SE504278C2 - Dämpningsfri optisk förbindelse - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 504 278 2 övervakning och underhåll. US 5 115 338 beskriver ett system av denna typ. Även US 4 699 452 beskriver ett liknande system som utnyttjar Raman-principen i stället för dopad fiber som förstärkande element.

Det stora brustillskottet från förstärkarna leder till att den optiska sändarlasern måste kunna alstra hög uteffekt, ofta via en speciell sändarbooster. Stora effektnivåer gör att fibern som signaltransportör blir olinjär. En sådan olinjär transmissionskanal medför starka begränsningar av räckvidden, hur stora data- hastigheter som kan sändas och hur många optiska kanaler som samtidigt kan överföras i signalfibern.

En annan metod är att fördela förstärkningen längs signalfibern genom att anbringa dopade fibrer punktvis utmed signalfibern för att på detta sätt minska brus- tillskotten. Härvid drivs pumplaserns effekt in direkt i signalfiberns ena ände. Den stora pumpeffekten som krävs åstadkommer ytterligare problem med olinjär överföring, liksom i fallet ovan. Ett exempel på denna metod beskrivs i US 5 039 199.

En liknande metod är att utföra hela signalfibern som en lågt dopad fiber. Denna metod är emellertid behäftad med samma problem. Ett exempel på denna metod ges i US 5 058 974 och en kombination av dessa metoder ges i EP O 408 394.

EP O 387 075 visar att en dopad fiber kan användas i optiska sändare som alternativ till halvledarlasern.

Dokumentet visar ett sätt att effektivare utnyttja pumpeffekten som måste till för att driva den dopade fibern.

US 4 546 476 beskriver en fiberoptisk förstärkare där kopplaren och den aktiva fibern är utförda som en komponent.

Föreliggande uppfinning löser problemen hos den tidigare kända tekniken genom att passiva förstärk- ningselement placeras med jämna mellanrum utmed signal- fibern. Förstärkningselementen matas via en matningsfiber av en gemensam pumplaser. Detta göra att signalfibern blir dämpningsfri och ger minimalt brustillskott. 504 278 2 1 / 2 SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Således tillhandahåller föreliggande uppfinning en dämpningsfri optisk förbindelse innefattande en fiberoptisk signalflber för överföring av en nyttosignal. Enligt uppfinningen är förstärkningselement utplacerade med mellanrum utmed signalñbern för förstärkning av nyttosignalen och kompensation av den i signalfibern inneboende dämpningen. Ett drivelement är gemensamt för förstärkningselementen för drivning av dessa. Varje förstärkningselement innefattar företrädesvis en längd av dopad fiber som matas via en matningsfiber med hjälp av en strâldelare och en kopplare.

Drivelementet innefattar en pumpstation med en eller flera purnplasrar för försörjning av en eller flera signalñbrer. Förstärkarelementen innefattar en första kopplare, en längd dopad fiber och en andra kopplare. Till den första kopplaren överförs åtminstone en del i mottagningsfibern tillförd effekt till sändningsfibern. Nyttosignalen förstärks i den dopade ñbern. Den optiska effekt som ej utnyttjas vid förstärkningen âterförs till mottagningsfibern i den andra kopplaren. 10 15 20 504 278 3 KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen kommer nu att beskrivas i detalj med hänvisning till àtföljande ritningar varav: figur 1 är ett blockschema över en dämpningsfri optisk förbindelse med generella förstärkningselement, figur 2 är ett schema över ett förstärkningselement i detalj, figur 3 ett schema över ett förstärkningselement enligt uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING Uppfinningen bygger pà principen att förstärka en optisk signal i en fiber genom att införa en bit dopad fiber. Genom att införa en pumpsignal i fibern förstärker den dopade fibern den optiska nyttosignalen i signal- fibern sà att dämpningen i signalfibern kan kompenseras.

I figur l visas en optisk förbindelse innefattande en optisk fiber l, här kallad signalfibern, för överföring av nyttosignalen. Utmed signalfibern 1 är ett antal förstärkningselement 2 placerade. Avstàndet mellan för- stärkningselementen är nàgra kilometer. Förstärk- ningselementen drivs av en pumpstation 3 som förser för- stärkningselementen med optisk effekt via en matnings- fiber 4. Signalfibern 1 och matnings IO Ü 20 30 35 504 278 4 fibern 4 ingar företrädesvis i en gemensam fiberkabel. I pumpstationen finns en eller flera pumplasrar 5. Den optiska effekten frän pumplasrarna sänds in i matningsfibern 4. Vid varje förstärkningselement tappas en bräkdel av effekten i matningsfibern av via en straldelare till förstärkningsele- mentet.

I figur 2 visas förstärkningselementet. Det bestàr av passiva optiska komponenter: en sträldelare 6, en kopplare 7 och en dopad fiber 8. Den avtappade pumpeffekten förs via kopplaren 7 över till signalfibern 1 och far verka i den speciellt dopade, signalförstärkande fibern 8 som är skarvad in i signalfibern l. Pumpeffekten exciterar dopningsjonerna i den signalförstärkande fibern 8 vilket leder till att dessa förstärker den optiska nyttosignalen. Den signalförstärkande fiberns 8 längd är typiskt någon meter.

Alla förstärkningselementen 2 kan vara likadana. Den del av pumpeffekten som stràldelaren 5 tappar av beror av hur manga delningar som skall göras frän pumpstationen.

I lösningen enligt figur l minskar pumpeffekten dels genom förluster i matningsfibern dels genom den uttagna effekten i kopplaren 7. Stràldelaren 6 skall sáledes uttaga olika stor del av den effekt som frammatas till förstärkningselementet beroende pá var i kedjan detsamma befinner sig.

Förstärkningselementen enligt den angivna lösningen i figur 2 förutsätter således att förstärkningselementen är olika i sä motto att stráldelarna skall uttaga olika stor del av den tillgängliga effekten.

En konstruktion av förstärkningselementet enligt uppfin- ningen visas i figur 3. Nyttosignalen och den optiska effekt- en införs fràn vänster i figuren. Den optiska signalen över- förs fran pumpstationen i kabeln 4 till kopplaren 7'. I kopp- laren 7' överförs den optiska effekten till signalfibern l.

Den i fibern l överförda pumpeffekten verkar därefter i den speciellt dopade signalförstärkande fibern 8 som liksom tidi- gare är inskarvad i signalfibern 1. Pumpeffekten exiterar 504 278 10 H 20 25 30 35 5 dopingsjonerna i den signalförstärkande fibern 8 vilket leder till att dessa förstärker den optiska nyttosignalen. Den signalförstärkande fiberns längd är exempelvis någon meter.

Signalen förs därefter vidare till en andra kopplare 7". I kopplaren 7" återförs den del av pumpeffekten som ej utnytt- jas till matningsfibern. Den förstärkta nyttosignalen vidare- befordras därefter utii signalfibern till nästa förstärkar- element eller mottagare. Den pumpeffekt som återstår vidare- befordras även den i matningsfibern till nästa förstärkarele- ment. Vid nästa förstärkarelement har matningsfibern utöver den utnyttjade effekten i det första förstärkningselementet 2 även förlorat en viss effekt i överföringen i fibern. För- stärkning i det kommande förstärkarelementet sker emellertid på motsvarande sätt som i det nyss beskrivna. I lösningen enligt figur 3 kan samtliga förstärkarelement konstrueras identiska. Hänsyn behöver ej i detta fall tas till det att den optiska effekten reduceras genom uttag i förstärkarele- menten och genom förluster i matningsfibern 4.

Såsom antyds i figur 1 kan pumpstationen 3 även försörja flera signalfibrer med pumpeffekt genom stråldelning i pump- stationen eller av olika pumplasrar. Det är lämpligt att ett förstärkningselement är lokaliserat i själva pumpstationen 3, såsom visas med den dopade fibern 8' i figur l.

Det är först och främst tänkt att förstärkningselementen 2 är placerade med jämna mellanrum utmed signalfibern 1 och den avtappade pumpeffekten anpassas så att dämpningen i signal- fibern l precis kompenseras. En annan variant är att ha en något större förstärkning så att förbindelsen långsamt för- stärker den optiska signalen vartefter denna färdas längs fiberkabeln. Det är också möjligt att låta förstärkningen variera utefter kabeln.

Föreliggande uppfinning löser således problemet vid en dämpningsfri optisk förbindelse och har flera fördelar jäm- fört med den tidigare kända tekniken. Fiberkabeln blir dämp- ningsfri och ger minimalt brustillskott. Detta leder till att 10 15 20 504 278 6 man kan sänka sändareffekten med 20-30 dB (l0O-1000 gänger).

Man har då minst 20 dB marginal till den tröskel där olinjär- iteter börjar uppträda. V Eliminering av olinjäriteter leder till att man kan använda dispersionsskiftad fiber som signalfiber. Man slipper då ifrån komplexa installationer för dispersionskompensering.

Inga filter eller isolatorer behövs vilket gör fiberkabeln transparent i båda riktningarna.

Man har inte längre krav pà stor effekt i sändarutrust- ningen. Detta leder till kraftigt ändrade förutsättningar för konstruktion och optimering av optiska högkapacitetssystem.

Med föreliggande uppfinning kan den optiska sändarutrust- ningen förenklas och blir billigare.

Enbart passiva optiska komponenter ger enkel, robust och billig implementering.

Avståndet mellan pumpstationer kan ökas jämfört med fallet där punktvis optiska förstärkare används.

Signalformat, datahastigheter, våglängder m.m. kan förändras även efter installation av den optiska kabeln.

Ytterligare utföringsformer av uppfinningen inses av en fackmanl Uppfinningen är endast begränsad av nedanstående patentkrav.

Claims (5)

504 278 PATENTKRAV

1. Dårnpningsfri optisk förbindelse innefattande en ñberoptisk signalñber (l) för överföring av en nyttosignal, förstärkningselement (2) placerade med mellanrum utmed signalfibern (1) för förstärkning av nyttosignalen och kompensation av den i signalñbern (1) inneboende dämpningen och av ett drivelement (3) som är gemensamt för förstärkningselementen (2) för drivning av dessa, kännetecknad av, att förstärkarelementen (2) innefattar en första kopplare (7'), en längd av dopad fiber (8) och en andra kopplare (7"), att i den första kopplaren (7') överförs åtminstone en del av en i matningsfibern (4) tillförd effekt till signalfibern (1), och att nyttosignalen förstärks i den dopade ñbern (8) och att den optiska effekten som ej utnyttjas vid förstärkningen av nyttosignalen àterförs till matningsfibern (4) i den andra kopplaren (7").

2. Optisk förbindelse enligt krav 1, kännetecknar! av, att drivelementet innefattar en pumpstation (3) med en eller flera pumplasrar (5) för försörjning av en eller flera signalñbrer (1).

3. Optisk förbindelse enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av, att drivelementet innefattar ett eget förstärkningselement (8).

4. Optisk förbindelse enligt krav 1, 2 eller 3, kännetecknad av, att förstärkningselementen (2) är placerade med väsentligen lika avstånd utmed signalñbern (1) och matas med väsentligen lika stor effekt från drivelementet (3)-

5. Optisk förbindelse enligt krav 4, kännetecknad av, att avståndet mellan förstärkningselementen (2) år i storleksordningen kilometer och längden av den dopade ñbern är i storleksordningen meter.