RU2087077C1

RU2087077C1 - Fiber-optic communication line and its optical amplifier

Info

Publication number: RU2087077C1
Application number: SU4830543/09A
Authority: RU
Inventors: Грассо Джорджо; It]; Ригетти Альдо; Фонтана Флавио
Original assignee: Пирелли Кави С.п.А.
Priority date: 1990-07-20
Filing date: 1990-07-20
Publication date: 1997-08-10

Abstract

FIELD: communications engineering. SUBSTANCE: fiber-optic communication line has amplifiers 6-9 built around optical fibers with active core for signals transmitted. Two optical-pump emitting laser diodes 19,20 are connected to each active optical fiber incorporated in line amplifiers 6-9, one on each end of optical fiber. First diode 19 of the two runs continuously and diode 20 is held in reserve and starts functioning as soon as first one fails. Laser diodes 19,20 are coupled with microprocessor unit 29 capable of forcing them to send alarm signals to line stations 10, 11 and to receive control signals from the latter which change application of these diodes 19, 20. EFFECT: improved reliability. 5 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к оптоволоконной линии связи, подобной подводной линии, содержащей усилители передаваемых оптических сигналов, тип которых определяется тем, что для усиления используются части оптического волокна с активным сердечником. The invention relates to a fiber optic communication line, similar to an underwater line, containing amplifiers of transmitted optical signals, the type of which is determined by the fact that parts of an optical fiber with an active core are used for amplification.

Изобретение также относится к усилителям оптических сигналов для оптоволоконных линий связи, подобных подводным линиям и т.д. в которых усилители размещены в труднодоступных местах, тип которых определяется тем, что в них используются отрезки оптического волокна с активным сердечником. The invention also relates to optical signal amplifiers for fiber optic communication lines, like submarine lines, etc. in which amplifiers are located in inaccessible places, the type of which is determined by the fact that they use segments of an optical fiber with an active core.

Как известно, оптические волокна с так называемым активным сердечником имеют внутри покрытия по крайней мере сердечник, содержащий присадочные вещества, которые помимо повышения индекса преломления сердечника над индексом преломления покрытия становятся источниками оптического излучения с длиной волны λ₁ которые используются для передачи после воздействия на них излучения с длиной волны λ₂ (которая отличается от λ₁), которая зависит от конкретно использованных присадочных веществ /2/.It is known that optical fibers with the so-called active core have at least a core inside the coating containing filler substances, which, in addition to increasing the core refractive index over the coating refractive index, become sources of optical radiation with a wavelength of λ ₁ which are used to transmit radiation after exposure with a wavelength of λ ₂ (which differs from λ ₁ ), which depends on the specifically used filler substances / 2 /.

Примерами присадочных веществ с таким свойством являются эрбий и неодим. Erbium and neodymium are examples of fillers with this property.

В частности, эмиссия оптического излучения с длиной волны λ₁ имеет место, когда по оптическому волокну проходит излучение с длиной волны λ₂ обычно называемое излучением оптической накачки.In particular, emission of optical radiation with a wavelength of λ ₁ occurs when radiation with a wavelength of λ _2, commonly referred to as optical pump radiation, passes through an optical fiber.

Этим объясняется явление усиления сигналов, выполняемое так называемыми сердечниково-активными оптическими волокнами, кратко описанными выше. This explains the phenomenon of signal amplification, performed by the so-called core-active optical fibers, briefly described above.

Усилители, представляющие собой отрезки сердечниково-активного оптического волокна, являющиеся частями оптоволоконной подводной линии связи, вытеснят из употребления оптико-электронные ретрансляторы передаваемых сигналов по причине более высокой в сравнении с последними надежности, что является следствием меньшего количества электронных компонентов. Amplifiers, which are segments of a core-active optical fiber, which are parts of a fiber optic submarine communication line, will displace optical-electronic transmitters of transmitted signals due to their higher reliability compared to the latter, which is a consequence of fewer electronic components.

Как известно, электронные компоненты играют существенную роль в работе оптикоэлектронных ретрансляторов на высоких частотах. As you know, electronic components play a significant role in the operation of optoelectronic repeaters at high frequencies.

Это объясняется тем, что в оптоэлектронных ретрансляторах входной оптический сигнал, модулированный высокой частотой, преобразуется в электрический сигнал высокой частоты, далее этот электрический сигнал усиливается на высокой частоте, а затем названный усиленный электрический сигнал преобразуется обратно в усиленный оптический сигнал высокой частоты, который передается с выхода таких ретрансляторов. This is because in the optoelectronic repeaters the input optical signal modulated with a high frequency is converted into a high frequency electric signal, then this electric signal is amplified at a high frequency, and then the named amplified electric signal is converted back to an amplified high frequency optical signal, which is transmitted from output of such repeaters.

Именно эти высокочастотные электронные компоненты показали себя весьма ненадежными для длительной работы, а по причине их отказов возникают перерывы в эксплуатации линии. It is these high-frequency electronic components that have proved to be very unreliable for long-term operation, and because of their failures, interruptions in the operation of the line occur.

Этот недостаток, очевидно, очень опасен при эксплуатации, в частности, оптоволоконных подводных линий связи, помимо этого, не следует забывать о трудности доступа к оптоэлектронным повторителям с целью их ремонта и о длительности работ по восстановлению работоспособности такой линии. This drawback is obviously very dangerous when operating, in particular, fiber-optic submarine communication lines, in addition, we should not forget about the difficulty of access to optoelectronic repeaters for the purpose of their repair and the duration of the work to restore the operability of such a line.

В противоположность оптоэлектронным ретрансляторам известные усилители, построенные на сердечниково-активных оптических волокнах, не содержат высокочастотных электронных компонентов и имеют один чувствительный элемент, которым является генератор излучения оптической накачки, который, вообще говоря, представляет собой лазер, лазерный диод или нечто подобное. In contrast to optoelectronic repeaters, well-known amplifiers built on core-active optical fibers do not contain high-frequency electronic components and have one sensitive element, which is an optical pump radiation generator, which, generally speaking, is a laser, a laser diode, or something similar.

Однако хотя оптоволоконные линии связи, имеющие сердечниково-активные оптоволоконные усилители, более надежны в сравнении с оптикоэлектронными ретрансляторами в смысле меньшей вероятности отказа, они не способны общаться с терминалами линии в случае подводных линий с наземными концами, чтобы передать предупреждения об опасности сигнал, а в случае отказа их практически невозможно локализовать на линии. However, although fiber-optic communication lines having core-active fiber-optic amplifiers are more reliable in comparison with optoelectronic repeaters in the sense of a lower probability of failure, they are not able to communicate with line terminals in the case of submarine lines with land ends to transmit danger warnings, and in in case of failure they are almost impossible to localize on the line.

По этой причине в оптоволоконной линии связи необходимо создавать некоторое множество резервных оптических каналов как в кабелях, так и в ретрансляторах или усилителях, причем полностью независимых друг от друга, которые задействуются, когда работающий оптический канал выходит из строя, и ясно, что это влечет существенную сложность и снижение эффективности известных оптиковолоконных линий связи. For this reason, it is necessary to create a number of redundant optical channels in the fiber optic communication line both in cables and in repeaters or amplifiers, which are completely independent from each other, which are activated when the working optical channel fails, and it is clear that this entails significant the complexity and effectiveness of the known optical fiber communication lines.

Целью изобретения является повышение надежности и эффективности оптоволоконных линий связи, которые имеют усилители передаваемых сигналов, путем обеспечения возможности осуществлять управление с терминальных станций посредством оптических сигналов рабочими параметрами любого подобного усилителя линии и также кабельных оптических волокон таким образом, чтобы удерживать все оптические каналы в оптимальных рабочих условиях, чтобы сократить число резервируемых оптических каналов, чтобы имелась возможность вмешательства для восстановления работоспособности оптического канала в случае неисправности внутри какого-либо усилителя и немедленной локализации с наземных концов того участка линии, на котором случилась неисправность, и сокращение длительности вмешательства. The aim of the invention is to increase the reliability and efficiency of fiber-optic communication lines that have amplifiers of transmitted signals by providing the ability to control from the terminal stations through optical signals the operating parameters of any such line amplifier and also cable optical fibers in such a way as to keep all optical channels in optimal working conditions to reduce the number of redundant optical channels so that there is the possibility of intervention for recovery increasing the operability of the optical channel in the event of a malfunction inside any amplifier and immediate localization from the ground ends of the section of the line where the malfunction occurred, and reducing the duration of the intervention.

На фиг. 1 дана оптоволоконная линия связи; на фиг. 2 элементы усилителя, используемого в оптоволоконных линиях связи; на фиг. 3 компоненты усилителя, представленного на фиг. 2; на фиг. 4 конкретный вариант осуществления схемы усилителя; на фиг. 5 конкретный вариант осуществления другого элемента усилителя, содержащего лазер для излучения оптической накачки; на фиг. 6 альтернативный вариант усилителя, представленного на фиг. 5; на фиг. 7 схема следующего варианта усилителя. In FIG. 1 is given a fiber optic communication line; in FIG. 2 elements of the amplifier used in fiber optic communication lines; in FIG. 3 components of the amplifier of FIG. 2; in FIG. 4 a specific embodiment of an amplifier circuit; in FIG. 5 is a specific embodiment of another amplifier element comprising a laser for optical pump radiation; in FIG. 6, an alternative embodiment of the amplifier of FIG. 5; in FIG. 7 is a diagram of a further embodiment of an amplifier.

Оптоволоконная линия связи, принадлежащая определенному типу линий и соответствующая настоящему изобретению, схематично изображена на фиг. 1, она содержит некоторое множество оптических кабелей 1,2,3,4 и 5, расположенных последовательно один за другим и парно соединенных оптическими усилителями 6,7,8 и 9, для оптических сигналов, передаваемых по этой линии. An optical fiber communication line belonging to a certain type of lines and corresponding to the present invention is shown schematically in FIG. 1, it contains a plurality of optical cables 1,2,3,4 and 5 arranged in series one after another and paired with optical amplifiers 6,7,8 and 9, for optical signals transmitted along this line.

По концам линии располагаются передающий блок 10 и приемный блок 11. At the ends of the line are the transmitting unit 10 and the receiving unit 11.

Оптические волоконные кабели 1,2,3,4 и 5 могут принадлежать любому известному типу и иметь механически прочную броню, способную выдерживать механические растягивающие усилия во время укладки или ремонта линии, сердечник, имеющий по крайней мере одно оптическое волокно, заключенное в герметичную оболочку, и электрические проводники для питания усилителей передаваемых сигналов. Optical fiber cables 1,2,3,4 and 5 can belong to any known type and have mechanically strong armor capable of withstanding mechanical tensile forces during installation or repair of the line, a core having at least one optical fiber enclosed in a sealed sheath, and electrical conductors for powering the transmit signal amplifiers.

Поскольку оптические кабели 1,2,3,4 и 5 могут быть однотипными или отличаться друг от друга, принадлежа к различным известным типам, описание их структур не дано. Since the optical cables 1,2,3,4 and 5 can be of the same type or differ from each other, belonging to various known types, a description of their structures is not given.

Как сказано выше, оптические кабели 1,2,3,4 и 5 соединены попарно оптическими усилителями 6,7,8,9 передаваемого сигнала. As mentioned above, optical cables 1,2,3,4 and 5 are connected in pairs by optical amplifiers 6,7,8,9 of the transmitted signal.

В частности, кабели 1 и 2 соединены усилителями 6, кабели 2 и 3 соединены усилителем 7, кабели 3 и 4 соединены усилителем 8 и кабели 4 и 5 соединены усилителем 9. In particular, cables 1 and 2 are connected by amplifiers 6, cables 2 and 3 are connected by amplifier 7, cables 3 and 4 are connected by amplifier 8 and cables 4 and 5 are connected by amplifier 9.

На фиг. 2 схематично изображен один из оптических усилителей, которым для примера выбран усилитель 6, соединяющий два оптических кабеля, например 1 и 2. Оптический усилитель 6 имеет герметичную оболочку 12, которая содержит устройство, описание которого дано ниже, выполняющее: усиление оптических сигналов, поступающих по кабелю 1, передачу усиленных сигналов на кабель 2, оповещение любого из блоков 10 или 11 о рабочих условиях усилителя, управление состояниями оптических волокон 13 и 14 и действия над усилителем в соответствии с управляющими сигналами, подаваемыми одним из блоков 10 или 11. In FIG. 2 schematically shows one of the optical amplifiers, for which an amplifier 6 is selected for example, connecting two optical cables, for example 1 and 2. Optical amplifier 6 has a hermetic sheath 12, which contains a device described below, which performs: amplification of optical signals received via cable 1, transmitting the amplified signals to cable 2, notifying any of blocks 10 or 11 about the operating conditions of the amplifier, controlling the states of the optical fibers 13 and 14, and acting on the amplifier in accordance with the control signals given by one of the blocks 10 or 11.

Герметичная оболочка 12 также обладает достаточной механической прочностью, чтобы выдерживать гидростатическое давление в окружающей среде, в которой размещен усилитель, и механические нагрузки во время укладки или восстановительных работ на линии. The hermetic shell 12 also has sufficient mechanical strength to withstand hydrostatic pressure in the environment in which the amplifier is located, and mechanical stresses during installation or restoration work on the line.

Однако сказанное выше не следует понимать как нечто ограничительное, поскольку механически прочная конструкция усилителя 6 может не совпадать с герметичной оболочкой 12. However, the above should not be understood as something restrictive, since the mechanically robust design of the amplifier 6 may not coincide with the sealed enclosure 12.

Далее герметичная оболочка 12 соединена герметичным образом с концами оптических кабелей 1 и 2, примыкающими к оптическому усилителю 6, и все оптические волокна 13 и 14 оптических кабелей 1 и 2 соответственно пронизывают герметичную оболочку 12 оптического усилителя. Next, the sealed sheath 12 is connected in a sealed manner to the ends of the optical cables 1 and 2 adjacent to the optical amplifier 6, and all the optical fibers 13 and 14 of the optical cables 1 and 2 respectively penetrate the sealed sheath 12 of the optical amplifier.

Для четкости представления на фиг. 2 изображены только оптическое волокно 13 оптического кабеля 1 и только одно оптическое волокно 14 оптического кабеля 2, соединенные друг с другом с помощью устройства 15, в котором оптические сигналы, поступающие по оптическому волокну 13 оптического кабеля 1, которые неизбежно ослабляются во время прохождения (по нему), усиливаются и передаются на оптическое волокно 14 оптического кабеля 2. For clarity, the views in FIG. 2 shows only the optical fiber 13 of the optical cable 1 and only one optical fiber 14 of the optical cable 2, connected to each other by a device 15, in which the optical signals coming through the optical fiber 13 of the optical cable 1, which are inevitably attenuated during passage ( him), amplified and transmitted to the optical fiber 14 of the optical cable 2.

Устройства, подобные обозначенному позицией 15, соединяют каждое отдельное оптическое волокно оптического кабеля 1 с оптическими волокнами оптического кабеля 2. Devices such as indicated at 15 connect each individual optical fiber of the optical cable 1 with the optical fibers of the optical cable 2.

Ниже приведено описание устройства 15, названные устройства 15 применяются для усиления оптических сигналов, управления и оповещания одного из блоков 10 или 11 (например, приемного блока 11) и рабочих параметрах усилителя и воздействия на усилительные средства в соответствии с управляющими сигналами, поступающими от блоков 10 и 11. Below is a description of the device 15, these devices 15 are used to amplify optical signals, control and notify one of the blocks 10 or 11 (for example, the receiving block 11) and the operating parameters of the amplifier and the impact on the amplifying means in accordance with the control signals received from the blocks 10 and 11.

Устройство 15 содержит отрезок оптического волокна с активным сердечником 16 известного типа, который кратно описан выше. The device 15 contains a segment of an optical fiber with an active core 16 of a known type, which is described briefly above.

На концах активного сердечника 16 размещены оптический соединитель 17 и оптический соединитель 18. Оптическое волокно 13 соединено с оптическим соединителем 17, и оптическое волокно 14 соединено с оптическим соединителем 18. At the ends of the active core 16 are placed an optical connector 17 and an optical connector 18. The optical fiber 13 is connected to the optical connector 17, and the optical fiber 14 is connected to the optical connector 18.

Далее оптический соединитель 17 соединен с генератором излучения оптической накачки, которым может быть, например, лазер или лазерный диод 19, оснащенный собственной электрической схемой, которая подробно описана со ссылками на фиг. 5, и оптический соединитель 18 соединен с другим генератором излучения оптической накачки, в частности, лазером или лазерным диодом 20, снащенным собственной электрической схемой, идентичной той, который оснащен лазерный диод 19. Further, the optical connector 17 is connected to an optical pump radiation generator, which may be, for example, a laser or a laser diode 19, equipped with its own electrical circuit, which is described in detail with reference to FIG. 5, and the optical connector 18 is connected to another optical pump radiation generator, in particular a laser or a laser diode 20, equipped with its own electrical circuit identical to that equipped with the laser diode 19.

Оптические соединители 17 и 18 совершенно идентичны, и, в частности, они представляют собой четырехконечные дихроничные соединители, подобные проиллюстрированному на фиг. 3. The optical connectors 17 and 18 are completely identical, and, in particular, they are four-pointed dichronous connectors, similar to those illustrated in FIG. 3.

Как видно на фиг. 3, оптический соединитель 17 образован двумя отрезками оптического волокна 21 и 22, которые присоединены друг к другу путем сплавления их покрытий в средних частях, причем концы 23,24 оставлены свободными. As seen in FIG. 3, the optical connector 17 is formed by two segments of the optical fiber 21 and 22, which are attached to each other by fusing their coatings in the middle parts, with the ends 23,24 left free.

В частности, концы 23 и 24 оптического соединителя 17 соединены соответственно с оптическим волокном 13 и отрезком активного сердечника, конец 25 соединен с лазерным диодом 19 и конец 26 соединен с фотодиодом 27. In particular, the ends 23 and 24 of the optical connector 17 are connected respectively to the optical fiber 13 and the length of the active core, the end 25 is connected to the laser diode 19 and the end 26 is connected to the photodiode 27.

Аналогично оптический соединитель 18, как и оптический соединитель 17, соединен с фотодиодом 28 одним концом отрезка оптического волокна, а другой конец этого отрезка соединен с лазерным диодом 20. Similarly, the optical connector 18, as well as the optical connector 17, is connected to the photodiode 28 at one end of the optical fiber segment, and the other end of this segment is connected to the laser diode 20.

Конкретные дихроичные оптические соединители 17 и 18 можно заменить на дихроичные соединители других типов, которые известны специалистам в данной области техники, к которым можно отнести так называемые микрооптические соединители, планарные оптические соединители и т.д. Specific dichroic optical connectors 17 and 18 can be replaced by other types of dichroic connectors, which are known to specialists in this field of technology, which include the so-called micro-optical connectors, planar optical connectors, etc.

Более того, оптические соединители 17 и 18 оптически соединены с фотодиодами 27 и 28 соответственно, которые более подробно описаны со ссылками на фиг. 4 ниже. Moreover, the optical connectors 17 and 18 are optically coupled to the photodiodes 27 and 28, respectively, which are described in more detail with reference to FIG. 4 below.

Фотодиоды 27 и 28 соединены с микропроцессорным блоком, к которому также присоединены средства, относящиеся к лазерным диодам 19 и 20. Photodiodes 27 and 28 are connected to a microprocessor unit, to which are also connected means related to laser diodes 19 and 20.

На фиг. 4 схематично изображен фотодиод 27 с относящимся к нему оптическим усилителем 9, который излучает, когда работает лазерный диод 19 сигнал V_c, направленный на микропроцессорный блок 29, интенсивность которого является функцией интенсивности оптического соединителя 17.In FIG. 4 schematically shows a photodiode 27 with an optical amplifier 9 associated with it, which emits, when the laser diode 19 is operating, a signal V _c directed to a microprocessor unit 29, the intensity of which is a function of the intensity of the optical connector 17.

Фотодиод 28, как и фотодиод 27, оснащен собственным усилителем, который, когда работает лазерный диод 20, испускает сигнал V_c, направленный на микропроцессорный блок 29.The photodiode 28, like the photodiode 27, is equipped with its own amplifier, which, when the laser diode 20 is operating, emits a signal V _c directed to the microprocessor unit 29.

Как сказано выше, каждый из лазерных диодов 19 и 20 оснащен электрической схемой. As mentioned above, each of the laser diodes 19 and 20 is equipped with an electrical circuit.

На фиг. 5 изображена электрическая схема, которой оснащен лазерный диод 19, которая идентична электрической схеме, которой оснащен лазерный диод 20 и которая не изображена на этом чертеже. In FIG. 5 shows the electrical circuit with which the laser diode 19 is equipped, which is identical to the electrical circuit with which the laser diode 20 is equipped, and which is not shown in this drawing.

Как видно на фиг. 5, реальный лазерный диод 19 соединен с концом 25 дихроичного оптического соединителя 17 через оптическое волокно и с фотодиодом 30, относящимся к усилителю 31, через оптическое волокно. As seen in FIG. 5, the real laser diode 19 is connected to the end 25 of the dichroic optical connector 17 through the optical fiber and to the photodiode 30 related to the amplifier 31 through the optical fiber.

Сигнал V_a, испускаемый усилителем 31 и значение которого прямо пропорционально интенсивности оптического излучения, создаваемого лазерным диодом 19, одновременно поступает на микропроцессорный блок 29 и компаратор 32. Компаратор 32 сравнивает сигнал V_a с опорным сигналом, испускаемым формирователем опорного сигнала 33.The signal V _a , emitted by the amplifier 31 and whose value is directly proportional to the intensity of the optical radiation generated by the laser diode 19, is simultaneously transmitted to the microprocessor unit 29 and the comparator 32. The comparator 32 compares the signal V _a with the reference signal emitted by the driver of the reference signal 33.

Сигнал о результате сравнения V_bias, испускаемый компаратором 32, поступает одновременно на микропроцессорной блок 29 и на блок 34 управления генератора тока, питающего лазерный диод 19.The signal about the result of comparison V _bias emitted by the comparator 32 is supplied simultaneously to the microprocessor unit 29 and to the control unit 34 of the current generator supplying the laser diode 19.

Между блоком 34 и лазерным диодом 19 включено реле 35, которое срабатывает по сигналу I_nb, подаваемому микропроцессорным блоком 29.A relay 35 is connected between the block 34 and the laser diode 19, which is triggered by a signal I _nb supplied by the microprocessor block 29.

Далее реле 35 соединено с усилителем 36 электрических сигналов V_b, направленных на микропроцессорный блок 29, причем названные сигналы испускаются лазерным диодом 19, когда последний не работает в качестве лазера, а работает как фотодиод.Next, the relay 35 is connected to an amplifier 36 of electrical signals V _b directed to the microprocessor unit 29, and these signals are emitted by a laser diode 19, when the latter does not work as a laser, but works as a photodiode.

В дополнение к этому предопределенной низкой частоты модулятор 37 (но предпочтительно два модулятора с различными низкими частотами) ассоциирован с проводником для соединения блока 34 с реле 35, названный предопределенной низкой частоты модулятор 37 оснащен реле 38, срабатывающим по сигналам I_na и I_nd, подаваемым микропроцессорным блоком 29. Как сказано выше, электрическая схема, ассоциированная с лазерным диодом 20, аналогична схеме, ассоциированной с лазером диодом 19, а потому не будет описана.In addition to this predetermined low frequency, the modulator 37 (but preferably two modulators with different low frequencies) is associated with a conductor for connecting the unit 34 to the relay 35, called the predetermined low frequency modulator 37 is equipped with a relay 38, triggered by the signals I _na and I _nd supplied microprocessor unit 29. As mentioned above, the electrical circuit associated with the laser diode 20 is similar to the circuit associated with the laser diode 19, and therefore will not be described.

Однако сигналы электрической схемы, ассоциированной с лазерным диодом 20, аналогичны тем, которые названы для электрической схемы лазерного диода 19 и далее в описании названные сигналы, относящиеся к электрической схеме лазера 20, будут обозначаться теми же символами, что используются для сигналов схемы лазерного диода 19, но с пометкой. However, the signals of the electrical circuit associated with the laser diode 20 are similar to those named for the electrical circuit of the laser diode 19 and hereinafter, the named signals related to the electrical circuit of the laser 20 will be denoted by the same symbols as those used for the signals of the laser diode 19 circuit but with a note.

Фиг. 6 представляет альтернативный вариант осуществления схемы, представленной на фиг. 5, которой можно пользоваться в том случае, если опасность, что лазерный диод 19 может полностью выйти из строя и, следовательно, не способен быть как генератором излучения оптической накачки, так и следующим фотодиодом. FIG. 6 represents an alternative embodiment of the circuit of FIG. 5, which can be used if there is a danger that the laser diode 19 may completely fail and, therefore, is not able to be both an optical pump radiation generator and the next photodiode.

Альтернативный вариант, представленный на фиг. 6, отличается от варианта, представленного на фиг. 5 только тем, что в нем имеется оптический коммутатор 39, который можно задействовать сигналом I, подаваемым микропроцессорным блоком 29, при этом оптический коммутатор 39 включен в оптическое волокно и соединен через фотодиод 19 с усилителем 36. The alternative embodiment of FIG. 6 differs from the embodiment of FIG. 5 only in that it has an optical switch 39, which can be activated by the signal I supplied by the microprocessor unit 29, while the optical switch 39 is connected to the optical fiber and connected through the photodiode 19 to the amplifier 36.

Фиг. 7 представляет блок-схему микропроцессорного блока 29. Как видно на фиг. 7, микропроцессорный блок 29 содержит мультиплексор, который принимает сигналы U_bias, U_a, U_b подаваемые электрической схемой лазерного диода 19, и сигналы

, подаваемые электрической схемой лазерного диода 20, сигналы

, приходящие от фотодиода 27, и сигналы

, приходящие от фотодиода 28, которые изображены на фиг. 2.FIG. 7 is a block diagram of a microprocessor unit 29. As can be seen in FIG. 7, the microprocessor unit 29 comprises a multiplexer that receives signals U _bias , U _a , U _b supplied by the electric circuit of the laser diode 19, and signals

supplied by the electrical circuit of the laser diode 20, the signals

coming from photodiode 27 and signals

coming from the photodiode 28, which are shown in FIG. 2.

Далее в цепи мультиплексора располагается аналого-цифровой преобразователь 40, соединенный с микропроцессором 41, с которым ассоциирован программный блок 42, причем программный блок 42 разрешает микропроцессору 41 подавать сигналы I_na, I_nb, I_n и при необходимости сигналы I_nd, направленные на лазерный диод 19, и сигналы I_na, I_nb, I_nc и при необходимости сигналы I_nd, направленные на электрическую схему лазерного диода 20.Next, in the multiplexer circuit, there is an analog-to-digital converter 40 connected to the microprocessor 41, with which the program unit 42 is associated, and the program unit 42 allows the microprocessor 41 to supply I _na , I _nb , I _n signals and, if necessary, I _nd signals directed to the laser diode 19, and signals I _na , I _nb , I _nc and, if necessary, signals I _nd directed to the electrical circuit of the laser diode 20.

Более того, в линии, соответствующей настоящему изобретению имеется, по крайней мере, в одном из блоков 10 и 11 (фиг. 1), блок для слежения за сигналами, передаваемыми оптическими усилителями 6,7,8 и 9, имеющимися в линии и блок для передачи на линию управляющих сигналов усилительных компонентов, эти блоки для слежения и передачи сигналов на линию в настоящем патенте не описаны, поскольку известны любому специалисту в данной области техники. Moreover, in the line corresponding to the present invention, at least in one of the blocks 10 and 11 (Fig. 1) there is a block for monitoring the signals transmitted by the optical amplifiers 6,7,8 and 9, available in the line and the block for transmitting control signals of amplifying components to a line, these units for tracking and transmitting signals to a line are not described in this patent, since they are known to any person skilled in the art.

Работа оптоволоконной линии, а также оптических усилителей описана ниже. The operation of the fiber optic line, as well as optical amplifiers, is described below.

Во время работы линии высокочастотные оптические сигналы с длиной волны λ₁, сгенерированные, например, в блоке 10 (передающей станции), посылаются на оптические волокна.During operation of the line, high-frequency optical signals with a wavelength of λ ₁ , generated, for example, in block 10 (transmitting station), are sent to the optical fibers.

Высокочастотные оптические сигналы с длиной волны λ₁ при прохождении внутри оптических волокон 13 оптического кабеля 1 ослабляются, а потому необходимо их усиливать на оптическом усилителе 6 перед подачей на оптические волокна 14 оптического кабеля 2.High-frequency optical signals with a wavelength of λ ₁ when passing inside the optical fibers 13 of the optical cable 1 are attenuated, and therefore it is necessary to amplify them on the optical amplifier 6 before applying to the optical fibers 14 of the optical cable 2.

В то же самое время, как уже сказано выше, высокочастотные оптические сигналы на волне λ₁, идущие по волокнам оптического кабеля 2, должны усиливаться на усилителе 7 перед поступлением на волоконно-оптический кабель 3.At the same time, as already mentioned above, high-frequency optical signals on the wave λ ₁ traveling through the fibers of the optical cable 2 must be amplified on the amplifier 7 before entering the fiber-optic cable 3.

Аналогично высокочастотные оптические сигналы, которые проходят по оптическим волокнам кабеля 3, нуждаются в усилении перед входом в оптические волокна кабеля 4. Similarly, high-frequency optical signals that pass through the optical fibers of cable 3 need amplification before entering the optical fibers of cable 4.

То же самое случается с оптическими сигналами, которые идут по кабелю 4, так как они усиливаются на усилителе 9 перед подачей по кабелю 5, чтобы они достигли приемную станцию (блок 11). The same thing happens with the optical signals that go through cable 4, since they are amplified on amplifier 9 before being fed through cable 5 so that they reach the receiving station (block 11).

Сказанное выше также применимо к передающей станции (блок 10), когда последней оказывается станция (блок 11), а передающей блок 10. The above also applies to the transmitting station (block 10), when the last is the station (block 11), and the transmitting block 10.

Как сказано выше, фиг. 2 схематично представляет усилитель 6, ранее описанный подробно, другие усилители 7,8 и 9, имеющиеся в линии, аналогичны оптическому усилителю 6. As stated above, FIG. 2 schematically represents an amplifier 6 previously described in detail, other amplifiers 7.8 and 9 present in the line are similar to an optical amplifier 6.

В оптическом усилителе 6 только один из двух лазерных диодов 19,20, пусть обозначенный позицией 19, работает для посылки энергии накачки на волне λ₁, необходимой для усиления, на отрезок оптического волокна с активным сердечником 16.In optical amplifier 6, only one of the two laser diodes 19.20, albeit indicated by 19, works to send the pump energy on the wave λ ₁ , necessary for amplification, to a segment of an optical fiber with an active core 16.

Другой лазерный диод 20 или генератор излучения оптической накачки не работает в качестве генератора оптической энергии, удерживается в резерве и действует как фотодиод. Another laser diode 20 or an optical pump radiation generator does not work as an optical energy generator, is held in reserve and acts as a photodiode.

Излучение оптической накачки на волне λ₂ можно промодулировать низкой частотой, например, генератором 34 регулируемого тока (фиг. 5), запрограммировав названный генератор на модуляцию, как называют специалисты, тоном, m₆ отличается от низкочастотной модуляции излучения оптической накачки других усилителей.Optical pump radiation at a wavelength of λ ₂ can be modulated by a low frequency, for example, by a controlled current generator 34 (Fig. 5), by programming the named generator for modulation, as specialists call it, in tone m ₆ differs from the low-frequency modulation of optical pump radiation of other amplifiers.

В частности, в оптических усилителях 6,7,8 и 9 низкочастотная модуляция или тон излучения оптической накачки имеет, соответственно, значения m₆, m₇, m₈, m₉.In particular, in optical amplifiers 6,7,8 and 9, the low-frequency modulation or tone of the optical pump radiation has, respectively, the values of m ₆ , m ₇ , m ₈ , m ₉ .

Тона m₆, m₇, m₈, m₉, отличные друг от друга, передаются в линию и принимаются приемной станцией в качестве сигналов, идентифицирующих работающие лазеры в различных усилителях.The tones m ₆ , m ₇ , m ₈ , m ₉ , which are different from each other, are transmitted to the line and received by the receiving station as signals identifying the working lasers in various amplifiers.

Низкочастотная модуляция излучения оптической накачки λ₂ не искажает передаваемый оптические сигналы λ₁ поскольку они модулируются высокой частотой.The low-frequency modulation of the optical radiation λ ₂ does not distort the transmitted optical signals λ ₁ since they are modulated by a high frequency.

Как сказано выше, передаваемые оптические сигналы λ₁, модулированные высокой частотой, ослабленные после прохождения по оптическому волокну 1, поступают на оптический усилитель 6.As mentioned above, the transmitted optical signals λ ₁ , modulated by a high frequency, attenuated after passing through the optical fiber 1, are fed to the optical amplifier 6.

Передаваемый оптические сигналы λ₁ поступают на оптическое волокно с активным сердечником 16 через дихроичный оптический соединитель 17, так же излучение оптической накачки λ₂, испускаемой генератором или лазерным диодом 19, поступает на оптическое волокно с активным сердечником 16, внутри которого по разъясненной выше причине происходит усиление оптических сигналов λ₁, и через дихроичный оптический соединитель 18 усиленные сигналы поступают на оптическое волокно 14 оптического кабеля 2.The transmitted optical signals λ ₁ are fed to an optical fiber with an active core 16 through a dichroic optical connector 17, and the radiation of the optical pump λ ₂ emitted by the generator or laser diode 19 is transmitted to an optical fiber with an active core 16, inside which, for the reason explained above, amplification of the optical signals λ ₁ , and through the dichroic optical connector 18, the amplified signals are fed to the optical fiber 14 of the optical cable 2.

Интенсивность излучения оптической накачки на входе отрезка оптического волокна с активной сердцевиной, представленная электрическим сигналом U_c находится под наблюдением фотодиода 27, связанного с дихроичным оптическим соединителем 17.The radiation intensity of the optical pump at the input of an optical fiber segment with an active core, represented by an electric signal U _c, is monitored by a photodiode 27 connected to a dichroic optical connector 17.

За интенсивностью излучения оптической накачки на выходе отрезка оптического волокна с активной сердцевиной, выраженной в виде электрического сигнала

следит электрическая схема, связанная с лазерным диодом 20, который не работает как лазер, а используется как детектирующий фотодиод.Behind the intensity of optical pump radiation at the output of an optical fiber segment with an active core, expressed as an electrical signal

monitors the electrical circuit associated with the laser diode 20, which does not work as a laser, but is used as a detecting photodiode.

Эти два электрических сигнала поступают на микропроцессорный блок 29. These two electrical signals are fed to the microprocessor unit 29.

Обычно лазерный диод 19 хорошо работает благодаря наличию той части электрической схемы, которая обведена пунктирным контуром. Typically, the laser diode 19 works well due to the presence of that part of the electrical circuit, which is surrounded by a dashed circuit.

На самом деле, сигнал U_a, являющийся функцией интенсивности излучения оптической накачки, испускаемого лазерным диодом 19, находится под наблюдением фотодиода 30 и усилителя 31.In fact, the signal U _a , which is a function of the intensity of the optical pump radiation emitted by the laser diode 19, is monitored by a photodiode 30 and an amplifier 31.

Сигнал U_a одновременно посылается на микропроцессорный блок 29 и компаратор 32, который работает совместно с формирователем опорных сигналов 33, обеспечивая контроль генератора 34 тока 31, который воздействует на лазер так, что интенсивность излучения оптической накачки всегда остается одинаково модулированной.The signal U _{a is} simultaneously sent to the microprocessor unit 29 and the comparator 32, which works in conjunction with the reference signal driver 33, providing control of the current generator 34, which acts on the laser so that the intensity of the optical pump radiation always remains equally modulated.

Когда по прошествии времени неизбежно стареет лазерный диод 19, информацию об этом микропроцессорному блоку 29 предоставляют сигналы U_a и U_bias.When the laser diode 19 inevitably ages over time, information on this to the microprocessor unit 29 is provided by the signals U _a and U _bias .

В этой ситуации микропроцессорный блок 29 программируется памятью блока 42 на подачу сигнала I_na, который, действуя на реле 38, заставляет работать низкочастотный модулятор 37.In this situation, the microprocessor unit 29 is programmed by the memory of the unit 42 to supply a signal I _na , which, acting on the relay 38, makes the low-frequency modulator 37 work.

Названный модулятор 37 заставляет лазерный диод 19 испустить тревожный сигнал с низкочастотной модуляцией или тоном m₆₁, что влечет наложение равной низкочастотной модуляции передаваемых оптических сигналов на волне λ₁, которые могут быть перехвачены и восприняты в качестве тревожного сигнала приемной станцией. Более того, микропроцессорный блок 29, программируемая память, также способен наблюдать по сигналам U_a и U_bias за работоспособностью испускающего опорный сигнал компаратора 32, в случае неисправности в названном устройстве микропроцессорного блока может подать сигнал

(не изображенный на рисунке), который воздействует на реле 38 и модулятор 37, заставляя последний испустить тревожный сигнал с модуляцией m₆₂.The aforementioned modulator 37 causes the laser diode 19 to emit an alarm signal with a low-frequency modulation or tone m ₆₁ , which entails the imposition of equal low-frequency modulation of the transmitted optical signals in the wavelength λ ₁ , which can be intercepted and received as an alarm by the receiving station. Moreover, the microprocessor unit 29, programmable memory, is also able to observe the signals U _a and U _bias for the performance of the comparator 32 emitting the reference signal, in the event of a malfunction in the said device, the microprocessor unit can give a signal

(not shown in the figure), which acts on the relay 38 and the modulator 37, forcing the latter to emit an alarm signal with modulation m ₆₂ .

В подобных случаях передающая станция 10 путем наложения низкочастотной модуляции m 6/10 и m 6/10 на оптические сигналы, модулированные высокой частотой λ₁, может послать управляющий сигнал по линии.In such cases, the transmitting station 10, by superimposing low frequency modulation m 6/10 and m 6/10 on optical signals modulated by high frequency λ ₁ , can send a control signal on the line.

Этот управляющий сигнал m 6/10 влечет модулирование остаточной накачивающей мощности на волне λ₂ которая находится под наблюдением микропроцессорного блока усилителя 6 в качестве направленного на него управляющего сигнала и заставляет микропроцессорный блок 29 подать сигнал I_nb и

на реле 35 для отключения лазерного диода 19 и включения лазерного диода 20 соответственно.This control signal m 6/10 entails modulation of the residual pumping power on the wave λ ₂ which is monitored by the microprocessor unit of the amplifier 6 as a control signal directed at it and causes the microprocessor unit 29 to give a signal I _nb and

on the relay 35 to turn off the laser diode 19 and turn on the laser diode 20, respectively.

Таким образом, нормальная работа оптического канала для передачи сигналов связи восстанавливается в том случае, когда лазер перестает быть достаточно эффективным, чтобы создавать необходимую энергию накачки, но способен работать в качестве исправного следящего фотодиода. Thus, the normal operation of the optical channel for transmitting communication signals is restored when the laser ceases to be efficient enough to create the necessary pump energy, but is able to work as a working tracking photodiode.

В том случае, когда лазер, ранее переставший служить источником оптической накачки, уже не способен работать даже в качестве следящего фотодиода в усилителе, применяется альтернативный вариант осуществления, представленный на фиг. 6. В этом случае микропроцессорный блок 29 программируется подавать в дополнение к управляющему сигналу I_nb или

также управляющий сигнал I_nc или

когда он принимает от передающей станции 1 управляющий сигнал m 6/10 или m 6/10.In the case where the laser, which has previously ceased to serve as an optical pump source, is no longer able to operate even as a tracking photodiode in the amplifier, the alternative embodiment shown in FIG. 6. In this case, the microprocessor unit 29 is programmed to deliver in addition to the control signal I _nb or

also the control signal I _nc or

when it receives a control signal m 6/10 or m 6/10 from transmitting station 1.

Путем подачи сигнала I_nc или

оптический коммутатор 39 приводится в действие, и оптическое волокно соединяется с наблюдающим фотодиодом, соединенным с усилителем 36, от которого сигналы V_b (или

), направляемые на микропроцессорный блок 29, исходят.By signaling I _nc or

the optical switch 39 is driven and the optical fiber is connected to a monitoring photodiode connected to an amplifier 36 from which the signals V _b (or

) sent to the microprocessor unit 29 proceed.

Все, что рассказано о работе усилителя 6, применимо в равной мере к усилителям 7,8 и 9. Everything that is told about the operation of amplifier 6 is equally applicable to amplifiers 7.8 and 9.

Более того, управление условиями эффективности различных оптических волокон, входящих в состав линии, полностью определяется конкретной структурой и конкретной работой усилителей, входящих в состав линии. Moreover, the management of the efficiency conditions of the various optical fibers that make up the line is completely determined by the specific structure and specific operation of the amplifiers that make up the line.

Действительно, наличие неисправности в оптическом волокне линии можно немедленно обнаружить, локализовать и сообщить на станции (блоки 10 и 11), и все это осуществляется следующим образом. Indeed, the presence of a malfunction in the optical fiber of the line can be immediately detected, localized and reported at the station (blocks 10 and 11), and all this is carried out as follows.

Если оптическое волокно кабеля (пусть им будет оптическое волокно 13 оптического кабеля 1) повреждено или сломалось, оптические сигналы на волне не достигают усилителя 6. If the optical fiber of the cable (let it be the optical fiber 13 of the optical cable 1) is damaged or broken, the optical signals on the wave do not reach the amplifier 6.

В этой ситуации энергия оптической накачки, испускаемая лазерным диодом 19, не будучи используемой для усиления сигнала, практически не ослабляется внутри активного сердечника 16. In this situation, the optical pump energy emitted by the laser diode 19, not being used to amplify the signal, is practically not attenuated inside the active core 16.

Из этого следует, что микропроцессорный блок 29 путем сравнения сигналов U_a и U_b узнает существование ненормальной ситуации вне зависимости от усилителя. В этом случае микропроцессорный блок 29 программируется на подачу сигнала I_nd, направленного на реле 38, который вызывает вмешательство модулятора 37 в испускание модулированного тревожного сигнала, направленного на терминальную станцию (блок 11).From this it follows that the microprocessor unit 29 by comparing the signals U _a and U _b recognizes the existence of an abnormal situation, regardless of the amplifier. In this case, the microprocessor unit 29 is programmed to supply a signal I _nd directed to the relay 38, which causes the modulator 37 to interfere with the emission of the modulated alarm signal sent to the terminal station (block 11).

Поскольку оптические усилители на линии работают точно так, как оптический усилитель 6, очень просто обнаруживается место порчи оптического волокна. Since the optical amplifiers on the line work exactly like the optical amplifier 6, the damage to the optical fiber is very easily detected.

Привязка двух лазеров к концам сердечниково-активного оптического волокна внутри усилителя, один из которых является рабочим и другой -резервным, причем последний работает в качестве следяющего фотодиода, означает снижение риска прерывания эксплуатации линии, поскольку когда один из лазеров выходит из строя, его автоматически подменяет другой лазер. Binding two lasers to the ends of the core-active optical fiber inside the amplifier, one of which is the working one and the other one is the backup one, the latter working as a tracking photodiode, means reducing the risk of interruption of the line, because when one of the lasers fails, it automatically replaces another laser.

Далее, оснащение лазеров схемами, работающими с низкочастотными модуляциями, которые сами по себе более надежны, чем высокочастотные электронные схемы оптикоэлектронных ретрансляторов, позволяет осуществлять непрерывный контроль с терминальных станций и, в частности, с наземных участков подводных линий, причем контролируются рабочие параметры всех усилителей линии. Further, equipping lasers with circuits that work with low-frequency modulations, which themselves are more reliable than high-frequency electronic circuits of optoelectronic repeaters, allows continuous monitoring from terminal stations and, in particular, from ground sections of submarine lines, and the operating parameters of all line amplifiers are monitored .

Далее, возможность посылать информационные сигналы и управляющие сигналы на различные оптические усилители от терминальных станций (блок 10) путем наложения низкочастотной модуляции на высокочастотную модуляцию позволяет удерживать линии в оптимальных рабочих условиях без использования дополнительных оптических волокон в кабелях, применяемых исключительно для пересылки этих управляющихся сигналов. Further, the ability to send information signals and control signals to various optical amplifiers from terminal stations (block 10) by superimposing low-frequency modulation on high-frequency modulation allows the lines to be held under optimal operating conditions without the use of additional optical fibers in cables used exclusively for sending these control signals.

Далее, тот факт, что каждый усилитель в соответствии с настоящим изобретением испускает различные сигналы и которые принимают и опознают станции (блоки 10,11) на концах линии, обеспечивает в случае повреждения любого из оптических волокон кабеля возможность обнаружить местоположение этого повреждения, а помимо этого, наблюдение за эффективностью оптических волокон, образующих разнообразные оптические кабели, позволяет осуществить быстрое вмешательство для устранения неисправности. Further, the fact that each amplifier in accordance with the present invention emits various signals and which are received and recognized by the stations (blocks 10.11) at the ends of the line, provides, in case of damage to any of the optical fibers of the cable, the location of this damage, and in addition Monitoring the effectiveness of the optical fibers forming a variety of optical cables allows a quick intervention to troubleshoot.

Хотя конкретным вариантом осуществления линии в соответствии с настоящим изобретением является оптиковолоконная подводная линия связи, это нельзя считать ограничением объема настоящего изобретения, поскольку последнее также включает навесные и подземные линии, подобные оптиковолоконным воздушным линиям. Although a particular embodiment of the line in accordance with the present invention is an optical fiber submarine communication line, this cannot be considered a limitation of the scope of the present invention, since the latter also includes overhead and underground lines similar to optical fiber overhead lines.

Хотя описаны конкретные варианты осуществления линии и усилителя в соответствии с настоящим изобретением со ссылками на приложенные чертежи, следует понимать, что настоящее изобретение включает в себя все другие альтернативные варианты, реализуемые в данной технической области. Although specific embodiments of the line and amplifier in accordance with the present invention are described with reference to the attached drawings, it should be understood that the present invention includes all other alternative options implemented in this technical field.

Claims

1. An optical fiber communication line comprising a transmitting unit, N optical amplifiers and a receiving unit connected in series via appropriate optical cables, wherein each optical cable is provided on at least one optical fiber, each optical amplifier is located inside the hermetic sheath and consists of a piece of optical fiber with an active core, the ends of which are optically connected through optical fibers with the corresponding optical cables and the first optical radiation source a pump connected to one end of a segment of an optical fiber with an active core, characterized in that an additional optical radiation source is added to the optical amplifier and connected to the other end of a segment of an optical fiber with an active core, a microprocessor unit that monitors changes in the intensity of optical pump radiation and controlling the operation of the optical pump radiation sources, the microprocessor unit being connected to both ends of the optical fiber segment with active sulfur echnikom, the first and second sources of optical pumping radiation, which are provided with operating switch and a low frequency modulator of the pumping optical source, wherein the transmitting unit is designed as a low frequency modulator of the optical signal transmitted signal.

2. The communication line according to claim 1, characterized in that both ends of the optical fiber segment with an active core are connected to the outputs of the respective optical pump radiation sources, to the optical cables of the optical cable and to the inputs of the microprocessor unit using a dichroic connector.

3. The communication line according to claim 1, characterized in that the low frequency modulators of the optical pump radiation of each of the amplifiers have a pump energy modulation frequency different from the modulation frequency of the low frequency modulators of the optical pump radiation of other optical amplifiers of the optical fiber communication line, the modulation frequency being different from the modulation frequency of the modulator of the low frequency of the transmitted signal.

4. An optical amplifier for a fiber optic communication line, comprising, inside a sealed enclosure, an optical fiber segment with an active core, the ends of which are the input and output of the optical amplifier, respectively, and connected to the outputs of the first optical pump radiation source, characterized in that a second radiation source is additionally introduced into it optical pump connected to the other end of the active core optical fiber segment, a microprocessor unit that monitors changes in intensity from optical pump radiation and controlling the operation of optical pump radiation sources, the microprocessor unit being connected to both ends of the active fiber core segment and optical pump radiation sources that are equipped with a working switch and a low frequency modulator.

5. The amplifier according to claim 4, characterized in that both ends of the optical fiber segment with an active core are connected to the outputs of the respective optical pump radiation sources, to the optical cables of the optical cable and to the inputs of the microprocessor unit using a dichroic connector.