PT97751B

PT97751B - Linhas de telecomunicacao de fibra optica compreendendo amplificadores opticos

Info

Publication number: PT97751B
Application number: PT97751A
Authority: PT
Inventors: Giorgio Grasso; Aldo Righetti
Original assignee: Pirelli Cavi Spa
Priority date: 1990-05-25
Filing date: 1991-05-23
Publication date: 1998-12-31
Also published as: HU911617D0; AU644869B2; HUT60579A; IT9020434A0; FI912525A; CS152591A3; CN1032029C; NO912000D0; KR910021006A; EP0458256A1; MY106157A; HU217495B; IT9020434A1; CN1057721A; TW218039B; PT97751A; IT1248821B; BR9102259A; JPH07107041A; KR100192229B1

Description

A presente invenção refere-se a uma linha de telecomunicações de fibra optica, fornecida com amplificadores ópticos de fibra activa no qual as reflexões em direcção aos amplificadores são contidas abaixo de um valor pré» -determinado.

E sabido que as fibras ópticas possuindo um núcleo dopado no qual a dopagem é levada a cabo através da utilização de substancias particulares tais como iões de terras raras, têm características de emissão estimulada e são adequadas para serem utilizadas como amplificadores épticos de fibra nas linhas de telecomunicações de fibra óptica para a telefonia civil.

Esses tipos de amplificadores são referidos nc pedido da patente Europeia 32. 90112920.5 do mesmo requerente.

Por amplificadores de fibra optica, também referidos como amplificadores de fibra activa optica, deve-se entender os amplificadores nos quais o sinal de transmissão óptico é amplificado como tal, enquanto mantendo a sua forma óptica, sem ser exigida uma recepção ou conversão do mesmo para outra forma, tal como por exemplo a electrónica, uma amplificação na forma referida e uma nova conversão para a forma óptica, e nos quais o elemento de amplificação consiste numa porção de fibra óptica do tipo atras descrito possuindo um comprimento pré-determinado, ligados em série entre dois comprimentos da fibra óptica da linha e munidos com oe respectivos meios de alimentação para alimentar o sinal de bombeamento óptico.

Os amplificadores deste tipo têm vantagens especiais para serem utilizados em linhas de telecomunicações porquanto eles oferecem ganhos elevados quando eles são utd

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lisados oomo amplificadores da linha, ganhos esses que podem ser levados para o valor desejado seleccionando adequadamente o comprimento de fibra activa e/ou os constituintes do dopador, ou, quando eles possam ser utilizados como amplificadores de potência, eles oferecem um elevado poder de amplificação.

Particularmente perigosas para os amplificadores são as reflexões de sinal que ocorrem nas extremidades da própria fihira.

Pelas Patentes Japonesas 52-155901 e 63-219186 e de Slectronics. letters”, vol. 24 h2 1, de 7 de Janeiro de 1988, paginas 36 q 38, fica-se a saber que num amplificador semi-condutor Laser ou óptico existe o risco de instabilidade e o surgir de oscilações devidas às reflexões nos terminais do amplificador.

has patentes e no ai*tigo referidos atras, com o fim de eliminar estas reflexões, ensina-se genericamente a acoplar um isolador óptico ao laser semi-condutor, o qua3 evita que a luz reflectida, pelas superfícies acopladoras entre as fibras da linha e estes dispositivos, alcance os próprios laser.

hum. amplificador de fibra activa não existem quaisquer superficies interfaciais entre as fibras da linha e o amplificador porque as fibras^1;s§o directamente soldadas à fibra activa do amplificador; por isso osfênómenos de reflexão não são geralmente esperados.

Descobriu-se contudo que num amplificador de fibra activa, na ausência de mecanismos limitadores da reflexão em direcção à fibra activa, ó impossível alcançar ganhos elevados de amplificação devido à ocorrência de ruído do tipo interferomótrico como um resultado dos batimentos entre o sinal directo e os sinais reflectidos nas próprias fibras de linha e em todos os eventos direccionados para a fibra activa; a presença do ruído interferomótrico tem pouca importância num amplificador semi-condutor o qual

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possui baixos ganhos e tamanhos de estrutura peqqenps, enquanto que ele se torna particularmente importante num amplificador de fibra activa capas de alcançar ganhos muito elevados e possuindo uma fibra activa de comprimento considerável geralmente na gama de algumas dezenas de metros, muito maior do que a distancia de coerência do sinal gerador do Laser.

Hum amplificador do tipo de fibra de núcleo a-ctivo levanta-se o problema de proteger a fibra activa contra essa fonte de ruído e de manter cada forma de reflexão, em direcção à própria fibra activa, abaixo de valores críticos de forma a não por em perigo a qualidade de transmissão, enquanto mantendo valores elevados no ganho de amplificação.

A pedido da Patente Europeia acima citada H2. 90112920.5 ensina a introduzir isoladores opticos nos amplificadores de fibra óptica, possuindo os referidos isola-dores uma reflectividade limitada abaixo de um valor crítico.

A invenção presente aspira a proporcionar uma linha de telecomunicações de fibra óptica compreendendo amplificadores ópticos de fibra activa na qual os amplificadores são protegidos contra todas as desvantagens resultantes das reflexões, de acordo com o ensinamento do pedido dt Patente Europeia H2 90112920.5, realçando ainda os parâmetros críticos permitindo escolher as caracteristicas de iso lação óptica mais adequadas para o ganho esperado do amplificador.

E um objectivo da presente invenção proporcionar uma linha de telecomunicações de fibra óptica, na qual um sinal optico de transmissão ó conduzido de um terminal da linha ao outro terminal sem regenerações, ao longo da qual pelo menos um amplificador de fibra óptica esta presente compreendendo um comprimento de fibra óptica activa com núcleo dopado no qual a dopagem

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«91 cias fluorescentes, caracterizada pelo facto de todas as fibras ligadas à fibra activa do amplificador ou pertencentes a cada amplificador possuírem dispositivos limitadores da reflexão, a reflectividade das quais, vista da extremidade aplainada da fibra activa, ó mais baixa em pelo menos 10 dB do que a reflectividade correspondente à dispersão Rayleigh na fibra no comprimento de onda de transmissão·

De preferencia os dispositivos limitadores da reflexão causam reflectividàdes das fibras, que convergem em direcção à fibra activa, as quais são iguais a ou mais baixas em 15 dB do que a reflectividade correspondentes à dispersão Rayleigh na fibra no comprimento de onda de transmissão.

De acordo com uma forma de realização particular, acima de tudo com o fim de se alcançar ganhos de amplificação elevados, todas as fibras ligadas à fibra activE do amplificador ou pertencentes a cada amplificador são munidas com dispositivos limitadores da reflexão possuindo uma refleetividade, vista da extremidade aplainada da fibrs activa, o valor absoluto da qual ó mais alto em pelo menos 10 dB e de preferência em pelo menos 15 dB do que o ganho de amplificação esperado.

mecanismo limitador da reflexão compreende isoladores ópticos de controlo da polarização localizados a jusante e a montante da fibra óptica activa do amplificador.

Os isoladores ópticos são de um tipo insensível à polarização do sinal de transmissão.

As fibras ligadas à fibra activa do amplifica·· dor, desprovidas de isoladores ópticos, possuem revestimentos anti-reflexão e/ou um corte oblíquo da(s) superficie(s; atravessado pelo sinal de transmissão dando origem a uma reflectividade no comprimento de onda do sinal de transmissão mais baixa em pelo menos 10 dB e preferentemente em pelo menos 15 dB do que a reflectividade correspondente a dispersão Rayleigh na fibra no comprimento de onda da traná4,

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missão, ou o valor absoluto da qual é maior em pelo menos 10 dB e preferentemente em pelo menos 15 dB do que o ganho amplificador esperado.

S também um objectivo da presente invenção prc> porcionar um amplificador óptico para linhas de telecomunicação- de fibra óptica do tipo fibra activa compreendendo uma fibra óptica activa possuindo um núcleo dopado com uma substância fluorescente, ligados nas extremidades respectivas às fibras ópticas de uma linha de telecomunicações, a cuja fibra activa óptica esta também ligada, através de respectivos dispositivos de acoplamento, pelo menos uma fibra óptica unida a uma fonte de um sinal de bombeamento óptico, caracterizada pelo facto de todas as fibras ligadas à fibra activa exibirem mecanismos limitadores da reflexão causando uma reflectividade, vista da extremidade aplãiaãdE da fibra activa, menor em pelo menos 10 dB e de preferencis em pelo menos 15 dB, do que a reflectividade correspondente à dispersão Rayleigh na fibra no comprimento de onda da transmissão, ou o valor absoluto da qual é mâior em pelo menos 10 dB e de preferencia em pelo menos 15 dB do que o ganho de amplificação esperado»

Ho amplificador acima o mecanismo limitador da reflexão compreende isoladores ópticos de controlo de polarização localizados no mesmo sentido e no sentido oposto da corrente da fibra óptica activa; os isoladores ópticos são do tipo insensível à polarização.

Cada isolador óptico possui uma reflectividade em direcçâo à fibra activa no comprimento de onda do sinal de transmissão menor em 10 dB e preferentemente em 15 dB dc que a reflectividade dada pela dispersão Rqyleigh na fibra da linha, ou o valor absoluto da qual é maior em pelo menos 10 dB e de preferencia pelo menos em 15 dB do que o ganho amplificador esperado.

A fibra óptica ligada à fonte de bombeamento óptica e desprovida de isoladores opticos e no terminal coa¹-5

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respondente ligado à referida fonte é munida com um mecanis mo limitador de reflexão compreendendo camadas de revestimento anti-reflexão e/ou um corte oblíquo da(s) superfície (s) atravessado pelo sinal de transmissão, fornecendo o referido mecanismo limitador da reflexão uma reflectividade

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Mod. 71 - 20.000 ex. - 90/08

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a qual e menor em 10 dB e preferentemente em 15 dB do que a reflectividade resultante da dispersão Rayleigh, ou o valor absoluto ds qual é maior em pelo menos 10 dB e preferer· temente em pelo menos 15 dB do que o ganho de amplificação esperado, estando incluídas as atenuações devidas à passagem do sinal de transmissão e do sinal reflectido através do mecanismo de acoplamento· terminal da fibra óptica ligada à fonte do sinal de bombeamento é cortado num angulo variando entre 52 e 102 em relação ao plano normal ao eixo da fibra.

A fibra conectada à fonte do sinal de bombeamento óptico é ligada à fibra activa através de um acoplador dicróico e os isoladores ópticos são colocados entre a fibra activa e a fibra óptica da linha, num respectivo terminal, e entre a fibra da linha e o acoplador Óptico imedia tamente contíguo à fibra activa, no outro terminal da própria fibra activa, a fibra ligada à fonte do sinal de bombeamento óptico é unida à fibra activa através de um acopla dor dicróico e um isolador optico é interposto entre a fibra activa e o acoplador dicróico.

Ro caso de amplificadores de potência operandc com um sinal de transmissão de força maior do que o poder de saturação do amplificador e ligado numa posição contígua ao laser emissor do sinal de transmissão, equipado com o respectivo isolador óptico de protecção, um isolador ópticc esta presente apenas no extremidade a Jusante da fibra actá· va na direcção da corrente do sinal de transmissão.

Mais detalhes se tornarão claros da seguinte descrição da invenção dada daqui para a frente com referência aos desenhos anexos, nos quais:

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- A figura 1 é um diagrama de uma linha de telecomunicações de fibra optica, munida com linha e amplificador de potência,

- A figura 2 é um diagrama estrutural de um amplificador de linha optica de fibra activa, de acordo com uma forma de realização preferida da invenção;

- A figura 3 é um diagrama estrutural de um amplificador ds linha óptica de fibra activa de acordo com uma forma de ree· lização alternativa;

- A figura 4 é um diagrama estrutural de um amplificador de potência óptica de fibra activa de acordo com a invenção.

Como se mostra na figura 1, uma linha de telecomunicações de fibra óptica geralmente compreende uma estação de emissão 1, e uma estação de recepção 2, afastadas uma da outra, centenas ou milhares de quilómetros de distancia, por exemplo; entreposta entre as duas estações esta uma fibra óptica 3, possuindo adequadas caracteristicas de transmissão, através da qual o sinal é conduzido de uma estação para a outra.

Para cobrir a desejada distancia total entre as estações 1 e 2 é necessário em primeiro lugar enviar um sinal de potência suficiente e subsequentemente compensar a atenuação do sinal ao longo da fibra; por isso a estação de emissão compreende, imediatamente após o laser 4 gerando o sinal optico a ser transmitido, um amplificador de potencia 5 adaptado para introduzir um sinal na linha o qual possui uma potência mais alta do que a alcançável ou da qur pode ser convenientemente gerada através do laser 4; além disso, após um certo comprimento da fibra, algumas centenas de quilómetros por exemplo, um primeiro amplificador da linha 6a está presente, na generalidade mostrado na figura, adaptado para reconduzir o sinal para um nível suficientemente elevado e seguido mais outros comprimentos de fibra e respectivos amplificadores 6b, 6o e por aí fora, as quais estão aqui presentes até que toda a distancia destinada

I

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Mod. 71 - 20.000 βκ. - 90/03 >

tenha sido percorrida*

Cs amplificadores 5, 6 podem com vantagem consistir em amplificadores ópticos; estes amplificadores são particuiarmente adaptados às aplicações estabelecidas porque neles o sinal mantém a forma óptica e por isso a sua leitura e conversão para uma forma electrónica assim como o processamento e amplificação e uma nova conversão para s forma óptica para correr novamente através da linha não sãc necessárias.

Estas operações, de facto, restringem a capacidade da linha, em especial em respeito à velocidade de transmissão a qual é condicionada pela velocidade de processamento dos aparelhos eletrónicos utilizados.

Pelo contrario, num amplificador tipo óptico o sinal permanece sempre sob uma forma óptica e por isso não esta sujeito às restrições de velocidade de transmissãc e às semelhantes.

Em adição é particuiarmente conveniente utilizar amplificadores ópticos do tipo da fibra óptica de núcleo activo.

De facto estes amplificadores permitem que sejam alcançados particuiarmente bons desempenhos tanto em ganho como em eficacia.

A estrutura de um amplificador de fibra óptice é mostrado em. diagrama na Eigura 2; a fibra da linha 3, na qual o sinal de transmissão que deve ser amplificado se propaga com um comprimento de onda^ , é ligada ao acoplaz ® z dor dicroico 7 no qual o sinal de transmissão e unide sobre uma única fibra de saída 8 com um sinal de bombeamento de comprimento de onda^ gerado por um emissor laser de bombeamento 9; uma fibra activa 10, ligada à fibra 8 saindo dc acoplador constitui o elemento de amplificação do sinal o qual é por isso introduzido novamente dentro da fibra da linha 3 assim continuando em direcção ao seu destino.

Para produzir a fibra activa 10 formando o ele-863488

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mento amplificador do conjunto, uma fibra óptica baseada en

bstancia fluorescente que, na presença de uma luz de bombee mento luminoso de comprimento de onda\ e capaz de gerar uma emissão estimulada coerente com o sinal de comprimento de onda de ti^ansmissão \ _Q, de forma que o sinal de saída aparece muito mais amplificado em relação ao sinal de entrada·

Sabe-se que em qualquer amplificador o ganho

G esta ligado às reflectividades R^, R₂ medidas nas extre· midades correspondentes pela reacção:

G(dB)<- 1/2 0^( dB) + R₂(dB)J , na qual as reflectividades R-μ R₂ são definidas como:

R(dB) = 10 lil (P-i/P-j.) onde é a força transmitida, enquanto P ó a força reflectida.

Substancialmente o que se disse antes significa que a obtenção de ganhos elevados no amplificador ó limitada pelas caracteristicas de reflexão nos terminais do próprio amplificador, ou, por outras palavras, para se alcançar elevados ganhos de amplificação ó necessário possuir reflectividades R-^ e R₂ altas.

De facto, se uma parte do sinal de luz presente dentro do amplificador ó reflectida de volta ao terminal correspondente, a referida parte ó amplificada, em parte reflectida outra vez no terminal oposto e introduzida de novo para dentro do amplificador, sendo o ciclo repetido varias vezes; quando as ditas reflexões e amplificações alcançam globalmente um valor alto ó possível alcançar-se urns oscilação, condição essa que torna impossível o correcto funcionamento do amplificador o que dita que o ganho maximc de amplificação deve ser limitado para evitar a ocorrência deste fenomeno.

Bm adição a este fenomeno, a reflexão de νοίΐε para dentro do amplificador do próprio sinal de transmissãc

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pelos elementos reflectores localizados a jusante do amplificador (a própria fibra da linha por exemplo) onde a referida reflexão ó amplificada outra vez e de novo reflectida pelos elementos reflectores localizados a montante do amplificador, dá origem a um fenómeno de batimento entre os sinais directos e reflectidos referidos como ruído interferomótrico.

Este ruído interferométrico torna-se particularmente importante no caso de amplificadores de fibra activa, os quais possuem um comprimento do elemento amplificador, isto e de fibra, maior do que o comprimento correspondente ao tempo de coerência do laser o qual gerou o sinal; sob estas condições de facto, perdendo-se a coerência entre os sinais directos e os reflectidos, o sinal reflectido torna-se deslocado em relação ao sinal directo e, se ele possui intensidade suficiente, torna-se prejudicial para a qualidade da transmissão.

As reflexões que podem ter lugar no amplificador podem ser devidas à presença de superfícies interfaciais nos seus terminais como um resultado dos fenómenos bem conhecidos de refracção, mas também na ausência destas superfícies, como no caso de amplificadores de fibra, nos quais o elemento amplificador consiste numa fibra activa 10 directamente soldada ao acoplador 7 e às fibras da linha, ó a dispersão no interior da fibra da linha para baixo e para cima do amplificador (conhecida como dispersão S.ayleigh) que produz uma reflexSo da força luminosa.

Hotou-se de facto que a dispersão Hayleigh a qual ocorre em toda a fibra, produz uma reflectividade, o valor da qual e de cerca de -30 dB.

Outras formas de reflexão podem ser produzidas quando fortes energias luminosas são transmitidas, devido ao fenómeno conhecido como dispersão Brillouin.

De acordo com a presente invenção, as limitações ao ganho máximo alcançável num amplificador de linha

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resultante dos fenómenos de reflexão descritos acima podem ser eliminados colocando isoladores ópticos 11 a jusante e a montante da fibra de amplificação; em particular, um isolador óptico 11a está localizado a montante do acoplador 7, imediatamente depois da fibra da linha 3 θ um isolador óptico 11b esta localizado a jusante da fibra IC antes do próximo comprimento de fibra de linha 3·

Os isoladores ópticos são aparelhos adajrfcados para permitirem a passagem unidirecional da luz; para os fins da presente invenção os isoladores óptioos necessitam ser do tipo independente da polarização do sinal de transmissão, possuir um grau de isolamento pelo menos maior do que 20 dB e exibir uma reflectividade baixa, pelo menos menor em 10 dB do que o valor de reflectividade dado pela dispersão Hayleigh numa fibra dum comprimento infinito e preferentemente menor em pelo menos 15 dB do que o valor atras.

De facto descobriu-se que a presença de isoladores possuindo as características atrás garante que o elemento activo do amplificador, que é a fibra dopada, pode operar sob condições as quais estão muito longe daquelas nas quais os ruídos resultantes da3 reflexões de natureza diveisa como descritas atrás podem ocorrer na presença de ganhos de amplificação usualmente realizável com amplificadores de fibra os quais são de cerca de 30 dB, valor esse que corresponde substancialmente ao valor absoluto da reflectividade dada pela dispersão Sayleigh numa fibra de comprimento infinito.

Bara se obter ganhos mais altos un valor de reflectividade correspondentemente baixo e exigido, reflectividade essa que de acordo com a invenção deve ter ém:todos os pontos um valor absoluto maior em pelo menos 10 dB, e preferentemente em pelo menos 15 dB, do que o valor esperado de amplificação.

Nos mecanismos precedentes por exemplo, para se obter um ganho de 40 dB, a reflectividade em direcção à

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fibra activa em cada fibra ligada a própria fibra activa deve ser pelo menos menor do que -50 dB e preferentemente mais baixo do que -55 dB para o comprimento de onda de transmissgo.

As caracteristicas da reflectividade prescritas dos isoladores podem ser obtidas através de mecanismos conhecidos, tais como os revestimentos em diversas camadas, superfícies atravessadas pelo sinal de transmissão oblíquas à direcçâo de propagação do próprio sinal e os semelhantes este mecanismo é geralmente bem conhecido no estado da técnica e por isso não será descrito mais.

Bm adição, para evitar ruídos gerados pelas reflexões, de acordo com a presente invenção, a fibra 12 também, a qual transmite a energia de bombeamento luminoso ao acoplador 7 e por isso à fibra activa 10, deve ter uma reflectividade limitada em direcçâo à própria fibra activa; de facto uma fracção da energia luminosa no comprimento de onda de transmissão a qual se propaga de volta para o acoplador 7 é enviada dentro da fibra 12, viste que os acopladores geralmente utilizados para esse fim nos dois ramais acoplados não possuem uma separação absoluta entre dois comprimentos de onda para os quais os acopladores por si mesmos são projectados; devido a esta separação não absoluta, uma percentagem não insignificante de energia luminoso no comprimento de onda da transmissão, por exemplo na gama de alguns por cento, é acoplada sobre o ramal acoplador transportando a energia de bombeamento.

Se esta fracção de luz no comprimento de onda de transmiesão na extremidade da fibra 12 onde ela é ópticamente ligada ao laser de bombeamento 9, encontra uma reflexão, sera enviada de novo, através do acoplador 7, para o interior da fibra activa e contribuirá também para os fenómenos acima descritos gerando o ruído interferométrico.

Bor isso para a fibra 12, um valor de reflectã vidade mais baixo em 10 dB, e preferentemente em 15 dB, do

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que o valor correspondente à dispersão Rayleigh numa fibra infinita menos duas vezes o valor de atenuação gerado pela passagem do comprimento de onda da transmissão no ramal de bombeamento do acoplador, é necessário.

Por outras palavras, é necessário que, na extremidade da fibra activa 10 ligada à fibra 8, a reflectividade sobre qualquer fibra convergendo para ela seja globalmente menor em pelo menos 10 dB, e preferentemente em 15 dB, do que aquela correspondente à dispersão Rayleigb numa fibra infinita (ou correspondentemente, o valor absoluto da qual é maior do que o ganho esperado); de igual modo, a reflectividade na extremidade oposta da fibra 10 deve ser limitada.

As característícas da reflectividade prescritas da fibra 12 podem ser obtidas através de expedientes eonheeidos no estado da técnica, tais como os revestimentos em diversas camadas ou as superfícies oblíquas; em particular o corte oblíquo da superfície final 13 da fibra 12 acoplade ao laser 9 num ângulo preferentemente na gama de 52 a 102 garante uma reflectividade menor do que -15 dB a qual, adicionada às atenuações devidas à passagem através do acoplador 7 de cerca de -20 dB para cada passagem por exemplo, origina uma reflectividade total vista do terminal da fibra 10 de -55 dB, menor em cerca de 15 dB do que a reflectividade dada pela dispersão Rayleigh (cerca de -30 dB).

Os fenómenos da reflexão na fibra 12 podem também ser eliminados dispondo o isolador optico 11a a jusante do acoplador 7, imediatamente antes da fibra activa, como se mostra na Figura 3; esta solução, a qual permite a utilização de expediente^anti-reflexão para serem utilizados na extremidade da fibra 12, pode ser adaptada no caso em que a perda de força de bombeamento a qual tem lugar enquan to o isolador esta sendo percorrido não é prejudicial ao bom funcionamento do amplificador.

lio caso de amplificadores de potência directa-13-

jusante do laser de transmissão 4 os quais com um sinal de entrada possuindo um nível

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Case Ρ. 615 mente ligados a são alimentados alto, mais alto do que o chamado nível de saturação além do qual o poder do sinal de transmissão saindo do amplificador depende apenas do poder de bombeamento alimentado e c qual emite um poder luminoso elevado (maior do que 4 dBm por exemplo) em adição aos fenómenos previamente descritos, o efeito do ruídoeoriginado pela reflexão devida à dispersão Brillouin pode ocorrer, no qual a energia luminosa admi tidc dentro da fibra de linha óptica saindo do amplificado! excita vibrações nos átomos da fibra, vibrações essas que por sua vea dão origem à geração de um sinal refleotido de um comprimento de onda ligeiramente menor do que o sinal directo.

Bste sinal reflectido pode gerar um batimento com o sinal de transmissão directo, tanto que pode dar origem a um ruído prejudicando a qualidade da transmissão adicionando-se aos fenómenos préviamente descritos.

Duma linha de telecomunicações, como se mostre em diagrama na Pigura 1, o equipamento de emissão do sinal, genericamente identificado por 14 na Pigura, prevê a presença de um isolador óptico 15 imediatamente depois do laser 4, isolador óptico esse que executa a função de proteger o próprio laser contra reflexões as quais podem causar danos à respectiva estrutura; de acordo com a invenção um amplificador de energia 5 o qual é contíguo à unidade 14, pode por isso dispensar a presença do isolador óptico 11a na renpectiva entrada, como se mostra na Pig. 4, porque a função de eliminar as reflexões em direcção à fibra activa do amplificador pode ser neste caso atribuída ao já existente isolador 15.

As restantes partes do amplificador de energia mostrado na Pigura 4 são idênticas, no que se refere a representação gráfica, aquelas descritas para os amplificadores da linha e por conseguinte foram-lhes atribuídos os mes—14—

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L/23 MAUsfí mos números de referencia.

À laia de exemplo uma linha de telecomunicações foi completada de acordo com o diagrama mostrado na Figura 1, empregando como laser de transmissSo um laser DFB modulado directamente do tipo tradicional possuindo um comprimento de onda de emissão de 1535 nm; a estação de recepção 2 consistiu num receptor do conhecido tipo de pino/ HBMT, seguido por amplificadores de faixa larga não mostrados.

A linha 3 foi constituída por fihras de dispersão deslocadas de fraca atenuação possuindo uma dispersão zero próxima do comprimento de onda da transmissão utilizado; o comprimento de toda a linha era de 300 Km ao quah correspondia uma atenuação de 60 dB.

A linha compreendia dois amplificadores ópticos da linha 6 e um amplificador de energia 5; estes amplificadores eram amplificadores de fibra aotiva e consistiam numa fibra activa baseada em silicone 10, dopada com germónio e órbio, bombeada com um laser 9 consistindo um laser Nd-YAG miniaturizado, duplicado em frequência e diodo bombeado; os amplificadores da linha tinham a estrutura mostrada na Figura 2 e o amplificador de energia a estrutura mostrada na Figura 4.

Os amplificadores da linha tinham cada um um ganho total de 20 dB. 0 amplificador de energia possuía um poder de saturação igual a 9 dBm e um poder de entrada de 0 dBm.

Os isoladores opticos 11 eram isoladores de controle de polarização, de um tipo independente da polarização do sinal de transmissSo, possuindo um isolamento maior do que 35 dB e uma reflectividade menor do que -50 dB; isoladores deste tipo estão à disposição no mercado e por isso a sua estrutura não será descrita com mais pormenor.

terminal 13 da fibra 12 ligado ao laser de

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ΜΑΙ.Έ91 bombeamento foi cortado num angulo de 52.

A transmissão obtida por esta estrutura tinha um poder receptor de -20 dB e um ruído correspondente a 40 dBm.

Para comparação uma transmissão foi completada utilizando a mesma estrutura de prova como a descrita atras, na qual os isoladores ópticos 11 disponíveis comercialmente foram empregues os quais tinham uma reflectividade igual a -30 dB (correspondente à reflectividade devida à dispersão Rayleigh na fibra e adaptada para evitar o surgimento de oscilação na presença de um ganho superior a 30 dB); sol estas condições, apesar de não existirem oscilações, foi notado um ruído possuindo uma intensidade de -30 dBm, suficiente para evitar a correcta recepção de transmissão, ruído esse que ó julgado ser devido ao efeito do ruído interferometrico resultante da dispersão Rayleigh e da dispersãc Brillouin dentro dos amplificadores de fibra activa.

Os amplificadores ópticos 7 são mostrados em diagrama nas Figuras como acopladores de fibra fundida, a utilização dos quais e particularmente conveniente para o acabamento de· amplificadores de fibra activa; contudo, também é possível utilizar-se outros tipos de acopladores óptlcos, por exemplo do tipo usado em micro óptica; também se requer para os acopladores, em particular quando eles não são do tipo de fibra fundida, uma reflectividade menor em pelo menos 10 dB do que a reflectividade dada pela dispersão Rayleigh ou com um valor absoluto maior do que o ganho de amplificação para o qual o amplificador é projectado.

muitas variações e modificações podem ser introduzidas sem se afastarem do escopo do espírito da invenção nas suas características gerais.

Claims

-REIVINDICAÇÕESlã.- Linha de telecomunicação de fibra óptica, na qual um sinal de transmissão óptico é conduzido de uma

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23 MÁF1S91 extremidade da linha para a outra extremidade sem regenerações, ao longo da qual pelo menos um amplificador de fibra óptica (6a, 6b, 6e) esta presente compreendendo um comprimento de fibra óptica activa (10) possuindo um núcleo dopado” no qual a dopagem e executada por substâncias fluorescentes, caracterizada pelo facto de todas as fibras ligadas à fibra activa (10) do amplificador ou pertencentes a cada amplificador (6a, 6b, 6c) possuírem meios limitadores da reflexão, a reflectividade que vista da extremidade revestida da fibra activa, e menor em pelo menos 10 dB do que a reflectividade correspondente à dispersão Rayleigh na fibra no comprimento de onda de transmissão.

21,- Linha de telecomunicação de fibra óptica de aoordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo facto dos meios limitadores da reflexão causarem reflectividades das fibras, que convergem em direcção à fibra activa (10), as quais são iguais a ou menores em 15 dB do que a reflectividade correspondente à dispersão Rayleigh na fibra no comprimento de onda da transmissão.

31.- Linha de telecomunicação de fibra óptica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo facto de todas as fibras ligadas à fibra activa do amplificador ou pertencentes a cada amplificador (6a, 6b, 6c) serem fornecidas com meios limitadores da reflexão possuindo uma reflectividade, vista da extremidade revestida da fibra activa, valor absoluto da qual ó maior em pelo menos 10 dB e de preferencia pelo menos em 15 dB do que o alcanoe esperado do amplificador.

41.- Linha de telecomunicação de fibra óptica de acordo com a reivindicação 1 ou 3, caracterizada pelo facto de os meios limitadores da reflexão compreenderem isoladores ópticos de controlo de polarização (11a, 11b) localizados no sentido ascendente e no sentido descendehte dt fibra activa óptica (10) do amplificador (6).

51·— Linha de telecomunicação de fibra ópticE

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1^/23 MAL|j9i de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo facto dos isoladores ópticos (11a, 11b) serem de um tipo insensível à polarização do sinal de transmissão.

62·- Linha de telecomunicação de fibra óptica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo facto das fibras ligadas à fibra activa do amplificador, desprovidas de isoladores ópticos, possuírem revestimentos anti-reflexão e/ou um corte oblíquo da(s) superfíeie(s) atravessado pelo sinal de transmissão dando origem a uma reflectividade no comprimento de onda do sinal de transmissão menor em pelo menos 10 dB e preferentemente em pelo menos 15 dB do qus a reflectividade correspondente à dispersão Rayleigl. na fibra no comprimento de onda da transmissão.

72.- Linha de telecomunicação de fibra óptica de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo facto de as fibras ligadas à fibra activa (10) do amplificador (6), desprovida de isoladores ópticos, possuírem revestimentos anti-reflexão e/ou um corte oblíquo da(s) superfície(s) (13) atravessado pelo sinal de transmissão dando origem a uma reflectividade no comprimento de onda do sinal de transmissão, valor absoluto da qual é maior em pelo menos 10 dB e preferentemente em pelo menos 1§ dB do que 0 alcance esperado do amplificador.

82·- Amplificador optico para linhas de telecomunicação de fibra óptica do tipo de fibra activa tal como reivindicadãssnas reivindicações 1 a 7, compreendendo uma fibra óptica activa (10) possuindo um núcleo dopado no qual a dopagem ó levada a cabo por uma substancia fluorescente, ligada nas extremidades correspondentes às fibras ópticas de uma linha de telecomunicação à qual a fibra óptica activa (10) está também ligada através dos respectivos meios de acoplamento (7)» pelo menos uma fibra óptica (12) ligada a uma fonte de um sinal de bombeamento optico (9), caracterizado pelo facto de todas as fibras ligadas à fibm activa (10) exibirem meios limitadores de reflexão causando

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Oase B.615 uma reflectividade, vista da extremidade revestida da fite activa, menor em pelo menos 10 dB do que a reflectividade correspondente à dispersão Rayleigh na fibra no comprimento de onda de transmissão.

92.- Amplificador óptico de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo facto dos meios limitadores da reflexão causarem reflectividades das fibras que convergem em direcção à fibra activa (10) as quais são menores em pelo menos 15 dB do que a reflectividade devida à dispersão Rayleigh na fibra.

102.- Amplificador óptico de acordo com a reivindioação 8, caracterizado pelo facto de todas as fibras ligadas à fibra activa (10) possuírem meios limitadores da reflexão exibindo uma reflectividade, vista da extremidade revestida da fibra activa, valor absoluto da qual e maior em pelo menos 10 dB e preferentemente em pelo menos 15 dB do que o alcance do amplificador esperado.

112.- Amplificador óptico de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo facto dos meios limitadores da reflexão compreenderem isoladores ópticos de controlo da polarização (11a, 11b) localizados no sentido e contra o sentido da fibra óptica activa (10).

122.- Amplificador óptico de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo facto dos isoladores ópticos (11a, 11b) serem do tipo insensível à polarização do sinal de transmissão.

133.- Amplificador óptico de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo facto de cada isolador épíieo (11a, 11b) possuir uma reflectividade em direcção à fibra activa no comprimento de onda do sinal de transmissão mais baixo em pelo menos 10 dB e preferentemente em 15 dB do que a reflectividade dada pela dispersão Rayleigh na fibra da linha.

142.- Amplificador óptico de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo facto de cada isolador

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Case P.615 optico (11a, 11b) possuir uma reflectividade em direcçâo à fibra activa (10), no comprin.en.to de onda do sinal de transmissão, valor absoluto do qual é maior em pelo menos 10 dB e preferentemente em pelo menos 15 dB do que o alcance esperado do amplificador.

153.- Amplificador óptico de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo facto da fibra (12) ligade à fonte de bombeamento óptica (9) ser desprovida de isoladores ópticos e na extremidade (13) correspondente ligada ε referida fonte (9) ser dotada de meios limitadores da reflexão compreendendo camadas de revestimento anti-reflexão e/ou um corte oblíquo da(s) superfície(s) atravessada pelo sinal de transmissão, fornecendo os referidos meios limitadores de reflexão uma reflectividade a qual é menor em 10 dB e preferentemente em cerca de 15 dB do que a reflectividade resultante da dispersão Bayleigh, estando incluídas as atenuações devidas à passagem do sinal de transmissão e do sinal reflectido através dos meios acopladores.

I6â.- Amplificador óptico de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo facto da fibra (12) ligada à fonte de bombeamento óptica. (9) ssr desprovida de isoladores ópticos e na extremidade respectiva ligada à referida fonte ser munida de meios limitadores de reflexão compreendendo camadas de revestimento de anti-reflexão e/ou um corte oblíquo da(s) superfície(s) atravessado pelo sinal de transmissão, fornecendo os referidos meios limitadores da reflexão uma reflectividade, valor absoluto da qual é maiol em pelo menos 10 dB e preferentemente em pelo menos 15 dB do que o alcance esperado do amplificador sendo incluídas as atenuações devidas à passagem do sinal de transmissão e do sinal reflectido através dos meios acopladores.

l?ã.» Amplificador óptico de acordo com a reivindicação (15) caracterizado pelo facto da extremidade (13) da fibra óptica (12) ligada à fonte de bombeamento do sinal (9) ser cortada num ângulo variando entre 52 e 102 en —20—

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Case P.615 relação ao plano normal para o eixo da fibra.

18B.- Amplificador óptico de acordo com a reivindicação 15, caracterizado peio facto da fibra (12) ligada à fonte (9) do sinal de bombeamento óptico estar ligada à fibra activa (10) através de um acoplador dicróioo (7) e os isoladores ópticos (11a, Ilb) estarem colocados entre a fibra activa (10) êsa fibra da linha óptica (3), numa extremidade respectiva, e entre a fibra da linha (3) θ o aco·* plador óiitico (7) imediatamente contígua à fibra activa (10), na outra extremidade da própria fibra activa.

192.- Amplificador óptico de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo facto da fibra (12) ligada à fonte (9) do sinal óptico de bombeamento estar ligada à fibra activa (10) através dum acoplador dicróico (7) e um isolador óptico (11a) estar colocado entre a fibra activa (10) e o acoplador dicróico (7).

20â.- Amplificador óptico de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo facto de no caso dos amplificadores de potência (5) que operam com um sinal de transmissão de força maior do que o poder de saturação do amplificador e ligado a uma posição contígua ao laser de emissão do sinal de transmissão (4), equipados com um respectivo isolador óptico de protecção (15), um isolador optico (11b) estar presente apenas na extremidade a jusante da fibra activa (10) na direcção da corrente do sinal de transmissão. _ . . - _Ί „