PT95668B

PT95668B - Amplificador para linhas de telecomunicacao de fibra optica e linhas de telecomunicacao de fibra optica incorporando o referido amplificador

Info

Publication number: PT95668B
Application number: PT95668A
Authority: PT
Inventors: Giorgio Grasso; Aldo Righetti; Flavio Fontana
Original assignee: Pirelli Cavi Spa
Priority date: 1989-10-24
Filing date: 1990-10-24
Publication date: 1998-07-31
Also published as: ES2049406T3; NO904583L; CN1017857B; AR242461A1; MY107404A; AU6381290A; PH27477A; EP0425014B1; MX172413B; DK0425014T3; IE903798A1; IT8922120A1; PT95668A; HK111494A; HU906536D0; CS9005165A2; IT1236632B; CA2028353C; JPH03166528A; AU633150B2

Description

AMPLIFICADOR PARA LINHAS DE TELECOMUNICAÇÃO DE FIBRA ÓPTICA E LINHAS DE TELECOMUNICAÇÃO DE FIBRA ÓPTICA INCORPORANDO O REFERIDO AMPLIFICADOR'

Mod. 71 - 20.000 βχ. - 90/08

Descreve-se um amplificador (3) para linhas de telecomunicação de fibra óptica de transmissão de sinais que consiste na conjugação de um comprimento de fibra óptica de núcleo activo (8), de modo único para ambas as radiações de bombagem e de sinal óptico, e de um acoplador dicromático (6) compreen dendo comprimentos de duas fibras ópticas (9,10) ambas de modo único para as radiações de bombagem e de sinal óptico, ligadas uma à outra numa porção (11) por fusão dos respectivos revestimentos e substancialmente postas em comum pelos respectivos núcleos na referida porção (11).

Figã. 2.

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(

Amplificador para linhas de telecomunicação de fibra óptica £ linhas de telecomunicação de fibra óptica incorporando £ referido amplificador.

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Descrição

A presente invenção refere-se a um amplificador do chamado tipo núcleo activo para linhas de telecomunicação de fibra óptica e a linhas de telecomunicação da fibra óptica incorporando os referidos amplificadores.

Os amplificadores do tipo núcleo activo consi£ tem de um comprimento da fibra óptica de núcleo activo que S£ rá definida no que se segue e de uma fonte de radiação óptica de bombagem que será igualmente defenida no que se segue.

Uma fibra óptica do núcleo activo é uma fibra óptica cujo o núcleo, feito de vidro de sílica, contém impure zas activas como defenidas a seguir, em adição às impurezas necessárias para fazer com que o referido núcleo tenha um Índice refractivo superior ao do revestimento, isto é, da camada radial exterior feita também de vidro de sílica.

As impurezas activas acima mencionadas são for madas com substâncias tais como terras raras, érbio e semelhantes por exemplo, as quais quando excitadas por uma radiação óptica, designada radiação óptica de bombagem, cujo comprimento de onda depende das impurezas particulares seleccionadas, têm a propriedade de emitir uma radiação óptica, desi. gnada radiação de emissão, a qual tem um comprimento de onda diferente ainda dependente contudo da impureza particular seleccionada.

Outro aspecto das impurezas activas referidas aqui acima é o facto que, uma vez excitadas pela radiação óptica de bombagem, elas são capazes de emitir a referida radiação óptica de emissão duma forma macissa quando uma radiação óptica do mesmo comprimento de onda desta última, choca com elas.

A fonte de radiação óptica de bombagem é geral^

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mente um lazer e em particular um díodo laser capaz de emitir uma radiação ótpica do mesmo comprimento de onda daquele que é requerido e necessário para excitar a impureza activa presente no núcleo da fibra óptica tendo um núcleo activo como defenido préviamente.

Amplificadores de núcleo activo para linhas de telecomunicação de fibra óptica são já conhecidos na arte.

ir ·-.

Um amplificador de fibra óptica tendo um núcleo activo para linhas de telecomunicação de fibra óptica compreende uma fonte de radiaçãoóptica de bombagem ligada ópticamente a um acoplador dicromático ao qual está ópticamente acoplada uma porção de fibra óptica de linha de transmissão ou telecomunicação.

Por sua vez, o acoplador dicromático está directamente ligado ao comprimento da fibra óptica tendo um núcleo activo e este primeiro comprimento está por sua vez ligado também a uma segunda porção de fibra óptica da linha de transmissão ou telecomunicação.

No amplificador acima conhecido a fonte de radia, ção óptica de bombágem envia, através do acoplador dicromático, a sua própria radiação ao comprimento da fibra ótpica do núcleo activo, onde ele causa a excitação das impurezas activas presentes nele.

Ao comprimento de fibra óptica de núcleo activo também são enviados, através do acoplador dicromático, os sinais a ser amplificados vindos da primeira porção de fibra óptica da linha de telecomunicação, os quais devem ter necessáriamente um comprimento de onda idêntico ao comprimento de onda da emissão das impurezas activas presentes no comprimento de fibra óptica de núcleo activo.

No momento em que um sinal óptico entre no comprimento da fibra óptica de núcleo activo ele encontra as impurezas numa condição excitada devido á radiação óptica de bombagem e , pela razão exposta antes, ocorre uma emissão macissa de radiação óptica a qual tem o mesmo comprimento de on

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da do próprio sinal, o que produz como resultado a amplificação do referido sinal.

Nos amplificadores em questão e previamente descritos, há o problema de aumentar o seu rendimento, entendido como a relação entre o ganho de amplificação obtido e a poten cia da radiação de bombagem aplicada, e ao mesmo tempo conceber a realização de amplificadores numa larga escala, capazes de oferecerem uma fiabilidade suficiente por forma a permitir que sejam usados em aplicações práticas, tais como por exemplo a sua insersão fácil e segura em linhas de telecomunicação de fibra óptica.

Na publicação ''Fourteenth European Conference on Optical Communication¹', ''Décima-quarta conferência Europeia sobre Comunicação óptica'¹, de 11 a 15 de Setembro de 1988, nas páginas 25 a 28 estão os valores dos ganhos de amplificadores conhecidos, os quais estão incluidos entre 0,14 e 0,31 dB/mw. Com a finalidade de aumentar o ganho de amplifi. cadores ópticos são expostos na mesma publicação resultados experimentais do ganho obtido com um amplificador óptico feito em laboratório no qual o comprimento da fibra óptica de nú cleo áctivo, de modo único para ambas as radiações de sinal óptico e bombagem óptica, contêm érbio como impureza activa, a fonte da radiação óptica de bombagem usada tem um comprimen to de onda de 980 nm e a radiação de sinal óptico usada tem um comprimento de onda de 1536 nm.

Mesmo se isso não tenha sido especificado na publicação em questão, o acoplador dicromático adoptado no amplificador óptico descrito antes é inevitavelmente um acoplador dicromático do chamado tipo microóptico, isto é, um acoplador dicromático no qual são usadas lentes por forma a ser tapaz de introduzir as radiações de bombagem óptica e de sina, óptico no comprimento de fibra óptica de núcleo activo: isto 5 devido ao facto de que os acopladores dicromáticos de outros tipos existentes serem incapazes de funcionarem duma maneira satisfatória com o comprimento particular de fibra óptica de

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núcleo activo em questão.

Adoptando esta conhecida solução pode ser conseguido um rendimento de 2,2 dB/nw, entendido como a relação en tre o ganho e a potência de bombagem usada, valor que é interessante, mas este amplificador tem o inconveniente de não ser fiável para uso em larga escala devido ao acoplador dicro mático particular adoptado nele.

De facto um acoplador dicromático do tipo microóptico é muito delicado por ele próprio e dificilmente pode ser inserido numa linha de fibra óptica de telecomunicação, o qual causa a insegurança das linhas de telecomunicação que de vem incorporar tais amplificadores.

A presente invenção pretende providenciar amplificadores ópticos com um rendimento como anteriormente defeni do superior aos conhecidos e em particular com um superior rendimento até 4,5 dB/mw, amplificadores que são, não só fiáveis para um uso industrial em larga escala, como capazes de simplificar a um máximo grau as operações necessárias à sua introdução nas linhas de telecomunicação de fibra óptica, tor nando estas últimas mais fiáveis também.

E portanto um objectivo da presente invenção um amplificador para linhas de telecomunicação de fibra óptica de transmissão de sinais que pode ser interposto entre uma porção da fibra óptica da linha e uma segunda porção da fibra óptica da linha, compreendendo uma fonte de radiação óptica de bombagem, um acoplador dicromático adaptado a ser ligado à primeira porção de linha e conectado à fonte de radiação óptica de bombagem e um comprimento de fibra óptica de núcleo activo, de modo único para ambas as radiações de sinal óptico e bombagem óptica, tendo uma extremidade ligada ao acoplador dicromático e a outra extremidade susceptivel de ser ligada à referida segunda porção de fibra óptica da linha, sendo o dito amplificador caracterizado por o acoplador dicromático ser do tipo compreendendo dois comprimentos de fibra óptica de núcleo não activo dispostos lado a lado numa porção do set

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t comprimento onde eles são opticamente ligados um ao outro por fusão, dos respectivos revestimentos e postos substâncialmente em comum pelos respectivos núcleos por estiramento dos próprios comprimentos, sendo ambos os comprimentos de fibra óptica formando o acoplador dicromático de modo único para a radiação do sinal óptico e para a radiação óptica de bombagem

É outro objectivo da presente invenção uma liMod. 71 - 20.000 ex. - 90/08

nha de telecomunicação de fibra óptica compreendendo pelo menos uma porção de fibra óptica de transmissão de sinal e pelo menos uma segunda porção de fibra óptica de transmissão de si nal, opticamente ligadas uma à outra através dum amplificador interposto entre elas, dito amplificador óptico compreendendo uma fonte de radiação óptica de bombagem, um acoplador dicromático opticamente associado com a fonte de radiação óptica de bombagem e com a primeira porção de fibra óptica de transmissão de sinal da linha, um comprimento de fibra óptica de núcleo activo, de modo único para ambas as radiações de si nal e de bombagem óptica vindas do acoplador dicromático, e opticamente conectado com ele, sendo o dito comprimento de fi bra óptica de núcleo activo também ligada opticamente à segunda porção de fibra óptica de transmissão de sinal da linha dita linha caracterizada por o acoplador dicromático ser do tipo compreendendo dois comprimentos de fibra óptica de núcleo não activo dispostos lado a lado numa porção do seu com primento onde eles são opticamente acoplados um ao outro por fusão dos respectivos revestimentos e substancialmente postos em comum pelos respectivos núcleos por estiramento dos próprios comprimentos, sendo ambos os comprimentos de fibra ópti ca do acoplador dicromático de modo único para ambas as radiações de sinal óptico e de bombagem óptica.

A presente invenção será melhor compreendida pela seguinte descrição detalhada levada a cabo por meio de exemplo não limitativo com referência às figuras dos desenhos acompanhantes, nos quais:

- Fig 1 mostra por meio de diagrama uma linha

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de acordo com a invenção;

- Fig 2 mostra por meio de diagrama um amplificador de acordo com a invenção;

- Fig 3 mostra por meio de diagrama um componente do amplificador inventado.

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Na figura 1 é mostrado uma linha de telecomuni cação de fibra óptica compreendendo um amplificador de acordo com a invenção, e portanto uma linha de telecomunicação de fi bra óptica de acordo com a invenção.

Como mostrado na fig 1. a dita linha compreende um transmissor 1 de qualquer tipo conhecido, capaz de en viar sinais ópticos a uma fibra óptica de transmissão de sinal, o qual por isso não será descrito aqui.

transmissor 1 tem a particularidade de incorporar uma fonte emissora de radiação de sinal óptico de comprimento de onda que é adaptada para o funcionamento de un amplificador óptico, tal como por exemplo um laser DBF capaz de emitir uma radiação óptica tendo um comprimento de onda de 1536.nm.

Contudo, o exemplo acima mencionado de fonte de radiação de sinal óptico que é a normalmente utilizada no campo da telecomunicação por fibra óptica, não deve ser enter dida num sentido limitativo relativamente ao âmbito da preser te invenção.

A partir do transmissor 1 a linha compreende uma porção 2 de fibra óptica de transmissão de sinal que é ligada opticamente numa extremidade ao dito transmissor.

A primeira porção de fibra óptica 2 tem a outra extremidade opticamente ligada a um amplificador óptico 3 de acordo com a invenção, cujas características serão descritas no que se segue.

Em seguida ao amplificador 3 e opticamente ligada com ele está uma segunda porção de fibra óptica 4 cujas

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características são as mesmas das da primeira porção de fibre óptica 2 .

A porção de fibra óptica 4, uma das extremidades da qual está opticamente ligada ao amplificador óptico 3, tem a outra extremidade opticamente ligada a um receptor ópti co 5 de qualquer tipo conhecido, o qual não será portanto des crito.

amplificador óptico 3 de acordo com a invenção, presente na linha de telecomunicação de fibra óptica pre viamente descrita em acordo com a invenção é mostrado por meio de diagrama na fig 2 .

Como visto na Fig 2, o amplificador óptico con. preende um acoplador dicromático particular 6, que será descrito em detalhe no que se segue, ao qual está ligada uma for te de radiação óptica de bombagem 7, bem como um comprimento de fibra óptica de núcleo activo 8 localizado a seguir ao acc plador dicromático 6.

Num amplificador óptico de acordo com a invenção o comprimento de fibra óptica de núcleo activo é do tipo modo único para ambas a radiação de sinal óptico e a radiaçãc óptica de bombagem.

Por exemplo, num amplificador óptico de acordo com a invenção o comprimento da fibra óptica do núcleo activo, contendo sempre érbio trivalente uniformemente disper so no referido núcleo como impureza activa, tem um diâmetro de núcleo de 5,4/im ; em geral o diâmetro de núcleo no compri mento da fibra óptica de núcleo activo é da ordem de 5,2 a 5,6 .

Pelo contrário, o diâmetro do revestimento ex terior do comprimento da fibra óptica de núcleo activo é por exemplo de 125 ^im, como é usual em fibras ópticas.

Na fibra óptica de núcleo activo a razão relacionando a diferença entre o índice refractivo do núcleo e dc revestimento e o índice refractivo do revestimento, que está geralmente incluída entre 0,0051 e 0,0058, é por exemplo 0,0056.

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No caso exemplificativo e quando o comprimento da fibra óptica de núcleo activo tem um revestimento feito de vidro de sílica e isento de qualquer impureza e portanto um índice refractivo de 1,450 , o núcleo da referida fibra óptica de núcleo activo tem um índice refractivo de 1,458.

acoplador dicromático 6 de um amplificador de acordo com a invenção, como mostrada na Fig. 3 numa escala alargada, consiste de dois comprimentos de fibra óptica 9 e 10, que são ambos feitos de vidro de sílica e isentos de impurezas activas, paralelos um ao outro e acoplados por fusão dos respectivos revestimentos e estirador imediatamente a seguir, de forma que após a referida operação na área na qual os revestimentos são reunidos por fusão, os núcleos tornam-se substancialmente coincidentes ao longo duma porção 11 (Fig.3) originando portanto praticamente um único núcleo.

Em particular uma das características dum acopla dor dicromático no amplificador da invenção é que na área de acoplamento dos dois comprimentos de fibra óptica que o constituem, onde eles têm os respectivos núcleos postos em comum dando substancialmente origem a um único núcleo, o diâmetro do único núcleo é menor que o diâmetro do núcleo de cada comprimento da fibra óptica nas extremidades dele e em particular que a relação entre o diâmetro do núcleo substancialmente comum dos dois comprimentos de fibra óptica e o diâmetro do núcleo destes últimos nos seus extremos está íncluida entre 0,3 e 0,5 .

diâmetro do núcleo substancialmente comum dos dois comprimentos de fibra óptica constituindo o acoplador dicromático é geralmente seleccionado com um valor tal que ocasione uma perda da potência óptica não superior a 1 dB.

Não podem ser reportadas gamas de valores geralmente válidas para qualquer acoplador dicromático de um ampli ficador óptico de acordo com a invenção, uma vez que para a determinação do valor do diâmetro do núcleo substancialmente comum adoptado para as finalidades da presente invenção, há a

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intervenção dos comprimentos de onda particulares do sinal óptico e da radiação de bombagem adoptados, os· quais podem va riar grandemente um do outro, contudo um técnico habilitado na arte e sómente na posse da declaração anterior de uma perda de potência não superior a 1 dB, é capaz de chegar pelo me nos experimentalmente à determinação do referido valor do dia metro do núcleo substancialmente comum dos dois comprimentos de fibra óptica no acoplador dicromático.

Por exemplo, no caso duma radiação óptica de bom bagem com um comprimento de onda de 980-nm e um sinal óptico com comprimento de onda de 1536 nm o diâmetro do núcleo substancialmente comum dos dois comprimentos de fibra óptica está na gama de 1,56 a 2,8

Num acoplador dicromático que pode ser usado para a concretização de um amplificador de acordo com a invenção também a extensão ao longo da qual os núcleos dos dois comprimentos de fibra óptica estão substancialmente em comum depende dos comprimentos de onda particulares das radiações de bombagem e de sinal adoptados.

Sejam por exemplo os referidos comprimentos de onda de bombagem e de sinal respectivamente, 980 e 1536-nm, o comprimento da dita porção será compreendido entre 0,9 e 1,2 cm . Uma regra geral para determinar o comprimento da porção acima é que o dito comprimento deve ocasionar que ambas as ra diações de bombagem e de sinal sejam inteiramente e exclusiva mente conduzidas em direção a somente um dos dois terminais do acoplador dicromático que enfrenta o comprimento de fibra óptica de núcleo activo, com esta única indicação um técnico habilitado na arte é capaz de realizar um acoplador dicromáti_ co tendo uma tal característica durante a construção do próprio acoplador dicromático.

De facto acoplando uma das extremidades dos dois comprimentos de fibra óptica às fontes de radiação óptica da bombagem e de radiação de sinal óptico respectivamente, antes ia fusão dos revestimentos na porção em que elas estão dispos^

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tas lado a lado, é possível parar o estiramento aplicado aos referidos comprimentos durante a fusão dos seus revestimentos no momento em que não haja emissão de radiação óptica uma só-

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mente das outras duas extremidades, enquanto ambas as radiações de sinal e de bombagem são emitidas da outra extremidade.

Outra característica dum acoplador dicromático 6 para um amplificador de acordo com a invenção é que os dois comprimentos de fibra óptica 9 e 10 que o formam devam ser am bos de modo único para as radiações de sinal e de bombagem óptica usadas na linha.

Ainda outra característica de um acoplador dicr£ mático para um amplificador de acordo com ε. invenção é que a distribuição de impurezas não activas no núclec e nc revestimento das porções de fibra óptica. componentes deve ser substãn cialmente idêntica à distribuição de impurezas não activas presentes no comprimento de fibra óptica de núcleo activo.

Como previamente dito, os amplificadores ópticos inventados consistem da reunião de um comprimento de fibra óptica de núcleo activo tendo as características referenciada: acima e de um acoplador dicromático em série com o comprimento de fibra óptica de núcleo activo e, como descrito antes de acordo com as características dele.

Preferivelmente, num amplificador de acordo com a invenção, para ambas as finalidades de conseguir uma facil e fiavél ligação às porções de fibra óptica da linha transmijs sora de sinal e permitir um acoplamento fácil e fiavél entre os dois componentes do amplificador, também há a caracteristica divulgada aqui mais adiante.

diâmetro do modo para o comprimento de onda da transmissão de sinais, defenida e detectável de acordo com a regra CCITT 652 de 1976, relacionada com os comprimentos de fibra óptica formando o amplificador e portanto com o comprimento de fibra óptica de modo activo e com os dois comprimentos de fibra óptica formando o acoplador dicromático é substancialmente idêntico ao diâmetro de modo para o compri

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Mod. 71 - 20.000 βχ. - 90/08 mento de onda do referido sinal das porções de fibra óptica da linha de telecomunicação à qual o amplificador é destinado pa ra ser acoplado.

Com as características mencionadas acima dos com ponentes de um amplificador de acordo com a invenção, a junção dos referidos componentes um ao outro e de todos eles jun tos às porções de fibra óptica da linha é realizada por simples fusão de extremidades, isto é as extremidades dos diferentes tipos de fibras ópticas envolvidas são ligadas sem prá ticamente incorrerem perdas durante os acoplamentos.

Em particular, como mostrado na fig.2, o acoplamento entre a extremidade da porção 2 da fibra óptica de tran,[ missão de sinal da linha é realizado por soldadura a topo a uma extremidade do comprimento de fibra óptica 9 do acoplador dicromático 3.

Por sua vez, a outra extremidade do comprimento de fibra óptica 9 do acoplador dicromático 3 é ligada por soJL dadura e topo a uma extremidade do comprimento de fibra ópti^ ca de núcleo activo 8, cuja outra extremidade é ligada por soldadura a topo à porção 4 de fibra óptica de transmissão de sinal da linha de telecomunicação.

Einalmente, a fonte 7 de radiação óptica de bombagem (consistindo por exemplo de um ''In-Ga-As¹' diodo lase: conhecido por si e capaz de emitir uma radiação óptica de 980 nm que é a usada no caso da fibra óptica de núcleo activo ser impura com érbio trivalente e a radiação de sinal óptica ter um comprimento de onda de 1536 nm) é acoplada opticamente a uma extremidade do comprimento de fibra óptica 10 do acoplador dicromático.

funcionamento de um amplificador de acordo com a invenção e de uma linha de acordo com a invenção incorporan do os referidos amplificadores, será agora descrito com refe_ rencia às figuras dos desenhos anexos respectivamente configu rações particulares da invenção.

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transmissor 1 de um tipo conhecido por si e vulgarmente usado em linhas de telecomunicação de fibra óptica amite sinais usando uma radiação óptica tendo um comprimento ie onda de substancialmente 1536 nm, o qual, como é sabido, é □ comprimento de onda para a transmissão de sinais permitindo que seja conseguida a mínima atenuação dentro das fibras ópticas de transmissão da linha, identificadas pelos números ie referência 2 e 4 na fig. 1.

Os sinais enviados do transmissor 1 à porção de fibra óptica 2 são em todo o caso sugeitos a uma atenuação en quanto são transmitidos por ela e entram no comprimento de fi_ bra óptica 9 do acoplador dicromático 6 do amplificador 3 com a referida atenuação.

Enviada ainda duma forma continua ao acoplador dicromático 6 e mais precisamente ao comprimento de fibra óptica 10 do mesmo é a radiação óptica de bombagem emitida pe lo diodo laser 7.

A dita radiação óptica de bombagem que, como pre viamente referido, é seleccionada como por exemplo, para um amplificador de acordo com a invenção e para uma linha de onda 980 - nm de acordo com a invenção, é sobreposto no acoplador dicromático à radiação de sinal óptico atenuada de compra nento de onda 1536 -nm, vindo da porção de fibra óptica de transmissão 2 da linha.

Em particular, a sobreposição das duas radiações ie sinal óptico e de bombagem óptica dentro do acoplador ditromático realiza-se na zona 11 onde os dois núcleos dos comprimentos de fibra óptica componentes foram postos substancial nente coincidentes, como é claramente mostrado na fig. 3 .

Desde que os dois comprimentos de fibra óptica 9

10 formando o acoplador dicromático 3 sejam ambos de modo único para ambas as radiações ópticas de sinal e de bombagem, ambas as radiações ópticas emitidas pelo acoplador dicromáti20 são sobrepostas e de modo único.

Adieionalmente, com o uso de acoplador dicromáti,

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co no qual a distribuição das impurezas não activas é identif ca às das impurezas não activas existentes no comprimento de fibra óptica de núcleo activo, não ocorrem perdas de energia óptica nas radiações ópticas somadas uma à outra no amplifica dor.

Em particular, ambas as radiações de sinal e de bombagem enviadas para a entrada do acoplador dicromático saem do mesmo (devido às suas características referidas acima) somente ao longo do comprimento de fibra óptica 9 enfrentando o comprimento de fibra óptica de núcleo activo 8 e, dado que a distribuição de impurezas não activas é a mesma nos componentes do acoplador dicromático e no comprimento de fibra óptica de núcleo activo, não podem ocorrer perdas quando os ditos componentes são acoplados, visto que não se verifica al. teração no modo único da distribuição de potência das duas radiações ópticas na área da junção dos referidos componentes.

Do antecedente resulta que na entrada da extremi. dade do comprimento de fibra óptica de núcleo activo 8 enfren tando o acoplador dicromático 3 estão simultaneamente e sem perdas ambas, a radiação óptica de bombagem com o seu nível máximo de potência e a radiação óptica de sinal atenuada pelo efeito da sua passagem através da porção de fibra óptica 2 com a sua máxima potência quando sai da referida fibra óptica 2.

Desde que, como dito antes, a distribuição das impurezas não activas nos comprimentos de fibra óptica que formam o acoplador seja substancialmente idêntica à das impurezas não activas presentes no comprimento de fibra óptica de núcleo activo, também não ocorrem alterações nas radiações ópticas durante a passagem das mesmas do acoplador dicromático para o comprimento de fibra óptica de núcleo activo.

Adicionalmente, devido ao facto do comprimento de fibra óptica de núcleo activo ser de modo único para ambas as radiações ópticas de bombagem e de sinal a entrada e a expansão de ambas as radiações nele realiza-se de forma que a

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distribuição de potência das ditas radiações é mantida simétrica em relação ao eixo do comprimento de fibra óptica de nú cleo activo.

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A radiação óptica de bombagem passando através do núcleo do comprimento de fibra óptica de núcleo activo 8 origina a excitação das impurezas presentes nele. As referidas impurezas activas excitadas pela radiação óptica de bomba gem, no instante em que são atingidas pela radiação óptica de sinal emitem uma radiação tendo o mesmo comprimento de onda, o que resulta numa amplificação do sinal óptico.

sinal óptico assim amplificado é enviado à po£ ção da fibra óptica de transmissão 4 da linha e atinge o rece ptor 5 .

Testes experimentais foram realizados com o amplificador de acordo com a invenção e as modalidades de testes bem como os resultados obtidos serão descritos no que se segue.

amplificador particular inventado submetido aos testes experimentais tem a seguinte estrutura.

comprimento de fibra óptica de núcleo activo adoptado é do tipo '' step index'¹ e é isento de impurezas não activas no revestimento o qual é feito de vidro de silica e tem portanto um índice refractivo de 1,45, enquanto ele con tem germanio no núcleo como impureza não activa, numa quantidade suficiente para dar um índice refrativo de 1,458; adicionalmente o referido comprimento de fibra óptica de núcleo activo tem um diâmetro de núcleo de 5,4 jám e um diâmetro exterior dorevestimento de 125 /ím.

núcleo do comprimento de fibra óptica de núcleo activo em questão, além de conter as impurezas não activas acima referidas, também contém iões de érbio trivalente como impureza activa, os quais estão uniformemente dispersos no dito núcleo com uma concentração de 0,3% por peso, expresso como oxido de érbio.

Finalmente o comprimento de fibra óptica de nú1462776

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cleo activo usado no teste tem 8 metros de extensão.

acoplador dicromático usado tem os dois compri. mentos de fibra óptica componentes iguais um ao outro, do tipo ''index step'', feitos de vidro de silica e ambos de modo único para a radiação óptica de sinal e para a radiação óptica de bombagem nos quais o conteúdo e a distribuição de impureza não activa é idêntica à da impureza não activa do compri^ mento de fibra óptica de núcleo activo.

Em particular, nos ditos comprimentos da fibra óptica formando o acoplador dicromático particular usado, os diâmetros e os índices refractivos do núcleo e do revestimento são os mesmos daqueles do comprimento de fibra óptica de núcleo activo, além disso, a porção de acoplador mútuo entre os dois comprimentos de fibra óptica, onde as ditas fibras ópticas têm os respectivos núcleos substancialmente em comum, tem uma extensão de 0,9 cm e o diâmetro do núcleo onde o dito núcleo está substancialmente em comum para ambos os comprimen tos de fibra , óptica é de 2,1 jam.

Finalmente, a relação entre o diâmetro do núcleo substancialmente comum dos dois comprimentos de fibra óptica que formam o acoplador dicromático e o diâmetro do núcleo dos mesmos comprimentos nos seus extremos é de 0,4 .

A fonte de radiação óptica de bombagem usada é um diodo laser In - Ga - As emitindo uma radiação óptica contínua de 980 - nm de comprimento de onda e 6 mw de potência.

No teste experimental duas porções de fibra óptica do tipo normalmente usado em linhas de telecomunicação de fibra óptica com um diâmetro de modo para a radiação de si nal igual ao dos comprimentos de fibra óptica que formam o am plificador foram também adoptados.

Para o teste experimental, foi usado como fonte de radiação óptica de sinal um diodo laser DFB emitindo uma radiação óptica de 1536 - nm de comprimento de onda com lOOmw de potência para o qual as porções de fibra óptica de transmissão do sinal são de modo único somente para a radiação

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óptica de sinal e de modo múltiplo para a radiação óptica de bombagem.

Os diferentes componentes listados acima foram reunidos como se segue.

A fonte de radiação óptica de sinal foi acoplada ópticamente à extremidade de uma porção de fibra óptica de transmissão de sinal, de forma que práticamente toda a radiação emitida pela fonte de sinal é introduzida na dita porção de fibra óptica. A outra extremidade da porção de fibra óptica acima referida foi ligada por soldadura a topo à extremida de de um dos comprimentos de fibra óptica do acoplador dicromático.

Além disso, a fonte de radiação óptica de bombagem como especificada acima foi ligada à extremidade do comprimento de fibra óptica do acoplador dicromático dispostos lado a lado ao comprimento ao qual foi ligada a porção de fibra óptica de transmissão de sinal, de forma que toda a poten cia emitida por aquela, a qual é de 6 mw, penetra na porção de fibra óptica do acoplador dicromático em questão.

Ligada por soldadura a topo à extremidade do com primento de fibra óptica do acoplador dicromático do qual ambos os sinais são capazes de sais, está uma extremidade do comprimento fibra óptica de núcleo activo cujas caracteristicas foram previamente definidas.

Soldada a topo à outra extremidade do comprimento de fibra óptica de núcleo activo está uma extremidade da outra porção de fibra óptica de transmissão de sinal.

dispositivo para realizar os testes experimen_ tais foi completado ligando a extremidade da porção de fibra óptica de transmissão de sinal, oposta àquela ligada qo comprimento de fibra óptica de núcleo activo, a um detector de intensidade destinado a detectar a intensidade da radiação saída da referida porção de fibra óptica, em particular a um Foto-diodo PIN.

Dos testes experimentais realizados foi possível

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24.0Ur.199O

Mod. 71 -20.000 βχ. - 90/08

verificar que usando uma fonte de bombagem emitindo uma radiação de bombagem de comprimento de onda de 980 - nm com 6nw de potência, o ganho obtido para a radiação óptica de sinal adoptado, que tem 1536 - nm. é de 25 dB.

Resulta portanto dos testes experimentais que o rendimento obtido , expresso como a relação entre o ganho e c. potência da radiação óptica de bombagem usada, é de 4,1 dB/mv Dado que o máximo rendimento que pode ser conseguido com os amplificadores conhecidos do tipo em questão parece ser de 2,2 dB/mw, como pode ser deduzido da literatura relevante, os resultados obtidos com os testes experimentais provam que a presente invenção atingiu os objectivos previamente fixados de aumentar o rendimento dos ditos amplificadores de 100%.

Para além disso, da descrição acima das configurações particulares também ressalta que a realização de um amplificador de acordo com a invenção, bem como a sua insersão numa linha de telecomunicação de fibra óptica, são fáceis e fiáveis uma vez gue pode ser executado por simples soldagem a topo das fibras ópticas envolvidas.

Embora tanham sido descritas e ilustradas uma configuração particular de um amplificador e de uma linha de acordo com a invenção, todas as possíveis variações acessíveis a um perito supõem-se estar compreendidas no âmbito da invenção.

Claims

l^ã. - Amplificador (3) para linhas de telecomuni cação de fibra óptica de transmissão de sinais, que pode ser

30 interposto entre uma porção (2) de fibra óptica da linha e uma segunda porção (4) de fibra óptica da linha, compreendendo uma fonte de radiação óptica de bombagem (7), um acoplador dicromático (6) adaptado para ser ligado à referida primeira porção de fibra óptica (2) da linha e ligado à fonte de ra35 diação óptica de bombagem (7) e a um comprimento (8) de fi17

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Ref: MM/90141/NV/PT
2WJ99Q

Mod. 71 - 20.000 βχ. - 90/06 bra óptica de núcleo activo, de modo único para ambas as radiações de sinal óptico e da bombagem óptica, tendo uma extre midade ligada ao acoplador dicromático (6) e a outra extremidade susceptivel de ser ligada à referida segunda porção de fibra óptica (4) da linha, dito amplificador (3) referido caracterizado por o acoplador dicromático (6) ser do tipo com preendendo dois comprimentos (9, 10) de fibra óptica de núcleo não activo dispostos lado a lado numa porção (11) do seu comprimento, onde são opticamente acoplados um ao outro por fusão dos respectivos revestimentos e postos substancialmente em comum pelos respectivos núcleos por estiramento dos próprios comprimentos, sendo ambos os ditos comprimentos de fibra óptica (9, 10) que formam o acoplador dicromático (6) de modo único para ambas as radiações de sinal óptico e de bombagem óptica.

2- . Amplificador (3) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto dos comprimentos de fibra óptica (9, 10) que formam o acoplador dicromático (6) terem nos seus respectivos revestimentos e núcleos uma distribuição de impurezas não activas idêntica à distribuição de impurezas não activas no revestimento e núcleo do comprimento (8) da fi. bra óptica de núcleo activo do próprio amplificador.
3- . - Amplificador (3) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de no acoplador dicromático (6) a relação entre o diâmetro do núcleo substancialmente comum dos dois comprimentos (9, 10) da fibra óptica componentes e o diâmetro dos núcleos dos ditos comprimentos nas suas extremidades ser da ordem dos 0,3 a 0,5 .
4^ã. -Amplificador (3) de acordo com a reivindica ção 1, caracterizado pelo facto do diâmetro do modo para o comprimento de onda do sinal nos comprimentos de fibra óptica (9, 10) formando o amplificador (3) ser substancialmente igual ao diâmetro do modo do referido comprimento de onda do sinal nas porções de fibra óptica (2,4) formando a linha para a qual o amplificador (3) é projectado.

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Ref: MM/90141/NV/PT

U.0UT1990

Mod. 71 - 20.000 βχ. - 90/06
5-. - Amplificador (3) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de no acoplador dicromático (6) o diâmetro do núcleo substancialmente comum dos dois comprimentos (9, 10) de fibra óptica componentes ser da ordem de 1,56 a 2,8 para comprimentos de onda de sinal e de bombagem de respectivamente 1536 -nm e 980 -nm.
6^â. - Amplificador (3) para linhas de telecomunicação de fibra óptica compreendendo a referida linha pelo menos uma porção (2) de fibra óptica de transmissão de sinal e pelo menos uma segunda porção (4) de fibra óptica de transmis são de sinal ligadas ópticamente uma à outra através de um am plificador (3) interposto entre elas, compreendendo o referido amplificador (3) uma fonte de radiação óptica de bombagem (7) , nm acoplador dicromático (6) ópticamente associado com a referida fonte de radiação óptica de bombagem (7) e a primeira porção de fibra óptica de transmissão (2) da linha, um com primento (8) de fibra óptica de núcleo activo, de modo único para ambas as radiações de sinal óptico e bombagem óptica saí das doacoplador dicromático (6), e ópticamente ligado a ele, sendo o referido comprimento (8) de fibra óptica de núcleo activo igualmente ligado ópticamente à segunda porção (4) da fibra óptica de transmissão de sinal da linha, caracterizado pelo facto de na referida linha o acoplador dicromático (6) ser do tipo compreendendo dois comprimentos (, 10) de fibra óptica de núcleo não activo dispostos lado a lado ao longo duma porção (11) do seu comprimento, onde são ópticamente ligados um ao outro por fusão dos respectivos revestimentos e postos substancialmente em comum pelos respectivos núcleos por estiramento dos próprios comprimentos, sendo ambos os com primentos de fibra óptica (9, 10) do acoplador dicromático de modo único para ambas as radiações de sinal óptico e bombagem óptica.
7-. - Amplificador (3) para linhas de telecomuni cação de fibra óptica de acordo com a reivindicação 6,caracte rizado por nas referidas linhas os comprimentos de fibra óptl

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Ref: MM/90141/NV/PT

Mod. 71 - 20.000 βχ. - 90/08 ca (9,10) que formam o acoplador dicromático (6) terem nos seus respectivos revestimentos e núcleos uma distribuição de impurezas não activas substancialmente idêntica à distribuição das impurezas não activas presentes no revestimento e no núcleo do comprimento (8) da fibra óptica de núcleo activo do pró prio amplificador (3).
8^ã. - Amplificador (3) para linhas de telecomuni cação de fibra óptica de acordo com a reivindicação 6,caracterizado por no acoplador dicromático (6) a relação entre o diâ metro do núcleo substancialmente comum dos dois comprimentos de fibra óptica (9, 10) e o diâmetro do núcleo dos referidos comprimentos nos seus extremos é da ordem dos 0,3 e 0,5 .
9-. - Amplificador (3) para linhas de telecomuni cação de fibra óptica de acordo com a reivindicação 6, caracte rizado por o diâmetro do modo para o comprimento de onda do sinal dos comprimentos de fibra óptica (9, 10) formando o amplificador (3) ser substancialmente igual ao diâmetro do modo para o comprimento de onda do referido sinal das porções (2,4) de fibra óptica de transmissão da linha.
10^ã. - Amplificador (3) para linhas de telecomunicação de fibra óptica de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por no acoplador dicromático (6) do amplificador (3) o diâmetro do núcleo substancialmente comum dos dosi comprimentos de fibra óptica componentes (9, 10) estar na ordem de 1,56 a 2,8 , sendo o sinal óptico e medida de radiação 1536 e 980 nm respectivamente.