SE522586C2 - Optisk fiberförstärkare med förstärkningsutjämnande filter - Google Patents

Optisk fiberförstärkare med förstärkningsutjämnande filter

Info

Publication number
SE522586C2
SE522586C2 SE9801160A SE9801160A SE522586C2 SE 522586 C2 SE522586 C2 SE 522586C2 SE 9801160 A SE9801160 A SE 9801160A SE 9801160 A SE9801160 A SE 9801160A SE 522586 C2 SE522586 C2 SE 522586C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
filter
amplifier
pump
light
optical
Prior art date
Application number
SE9801160A
Other languages
English (en)
Other versions
SE9801160D0 (sv
SE9801160L (sv
Inventor
Dirk Lutz
Nils Peter Blixt
Original Assignee
Ericsson Telefon Ab L M
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ericsson Telefon Ab L M filed Critical Ericsson Telefon Ab L M
Priority to SE9801160A priority Critical patent/SE522586C2/sv
Publication of SE9801160D0 publication Critical patent/SE9801160D0/sv
Priority to TW087109490A priority patent/TW442677B/zh
Priority to US09/282,185 priority patent/US6414787B2/en
Priority to EP99919728A priority patent/EP1068684B1/en
Priority to KR1020007010758A priority patent/KR100686417B1/ko
Priority to PCT/SE1999/000555 priority patent/WO1999050978A2/en
Priority to AU37383/99A priority patent/AU3738399A/en
Priority to DE69941483T priority patent/DE69941483D1/de
Priority to JP2000541788A priority patent/JP2002510870A/ja
Priority to CA002326315A priority patent/CA2326315C/en
Priority to CN998048216A priority patent/CN1218515C/zh
Publication of SE9801160L publication Critical patent/SE9801160L/sv
Priority to HK01108108A priority patent/HK1037284A1/xx
Publication of SE522586C2 publication Critical patent/SE522586C2/sv

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/29Repeaters
    • H04B10/291Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/29Repeaters
    • H04B10/291Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
    • H04B10/293Signal power control
    • H04B10/294Signal power control in a multiwavelength system, e.g. gain equalisation
    • H04B10/2941Signal power control in a multiwavelength system, e.g. gain equalisation using an equalising unit, e.g. a filter
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/10007Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers
    • H01S3/10023Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers by functional association of additional optical elements, e.g. filters, gratings, reflectors
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25Arrangements specific to fibre transmission
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B2210/00Indexing scheme relating to optical transmission systems
    • H04B2210/003Devices including multiple stages, e.g., multi-stage optical amplifiers or dispersion compensators

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Description

20 25 30 35 40 52256 2 leder till så kallad förstärkt spontan emission ASE. ASE är mycket nära proportionell mot förstärka- rens förstärkning och därför är ASE-spektrat mycket likt förstärkningsspektrat och har en övervikt av effekt vid förstärkningstoppen.
I U.S. patent nr 5,3 75,010 visas en optisk förstärkare, som innefattar två längder av erbiumdo- pade fibrer, vilka är förbundna i serie via en isolator. Isolatorn minskar överföringen av förstärkt spontan emission ASE, som rör sig bakåt från den andra längden till den första längden, när optisk pumpeffekt tillförs den första längden.
U.S. patent nr 5,260,823 visar en erbiumdopad fiberförstärkare med ett förstärkningsformande filter mellan två längder av erbiumdopad fiber. Filtret är ett bandspärrande filter, som är verksamt vid förstärkningsspektrats toppvåglängd. Dämpningen hos bandspärrfiltret väljs, så att den exakt upphäver den större förstärkningen vid toppvåglängden och därigenom modifierar det totala för- stärkningsspektrat till en mera likforrnig form. Typiska filtervärden innefattar en dämpning av 8 dB vid 1531 nm för en bandbredd vid 3 dB av 4 nm. Ett använt filter är baserat på våglängdsselektiv re- sonant koppling från den fortskridande kärnrnoden i fibem till en läckmod i manteln. Ett enda op- tiskt använt filter fiainställdes genom att periodiskt störa fibem och det bestod av ett gitter med en period av 775 um, varvid fibern var inlagd mellan gittret och en plan platta. Ett dielektriskt interfe- rensfilter kan också användas.
Filtrerande gitter med lång period har föreslagits för att utjärrma förstärkningen hos erbiumdopade förstärkare. I U.S. patent nr 5,430,817 är filtrerande gitter med lång period placerade vid vardera änden av ett stycke förstärkande filter, som pumpas i motsatta riktningar med två olika våglängder i motsatta riktningar, varvid filtren avlägsnar ej använd pumpenergi, som har passerat genom stycket av förstärkande fiber. I artikeln Paul F. Wysocki et al., "Broad-band Erbiwn-Doped Fiber Amplifier F lattened Beyond 40 nm Using Long-Period Grating Filter", IEEE Photonics Techn. Lett., vol. 9, 10, okt. 1997, är ett filtrerande gitter med lång period anordnat mellan två läng- der av erbiumdopad fiber, varvid längdema pumpas individuellt vid olika våglängder. I R. Lebref et al., "Theoretical Study of the Gain Equalization of a Stabilized Gain EDFA for WDM applications", J. Lightw. Techn., vol. 15, nr 5, maj 1997, studeras teoretiskt utjämning av förstärkning för ett fall med ett första bandspärrande filter insatt mellan två längder av erbiumdopad fiber och ett andra bandspärrande filter anslutet till den dopade fibems utgångsände, varvid det första filtret tar bort mer energi än det andra. Filtren kan vara filtrerande gitter med lång period, som har ungefärligen Gauss- karaktäristik. Det första filtret hade en maximal dämpning av 5,2 dB vid 1531 nm för en bandbredd av 7 nm och det andra filtret hade en maximal dämpning av 3 dB vid l533,4 nm för en bandbredd av 5 mn. Det första filtret bör insättas efter den första fjärdedelen av den totala dopade optiska fibem för att få lägst brusfaktor eller efter den första tiondelen för att få den bäst stabiliserade förstärkning- en, varvid det senare fallet emellertid leder till en dålig brusfaktor. Framställning av fibergitter med lång period beskrivs till exempel i A. Vengsarkar, "Long-period fiber gratings", i Conf. Optical Fi- ber Communications, 1996 Tech. Dig. Ser. Washington DC: Opt. Soc. Amer. 1996, vol. 2, sid. 269 - 270, paper ThP4.
REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Det är ett ändamål med uppfinningen att anvisa en optisk fiberförstärkare med låg brusfaktor och hög förstärkning. 10 15 20 25 30 35 40 522 586 3 Det av uppfinriingen lösta problemet är sålunda hur en optisk fiberförstärkare skall utformas med förstärkningen utjämnad på vanligt sätt och med bibehållande av hög förstärkning och låg brus- faktor.
En optisk fiberförstärkare använder som aktivt medium en längd av optisk fiber dopad med någon sällsynt jordartsmetall såsom erbium utformad att förstärka ljussignaler inom något lämpligt våglängdsband, till exempel inom ett område av 1540 - 1555 nm. Den aktiva optiska fibern mottar på vanligt sätt ljussignaler, som skall förstärkas, och pumpljus från en första pump med en första purnpvåglängd från en pumpkälla. Ett törstärkningsutjämnande filter är anslutet i den aktiva optiska fiberlängden för att ge förstärkaren en förstärkning, vilken är väsentligen konstant för alla vågläng- der inom det användbara våglängdsbandet. Ett brusfilter är också anslutet i den aktiva optiska fibern på ett ställe, som inte är beläget närmare den aktiva fiberns utgångsände än det förstärkningsutjärn- nande filtret. Den aktiva fiberlängden kan då delas i tre delar, vilka är förbundna i serie med varand- ra och vid vilkas skarvar filtren är anslutna. Brusfiltret blockerar effektivt ljusvåglängden med våg- längder omkring förstärkningstoppen hos den spontana emissionen och förstärkningsfiltret dämpar våglängder inom det användbara signalbandet för att åstadkomma en plan förstärkningskurva. Infö- randet av brusspärrfiltret ökar förstärkarens totala förstärkning med bibehållande av en låg brusfak- tor.
KORT FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall nu beskrivas i detalj såsom ej begränsande utföringsexempel med hänvis- ning till de bifogade ritningarna, i vilka: - fig. 1 är en schematisk bild, som visar den allmänna byggnaden av en optisk fiberförstärkare, - fig. 2 är en schematisk bild, som visar uppbyggnaden av en optisk fiberförstärkare med ytterligare filtrering, - fig. 3 är ett diagram över total ASE-eifekt hos en optisk fiberförstärkare utan och med ett brusfilter som funktion av läget längs en aktiv optisk fiber, - fig. 4 är ett diagram över normaliserad populationsinversion som funktion av läget längs en aktiv optisk fiber i en optisk fibertörstärkare utan och med ett brusfilter, - fig. 5 är ett diagram över pumpeffekten och mättande signaleffekt som funktion av läget längs en aktiv optisk fiber i en optisk fiberförstärkare utan och med ett brusfilter, - fig. 6 är ett diagram över avgiven signaleffekt som funktion av våglängden i en optisk fiberförstär- kare med endast ett förstärkningsutj änmande filter anslutet efter den aktiva fiberlängden, med endast ett förstärkningsutjäninande filter mellan två delar av den aktiva fiberlängden respektive med både ett förstärkningsutj änmande filter och ett brusfilter, - fig. 7 är ett diagram över brusfaktorn som fimktion av våglängden i en optisk fiberförstärkare utan, med endast ett förstärkningsutjärrmande filter och med både ett förstärkningsutjärrmande filter och ett brusfilter, - fig. 8 är ett diagram över norrnaliserad populationsinversion som fiinktion av läget i den aktiva fi- berlängden i en optisk fiberförstärkare med både ett förstärkriingsutj änmande filter och ett brusfilter, - fig. 9 är ett diagram över ASE-spektrat, som visar ASE-effekten som funktion av våglängden, - fig. 10 är ett diagram över karaktäiistiken hos ett brusfilter, som visar filtrets transmission som funktion av våglängden, 10 15 20 25 30 35 40 522 586 4 - fig. 11 är en schematisk bild, som visar den allmänna utfonnningen av en annan utföringsforrn av en optisk fiberförstärkare, - fig. 12 är en schematisk bild, som visar den allmänna utformningen av ytterligare en annan utfö- ringsform av en optisk fiberförstärkare med två pumpkällor, och - fig. 13 är en schematisk bild, som visar ett enkelt fiberoptiskt nät med optiska fiberfórstärkare.
BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER Optiska fiberförstärkare används för närvarande på olika ställen i fiberoptiska nät, såsom visas i fig. 13. Här mottar en sändande nod 101 en elektrisk signal, som av lasern 103 omvandlas till en ljussignal. Ljussignalen förstärks av en kraftförstärkare 105 och sänds därifrån i en lång optisk fiber 107. Signalen kan dämpas, när den fortplantas längs den optiska fibern 107, och den måste då för- stärkas av en linjeförstärkare 109. Ljussignalen i den optiska fibem 107 mottas av en mottagande nod 111, i vilken den först förstärks av en förförstärkare 113. Den förstärkta signalen detekteras av en ljusdetektor 115 och omvandlas i denna till en elektrisk signal, som avges från noden. I ett sådant nät innefattar vanligen effektförstärkaren 105, linj eförstärkaren 109 och förforstärkaren 113 allihop optiska fiberförstärkare, vilka använder en längd av en aktiv optisk fiber som det förstärkande medi- et eller elementet.
I fig. 1 visas den allmänna uppbyggnaden av en optisk fiberförstärkare, som är anordnad att förstärka inkommande ljussignaler, där ljussignalema vanligen är av den elektromagnetiska enkel- modstypen. Den aktiva delen av den optiska fiberfórstärkaren är ett stycke eller en längd 1 av erbi- umdopad fiber. Den erbiumdopade fiberlängden 1 mottar en optisk signal, som innefattar endast optiska enkelrnoder, från någon källa, ej visad, som anländer till ett förbindningsdon 3 och som pas- serar längs en vanlig optisk fiber från förbindningsdonet 3 till en optisk isolator 5 och från den op- tiska isolatom till en ingång hos en effektkombinerare eller kopplare 7, varvid effektkombineraren 7 på sin andra ingång mottar pumpljuseffekt från en pumpkälla 9, vilken alstrar ljus av tex vågläng- den 980 nm eller 1480 nm. Pumpkällan är vanligen en laserdiod av lämpligt slag. Utgången från ef- fektkombineraren 7 är ansluten till ingångsänden hos den erbiumdopade fibem 1.
Utgångsänden från den erbiumdopade fibern 1 är ansluten till ingången hos en optisk effekt- delare/kombinerare eller kopplare 11. En utgång från effektdelaren/kombineraren 11 är ansluten till en optisk isolator 13, vars utgångsanslutning är förbunden med ett kontaktdon 15. Ljus från den ak- tiva fiberlängden 1 fortplantas sålunda genom förbindningsdonet 15 till någon destination, ej visad.
Effektdelaren/kombineraren ll mottar också på en ingångsanslutning parallell med sin utgångsan- slutning pumpljus från en andra pumpkälla 17, vilken t ex på liknande sätt som den första pumpkäl- lan 9 alstrar ljus med våglängden 980 nrn eller 1480 nm. Uppbyggnaden av en optisk förstärkare med två pumpkällor, som verkar i motsatta införingsriktningar, visas i U.S. patenten nr 5,140,456 och 5,218,608.
Den i fig. 1 visade optiska fiberförstärkaren sägs vara pumpsamriktad eller pumpas samriktat, om pumpljuset fortplantas endast i samma riktning som signalljuset, vilket skall förstärkas. I detta fall är endast den forsta pumpkällan 9 aktiv. Effektdelaren/kombineraren 11 på utgångssidan och den andra pumpkällan 17 kan då utelämnas. Den optiska förstärkaren sägs vara pumpmotriktad eller pumpas motriktat, om pumpljuset fortplantas endast i riktning motsatt fortplantningsriktningen hos signalljuset. I detta fall är endast den andra pumpkällan 15 aktiv och effektkombineraren 7 och 10 15 20 25 30 35 40 522 586 5 pumpkällan 9 på ingångssidan kan utelärnnas. Den optiska förstärkningen sägs vara pumpdubbelrik- tad eller pumpas dubbelriktat, om pumpljus finns, som fortplantas i båda iiktningama, det vill säga både i samma riktning som signalljuset och i motsatt riktning. I detta sista fall är båda pumpkällorna 9, 15 aktiva.
När den optiska förstärkaren pumpas vid den kortare våglängden 980 nm, fungerar hela den optiska förstärkaren som ett lasrande system med tre nivåer och den maximala populationsinversio- nen är lika med 1 och sålunda är kvantgränsen för brusfaktorn 5 dB. När den optiska förstärkaren pumpas vid den längre våglängden 1480 nm, fungerar hela den optiska förstärkaren som ett lasrande system med två nivåer. Den maximala populationsinversionen beror på förhållandet mellan absorp- tionstvärsnitt och emissionstvärsnitt vid denna pumpvåglängd. Den maximala populationsinversio- nen är mindre än 1 och sålunda är kvantgränsen för brusfaktorn större än 3 dB. Vanligen är brus- faktorns värde ca 4 dB. l den i blockschemat fig. 2 visade modifierade optiska förstärkaren har den aktiva dopade fiberlängden 1 uppdelats i tre segment 21, 23, 25, vilka sålunda är förbundna i serie med varandra.
Ingångsänden till det första segmentet 21 är ansluten till utgången från effektkombineraren 7 på för- stärkarens ingångssida. Signalljuset passerar här från kontaktdonet 7 på ingångssidan till den effekt- delande anordningen eller kopplaren 27, som avtappar en liten del, till exempel 1%, av ljuseffekteni fibem till en effektmätande anordning såsom en PIN-diod 29. PIN-diodens 29 utgångssignal anger effekten hos den inkommande ljussignalen och kan användas för styrning av förstärkaren. Den hu- vudsakliga delen av ljusets effekt fortsätter till den optiska isolatorn 5. Även på utgångssidan kan det finnas en avtappning för övervakning, så att utgången från den optiska isolatom 13 på denna sida är ansluten till en effektdelare eller kopplare 31, vilken liksom effektdelaren 27 på ingångssidan avtappar en liten del, t ex 1%, av effekten hos ljus i fibem till en effektmätande anordning såsom en PlN-diod 33. Den i fig. 2 visade förstärkaren är endast samriktat purnpad och det finns sålunda här endast en laserdiod 9, som pumpar in i ljus i de aktiva fibersegmenten i en riktning, vilken samman- faller med signalljusets riktning.
Mellan de första och andra fiberlängderna 21, 23 finns ett första filter, ett brusfilter 37 eller LNF, anslutet, som sålunda är anslutet närmare ingångsänden hos den totala fiberlängden än ut- gångsänden. Den första fiberlängden 21 kan ha en längd motsvarande av 0,1 - 0,4 av den totala akti- va fiberlängden. Mellan de andra och tredje fiberlängdema 23, 25 finns ett förstärkningsutjämnande filter 29 eller FF anslutet, som sålunda är anslutet närmare utgångsänden hos den totala aktiva fi- berlängden än brusfiltret 37.
I varje liten betraktad del av den totala aktiva fiberlängden uppträder spontan emission, som orsakas av pumpljuset. Den spontana emissionen ger upphov till ljus, som fortplantas i båda rikt- ningarna från den betraktade delen, varvid ljuset förstärks i den del av den totala aktiva fiberläng- den, genom vilken de fortplantas, varvid detta förstärkta ljus benämns förstärkt spontan emission, såsom diskuterats i inledningen. Brusfiltret 31 är ett karnfilter eller bandspärrande filter, som spärrar och starkt dämpar våglängder omkring våglängden för förstärkningstoppen i en likadan förstärkare, som drivs utan några filter, dvs säga spärrar våglängder i ett område omkring våglängden 1531 nm, se diagrammet i tig. 9, vilket visar ASE-spektrat, och den i flg. 10 visade filterkaraktäristiken. Det kan utföras som filtrerande gitter med lång period med en maximal dämpning av minst 15 dB. Brus- 10 15 20 25 30 35 40 22 5 5 8 6 6 filtret 31 är genomskinligt för andra våglängder innanför signalbandet. Det bör inte påverka de mo- der, som fortplantas i de aktiva fiberlängderna, och särskilt måste det måste vara av enkelmodstyp för alla våglängder inom signalbandet och för våglängderna hos pumpljuset. I diagrammet i fig. 3 är den totala ASE-effekten avsatt som funktion av läget längs den totala aktiva fiberlängden för en to- tal längd av 14 m, varvid den heldragna kurvan visar den totala ASE-effekten, när inga filter an- vänds, och den streckade kurvan visar den totala ASE-effekten, när ett brusfilter 37 är placerat på ett avstånd av 0,1 från ingångsänden hos den totala aktiva fiberlängden och inte något förstärkningsut- järnnande filter 39 används.
Särskilt kan minskningen av den totala ASE-effekt, som rör sig i backriktningen, vilken minskning orsakas av brusfiltret 39, leda till en ökad populationsinversion vid ingångsänden hos den totala aktiva fiberlängden. Detta är synligt i diagrammet i fig. 4, som visar den normaliserade populationsinversionen som funktion av läget längs den totala fiberlängden. Den jämna kurvan visar populationsinversionen utan några filter och kurvorna med steg i 1,4 m (= 0,1 x 14 m) visar popula- tionsinversionen med ett brusfilter 37 placerat på ovan beskrivet sätt. Den högre populationsinver- sionen vid ingångsänden leder till en lägre brusfaktor hos utgångssignalen och en högre förstärkning hos förstärkaren. Det finns också en minskning av den totala ASE-effekten, som rör sig i fiamåtrikt- ningen, vilket då också leder till en högre populationsinversion och en större förstärkning. Detta kan ses i diagrammet i fig. 5, som illustrerar pumpeffekten och mättnadssignaleffekten som funktion av läget längs den totala aktiva fiberlängden, både för en total fiberlängd utan några filter alls och för en fiberlängd med ett brusfilter 37 anslutet liksom ovan.
Det förstärkningsutjämnande filtret 39 används för att åstadkomma en plan förstärkningspro- fil, såsom erfordras i ett WDM-system, och kan också utföras som ett filtrerande gitter med lång pe- riod. Om det utjämnande filtret 39 är anslutet alltför nära ingångsänden av den total aktiva fiber- längden, försämras brusfaktom hos utgångssignalen. Det förstärkningsutj ärnnande filtret bör ha ett läge på ett avstånd av ca 0,3 - 0,4 av den totala aktiva fiberlängden från ingângsänden hos den totala aktiva fiberlängden. För ett lärnpligt läge ökas förstärkningen. Detta visas i fig. 6, som visar den av- givna mättnadssignaleffekten som en funktion av våglängden för de tre olika fallen, som innefattar endast ett förstärkningsutjärnnande filter anslutet vid slutet på den aktiva fibem, dvs vid änden av det tredje fiberstycket 25, endast ett förstärkningsutjärnnande filter anslutet mellan två stycken av den aktiva fibern, dvs endast filtret 39 enligt fig. 2, och både ett förstärkningsutjärnnande filter 39 och ett brusfilter 37, såsom visas i fig. 2. Den understa kurvan i fig. 6 visar mättnadssignaleffekten för en enda längd av optisk törstärkarfiber med endast ett förstärkningsutjärnnande filter anslutet vid den aktiva fiberns ände. Den lägsta teoretiskt möjliga plana eller konstanta kurvan skulle vara för en utgångseffekt av något mer än 13,8 dBm. Genom att använda endast ett lärnpligt utformat förstärk- ningsutjärnnande filter 39 anslutet i den aktiva ñbem kan en plan kurva med ett konstant värde av något mer än 14,4 dBm erhållas, se den mellersta horisontella kurvan i fig. 6. Ett sådant förstärk- ningsutj ämnande filter får olika karakteristiker för olika lägen för detta längs den totala aktiva fiber- längden, dvs det måste utformas med hänsyn tagen till dess läge längs den aktiva fiberlängden. Ge- nom att använda både ett förstärkningsutjämnande filter 39 och ett brusfilter 37 kan mättnadssignal- effekten ökas ännu mer, såsom visas av den övre horisontella kurvan i fig. 6. Kurvor över motsva- rande brusfaktor och normaliserade populationsinversion som fimktion av våglängden visas i fig. 7 10 15 20 25 30 35 40 522 586 och 8.
Det förstärkningsutj ämnande filtret kan utformas såsom föreslås i den kända tekniken, se t ex den anförda artikeln av Paul F. Wysocki et al. Det är utformat att selektivt dämpa ljus, som har våglängder inom det våglängdsband, vilket används för signalöverföringen. Det är speciellt utfonnat för att ge hela förstärkaren en så konstant förstärkningskaraktäristik som möjligt för ljus inom det våglängdsband, som används för signalöverföringen.
Såsom ses i fig. 10, kan brusfiltret 37 ha ett smalt filterornråde med en bandbredd för 3 dB av ca 10 till 12 nm och med en toppdärnpning av ca -15 till -20 dB. Det förstärkningsutjämnande filtret 39 har mycket mindre dämpning för våglängder inom signalbandet. Det förstärkningsutjämnande filtret kan till exempel ha mer än ett dämpande våglängdsband, vilket delvis överlappar varandra, såsom föreslås i den kända tekniken. Vid utformning av filtren väljs först karaktäristiken hos brus- filtret. Sedan beräknas, med användning av kända data och kända algoritmer, som föreslås i de ovan anförda hänvisningarna, den önskade karaktäristiken hos förstärkningsfiltret och den utfonnning av detta bestäms, som ger en faktisk karaktäristik, vilken som väl som möjligt överensstämmer med den önskade, som vanligtvis är en konstant förstärkning för våglängderna inom signalbandet.
Brusfiltret 27 och det förstärkningsutjämnande filtret 29 kan kombineras till ett enda filter 41 med lämpliga karaktäristiker, såsom visas av den i blockschemat i fig. 11 visade optiska förstärka- ren. Mittsegmentet 23 av aktiv optisk fiber utelämnas då och det enda kombinerade filtret 41 förbin- der då den första fiberns utgångsände 21 med ingångsänden hos den tredje fiberlängden 25.
Den samtidiga användningen av ett brusfilter och ett förstärkningsutjämnande filter är också möjlig för en optisk fiberförstärkare med ljus, som pumpas i motsatta riktningar, från båda ändarna av den aktiva fiberlängden, såsom visas i den schematiska bilden av en allmän optisk förstärkare i fig. 1. En dubbelriktat pumpad optisk förstärkare med ett kombinerat brus- och förstärkningsutjäm- nande filter 41 anslutet mellan de två fiberlängdema 21, 25 visas av blockschemat i fig. 12. Förstär- karen i fig. 12 skiljer sig från den i fig. 11 visade genom att den har en effektdelare/kombinerare 11 ansluten till den totala aktiva fiberlängdens utgångsände. Delaren/kombineraren 11 mottar ptnnpljus från pumpkällan 15, varvid pumpljuset allmänt har en längre våglängd än våglängden hos det pump- ljus, som alstras av pumpkällan 9 vid den totala aktiva fiberlängdens ingångssida. I ett vanligt fall utsänder purnpkällan på utgångssidan en våglängd av 1480 nm att jämföras med våglängden 980 nrn för ljus, som alstras av ingångssidans pumpgenerator 9.
De i den här beskrivna förstärkaren använda filtren kan utföras, såsom har angetts ovan, som filtrerande gitter med lång period. När det aktiva filtret pumpas dubbelriktat, är filtren utformade att också ha stark dämpning vid de pumpvåglängder, som ligger närmast det intressanta våglängdsban- det, dvs vid omkring 1480 nm i det vanliga fallet, för att samtidigt minska brusfaktom och öka för- stärkningen.
Nivån hos den från purnpljuskälloma 9,15 avgivna effekten kan styras intemt i källoma och/eller av en signal härledd från PIN-dioden 33 vid utgången, såsom visas i fig. 12.
Såsom har angivits ovan, kan de här beskrivna förstärkarna vara avsedda att i första hand för- stärka ljussignaler av den elektromagnetiska enkelmodstypen. Detta medför, att alla använda kom- ponenter inte skall påverka ljusets elektromagnetiska moder, både hos signalljuset och hos purnplju- set. Komponentema, särskilt de optiska effektkombinerama och filtren, bör då också utformas för 522 586 8 att överföra ljus av respektive våglängder hos signalljus och hos pumpljus i enkelmod.
En optisk fiberfórstärkare har här beskrivits, som ger en låg brusfaktor och hög förstärkning, genom användning av två filter eller ett filter med de kombinerade karaktäristikema hos två filter.

Claims (14)

10 15 20 25 30 35 40 522 586 9 PATENTKRAV
1. Optisk fiberförstärkare för förstärkning av ljussignaler med våglängder inom ett våglängds- band, varvid förstärkaren innefattar - en aktiv optisk fiber, som har en ingångsände anordnad att mottaga ljussignaler, vilka skall förstär- kas, och en utgångsände, som är anordnad att vidaresända förstärkta ljussignaler, - en första pumpkälla, som är ansluten att införa pumplj us med en första pumpvåglängd i den aktiva optiska fibem, - ett förstärkningsutjäninande filter, som är anslutet mellan två stycken av den aktiva optiska fibern, mellan ett första stycke vid ingångsänden av den aktiva optiska fibem och ett andra stycke vid ut- gångsänden av den aktiva optiska fibem, kännetecknad av ett brusfilter, som är anslutet i den aktiva optiska fibern på ett ställe, som inte är beläget närmare den aktiva optiska fibems utgångsände än det förstärkningsutjärnnande filtret, var- vid brusfiltret är anordnat att i huvudsak spärra ljusvågor med våglängder vid en förstärkningstopp hos den aktiva optiska fibern, när i denna införs pumpljus, vilken topp finns, när det inte firms några filter i den optiska fiberförstärkaren.
2. Optisk fiberförstärkare enligt krav 1, kännetecknad av att brusfiltret är anordnat att i huvudsak spärra ljus med våglängder kring en förstärkningstopp av väsentligen 1531 nm.
3. Optisk fiberförstärkare enligt något av krav 1 - 2, kännetecknad av att brusfiltret är anord- nat att i huvudsak spärra ljus med våglängder kring förstärkningstoppen med väsentligen 15 - 20 dB.
4. Optisk fiberförstärkare enligt något av krav l - 3, kännetecknad av att brusfiltret har en bandbredd av väsentligen 10 - 12 nm.
5. Optisk fiberförstärkare enligt krav 1 - 4, kännetecknad av att brusfiltret är anordnat att i huvudsak spärra ljusvågor med våglängder mellan våglängdema 1521 och 1541 nm.
6. Optisk fiberförstärkare enligt något av krav 1 - 5, kännetecknad av en andra pumpkälla, som är ansluten att införa pumpljus med en andra pumpvåglängd i den aktiva optiska fibem, varvid brusfiltret och/eller det förstärkningsutjämnande filtret är anordnat/anordnade att starkt minska ljus med den andra pumpvåglängden.
7. Optisk fiberfórstärkare enligt krav 6, kännetecknad av att brusfiltret och/eller det förstärk- ningsutjämnande filtret är anordnat/anordnade att starkt dämpa ljus med den våglängd, som motsva- rar den längre av de första och andra pumpvåglängdema.
8. Fiberoptiskt nät innefattande minst en sändande nod och en mottagande nod och minst en optisk fiberförstärkare för förstärkning av ljussignaler med våglängder inom ett våglängdsband, var- vid den optiska fiberförstärkaren innefattar - en aktiv optisk fiber, som har en ingångsände anordnad att mottaga ljussignaler, vilka skall förstär- kas, och en utgångsände, som är anordnad att vidaresända förstärkta ljussignaler, - en första pumpkälla, som är ansluten att införa pumpljus med en första pumpvåglängd i den aktiva optiska fibern, - ett förstärkningsutjänmande filter, som är anslutet mellan två stycken av den aktiva optiska fibern, mellan ett första stycke vid ingångsänden av den optiska fibern och ett andra stycke vid utgångsän- den av den aktiva optiska fibem, kännetecknat av ett brusfilter, som är anslutet i den aktiva optiska fibern på ett ställe, som inte är 10 15 20 25 5221586 10 beläget närmare den aktiva optiska ñberns utgångsände än det förstärkningsutjärrinande filtret, var- vid brusfiltret är anordnat att i huvudsak spärra ljusvågor med våglängder vid en förstärkningstopp hos den aktiva optiska fibern, när i denna införs pumpljus, vilken topp finns, när det inte finns några filter i den optiska fiberförstärkaren.
9. Fiberoptiskt nät enligt krav 8, kännetecknat av att brusfiltret i den optiska fiberförstärka- ren är anordnat att i huvudsak spärra ljus med våglängder kring en förstärkningstopp av väsentligen 1531 nm.
10. Fiberoptiskt nät enligt något av krav 8 - 9, kännetecknat av att brusfiltret i den optiska fiberförstärkaren är anordnat att i huvudsak spärra ljus med våglängder kring förstärkningstoppen med väsentligen 15 - 20 dB.
11. Fiberoptiskt nät enligt något av krav 8 - 10, kännetecknat av att brusfiltret i den optiska fiberförstärkaren har en bandbredd av väsentligen 10 - 12 nm.
12. Fiberoptiskt nät enligt krav 8 - 11, kännetecknat av att brusfiltret i den optiska fiberförstärkaren är anordnat att i huvudsak spärra ljusvågor med våglängder mellan våglängderna 1521 och 1541 mn.
13. Fiberoptiskt nät enligt något av krav 8 - 12, kännetecknat av att den optiska fiberförstärkaren innefattar en andra pumpkälla, som är ansluten att införa pumpljus med en andra pumpvåglängd i den aktiva optiska fibern i den optiska fiberförstärkaren, varvid brusfiltret och/eller det förstärkningsutjärrmande filtret i den optiska fiberförstärkaren är anordnat/anordnade att starkt minska ljus med den andra pumpvåglängden.
14. Fiberoptiskt nät enligt krav 13, kännetecknat av att brusñltret och/eller det förstärk- ningsutjårnnande filtret i den optiska fiberförstärkaren är anordnat/anordnade att starkt dämpa ljus med den våglängd, som motsvarar den längre av de första och andra pumpvåglängderna.
SE9801160A 1998-04-01 1998-04-01 Optisk fiberförstärkare med förstärkningsutjämnande filter SE522586C2 (sv)

Priority Applications (12)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9801160A SE522586C2 (sv) 1998-04-01 1998-04-01 Optisk fiberförstärkare med förstärkningsutjämnande filter
TW087109490A TW442677B (en) 1998-04-01 1998-06-15 Optical fiber amplifier having a gain flattening filter
US09/282,185 US6414787B2 (en) 1998-04-01 1999-03-31 Optical fiber amplifier having a gain flattening filter
CN998048216A CN1218515C (zh) 1998-04-01 1999-04-01 具有噪声滤波器的光纤放大器
AU37383/99A AU3738399A (en) 1998-04-01 1999-04-01 Optical fiber amplifier having a gain flattening filter
KR1020007010758A KR100686417B1 (ko) 1998-04-01 1999-04-01 이득 평탄화 필터를 가진 광섬유 증폭기
PCT/SE1999/000555 WO1999050978A2 (en) 1998-04-01 1999-04-01 Optical fiber amplifier having a gain flattening filter
EP99919728A EP1068684B1 (en) 1998-04-01 1999-04-01 Optical fiber amplifier having a gain flattening filter
DE69941483T DE69941483D1 (de) 1998-04-01 1999-04-01 Faseroptischer verstärker mit verstärkungsglättendem filter
JP2000541788A JP2002510870A (ja) 1998-04-01 1999-04-01 利得平坦化フィルタを備えた光ファイバ増幅器
CA002326315A CA2326315C (en) 1998-04-01 1999-04-01 Optical fiber amplifier having a gain flattening filter
HK01108108A HK1037284A1 (en) 1998-04-01 2001-11-16 Optical fiber amplifier having a noise filter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9801160A SE522586C2 (sv) 1998-04-01 1998-04-01 Optisk fiberförstärkare med förstärkningsutjämnande filter

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE9801160D0 SE9801160D0 (sv) 1998-04-01
SE9801160L SE9801160L (sv) 1999-10-02
SE522586C2 true SE522586C2 (sv) 2004-02-24

Family

ID=20410835

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9801160A SE522586C2 (sv) 1998-04-01 1998-04-01 Optisk fiberförstärkare med förstärkningsutjämnande filter

Country Status (12)

Country Link
US (1) US6414787B2 (sv)
EP (1) EP1068684B1 (sv)
JP (1) JP2002510870A (sv)
KR (1) KR100686417B1 (sv)
CN (1) CN1218515C (sv)
AU (1) AU3738399A (sv)
CA (1) CA2326315C (sv)
DE (1) DE69941483D1 (sv)
HK (1) HK1037284A1 (sv)
SE (1) SE522586C2 (sv)
TW (1) TW442677B (sv)
WO (1) WO1999050978A2 (sv)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100342190B1 (ko) * 1999-01-14 2002-06-27 윤종용 이득 평탄화 광섬유증폭기
KR100334789B1 (ko) * 1999-07-22 2002-05-02 윤종용 피드 백 루프를 이용한 광학 소자 측정용 광대역 광원
US6388730B1 (en) 1999-11-19 2002-05-14 Corning Incorporated Lateral field based liquid crystal electro-optic polarizer
JP2001230477A (ja) 2000-02-16 2001-08-24 Nec Corp 光増幅装置
US6621625B1 (en) * 2000-12-13 2003-09-16 Avanex Corporation Optical node including three-stage optical amplifier with automatic gain and level control
DE10143145C1 (de) * 2001-09-03 2002-10-31 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Schichtsystemen für optische Präzisionselemente
JP3898042B2 (ja) * 2001-11-30 2007-03-28 三菱電機株式会社 半導体レーザ装置および光増幅装置
US20040208503A1 (en) * 2001-12-06 2004-10-21 William Shieh Systems and methods for detecting faults in optical communication systems
US7525725B2 (en) * 2002-03-05 2009-04-28 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical amplification module, optical amplifier, optical communication system, and white light source
US20040090664A1 (en) * 2002-10-30 2004-05-13 Jian Liu Integration of gain equalization filter in a gain medium
FR2856849A1 (fr) * 2003-06-24 2004-12-31 Alcatel Optronics France Dispositif d'amplification de signaux optiques par pompage monomode d'un guide d'onde optique monomode dope
US7233724B2 (en) * 2003-11-20 2007-06-19 Northrop Grumman Corporation Long period bragg grating optical signal attenuation
US7385754B2 (en) * 2006-03-06 2008-06-10 Redc Optical Networks Inc. Efficient wavelength referencing in a combined optical amplifier-optical channel monitor apparatus
US7440163B1 (en) * 2006-11-22 2008-10-21 Alliance Fiber Optic Products, Inc. Compact passive module for erbium and other fiber amplifiers
US7916385B2 (en) * 2007-03-23 2011-03-29 Alphion Corporation Apparatus and methods for optical communication
JP2011249531A (ja) * 2010-05-26 2011-12-08 Fujitsu Ltd 光増幅装置及び光増幅媒体
CN103201915B (zh) * 2010-10-29 2016-04-06 古河电气工业株式会社 光放大装置以及光传送系统
JP5839092B2 (ja) * 2014-08-27 2016-01-06 富士通株式会社 光増幅装置及び光増幅媒体
TW201707405A (zh) * 2015-08-04 2017-02-16 Chunghwa Telecom Co Ltd 智慧型複合式多波長選取光源產生裝置
CN108700791A (zh) * 2015-09-07 2018-10-23 光联通讯技术有限公司美国分部 光放大器
US10281652B2 (en) * 2016-08-16 2019-05-07 Alliance Fiber Optic Products, Inc. Two-port high isolation filter
CN109038189B (zh) * 2018-07-27 2019-12-31 武汉光迅科技股份有限公司 一种用于edfa中的双980泵浦激光器对泵结构
CN109120370B (zh) 2018-07-27 2020-05-12 武汉光迅科技股份有限公司 一种可提高osnr的dwdm远程泵浦系统
US11764875B2 (en) * 2020-11-06 2023-09-19 Subcom, Llc Gain equalization error management in optical communication systems

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5245467A (en) 1989-10-30 1993-09-14 Pirelli Cavi S.P.A. Amplifier with a samarium-erbium doped active fiber
GB2246234A (en) * 1990-05-21 1992-01-22 Univ Southampton Optical amplifier with shaped spectral gain
US5260823A (en) 1990-05-21 1993-11-09 University Of Southampton Erbium-doped fibre amplifier with shaped spectral gain
US5115338A (en) 1990-05-30 1992-05-19 At&T Bell Laboratories Multi-stage optical amplifier
GB9120925D0 (en) * 1991-10-01 1991-11-13 British Telecomm An optical amplifier
GB2264807B (en) 1992-02-20 1995-10-04 Univ Southampton Optical amplifier
US5392153A (en) * 1993-08-31 1995-02-21 At&T Corp. Optical amplifier
US5430817A (en) 1994-03-31 1995-07-04 At&T Corp. Optical systems and devices using long period spectral shaping devices
US5696615A (en) * 1995-11-13 1997-12-09 Ciena Corporation Wavelength division multiplexed optical communication systems employing uniform gain optical amplifiers
KR970064034A (ko) * 1996-02-10 1997-09-12 김광호 다중파장 자동 파워 및 이득 조절용 광전송 시스템 및 레이저

Also Published As

Publication number Publication date
CN1218515C (zh) 2005-09-07
US6414787B2 (en) 2002-07-02
WO1999050978A3 (en) 1999-12-02
EP1068684A2 (en) 2001-01-17
CA2326315A1 (en) 1999-10-07
AU3738399A (en) 1999-10-18
EP1068684B1 (en) 2009-09-30
HK1037284A1 (en) 2002-02-01
DE69941483D1 (de) 2009-11-12
TW442677B (en) 2001-06-23
WO1999050978A2 (en) 1999-10-07
SE9801160D0 (sv) 1998-04-01
KR20010042232A (ko) 2001-05-25
SE9801160L (sv) 1999-10-02
JP2002510870A (ja) 2002-04-09
CN1296681A (zh) 2001-05-23
US20010012147A1 (en) 2001-08-09
CA2326315C (en) 2008-10-14
KR100686417B1 (ko) 2007-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE522586C2 (sv) Optisk fiberförstärkare med förstärkningsutjämnande filter
EP0476830B1 (en) Method of operating concatenated optical amplifiers
US5966480A (en) Article comprising an improved cascaded optical fiber Raman device
US6775055B2 (en) Raman amplifier
US6266180B1 (en) Optical fiber amplifier using optical fiber having a portion which suppresses nonlinear optical phenomena
US6771414B2 (en) Optical fiber amplifier and optical communication system using the same
US20020105720A1 (en) L band amplifier with distributed filtering
US6147796A (en) Method for determining transmission parameters for the data channels of a WDM optical communication system
CN101908707B (zh) 光放大器和光放大方法
SE522622C2 (sv) Optisk fiberförstärkare med styrd förstärkning
KR100904292B1 (ko) 이득 평탄화를 이용한 이단 에르븀 기반 증폭기
EP0954071B1 (en) Optical fiber amplifier
KR20010041602A (ko) 초광대역의 저-노이즈 게인-플랫된 희토류 도프처리된섬유 증폭기
US6950232B1 (en) Gain clamped thulium-doped fiber amplification
US20220337015A1 (en) Optical fiber amplifier with distributed gain flattening
JPH10326930A (ja) 利得平坦化光繊維増幅器
US7495825B2 (en) Integration of a gain equalization filter in a gain medium
US6504647B1 (en) Optical fiber amplifier, a method of amplifying optical signals, optical communications system
US6819482B2 (en) Optical amplifier and optical communication system including the same
US20060204244A1 (en) Optical system
KR100584717B1 (ko) 광섬유 및 이를 이용한 하이브리드 광섬유 증폭기
KR100194960B1 (ko) 광 증폭기
KR200222421Y1 (ko) 장파장용 어븀첨가 광섬유 증폭기
JP2019216240A (ja) 内蔵利得平坦化を有する相補型光ファイバによる増幅器
JP2007005360A (ja) 波長多重光増幅器

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed