugiego sprzęgacza selektywnego drugiego typu. Izolator optyczny jest włączony w kierunku przepuszczania promieniowania od pierwszego do drugiego sprzęgacza selektywnego drugiego typu. Włókno prze6

180 013 noszące na swoje wyjście sygnały zawarte w paśmie przenoszenia pierwszego sprzęgacza selektywnego drugiego typu jest połączone z włóknem przenoszącym na swoje wyjście sygnały zawarte w paśmie odbitym drugiego sprzęgacza selektywnego pierwszego typu. Włókno przenoszące na swoje wyjście sygnały zawarte w paśmie odbitym drugiego sprzęgacza selektywnego drugiego typu jest połączone z włóknem przenoszącym na swoje wyjście sygnały zawarte w paśmie przejścia drugiego sprzęgacza selektywnego pierwszego typu, a wspólne włókno drugiego sprzęgacza selektywnego pierwszego typu jest połączone z drugim portem wejścia/wyjścia.

Przedmiot wynalazku, w przykładach wykonania, jest odtworzony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat dwukierunkowego łącza transmisyjnego, fig. 2 - schemat układu sprzęgającego dla łącza według wynalazku, fig. 3 - schemat sprzęgacza selektywnie odbijającego, używanego we wzmacniaczach dwukierunkowych i jego charakterystykę widmową transmisji, fig. 4 - widmowe charakterystyki tłumienia przenoszonych sygnałów pomiędzy dwoma parami włókien doprowadzających sprzęgaczy selektywnie odbijających pierwszego typu, fig. 5 - schemat znanego dwukierunkowego wzmacniacza optycznego, fig. 6 - schemat dwukierunkowego wzmacniacza optycznego poddanego badaniom, fig. 7 - szczegółowy schemat przykładowego wykonania dwukierunkowego wzmacniacza optycznego według wynalazku, fig. 8 - charakterystykę widmową tłumienia przesyłanych sygnałów, pomiędzy dwoma parami włókien doprowadzających sprzęgaczy selektywnie odbijających drugiego typu, fig. 9 - schemat łącza transmisyjnego w pierwszym przykładzie wykonania, fig. 10 - wykres pokazujący widma sygnałów zachodzących na siebie, występujące na dwóch wyjściach dwukierunkowego wzmacniacza optycznego, w łączu transmisyjnym według fig. 9, fig. 11 - wykres elementowej stopy błędu BER, zależny od tłumienia między wzmacniaczami, w łączu transmisyjnym według fig. 9, fig. 12 - szczegółowy schemat dwukierunkowego wzmacniacza optycznego w drugim przykładzie wykonania według wynalazku, fig. 13 - wykres pokazujący zachodzenie na siebie wyznaczonych charakterystyk widmowych na dwóch wyjściach dwukierunkowego wzmacniacza optycznego przy braku wejściowych sygnałów optycznych, fig. 14 - wykres pokazujący zachodzenie na siebie wyznaczonych charakterystyk widmowych na dwóch wyjściach dwukierunkowego wzmacniacza optycznego w przypadku występowania wejściowych sygnałów optycznych, fig. 15 - schemat jednokierunkowego układu wzmacniającego, który może być zastosowany we wzmacniaczu dwukierunkowym według wynalazku, a fig. 16 przedstawia schemat systemu monitorowania i sterowania dla dwukierunkowego wzmacniacza optycznego.

Jak przedstawiono na fig. 1, dwukierunkowe światłowodowe łącze telekomunikacyjne według wynalazku obejmuje dwie stacje końcowe A i B, z których każda składa się z odpowiednich stacji nadawczych ΙΑ, IB i odpowiednich stacji odbiorczych 2A, 2B.

W szczególności, stacja nadawcza 1A obejmuje nadajnik laserowy, mający pierwszą długość fali λΐ, na przykład o wartości 1533 nm i stację nadawczą IB obejmującą nadajnik laserowy mający długość fali λ2, na przykład o wartości 1556 nm.

Nadajniki ΙΑ, IB są albo nadajnikami bezpośrednio modulowanymi, albo z modulacją zewnętrzną, w zależności od wymagań łącza, związanych w szczególności z dyspersją chromatyczną łącza światłowodowego, jego długością oraz przewidywaną szybkością transmisji.

Wyjścia nadajników ΙΑ, IB są podawane do wejść odpowiednich urządzeń wspomagających 3, skąd później do wejść sprzęgaczy 4, mających właściwości selektywne, odpowiednie do długości fal omawianych nadajników laserowych ΙΑ, IB.

Wyjście sprzęgacza selektywnego 4, w którym występują jednocześnie fale o długościach λΐ i λ2 jest połączone do końcowego odcinka linii światłowodowej 5, obejmującej światłowód łączący dwie stacje końcowe A i B. W łączach światłowodowych 5 stosowane są zwykle włókna jednomodowe o profilu skokowym (SI) lub o przesuniętej charakterystyce dyspersyjnej. Są one używane w odpowiednich kablach światłowodowych, o całkowitej długości odpowiedniej do pokrycia odległości transmisji i odcinkach rzędu dziesiątków lub setek kilometrów między wzmacniaczami.

Wzdłuż łącza 5 jest umieszczony dwukierunkowy wzmacniacz optyczny 6 według niniejszego wynalazku.

180 013

Chociaż w przykładzie jest przedstawiony tylko jeden wzmacniacz, to może występować po sobie wiele wzmacniaczy optycznych, w zależności od całkowitej długości połączenia optycznego i mocy sygnałów na różnych jego odcinkach. Na przykład odcinek światłowodu zawarty między stacją końcową i wzmacniaczem lub między dwoma występującymi w kolejności wzmacniaczami, może wynosić około 100 km.

Gdy sygnały optyczne podlegające transmisji będą wytworzone przez źródła sygnałów mające własne parametry transmisji (pod względem długości fali, typu modulacji, mocy) i różne od tych wymaganych z punktu widzenia opisywanego połączenia, to obie stacje nadawcze ΙΑ, IB powinny zawierać odpowiednie układy sprzęgające dostosowane do odbioru zewnętrznych, źródłowych sygnałów optycznych, ich detekcji i ponownej regeneracji nadającej parametry dostosowane do systemu transmisji.

W szczególności, omawiane układy sprzęgające generują odpowiednie robocze sygnały optyczne o długościach fal λΐ, λ2 w skrócie określane jako „sygnał λΐ” i „sygnał λ2”, dostosowane do wymagań systemowych.

W systemach będących przedmiotem wynalazku jest pożądane, aby w adapterze nadawczym obejmującym laser wytwarzający sygnał wyjściowy zastosowano typ lasera z zewnętrzną modulacją.

Na figurze 2 jest pokazany schemat układu sprzęgającego o typie dobranym do zastosowania w rozwiązaniu według wynalazku. Dla uproszczenia połączenia optyczne są przedstawione linią ciągłą, zaś elektryczne - przerywaną. Sygnał optyczny z zewnętrznego źródła 7 jest odbierany przez fotodetektor (fotodiodę) 8, emitującą sygnał elektryczny, który jest podawany do wzmacniacza elektronicznego 9. Wyjściowy sygnał elektryczny ze wzmacniacza 9 jest podany do obwodu pilotującego 10 modulacyjnego emitera laserowego 11. Jest on dostosowany do wytwarzania sygnału optycznego, o określonej długości fali, zawierającego informację o sygnale wejściowym. Korzystnie, do obwodu pilotującego 10 jest dołączony obwód 12 wejścia kanału serwisowego. Modulacyjny emiter laserowy 11 obejmuje laser 13 o ciągłej emisji i zewnętrzny modulator 14, na przykład typu Macha-Zendera, sterowanego sygnałem wyjściowym obwodu pilotującego 10. Obwód 15 sprawdza długość fali emisji lasera 13, utrzymując ją stałą na poprzednio wybranej wartości przez kompensację możliwych zakłóceń zewnętrznych takich jak temperatura itp.

Stosowane układy sprzęgające odbiorcze wymienionego typu są znane pod nazwą handlową ΤΧΤ/Ε-ΕΜ. .

Wariantowo, nadajniki ΙΑ, IB mogą być nadajnikami laserowymi działającymi na wybranej długości fali, z użyciem laserów typu DFB o długości fali 1533 i 1556 nm. W opisywanych dalej eksperymentach transmisji używano w szczególności lasera DFB o długości fali 1533 nm, modulowanego bezpośrednio przy 2,5 Gbit/s, zblokowanego z odbiornikiem w aparacie końcowym SDH model SLX-1/16, firmy PHILIPS NEDERLAND BV, 2500 BV, Gravenhage (NL) oraz lasera DFB o ciągłej emisji i długości fali 1556 nm, wytwarzanego przez ANRITSU CORP., 5-10-27 Minato-ku, Tokyo (JP).

Urządzenia wspomagające 3, na fig. 1, podnoszą poziom sygnałów generowanych przez nadajniki ΙΑ, IB do wartości wystarczającej do zapewnienia przejścia transmitowanych sygnałów przez kolejny odcinek światłowodu, występujący przed stacją odbiorczą lub układami wzmacniającymi oraz do utrzymania poziomu mocy na wyjściu, wystarczającego do zapewnienia wymaganej jakości transmisji.

W przypadku wymienionych wyżej zastosowań, urządzeniem wspomagającym 3 jest korzystnie wzmacniacz optyczny z grupy dostępnej na rynku, mający następujące cechy:

- moc wejściowa -5 ·+ +2 dBm;

- moc wyjściowa 13 dBm;

- robocza długość fali 1530-1560 nm.

Odpowiednim modelem jest TPA/E12.

Sprzęgacze selektywne 4 są elementami optycznymi dostosowanymi do przenoszenia dwóch sygnałów optycznych o różnych długościach fal do pojedynczego światłowodu wyjściowego i w celu rozdzielenia dwóch zachodzących na siebie sygnałów, które występują w jednym włóknie wejściowym, odpowiednio na dwa wyjściowe włókna optyczne, w zalez

180 013 ności od długości fal. Jest wymagane, aby omawiane sprzęgacze selektywne miały dobrane szerokości pasma przenoszenia, w celu zapewnienia rozdzielenia sygnałów na dwa kierunki, bez przesłuchów.

Korzystnie sprzęgaczami selektywnymi 21, 22 są elementy pokazane schematycznie na fig. 3 A. Mają one cztery doprowadzające włókna optyczne (porty wejścia i wyjścia) 101, 102, 103, 104 i zawierają selektywny element odbijający 105 w środku tego odcinka. Element odbijający zachowuje się jak przenoszący pasmo dla transmisji i eliminujący pasmo dla sygnałów odbitych. Zatem element ten jest dostosowany do zapewnienia przejścia dla sygnałów o długościach fal leżących wewnątrz z góry określonego pasma i odbicia sygnałów o długościach fal leżących na zewnątrz tego pasma. Sygnał wejściowy do włókna 101 sprzęgacza selektywnego, o długości fali λρ wewnętrznej (przykładowo) dla pasma przenoszenia elementu 105 przechodzi bez wyraźnego tłumienia do włókna 103. Podobnie, sygnały o długości λρ są przenoszone z włókna 104 do włókna 102 lub symetrycznie z włókna 103 do włókna 101 i z włókna 102 do włókna 104. Przeciwnie, sygnał wejściowy do włókna 101 o długości fali λτ, zewnętrznej dla tego pasma, ulega odbiciu w kierunku włókna 104, i podobnie, sygnały o długości Xr przechodzą z włókna 102 do włókna 103, i symetrycznie, z włókna 104 do włókna 101 i z włókna 103 do włókna 102.

W odniesieniu do fig. 3B, w dalszej części opisu zostanie wskazane jako pasmo przenoszenia selektywnego elementu odbijającego 105 lub, w szerszym sensie, jako pasmo przenoszenia sprzęgacza selektywnego, to pasmo, którego długości fal leżą w pobliżu długości fali zapewniającej minimum tłumienia w czasie transmisji i w którym w czasie transmisji przez selektywny element odbijający 105 odpowiada dodatkowe tłumienie nie większe niż 0,5 dB w stosunku do tłumienia minimalnego. Szerokość tego pasma przenoszenia jest pokazana na fig. 3B jako „-0,5 dB BW”.

W ten sam sposób, w dalszej części opisu zostanie wskazane jako pasmo odbite selektywnego elementu odbijającego 105 lub, w szerszym sensie, jako pasmo odbite sprzęgacza selektywnego to pasmo, którego długości fal leżą w pobliżu długości fali zapewniającej minimum tłumienia w czasie odbicia i w którym, w czasie odbicia przez selektywny element odbijający 105 odpowiada dodatkowe tłumienie nie większe niż 0,5 dB w stosunku do tłumienia minimalnego.

Sprzęgacze selektywne zostały tak dobrane, aby co najmniej część z ich pasma przenoszenia i co najmniej część z ich pasma odbitego była zawarta wewnątrz pasma wzmocnienia dwukierunkowego układu wzmacniającego 6 i aby długości fal λΐ i λ2 były odpowiednio zawarte w omawianym paśmie przenoszenia i paśmie odbitym.

Chociaż charakteryzowane czterema włóknami dostępu, to sprzęgacze selektywne dostosowane do wymienionych celów mogą mieć tylko trzy włókna dostępu. Czwarte, na przykład włókno 104, może pozostać niewykorzystane.

Przykładowo, odpowiednim sprzęgaczem selektywnym jest model WD1515AY-A3 firmy JDS FITEL INC., Heston Drive, Nepean, Ontario (CA), którego struktura odpowiada opisowi podanemu w związku z fig. 3 A, z tą różnicą że zastosowano tylko trzy włókna dostępu 101,102,103.

Charakterystyki widmowe względnego tłumienia są pokazane na fig. 4Α i 4B. Krzywe pokazują tłumienie, stwierdzone dla różnych długości fal, przy sygnale wejściowym podawanym do określonego włókna sprzęgacza selektywnego i jego przechodzeniu do danego wyjścia. W szczególności, krzywa z fig. 4A odnosi się do przypadku propagacji sygnałów między włóknami 102 i 103 i pokazuje znaczące tłumienie (>20 dB) dla długości fal zawartych w paśmie o szerokości około 10 nm położonym wokół 1533 nm oraz bardzo małe tłumienie (około 0,5 dB) dla długości fal większych niż 1543 nm. Krzywa z fig. 4B, odnosząca się do przypadku propagacji sygnałów między włóknami 101 i 103, jest symetryczna w stosunku do poprzedniej krzywej i pokazuje bardzo małe tłumienie (około 0,7 dB) dla długości fal zawartych w paśmie o szerokości około 10 nm, położonym wokół 1533 nm oraz znaczące tłumienie (>20 dB) dla długości fal większych niż 1543 nm. Dla omawianego modelu sprzęgacza selektywnego szerokość określonego pasma przenoszenia wynosi około 10 nm.

180 013

Przez analogię, w odniesieniu do fig. 3B można wskazać -20 dB pasmo przenoszenia sprzęgacza selektywnego jako pasmo długości fal przechodzących przez sprzęgacz selektywny, dla których dodatkowe tłumienie w stosunku do tłumienia minimalnego jest nie większe niż 20 dB. Dla rozpatrywanego modelu sprzęgacza selektywnego szerokość tego pasma przenoszenia przy -20 dB (oznaczone „-20 dB BW” na fig. 3B) wynosi około 20 nm.

Współczynnik dobroci F.O.M. sprzęgacza selektywnego, określony jako stosunek szerokości pasma przenoszenia do szerokości pasma przenoszenia przy -20 dB wynosi dla rozpatrywanego modelu około 0,5.

Na figurze 5 przedstawiony jest schemat znanego dwukierunkowego wzmacniacza z podziałem długości fal, opisanego we wspomnianym artykule S. Seikai’a i in. w Electronics Letters. Schemat ten odpowiada fig. 1 z tego artykułu.

Urządzenie obejmuje optyczny jednokierunkowy układ wzmacniający EDFA, cztery sprzęgacze optyczne WSC1, WSC8, WSC9, WSC2, selektywne z punktu widzenia długości fal oraz dwa łączniki optyczne 106, 107. Układ wzmacniający EDFA składa się z dwóch stopni zawierających włókno domieszkowane erbem, z pierwszym izolatorem optycznym umieszczonym między dwoma stopniami i z drugim izolatorem optycznym umieszczonym na wyjściu drugiego stopnia. Na schemacie oba zostały zaznaczone symbolem ISO. Selektywne sprzęgacze optyczne są typu JDS1535 (WSC1, WSC2) i JDS1550 (WSC8, WSC9). Sprzęgacze selektywne WSC mają dwa kanały o długościach fal Xa i Ib, leżących w sąsiedztwie 1,533 i 1,550 pm. Układ wzmacniający, określony jako zawarty między łącznikami 106 i 107 jest układem mostkowym, w którym dzięki właściwościom sprzęgacza selektywnego WSC, dwa sygnały optyczne o różnych długościach fal, propagujące w przeciwnych kierunkach przechodzą przez układ wzmacniający EDFA w tym samym kierunku.

Ta prosta struktura używająca czterech dostępnych na rynku (nie różniących się między sobą) sprzęgaczy selektywnych WSC może pracować w przypadkach wzmacniaczy o współczynniku wzmocnienia mniejszym niż 25 dB, podczas gdy dla wzmocnień większych niż 30 dB układ staje się niestabilny w związku ze stratami wnoszonymi przez sprzęgacze selektywne. W celu rozwiązania tego problemu sugeruje się użycie innego sprzęgacza selektywnego WSC4, typu JDS1535, w gałęzi wejściowej pętli przy 1,55 pm i dwóch strojonych filtrów optycznych TOF1 i TOF2 w gałęziach wejściowych w celu redukcji szumu emisji spontanicznej. Jeżeli omawiane filtry są zastąpione przez sprzęgacze selektywne WSC, system staje się niestabilny przy 1,54 pm, na przecięciu pasm przenoszenia sprzęgaczy selektywnych.

Dodanie dalszych selektywnych sprzęgaczy optycznych, jak to się proponuje, czyni strukturę znacznie bardziej złożoną. Ponadto, użycie przestrajanych filtrów, które wymagają dokładnego i stałego nastawiania, sprawia następnie, że użycie innych elementów kontrolnych czyni praktyczne skompletowanie proponowanej struktury jeszcze bardziej trudne.

Na schemacie, pokazanym na fig. 6, urządzenie 6 odpowiada układowi wzmacniacza dwukierunkowego według przeprowadzonego pierwszego eksperymentu ze strukturami. Obejmuje on jeden układ wzmacniacza jednokierunkowego 20, dwa selektywne sprzęgacze optyczne 21 i 22, dwa łączniki 106, 107 i odcinki biernego włókna optycznego 23, 29. Jak przedstawiono na fig. 6, łącznik 106 jest dołączony do włókna 101 sprzęgacza selektywnego 21. Połączenie między włóknem 102 sprzęgacza selektywnego 21 a włóknem 102 sprzęgacza selektywnego 22 jest wykonane za pomocą włókna 23, zaś połączenie między włóknem 104 sprzęgacza selektywnego 21 i włóknem 104 sprzęgacza selektywnego 22 jest wykonane za pomocą włókna 29. Jednokierunkowy układ wzmacniający 20 jest włączony między włóknem 103 sprzęgacza selektywnego 21 a włóknem 101 sprzęgacza selektywnego 22 tak, że ustala się kierunek działania omawianego układu od sprzęgacza selektywnego 21 do sprzęgacza selektywnego 22. Wreszcie, łącznik 107 jest dołączony do włókna 103 sprzęgacza selektywnego 22.

Jednokierunkowy układ wzmacniający 20 jest układem wzmacniacza optycznego. Korzystnie jest to typ optycznego wzmacniacza liniowego, charakteryzujący się pasmem wzmocnienia, w którym mieszczą się robocze długości fal λί i λ2 dla obu kierunków wzmacniacza dwukierunkowego 6. Właściwym wzmacniaczem liniowym jest na przykład wzmacniacz pod uazwą handluwą GLA/E-MW’. Sprzęgacze selektywne 21, 22 są rypu opisanego

180 013 przy omawianiu fig. 3 A. Sprzęgacze selektywne są tak dobrane, że co najmniej część ich pasma przenoszenia i co najmniej część ich pasma odbitego jest zawarta wewnątrz pasma wzmocnienia układu wzmacniacza w taki sposób, że długość fali λΐ leży wewnątrz omawianego pasma przenoszenia, a długość fali λ2 znajduje się wewnątrz pasma odbitego.

Właściwymi sprzęgaczami selektywnymi są na przykład modele WD1557AY-4 firmy JDS FITEL. Jest to model taki, jak wspomniany model WD1515AY-A3, który jednakże jest wyposażony w cztery włókna dostępu 101, 102, 103, 104. Widmowe charakterystyki tłumienia między włóknami 101 i 104 oraz między włóknami 102 i 103 są praktycznie takie same, jak pokazywane na fig. 4A. Podobnie charakterystyki widmowe tłumienia między włóknami 101 i 103 oraz między włóknami 102 i 104 są praktycznie takie same, jak pokazywane na fig. 4B. Dla tego modelu sprzęgacza selektywnego współczynnik dobroci F.O.M. ma również wartość około 0,5. Łączniki optyczne 106, 107 są korzystnie serii SPC firmy SEIKON GIKEN, 296-1 Matsuhidai, Matsudo, Chiba (JP).

W odniesieniu do fig. 6, w przypadku sprzęgacza selektywnego 21, sygnał wejściowy o długości fali λΐ na włóknie dostępu 101 przechodzi niezmieniony przez sprzęgacz selektywny i wychodzi z włókna 103. Sygnał wejściowy λ2 do włókna 104 jest odbijany i wysyłany na wyjście do włókna 101. Sygnał wejściowy λ2 do włókna 102 jest odbijany i przesyłany na wyjście do włókna 103. Podobnie, w przypadku sprzęgacza selektywnego 22 przy obecności sygnałów wejściowych λΐ i λ2 na włóknie dostępu 101. Sygnał λΐ przechodzi przez sprzęgacz selektywny niezmieniony i wychodzi z włókna 103, podczas gdy sygnał λ2 jest odbijany i przesyłany na wyjście do włókna 104. Sygnał wejściowy λ2 włókna 103 jest odbijany i wysyłany na wyjście do włókna 102. Sygnał λ2 przychodzący z łącza transmisyjnego przez łącznik 107 doznaje zatem dwóch odbić (22 i 21), jest wzmacniany w układzie wzmacniającym 20, po czym doznaje dalszych odbić (22 i 21) zanim opuści łącznik 106. Odwrotnie, sygnał λΐ przychodzący z łącza transmisyjnego przez łącznik 106 jest przenoszony przez sprzęgacz selektywny 21, wzmacniany i przenoszony przez sprzęgacz selektywny 22.

Dlatego urządzenie jest zdolne do jednoczesnego wzmacniania sygnałów o dwóch długościach fal w obu kierunkach.

Przy każdym przejściu sygnałów, sprzęgacz selektywny zachowuje się jak pasmowy filtr przepustowy, jak pokazano na fig. 4B, usuwając emisję spontaniczną na długościach fal pośrednich między λΐ i λ2 propagującą wraz z sygnałami roboczymi. Przeciwnie, w czasie każdego odbicia sygnałów sprzęgacz selektywny zachowuje się jak filtr zaporowy (fig. 4A) i nie tłumi emisji spontanicznej.

Po wstawieniu opisanego wzmacniacza dwukierunkowego 6 do łącza optycznego wykonanego według schematu z fig. 1, w którym nadajnik IA pracuje na fali 1533 nm, zaś nadajnik IB na 1556 nm, zostały wyznaczone moce w miejscach oznaczonych na fig. 1 symbolami I, II, III, IV, V, VI; wartość tłumienia każdego z włókien 5 wynosiła przy tym 26,7 dB. Są one pokazane w następującej tabeli 1.

Tabela 1

Miejsce pomiaru	Moc [dBm]
λΐ = 1533 nm	λΐ = 1556 nm
I	+ 11	- 19
II	- 15,7	+ 7,7
III	+ 7,7	- 15,7
IV	- 19	+ 11
V	-20
VI		-20

Przez modyfikację pierwszej struktury uzyskuje się odmienną wersję dwukierunkowego wzmacniacza optycznego. Osiąga się to przez użycie sprzęgaczy selektywnych 2Γ, 22' tak

180 013 dobranych, aby długości fal λΐ i λ2 były odpowiednio zawarte w paśmie odbitym i przenoszenia i przez jednoczesne odwrócenie kierunków propagacji sygnałów λΐ i λ2, to znaczy przez dołączenie łącznika optycznego 106 do części łącza transmisyjnego, z której przychodzi sygnał λ2 i łącznika optycznego 107 do części łącza transmisyjnego, z której przychodzi sygnał λΐ.

Na figurze 7 pokazana została druga struktura wzmacniacza dwukierunkowego poddanego badaniom. Zawiera ona dwa selektywne sprzęgacze optyczne 31 i 32, jednokierunkowy układ wzmacniający 20, dwa łączniki optyczne 106, 107, izolator optyczny 33 i odcinki biernego włókna optycznego 34, 35. Jak pokazano na fig. 7, łącznik 106 jest dołączony do włókna 101 sprzęgacza selektywnego 31. Połączenie między włóknem 102 sprzęgacza selektywnego 32 i włóknem 102 sprzęgacza selektywnego 31 jest wykonane za pomocą włókna 34, wzdłuż którego jest umieszczony izolator optyczny 33. Izolator ten jest tak dobrany, aby umożliwiał propagację promieniowania tylko w kierunku od sprzęgacza selektywnego 32 do sprzęgacza selektywnego 31. Połączenie między włóknem 103 sprzęgacza selektywnego 31 i włóknem 104 sprzęgacza selektywnego 32 jest wykonane za pomocą włókna 35. Jednokierunkowy układ wzmacniający 20 jest połączony między włókno 104 sprzęgacza selektywnego 31 i włókno 101 sprzęgacza selektywnego 32 w taki sposób, że uzyskuje się kierunek roboczy omawianego układu od sprzęgacza selektywnego 31 do sprzęgacza selektywnego 32. Wreszcie, łącznik 107 jest dołączony do włókna 103 sprzęgacza selektywnego 32.

Jednokierunkowy układ wzmacniający 20 i łączniki optyczne 106, 107 są tego samego typu, jak te stosowane w urządzeniu opisywanym wraz z fig. 6.

Robocze długości fal λΐ i λ2 dla obu kierunków wzmacniacza dwukierunkowego są ustalane wewnątrz pasma wzmocnienia jednokierunkowego układu wzmacniającego 20. Izolator optyczny 33 należy do typu niewrażliwego na polaryzację przenoszonego sygnału, zapewnia izolację większą od 35 dB oraz współczynnik odbicia mniejszy niż -50 dB. Właściwym izolatorem jest model DML 1-15 PIPT-A S/N 1016 firmy ISOWAVE, 64 Harding Avenue, Dover, New Jersey (US).

Sprzęgacze selektywne 31 i 32 są sprzęgaczami typu refleksyjnego, jak te opisywane w związku z fig. 3 A i są tak dobierane, że oba odpowiednie pasma przenoszenia są zawarte wewnątrz pasma wzmocnienia jednokierunkowego układu wzmacniającego 20. Pasma przenoszenia sprzęgaczy selektywnych 31, 32 obejmują odpowiednio długości fal λΐ i λ2. Ponadto, pasma przenoszenia dwóch sprzęgaczy selektywnych nie zachodzą na siebie. Długości fal λΐ i λ2 są zawarte, odpowiednio, wewnątrz pasm odbitych sprzęgaczy selektywnych 32, 31. Jako sprzęgacz selektywny 31 może być użyty model WD1515AX-4, podczas gdy na sprzęgacz selektywny 32 - model WD1557AY-4, oba firmy JDS FITEL. Cechy tego ostatniego podobne do sprzęgacza selektywnego wybranego do zastosowania w urządzeniu z fig. 6, zostały już opisane. Właściwości widmowe poprzedniego są pokazane na fig. 8A i 8B. Są to charakterystyki podobne do pokazanych na fig. 4A i 4B i można się tu powołać na opisy podane dla tych charakterystyk. W szczególności, współczynnik dobroci F.O.M. sprzęgacza selektywnego w tym przypadku również ma wartość około 0,5. Inaczej niż w przypadku pokazanym na fig. 4A i 4B, długość fali środka pasma sprzęgacza selektywnego wynosi około 1557 nm. Odnosi się to do modelu WD1515ΑΧ-4.

Odnosząc się do fig. 7, w przypadku sprzęgacza selektywnego 31, jeden sygnał o długości fali λΐ, wewnętrznej dla pasma sprzęgacza selektywnego, wprowadzony do włókna 101 zostaje odbity przez sprzęgacz selektywny i wychodzi do włókna 104. Jeden sygnał o długości fali λ2, wewnętrznej dla pasma sprzęgacza selektywnego 32 (i przez to zewnętrznej dla pasma sprzęgacza selektywnego 31) wprowadzony do włókna 103 zostaje przeniesiony i wysłany na wyjście do włókna 101. Sygnał wejściowy o długości fali λ2 doprowadzony do włókna 102 zostaje przeniesiony i przesyłany na wyjście włókna 104.

W przypadku sprzęgacza selektywnego 32, przy wystąpieniu sygnałów wejściowych o długościach fal λΐ i λ2 we włóknie dostępu 101, sygnał λΐ przechodzi niezmieniony przez sprzęgacz selektywny i wychodzi włóknem 103, podczas gdy sygnał λ2 jest odbijany i wyprowadzany włóknem 104; sygnał wejściowy o długości fali λ2 we włóknie 103 jest odbijany i wvnrowad7anv włńtnpm 1ΛΟ

180 013

Sygnał λ2 z linii transmisyjnej doprowadzany za pośrednictwem łącznika 107 ulega zatem odbiciu (32), przeniesieniu (31), zostaje wzmocniony w układzie wzmacniającym 20, znowu ulega odbiciu (32) i przeniesieniu (31) przed opuszczeniem łącznika 106. Sygnał λΐ z linii transmisyjnej doprowadzany za pośrednictwem łącznika 106 jest odbijany przez sprzęgacz selektywny 31, wzmacniany i następnie przenoszony przez sprzęgacz selektywny 32 do łącznika 107.

Zatem w tym przypadku urządzenie również jest zdolne do jednoczesnego wzmacniania sygnałów o dwóch długościach fal przenoszonych w obu kierunkach.

Podczas każdego przenoszenia sygnału w działaniu transmisyjnym sprzęgacze selektywne zachowują się jak filtry pasmowe, jak jest to pokazane na fig. 4B i 8B, przez co usuwają emisję spontaniczną dla długości fal pośrednich między λΐ i λ2 propagujących wraz z sygnałami. Przeciwnie, przy działaniu odbijającym sprzęgacze selektywne zachowują się jak filtry pasmowo-zaporowe (fig. 4A i 8A) i nie tłumią emisji spontanicznej.

Zatem, dla każdego kierunku propagacji występuje co najmniej jedno przejście dla składowych tłumiących emisję spontaniczną.

Ponadto, izolator optyczny zatrzymuje emisję spontaniczną przemieszczającą się z włókna 102 sprzęgacza selektywnego 31, do włókna 102 sprzęgacza 32, która inaczej dodałaby się, po odbiciu, do sygnału wyjściowego λ2 z włókna 103 sprzęgacza selektywnego połączonego z łącznikiem 107.

Opisane wyżej urządzenie zostało przebadane w połączeniu symulującym linię transmisyjną tego samego typu jaki był opisany w związku z fig. 1. Dobrana struktura doświadczalna pokazana na fig. 9 (w której elementom odpowiednim do tych z fig. 1 przypisano identyczne numery odniesienia) obejmowała dwie stacje końcowe A i B, trzy dwukierunkowe wzmacniacze 6 i cztery zmienne tłumiki 5'.

W szczególności, jako wzmacniacze 6 były użyte trzy dwukierunkowe wzmacniacze, zgodnie z wynalazkiem, o strukturze opisanej w związku z fig. 7. Przez 5' były oznaczone cztery przestrajane tłumiki symulujące tłumienie odcinków biernego włókna optycznego. Jako tłumiki były wybrane modele VA5 firmy JDS FITEL i podczas pierwszego eksperymentu zostały nastrojone tak, aby każdy z nich zapewniał tłumienie 27 dB.

Moc sygnałów o długościach fal 1533 nm i 1556 nm propagujących w dwóch kierunkach, mierzona na odpowiednich wejściach II i III wzmacniacza 6, umieszczonego w środkowym położeniu, wynosiła -14 dBm.

Na figurze 10 zostały pokazane charakterystyki widmowe sygnałów wyjściowych wzmacniacza dwukierunkowego. Charakterystykę otrzymano przez nałożenie wyznaczonych widm odpowiednio w miejscu II i III za pomocą analizatora widma optycznego model MS9030A i MS9701B firmy ANRITSU CORP.

Stosunek sygnału do szumu mierzony dla pasma 0,5 nm wynosi 24,2 dB dla sygnału 1533 nm i 28 dB dla sygnału 1556 nm.

Inny eksperyment przeprowadzono zmieniając tłumienie przestrajanych tłumików 5' przy niezmienionych warunkach dla wszystkich innych parametrów. Dla jednego ciągu wartości tłumienia mierzona była elementowa stopa błędu BER łącza transmisyjnego dla sygnału 1533 nm modulowanego sygnałem 2,5 Gbit/s. Wyniki są pokazane na fig. 11, gdzie współczynnik BER na osi y jest przedstawiony w dB, w zależności od tłumienia między każdą parą wzmacniaczy dwukierunkowych połączonych kolejno za sobą. Można stwierdzić, że dla wartości tłumienia mniejszej niż 27 dB, współczynnik BER osiąga wartość mniejszą niż 10¹².

Inną wersję dwukierunkowego wzmacniacza optycznego, odpowiadającą drugiej strukturze, otrzymuje się przez użycie sprzęgaczy selektywnych tak dobranych, że długości fal λ2, λΐ są zawarte w odpowiednich pasmach przenoszenia, a długości fal λΐ, λ2 są zawarte w odpowiednich pasmach odbitych oraz przez jednoczesne odwrócenie kierunków przesyłania sygnałów λΐ i λ2, to znaczy przez połączenie łącznika 106 do odcinka linii transmisyjnej, z której przychodzi sygnał λ2, zaś łącznika optycznego 107 do odcinka linii transmisyjnej, z której przychodzi sygnał λΐ.

Na figurze 12 jest pokazana trzecia struktura wzmacniacza dwukierunkowego poddana badaniom. Obejmuje ona cztery sprzęgacze selektywne 121, 122, 123, 124, jeden układ

180 013 wzmacniacza jednokierunkowego 20, dwa łączniki optyczne 106, 107 i odcinki biernego włókna optycznego 125, 126, 127, 128. Elementy te zostały połączone w układ mostka optycznego.

Jak pokazano na fig. 12, łącznik 106 jest połączony z włóknem 103 sprzęgacza selektywnego 121. Połączenie między włóknem 101 sprzęgacza selektywnego 121 i włóknem 102 sprzęgacza selektywnego 122 jest wykonane za pomocą włókna 125. Połączenie między włóknem 102 sprzęgacza selektywnego 121 i włóknem 101 sprzęgacza selektywnego 124 jest wykonane za pomocą włókna 128. Jednokierunkowy układ wzmacniający 20 jest włączony między włókno 103 sprzęgacza selektywnego 122 i włókno 103 sprzęgacza selektywnego 124 w taki sposób, że wynika kierunek roboczy omawianego układu od sprzęgacza selektywnego 122 do sprzęgacza selektywnego 124. Połączenie między włóknem 101 sprzęgacza selektywnego 122 i włóknem 102 sprzęgacza selektywnego 123 jest wykonane za pomocą włókna 126. Połączenie między włóknem 102 sprzęgacza selektywnego 124 i włóknem 101 sprzęgacza selektywnego 123 jest wykonane za pomocą włókna 127. Wreszcie, łącznik 107 jest dołączony do włókna 103 sprzęgacza selektywnego 123.

Jednokierunkowy układ wzmacniający 20 i łączniki optyczne 106, 107 są takiego samego typu jak te, które były używane w urządzeniu przedstawionym na fig. 6 i 7.

Robocze długości fal λΐ i λ2 dla obu kierunków wzmacniacza dwukierunkowego wybiera się wewnątrz pasma wzmocnienia jednokierunkowego układu wzmacniającego 20.

Sprzęgacze selektywne 121, 122, 123, 124 są sprzęgaczami typu odbijającego, tak jak przedstawiono w związku z fig. 3 A i są wykonane z trzema włóknami dostępu 101, 102, 103. Sprzęgacze są tak dobrane, że co najmniej część pasm przenoszenia i co najmniej część pasm odbitych jest zawarta w paśmie wzmocnienia jednokierunkowego układu wzmacniającego 20. Zarówno sprzęgacze 121 i 123 jak i sprzęgacze 122 i 124 są sobie równoważne. Pasmo przenoszenia sprzęgaczy selektywnych 121, 123 obejmuje długość fali λΐ. Pasmo przenoszenia sprzęgaczy selektywnych 122, 124 obejmuje długość fali λ2. Ponadto, pasmo przenoszenia sprzęgaczy selektywnych 121,123 nie zachodzi na pasmo przenoszenia sprzęgaczy selektywnych 122,124. Długość fali λΐ jest zawarta w paśmie odbitym sprzęgaczy selektywnych 122, 124, adługość fali λ2 jest zawarta w paśmie odbitym sprzęgaczy selektywnych 121 i 123.

Jak pokazuje schemat, sprzęgacze, które są sobie równoważne, są w mostku rozmieszczone symetrycznie względem obu kierunków propagacji sygnałów. Sprzęgacze selektywne 122, 124 tworzą węzły mostka optycznego, do których są dołączone końcówki jednokierunkowego układu wzmacniającego 20, zaś sprzęgacze selektywne 121 i 123 tworzą węzły mostka optycznego, do których są dołączone łączniki z linią transmisyjną.

W przypadku, na przykład sprzęgaczy selektywnych 121, 123, korzystnym modelem jest WD1515AY-A3, jeśli zaś chodzi o sprzęgacze 122, 124, model WD1515AX-A3 firmy JDS FITEL. Model WD1515AY-A3 został już opisany, a jego charakterystyki widmowe przedstawiono na fig. 4A i 4B. Model WD1515AX-A3 różni się od opisywanego już, w związku z drugą poddaną badaniom strukturą wzmacniacza optycznego modelu 1515ΑΧ-4, tylko liczbą włókien dostępu. Wspomniane właściwości widmowe są przedstawione na fig. 8A i 8B. Oba zastosowane modele mają współczynnik dobroci F.O.M. około 0,5.

W układzie na fig. 12, w przypadku sprzęgacza selektywnego 121, sygnał wejściowy o długości fali λΐ, wewnętrznej dla pasma sprzęgacza, występujący we włóknie dostępu 103, jest przenoszony do włókna 101, zaś sygnał wchodzący do włókna 102, o długości fali λ2 jest odbijany w kierunku włókna 103.

W przypadku sprzęgacza selektywnego 122, sygnał wejściowy o długości fali λΐ, zewnętrznej dla pasma sprzęgacza, występujący we włóknie dostępu 102, jest odbijany w kierunku włókna 103, zaś sygnał wchodzący do włókna 101, o długości fali λ2 jest przenoszony do włókna 103.

W przypadku sprzęgacza selektywnego 123, sygnał wejściowy o długości fali λΐ, wewnętrznej dla pasma sprzęgacza, występujący we włóknie dostępu 101, jest przenoszony do włókna 103, zaś sygnał wchodzący do włókna 103, o długości fali λ2 jest odbijany w kierunku włókna 102.

180 013

W przypadku sprzęgacza selektywnego 124, sygnał wejściowy o długości fali λΐ, zewnętrznej względem pasma sprzęgacza, występujący we włóknie dostępu 103, jest odbijany w kierunku włókna 102, zaś sygnał wchodzący do włókna 103, o długości fali λ2 jest przenoszony do włókna 101.

Sygnał λΐ z linii transmisyjnej, wchodzący przez łącznik 106, jest przenoszony przez sprzęgacz selektywny 121, odbijany przez sprzęgacz 122, wzmacniany przez układ jednokierunkowego wzmacniacza 20, następnie odbijany przez sprzęgacz selektywny 124 i przenoszony do łącznika 107 przez sprzęgacz selektywny 123. Sygnał λ2 z linii transmisyjnej, wchodzący przez łącznik 107, jest odbijany przez sprzęgacz selektywny 123, przenoszony przez sprzęgacz 122, wzmacniany przez jednokierunkowy układ wzmacniający 20, następnie przenoszony przez sprzęgacz selektywny 124 i odbijany przez sprzęgacz 121 w kierunku łącznika 106.

Zatem, w tym przypadku również urządzenie jest zdolne do jednoczesnego wzmocnienia sygnałów o dwóch długościach fal przemieszczających się w dwóch kierunkach.

Podczas dwukierunkowego wzmacniania sygnały obu długości fal są poddane dwóm przesłaniom i dwóm odbiciom. Ponieważ każdemu odbiciu i przesłaniu odpowiada pewne małe tłumienie, odpowiednio 0,5 dB i 0,7 dB, w przypadku użycia elementów takich jak opisano, równa liczba przejść przez sprzęgacze selektywne zapewnia jednakową reakcję wzmacniacza dla obu kierunków propagacji.

Sprzęgacze selektywne w czasie każdego przejścia przez nie sygnału przenoszonego zachowują się jak filtry pasmowe, jak to pokazano na fig. 4B i 8B, przez co zachodzi usuwanie emisji spontanicznej na długościach fal pośrednich między λΐ i λ2, przenoszącej się wraz z sygnałami. Natomiast przy każdym odbiciu sprzęgacze zachowują się jak filtry pasmowe, zaporowe (fig. 4A i 8A) i nie tłumią emisji spontanicznej. Dlatego, dzięki symetrycznemu umieszczeniu sprzęgaczy selektywnych względem dwóch kierunków propagacji, dla każdego kierunku odbywa się co najmniej dwukrotne przejście promieniowania przez elementy tłumiące emisję spontaniczną.

Omawiana struktura wzmacniacza dwukierunkowego jest stabilna i nie wykazuje oscylacji na długościach fal różnych od długości sygnałów. Nie są przy tym wymagane dodatkowe filtry. W szczególności, struktura jest stabilna względem możliwych odbić zwrotnych promieniowania przez łączniki optyczne 106,107.

Opisany wzmacniacz jest szczególnie wygodny w przypadku użycia go w łączach transmisji światłowodowej, w których wzmacniacz jest połączony ze światłowodem za pomocą łączników optycznych. Mogą one być tego rodzaju, że przenosząc przez siebie większość mocy sygnałów i zapewniając przez to ich optyczną ciągłość, w pewnych warunkach odbijają jednak niewielkie ilości wspomnianych sygnałów, na przykład w przypadku niedokładnego zamocowania, które wynika ze złego ustawienia dwóch końcówek włókien wewnątrz omawianych łączników.

Opisane urządzenie było badane przy malejących mocach sygnałów wejściowych, aż do -28 dB na kanał. Mierzono przy tym odpowiedni współczynnik wzmocnienia w celu określenia maksymalnego wzmocnienia w warunkach braku nasycenia wzmacniacza. Wartość wyznaczonego na podstawie tych pomiarów wzmocnienia dla małych sygnałów wynosiła około 32 dB.

W jednym z eksperymentów badano wzmacniacz przy pozostawieniu otwartych łączników 106 i 107, to znaczy przy braku połączenia z liniami transmisyjnymi. W tych warunkach łączniki przyjętego typu dawały odbicie promieniowania od wzmacniacza z tłumieniem 14 dB.

Na figurze 13 są przedstawione widma sygnałów wyjściowych we włóknie 103 sprzęgacza selektywnego 121 i we włóknie 103 sprzęgacza 123, wyznaczone za pomocą wrażliwych na długość fali sprzęgaczy selektywnych, tego samego typu jak to już opisano, rozmieszczonych wzdłuż tych włókien (nie jest to pokazane na fig. 12) i rozdzielających odpowiednie pasma transmisji podawane do analizatora widma światła.

Eksperyment potwierdził całkowity brak efektów niestabilności. Można sądzić, iż wynika to z faktu, że w możliwych pętlach sprzężenia zwrotnego zawierających układ wzmacniający, które mogłyby się tworzyć dla pośrednich długości fal między pasmami przenoszenia dwóch typów sprzęgaczy selektywnych, co może być spowodowane niecałkowitym rozdzie

180 013 leniem pasm sprzęgaczy i występowaniem odbić na łącznikach, w każdym przypadku odbywa się co najmniej dwukrotne przejście przez elementy (sprzęgacze selektywne), tłumiące omawiane długości fal o co najmniej 20 dB. W tych warunkach daleko jest do osiągnięcia warunku oscylacji, nawet w sytuacji występowania bardzo dużych odbić w łącznikach.

Można przypuszczać, że zastosowanie sprzęgaczy selektywnych nie wywołuje problemu oscylacji nawet przy zastosowaniu wzmacniaczy o wzmocnieniu 40 dB i łączników o dużych współczynnikach odbicia.

Opisane urządzenie zostało też poddane drugiemu eksperymentowi, w połączeniu symulującym linię transmisyjną tego samego typu, jak opisana w odniesieniu do fig. 1. Przyjęta struktura układu doświadczalnego byłą taka sama, jak opisana w odniesieniu do fig. 9.

Wzmacniaczami 6 były trzy dwukierunkowe wzmacniacze wykonane według wynalazku. Ich struktura była opisywana w odniesieniu do fig. 12. Tłumiki 5' były nastrojone tak, aby każdy z nich dawał durnienie 27 dB. Moc każdego z sygnałów o długości fali 1535 nm i 1555 nm, propagujących w dwóch kierunkach, mierzona na odpowiednich wejściach II i III wzmacniacza 6, umieszczonego w środkowym położeniu, wynosiła -13 dBm.

Na figurze 14 są przedstawione charakterystyki widmowe sygnałów wyjściowych wzmacniacza dwukierunkowego. Wykres uzyskano przez nałożenie charakterystyk wyznaczonych, odpowiednio, dla punktów Π i III, za pomocą analizatora widma. Stosunek sygnału do szumu zmierzony dla pasma 0,5 nm wynosił około 26,7 dB dla sygnału 1535 i około 25,5 dB dla sygnału 1555 nm.

Inną wersję dwukierunkowego wzmacniacza optycznego, zgodnego z przedstawianą trzecią strukturą, otrzymuje się przez modyfikację obecnej struktury w wyniku użycia sprzęgaczy selektywnych 121' 122', 123' i 124' tak dobranych, że pasma przenoszenia sprzęgaczy selektywnych 122', 124' obejmują długość fali λΐ, pasma przenoszenia sprzęgaczy selektywnych 12Γ, 123' obejmują długość fali 12. Ponadto, pasma przenoszenia sprzęgaczy selektywnych 121', 123' nie zachodzą na pasma przenoszenia sprzęgaczy selektywnych 122', 124'. Długość fali λΐ jest zawarta w paśmie odbitym sprzęgaczy selektywnych 121', 123', zaś długość fali 12 jest zawarta w paśmie odbitym sprzęgaczy selektywnych 122', 124'. Należy też dokonać jednoczesnego odwrócenia kierunków propagacji sygnałów λΐ i 12, to znaczy połączenia łącznika optycznego 106 z odcinkiem linii transmisyjnej, z którego przychodzi sygnał 12 i łącznika optycznego 107 z odcinkiem linii transmisyjnej, z którego przychodzi sygnał λΐ.

Wzmacniacze dwukierunkowe i dwukierunkowy system telekomunikacyjny według wynalazku był dotąd opisywany jako dostosowany do transmisji sygnałów mających różne długości fal dla każdego kierunku. Jednakże takie same urządzenia i systemy mogą być też wykorzystywane do dwukierunkowego wzmacniania sygnałów przesyłanych techniką multipleksowania falowego WDM, to znaczy metodą przesyłania w każdym kierunku odpowiednio zakodowanych sygnałów na różnych długościach fal. W tym przypadku jest konieczne, aby używane sprzęgacze selektywne były dobrane w taki sposób, aby odpowiednie pasma przenoszenia miały szerokość wystarczającą do objęcia sobą dwóch grup fal sygnałów przenoszonych w każdym kierunku.

Ponadto, współczynnik dobroci F.O.M. sprzęgaczy selektywnych powinien być dostatecznie duży w celu umożliwienia sprzęgaczom rozdzielenia sygnałów z dwóch różnych grup fal i jest pożądane, aby miał wartość większą niż 0,5.

Ponadto, w stosunku do opisanych sprzęgaczy selektywnie odbijających, w odniesieniu do fig. 3A, rozwiązanie według wynalazku może prowadzić do użycia sprzęgaczy selektywnych odmiennego typu, takich, które zapewnią wystarczające rozdzielenie stosowanych długości fal i dostatecznie dużą wartość współczynnika dobroci F.O.M.

Dokładniej, jak przedstawiono na fig. 15, jednokierunkowy układ wzmacniający użyty w dwukierunkowym wzmacniaczu optycznym zawiera jedno domieszkowane erbem włókno aktywne 24 i związany z nim laser pompujący 25 dołączony przez złącze dichroiczne 26. Jeden izolator optyczny 27 jest umieszczony na wejściu wzmacniacza i skierowany w górę strumienia włókna 24, w kierunku przemieszczania się wzmacnianego sygnału, podczas gdy drugi izolator optyczny 28 jest umieszczony na wyjściu wzmacniacza.

180 013

W innym wykonaniu wzmacniacz może być wzmacniaczem dwustopniowym. W tym przypadku zawiera on następnie drugie włókno aktywne domieszkowane erbem, skojarzony z laserem pompującym przez złącze dichroiczne. Korzystnym jest, aby kolejny izolator optyczny znajdował się między dwoma stopniami.

W opisanym wyżej korzystnym przykładzie jest pożądane, aby laser pompujący był typu ze studnią kwantową i miał następujące cechy: - długość fali emisji λρ - 980 nm;

- maksymalna wyjściowa moc optyczna Pu = 65 mW.

Lasery powyższego typu są wytwarzane, na przykład, przez LASERTON INC., 37 North Avenue, Burlington, MA (US).

W podanym przykładzie złącze dichroiczne 26 jest sprzęgaczem ze stapianym rdzeniem, utworzonym z włókien jednomodowych na długość fali 980 nm i pasmo długości fali 15301560 nm, z wahaniem optycznej mocy wyjściowej <0,2 dB w zależności od polaryzacji.

Złącza dichroiczne powyższego typu są znane i dostępne w handlu, a są wytwarzane, na przykład, przez GOULD INC., Fibrę Optic Division, Baymeadow Drive, Glem Bumie, MD (US) oraz SIFAM LTD., Fibrę Optic Division, Woodland Road, Torąuay, Devon (GB).

Izolatory optyczne 27 i 28 są izolatorami, których właściwości nie zależą od polaryzacji przenoszonego sygnału, zapewniającymi izolację większą niż 35 dB i współczynnik odbicia mniejszy niż -50 dB. Odpowiednim izolatorem jest model MDLI-15PIPT-A S/N 1016 firmy ISOWAYE.

Opisany wzmacniacz liniowy ma wzmocnienie około 25 dB, w normalnych warunkach eksploatacji (sygnały wejściowe o mocy -23 dBm w każdym kierunku, łącznie -20 dBm). Całkowita wyjściowa moc optyczna w warunkach nasycenia wynosi około 11 dB.

W korzystnym przykładzie wykonania, na wzmacniacz liniowy opisanego typu użyte zostało włókno aktywne domieszkowane erbem. Skład i właściwości optyczne użytego włókna zostały podane w tabeli 2.

Tabela 2

Włókno	A1₂O₃	GeO₂	LajOj	ΕΓ2Ο3	NA	Ic
	wt%	(mol%)	wt%	. (mol %)	wt%	(mol %)	wt %	(mol %)		nm
A	4	(2,6)	18	(H,4)	1	(0,2)	0,2	0,219	(0,03)	911

gdzie:

wt = (średnia) liczona wagowo procentowa zawartość tlenku w rdzeniu, mol % - (średnia) procentowa zawartość tlenku w rdzeniu (odnoszona do masy molowej), NA = apretura numeryczna (nl² - n2²)^1/2,

Xc = długość fali odcięcia modu (modu LP11

Analiza składu była dokonana dla preformu (przed wyciąganiem włókna) na mikropróbce za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM Hitachi). Analiza była prowadzona przy powiększeniu 1300 w dyskretnych punktach rozmieszczonych wzdłuż średnicy i oddalonych od siebie co 200 pm.

Omawiane włókno było wykonane technologią osadzania próżniowego wewnątrz rury ze szkła kwarcowego. Wprowadzanie germanu jako domieszki do matrycy SiO₂ rdzenia włókna było wykonywane w kroku syntezy. Wprowadzanie erbu, aluminium i lantanu do rdzenia włókna odbywało się technologią roztworu, w której wodny roztwór chlorku materiału domieszki był doprowadzany do styczności z syntezowanym materiałem rdzenia włókna, co miało miejsce w szczególnym stanie procesu, przed utwardzeniem preformu.

W opisywanych wcześniej przykładach włókno aktywne 24 miało długość około 12 m. Najlepsze wyniki uzyskano używając wyżej omówionych włókien. Z powodu płaskiej charakterystyki wzmocnienia dla różnych długości fal, doświadczenia przeprowadzono ze wzmacniaczami używającymi włókien typu Al/Ge. Dało to zadowalające wyniki.

180 013 > 17

W celu wykonania sprawdzenia funkcjonalności układu wzmacniającego i przeprowadzenia wymaganych zwykle prób i ochrony sygnałów jest wygodne, aby układ wzmacniający zawierał na wejściu jeden sprzęgacz kierunkowy 150, o pożądanym współczynniku podziału 95/5, na którego wyjściu 5% doprowadzonej mocy jest kierowane do fotodiody 151. Drugi sprzęgacz kierunkowy 152, o pożądanym współczynniku podziału 99/1 umieszczony na wyjściu układu wzmacniającego wyprowadza za pomocą włókna 1% sygnału do fotodiody 153.

Właściwymi sprzęgaczami kierunkowymi są sprzęgacze ze stapianymi włóknami firmy E-TEK DYNAMICS INC., 1885 Lundy Ave., San Jose, CA (US).

Wyjścia elektryczne fotodiod 151 i 153 są podane do elektronicznego układu sterującego, nie pokazanego na schemacie.

Struktura ta pozwala sprawdzać funkcjonalność uzyskanego układu wzmacniającego i wymaganych urządzeń zabezpieczających. Użyta w opisanej wyżej strukturze dwukierunkowej, nie zapewnia jednakże dodatkowej informacji o sygnale propagującym w dwóch kierunkach.

W celu dania możliwości jednoczesnego sprawdzania mocy sygnałów wejściowych i wyjściowych, wchodzących i wychodzących ze wzmacniacza w dwóch kierunkach, przewidziano zastosowanie struktury pokazanej na fig_Ł 16.

Jak· przedstawiono na tym schemacie, dwukierunkowy wzmacniacz 6 typu już opisanego, obejmujący optyczny układ wzmacniający pozbawiony urządzeń sprawdzających (jest zaznaczony blokiem 154 na fig. 15) jest włączony między dwa łączniki kierunkowe 155 i 156, o współczynniku podziału korzystnie równym 92/8. Wyjścia łączników przenoszących najmniejszą moc optyczną (2%) są dołączone do odpowiednich fotodiod wyjściowych (sprawdzających) 157, 158, 159, 160. Odpowiednimi łącznikami kierunkowymi są na przykład sprzęgacze ze stapianymi włóknami firmy E-TEK DYNAMICS.

Jak pokazano na fig. 16, sprzęgacze kierunkowe mają cztery, umieszczone symetrycznie porty wejścia/wyjścia. W ten sposób sygnał o długości fali λΐ, przemieszczający się na schemacie, z lewej strony na prawą wprowadzony do sprzęgacza 155, jest dzielony w podanym stosunku między port wyjściowy dołączony do wzmacniacza 6 (98%) i port wyjściowy, dołączony do fotodiody 158 (2%). Podobnie, ten sam sygnał o długości fali λΐ, doprowadzony do sprzęgacza 156, jest dzielony między port wyjściowy połączony z linią (98%) i port wyjściowy połączony z fotodiodą 159 (2%).

Dzięki temu jest możliwy pomiar na fotodiodzie 158 mocy optycznej fali o długości λΐ, podawanej do wejścia wzmacniacza i pomiar na fotodiodzie 159 mocy optycznej fali o długości λΐ, wychodzącej ze wzmacniacza. Możliwe jest przez to uzyskanie pełnej informacji o sposobie propagacji z lewej strony na prawą. W ten sam sposób, na fotodiodach 160 i 157 mierzone są odpowiednio wejściowe i wyjściowe moce optyczne fali o długości λ2 dla sygnału przesyłanego z prawej na lewą stronę schematu.

Współczynnik podziału każdego sprzęgacza kierunkowego ma tę samą wartość dla obu kierunków z powodu cechy symetrii tych elementów. Wartości te są wybierane tak, aby oddzielały wystarczającą część mocy z linii transmisyjnej w kierunku fotodiod 158, 160, wykrywających stosunkowo małą moc wchodzącą w każdym kierunku do wzmacniacza, bez wywoływania wyraźnych ujemnych skutków dla mocy wyjściowej wzmacniacza, z wystarczająco dużej całkowitej mocy dostępnej na wyjściu wzmacniacza można oddzielić małą jej część niezbędną dla poprawnej pracy fotodiod 157,159.

Jeżeli w kanałach z propagacją w przeciwnych kierunkach używane są długości fal λΐ i λ2 w otoczeniu 1533 i 1556 nm oraz sprzęgacze selektywne o szerokości pasma przenoszenia około 10 nm, to jest pożądane, aby omawiane sprzęgacze selektywne miały współczynnik dobroci F.O.M. około 0,5. W przypadku wystąpienia pasma przenoszenia odpowiadającego -0,5 dB o szerokości większej niż 10 nm, będą wymagane odpowiednio większe współczynniki dobroci F.O.M. dla sprzęgaczy selektywnych.

Zatem stwierdzono, że dwukierunkowy wzmacniacz optyczny powyższego typu dla dwóch lub większej liczby kanałów z podziałem długości fal, propagujących w przeciwnych kierunkach, może być wykonany, przy braku niestabilności lub oscylacji, przez umieszczenie układu wzmacniającego obejmującego izolator optyczny w mostku, obejmującym dwa sprzę

180 013 gacze selektywne mające pierwsze pasmo przenoszenia i dwa sprzęgacze selektywne mające drugie pasmo przenoszenia, w którym sprzęgacze selektywne są rozmieszczone symetrycznie względem wzmacniacza.

W szczególnym przykładzie wykonania, rozwiązanie według wynalazku może być również stosowane do linii transmisyjnych obejmujących wiele kanałów dla poszczególnych kierunków transmisji, tak jednak zorganizowanych, że kanały dla każdego kierunku są zawarte w paśmie przenoszenia sprzęgaczy selektywnych i są wystarczająco rozsunięte.

Ponadto stwierdzono, że można zapobiec wystąpieniu zjawisk oscylacji we wzmacniaczu dwukierunkowym, również przy dużych współczynnikach wzmocnienia użytych układów wzmacniających i w przypadku miejscowych odbić w określonych miejscach układu optycznego, na przykład wynikających z użycia łączników optycznych o względnie dużym współczynniku odbicia, jeśli użyte łączniki selektywne są tak dobrane, aby dla żadnej długości fali nie wytworzą się pętle zawierające układ wzmacniający, charakteryzujące się całkowitym tłumieniem mniejszym lub równym maksymalnemu wzmocnieniu wzmacniacza lub włączonego do niego układu wzmacniającego.

W szczególności, można to osiągnąć przez taki dobór elementów w układzie wzmacniacza optycznego, że każdy sygnał propagujący w określonym kierunku będzie poddany takiej samej sekwencji odbić i przeniesień w selektywnych sprzęgaczach optycznych.

180 013

Fig. 3A

Fig. 3B

180 013

5nm /div

Fig. 4A

Fig. 4B

180 013

Fig. 6

180 013

Fig. 9

180 013

5nm/div

Fig. 8A

Fig. 8B

Fig. 10

Fig. 11

180 013

Fig. 12

180 013

Fig. 14

180 013

Fig. 16

180 013

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Dwukierunkowy wzmacniacz optyczny, obejmujący układ wzmacniacza optycznego zawierającego przynajmniej jeden izolator optyczny o określonym paśmie wzmacnianych długości fal, dwa porty wejściowe i wyjściowe dla przynajmniej dwóch sygnałów optycznych, mających przeciwne kierunki propagacji, które to sygnały mają odpowiednio pierwszą i drugą długość fali, różniące się między sobą i zawarte we wspomnianym paśmie wzmacnianych długości fal oraz dwa sprzęgacze optyczne selektywne na pierwszą i dwa selektywne na drugą długość fali, dla których pierwsze pasmo przenoszenia obejmuje pierwszą długość fali, zaś drugie pasmo przenoszenia obejmuje drugą długość fali, przy czym pierwsze i drugie pasmo przenoszenia nie zachodzą na siebie, a układ wzmacniający jest włączony między dwa przeciwległe węzły układu mostka optycznego, do dwóch pozostałych, przeciwległych węzłów mostka dołączone są porty wejściowe i wyjściowe, przy czym na węzłach mostka występują sprzęgacze optyczne, selektywne na pierwszą i drugą długość fali, znamienny tym, że pierwsze i drugie sprzęgacze selektywne są umieszczone symetrycznie względem układu wzmacniającego i portów wejściowych i wyjściowych sygnałów optycznych.
2. Wzmacniacz według zastrz. 1, znamienny tym, że układ wzmacniający zawiera przynajmniej jedno włókno optyczne domieszkowane erbem.
3. Wzmacniacz według zastrz. 2, znamienny tym, że domieszkowane włókno optyczne zawiera wśród domieszek aluminium i german.
4. Wzmacniacz według zastrz. 3, znamienny tym, że domieszkowane włókno optyczne zawiera wśród domieszek aluminium, german i lantan.
5. Wzmacniacz według zastrz. 2, znamienny tym, że pasma przenoszenia sprzęgaczy selektywnych mają szerokość przynajmniej 10 nm.
6. Wzmacniacz według zastrz. 1, znamienny tym, że przynajmniej jedno z pasm przenoszenia obejmuje przynajmniej dwa sygnały o wyróżnionych długościach fal.
7. Wzmacniacz według zastrz. 1, znamienny tym, że sprzęgacze selektywne pod względem długości fali mają współczynniki dobroci równe lub wyższe niż 0,5.
8. Dwukierunkowy wzmacniacz optyczny, obejmujący układ wzmacniacza optycznego zawierający przynajmniej jeden izolator optyczny o określonym paśmie wzmacnianych długości fal, dwa porty wejściowe i wyjściowe dla przynajmniej dwóch sygnałów optycznych, mających przeciwne kierunki propagacji, które to sygnały mają odpowiednio pierwszą i dnigą długość fali, różniące się między sobą oraz przynajmniej dwa sprzęgacze optyczne selektywne pod względem długości fal, mające pasmo przenoszenia zawierające pierwszą z długości fal i pasmo odbicia zawierające drugą z długości fal, a pasma nie zachodzą na siebie, przy czym układy wzmacniające są dołączone do dwóch przeciwległych węzłów mostka optycznego, podczas gdy do pozostałych, przeciwległych węzłów dołączone są porty wejściowe i wyjściowe, ą mostek-tworzy przynajmniej jedną pętlę sprzężenia zwrotnego zawierającą układ wzmacniający i nie więcej niż trzy sprzęgacze, znamienny tym, że rozmieszczenie sprzęgaczy selektywnych jest takie, że każda z pętli sprzężenia zwrotnego ma całkowite tłumienie większe niż współczynnik wzmocnienia dla dowolnej długości fali zawartej w paśmie wzmocnienia, przy istnieniu odbić o wartości przynajmniej 15 dB na jednym z portów wejściowych i wyjściowych oraz przy braku urządzeń filtrujących.
9. Wzmacniacz według zastrz. 8, znamienny tym, że mostek optyczny zawiera dwa sprzęgacze selektywne pod względem długości fal, które mają pierwsze pasmo przenoszenia oraz dwa sprzęgacze selektywne pod względem długości fal, które mają drugie pasmo przenoszenia, przy czym są one położone przy węzłach mostka, a umieszczone w nich sprzęgacze są umieszczone symetrycznie względem układu wzmacniającego.
10. Dwukierunkowy wzmacniacz optyczny, obejmujący układ wzmacniacza optycznego zawierający przynajmniej jeden izolator optyczny o określonym paśmie wzmacnianych

180 013 długości fal, dwa porty wejściowe i wyjściowe dla przynajmniej dwóch sygnałów optycznych, mających przeciwne kierunki propagacji, które to sygnały mają odpowiednio pierwszą i drugą długość fali, różniące się między sobą i są zawarte we wspomnianym paśmie wzmocnienia oraz dwa sprzęgacze optyczne pierwszego typu selektywne pod względem długości fal i dwa sprzęgacze optyczne drugiego typu selektywne pod względem długości fal, przy czym pierwsze pasmo przenoszenia obejmuje pierwszą długość fali, a drugie pasmo przenoszenia obejmuje drugą długość fali i pasma te, pierwsze i drugie, nie zachodzą na siebie, a ponadto pierwsze pasmo odbite zawiera drugą z długości fal, a drugie pasmo odbite zawiera pierwszą z długości fal, przy czym każdy ze sprzęgaczy optycznych ma jedno włókno ogólnego dostępu, jedno włókno przenoszące na swoje wyjście sygnały zawarte we wspomnianym paśmie przenoszenia i jedno włókno przenoszące na swoje wyjście sygnały zawarte w paśmie odbitym, znamienny tym, że pierwszy port wejścia/wyjścia (106) jest dołączony do wspólnego włókna (103) pierwszego sprzęgacza selektywnego pierwszego typu (121), włókno (101) przenoszące na swoje wyjście sygnały zawarte w omawianym paśmie przenoszenia pierwszego sprzęgacza selektywnego pierwszego typu (121) jest połączone z włóknem (102) przenoszącym na swoje wyjście sygnały zawarte w paśmie odbitym pierwszego sprzęgacza selektywnego drugiego typu (122), włókno (102) przenoszące na swoje wyjście sygnały zawarte w paśmie odbitym pierwszego sprzęgacza selektywnego pierwszego typu (121) jest połączone z włóknem (101) przenoszącym na swoje wyjście sygnały zawarte w paśmie przenoszenia drugiego sprzęgacza selektywnego drugiego typu, jednokierunkowy układ wzmacniający (20) jest włączony między wspólne włókno (103) pierwszego sprzęgacza selektywnego drugiego typu (122) i wspólne włókno (103) drugiego sprzęgacza selektywnego drugiego typu (124), przy czym izolator optyczny jest włączony w kierunku przepuszczania promieniowania od pierwszego (122) do drugiego (124) sprzęgacza selektywnego drugiego typu, włókno (101) przenoszące na swoje wyjście sygnały zawarte w paśmie przenoszenia pierwszego sprzęgacza selektywnego drugiego typu (122) jest połączone z włóknem (102) przenoszącym na swoje wyjście sygnały zawarte w paśmie odbitym drugiego sprzęgacza selektywnego pierwszego typu (123), włókno (102) przenoszące na swoje wyjście sygnały zawarte w paśmie odbitym drugiego sprzęgacza selektywnego drugiego typu (124) jest połączone z włóknem (101) przenoszącym na swoje wyjście sygnały zawarte w paśmie przejścia drugiego sprzęgacza selektywnego pierwszego typu (123), a wspólne włókno (103) drugiego sprzęgacza selektywnego pierwszego typu (123) jest połączone z drugim portem wejścia/wyjścia (107).