SK280517B6 - Optický zosilňovač s aktívnym vláknom - Google Patents
Optický zosilňovač s aktívnym vláknom Download PDFInfo
- Publication number
- SK280517B6 SK280517B6 SK5295-90A SK529590A SK280517B6 SK 280517 B6 SK280517 B6 SK 280517B6 SK 529590 A SK529590 A SK 529590A SK 280517 B6 SK280517 B6 SK 280517B6
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- fiber
- wavelength
- pumping
- optical
- active
- Prior art date
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 104
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 48
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 62
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 38
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 20
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 11
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 5
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 4
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 3
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 Erbium ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/39—Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
- H01S3/094003—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
- G05B2219/50372—Load pallets manually, with visual instruction assistance
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
- G05B2219/50373—If pallet is not loaded conforming to instruction, warning
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Lasers (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
Oblasť techniky
Vynález sa týka optického zosilňovača s aktívnym vláknom, uspôsobeného na pripojenie k optickému vláknu v optickom telekomunikačnom systéme, tvoreného časťou aktívneho optického vlákna a čerpacím laserovým vysielačom, uspôsobeným na pripojenie k optickému telekomunikačnému vláknu a prijímajúcim z neho svetlo na vysielacej vlnovej dĺžke, privádzané zo zdroja svetla na čerpacej vlnovej dĺžke nižšej ako vysielacia vlnová dĺžka, pričom toto čerpacie svetlo môže byť absorbované v aktívnom vlákne.
Doterajší stav techniky
V odbore telekomunikačných liniek boli v minulosti zavedené optické vlákna, do ktorých vstupuje modulovaný svetelný signál. Tieto optické systémy sú obzvlášť výhodné, predovšetkým preto, že optické vlákna môžu prenášať signál na veľké vzdialenosti pri veľmi malom útlme.
Pre ďalšie zväčšenie vzdialenosti prenosu signálu sú známe optické zosilňovače, ktoré sú opatrené časťou tzv. „aktívneho,, vlákna, do ktorého sa privádza svetelná „čerpacia,, energia s nižšou vlnovou dĺžkou ako energia signálu, pričom táto čerpacia energia spôsobí vnútri aktívneho vlákna prechod do stavu laserovej emisie prítomných dopovacích látok; prítomnosť signálu s vlnovou dĺžkou zodpovedajúcou tomuto stavu laserovej emisie spôsobuje prechod atómov dopovacej látky zo stavu lasera do základného stavu, čo je spojené s emisiou svetla, konzistentnou so signálom, takže tento je zosilnený.
Tieto optické zosilňovače umožňujú dosiahnuť zosilnenie signálu vo vlákne bez použitia elektronických prístrojov, ktoré vyžadujú premenu optického signálu na elektrický, jeho elektrické zosilnenie a opätovné prevedenie na optický signál, čím sa do telekomunikačnej linky zavedú všetky obmedzenia, vlastné použitým elektronickým prístrojom, a najmä obmedzenie kmitočtu prenosu.
Optické zosilňovače vyžadujú pre svoju činnosť zdroje čerpacieho svetla zvláštnej vlnovej dĺžky, nižšej ako prenosová vlnová dĺžka, ktorá sa zavádza do vlákna, nesúceho signál, dichroickým väzobným členom alebo optickým multiplexerom a difunduje v aktívnom vlákne so zväčšujúcim sa útlmom svetelnej energie v dĺžke vlákna, hlavne vplyvom prenosu energie do dopovacích látok, vybudených do stavu laserovej emisie.
Svetelná čerpacia energia, ovplyvňujúca zisk zosilňovača, teda v aktívnom vlákne postupne klesá, takže využitie vlastností aktívneho vlákna sa postupne znižuje po jeho dĺžke.
Minimum svetelnej energie, ktoré sa požaduje pre každú časť aktívneho vlákna na dosiahnutie zisku zosilnenia, sa označuje ako prahová energia, nad ktorou nastáva populačná inverzia, to znamená, že je väčší počet atómov vo vybudenom stave laserovej emisie ako v základnom stave, a teda fotóny signálu môžu spôsobiť prechod zo stavu laserovej emisie do základného stavu emisie svetla, teda sa zvyšuje zisk.
Naopak, ak je svetelná energia nižšia ako prahová energia, je atómová populácia vyššia v základnom stave a fotóny signálu veľmi pravdepodobne samy spôsobia prechod do vybudeného stavu, takže nastane útlm signálu namiesto jeho zosilnenia.
Pretože je tu tiež možnosť spontánneho prechodu z vybudeného stavu do základného stavu s emisiou svetla, nezávislou od signálu, definovaná ako „šum,„ za prítomnosti nízkych ziskov, t. j. pri čerpacej energii mierne vyššej ako je prahová energia, je tu vysoký pomer signál/šum, ktorý zlepšuje akosť prenosu; naozaj, keď hodnoty čerpacej energie sú blízke prahovým hodnotám, t. j. za podmienky obmedzenej populačnej inverzie, je väčší počet atómov podrobený spontánnemu prestupu vzhľadom na tie, v ktoiých nastáva stimulovaný prechod, dávajúci vznik zisku; následkom je zhoršenie pomeru signál/šum.
Vzhľadom na tento jav sa volí aktívne vlákno s podstatne kratšou dĺžkou ako je dĺžka, zodpovedajúca dosiahnutiu prahovej energie pri jeho koncovom úseku.
V tejto súvislosti, hoci časť čerpacej energie je nevyužitá, takže účinnosť zosilňovača je obmedzená, a navyše, pretože táto energia difunduje v prenosovom vlákne v smere za zosilňovačom, môžu vzniknúť nevýhody, najmä vtedy, keď opisovaný zosilňovač je predzosilňovač na konci prenosovej linky, pripojenej k prijímaciemu elektronickému prístroju.
Je teda nutné vytvoriť optický zosilňovač, majúci obmedzený „šumový obraz,,, t. j. majúci maximum výstupného pomeru signál/šum a prispôsobený na vylúčenie nevyužitej čerpacej energie na výstupe zosilňovača.
Úlohou predloženého vynálezu teda je vytvoriť optický zosilňovač s aktívnym vláknom opísaného typu, ktorý by mal vysokú účinnosť vzhľadom na čerpaciu energiu a dosahoval maximum využitia aktívneho vlákna pri udržiavaní čerpacej energie v podstate na stálej hodnote po celej jeho dĺžke a súčasne by zamedzoval propagácii čerpacieho svetla mimo aktívne vlákno.
Podstata vynálezu
Vynález rieši úlohu tým, že vytvára optický zosilňovač s aktívnym vláknom, uspôsobený na pripojenie k optickému vláknu v optickom telekomunikačnom systéme a obsahujúci časť aktívneho optického vlákna a čerpací laserový vysielač, uspôsobený na pripojenie k optickému telekomunikačnému vláknu a prijímajúci z neho svetlo na vysielacej vlnovej dĺžke, privádzanej zo zdroja svetla na čerpacej vlnovej dĺžke nižšej ako vysielacia vlnová dĺžka, pričom toto čerpacie svetlo sa môže absorbovať v aktívnom vlákne, ktorého podstata spočíva v tom, že aktívne vlákno má dĺžku zodpovedajúcu čiastočnej absorpcii priamo vstupujúceho čerpacieho svetla, pričom za aktívnym vláknom v smere prenosu je usporiadaný selektívny zrkadlový prvok na odrážanie svetla na čerpacej vlnovej dĺžke a prepúšťajúci svetlo s vysielacou vlnovou dĺžkou.
Je výhodné, keď zrkadlový prvok má odrazivosť v aktívnom vlákne nižšiu ako -40 dB na vysielacej vlnovej dĺžke a vyššiu ako -10 dB na čerpacej vlnovej dĺžke.
Ďalej je výhodné, keď zrkadlový prvok pozostáva z oddelených súčiastok, obsahujúcich dichroické zrkadlo a dve zaostrovacie skupiny, prispôsobené na vysielanie svetla z aktívneho vlákna na dichroické zrkadlo a z dichroického zrkadla do optického telekomunikačného vlákna.
Ďalej je výhodné, keď zrkadlový prvok pozostáva z jedného alebo niekoľkých monolitických prvkov optického vlákna.
Ďalej je výhodné, keď zrkadlový prvok pozostáva z optického demultiplexeru, majúceho vstupné vlákno, pripojeného ku koncu aktívneho vlákna a uspôsobeného na príjem vysielacej vlnovej dĺžky a čerpacej vlnovej dĺžky multiplexne v jedinom vlákne, a dve výstupné vlákna, pričom demultiplexer je uspôsobený na oddelenie vysielacej vlnovej dĺžky na jednom z výstupných vláken a čerpacej vlnovej dĺžky na druhom výstupnom vlákne, kde výstupné vlákno, nesúce vysielaciu vlnovú dĺžku, je pripojené k tele
SK 280517 Β6 komunikačnému vláknu, a výstupné vlákno, nesúce čerpaciu vlnovú dĺžku, je na svojom konci opatrené zrkadlom, odrážajúcim aspoň čerpaciu vlnovú dĺžku.
Ďalej je výhodné, keď zrkadlový prvok je dichroickým zrkadlom, majúcim odrazivosť nižšiu ako -2 dB na signálnej vlnovej dĺžke a vyššiu ako -5 dB na čerpacej vlnovej dĺžke.
Ďalej je výhodné, keď demultiplexer má izoláciu vyššiu ako -10 dB medzi vysielacou vlnovou dĺžkou a čerpacou vlnovou dĺžkou.
Prehľad obrázkov na výkresoch
Vynález je znázornený na výkrese, kde:
obr. 1 znázorňuje schému optického zosilňovača podľa známeho stavu techniky, obr. 2 je diagram, znázorňujúci zmenu čerpacej energie a zodpovedajúci zosilňovací zisk v aktívnom vlákne zosilňovača z obr. 1, obr. 3 znázorňuje schému optického zosilňovača podľa predloženého vynálezu, obsahujúceho odrazivú jednotku, obr. 4 znázorňuje obmenené vyhotovenie optického zosilňovača z obr. 3 a obr. 5 je diagram, znázorňujúci zmenu čerpacej energie a zodpovedajúci zosilňovací zisk v aktívnom vlákne zosilňovača z obr. 3.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Štruktúra optického zosilňovača s aktívnym vláknom je schematicky znázornená na obr. 1, kde je telekomunikačné optické vlákno 1, do ktorého sa privádza vysielací signál Si s vlnovou dĺžkou s; keď po určitej dĺžke vlákna 1 tento signál zoslabne, pošle sa na účely zosilnenia na vstup dichroického väzobného člena 2 alebo optického multiplexera známeho typu, kde sa spojí s čerpacím svetlom Lp vlnovej dĺžky p, vysielaným čerpacím laserovým vysielačom 3 na vstup dichroického väzobného člena 2 príslušným vláknom
4. Obe vlnové dĺžky, spojené v jednom vlákne 5, vystupujú z dichroického väzobného člena 2 a sú vedené do aktívneho vlákna 6.
V aktívnom vlákne 6 prebieha za prítomnosti svetelnej čerpacej energie emisia svetla, ktorá je stimulovaná na vlnovej dĺžke, a teda zosilňuje vysielaný signál S^ vysielaný signál Sj je potom zavedený do vysielacieho vlákna 7 a potom ide na miesto svojho určenia, čo môže byť ďalší úsek optickej linky alebo koncový prijímací prístroj.
V prvom prípade je zosilňovač definovaný ako linkový zosilňovač, zatiaľ čo v druhom prípade je zostava definovaná ako „predzosilňovač,,, t. j. prístroj, prispôsobený na zvýšenie intenzity optického signálu na konci prenosovej linky pred jeho premenou na elektrický signál.
Ako vyplýva z obr. 2, svetelná čerpacia energia P v aktívnom vlákne klesá so zväčšovaním dĺžky vlákna 1 a má v podstate lineárny priebeh, vychádzajúci zo vstupnej hodnoty Pj, pretože je absorbovaná vláknom, takže v ňom obsiahnuté dopovacie látky sú privedené do stavu laserovej emisie.
Po prejdení úseku ls aktívneho vlákna dosiahne čerpacia energia vnútri saturačné hodnoty energie P„ pod ktorou je rozdelenie energie vo vlákne také, že nespôsobuje zosilnenie vysielaného signálu, t. j. zisk, ale zoslabenie tohto signálu následkom prechodu aktívnych látok vlákna do vybudeného stavu a zničenie svetelnej energie signálu.
Kvalitatívny priebeh zisku G v závislosti od dĺžky aktívneho vlákna je znázornený na obr. 2; ako je zrejmé z diagramu, pre dĺžky vlákna, blízke saturačnej dĺžke ls zisk má veľmi malý rast, až na hodnotu Gmax, zatiaľ čo pre dĺžky vlákna väčšie ako ls nastáva zníženie zisku.
Na praktické účely sa teda používa dĺžka vlákna 1„ menšia ako ls na účely dosiahnutia dostatočného zisku G„ pre signál, pri vzniku minimálneho šumu, prispôsobeného spontánnymi prechodmi zo stavu laserovej emisie do základného stavu.
Šum je v skutočnosti úmerný populácii atómov, prítomnej v hornej laserovej úrovni a klesá s menšou rýchlosťou ako zisk po dĺžke vlákna, ako klesá vo vlákne čerpacej energie.
Ako je zrejmé z obr. 2, v aktívnom vlákne je maximum čerpacej energie Pj určujúce maximálny dosiahnuteľný zisk na jednotku dĺžky vlákna, len v počiatočnej oblasti vlákna, zatiaľ čo ďalej je čerpacia energia značne nižšia, čo má za následok znížené využitie možnej dĺžky aktívneho vlákna na účely zosilnenia, ako ukazuje diagram zisku znázornený na obr. 2.
V prípade predzosilňovača, t. j. zosilňovača, umiestneného na konci optickej linky bezprostredne pred prijímacím a opticko/elektrickým transformačným členom signálu, je možné dosiahnuť zvýšenie príjmovej odozvy, keď je šum predzosilňovača nižší ako šum prijímacieho prístroja.
Pretože šum zosilňovača je úmerný jeho zisku, existuje hodnota zisku, pre ktorú sú oba šumové príspevky rovnaké; t. j. hodnota maximálneho zisku, ktorá sa má použiť v predzosilňovači na zlepšenie odozvy na príjem.
Použitie vyšších ziskov predzosilnenia môže byť na druhej strane vhodné z rôznych dôvodov na účely použitia lacnejšieho prístroja za predzosilňovačom bez nepriaznivého ovplyvnenia príjmovej odozvy signálu.
Pri použití optických zosilňovačov ako predzosilňovačov sa používa dĺžka vlákna, schopná dodávať čerpaciu energiu P na konci vlákna, ktorá dáva zvýšenie celkového zisku rovnakej úrovne ako zvýšenie odozvy.
Podľa predloženého vynálezu, ako je zrejmé z obr. 3, jc v zosilňovacej jednotke, obsahujúcej dichroický väzobný člen 2, čerpací laser 3 a aktívne vlákno 6, v smere prenosu za aktívnym vláknom 6 usporiadaný selektívny zrkadlový prvok 8, uspôsobený na odrážanie čerpacej vlnovej dĺžky p a prepúšťajúci prenosovú vlnovú dĺžku s.
K výstupu zrkadlového prvku 8 je pripojené prenosové vlákno 7, nesúce zosilnený signál na miesto jeho určenia.
Zrkadlový prvok 8, ako je zrejmé z diagramu na obr. 5, odráža zvyškovú čerpaciu energiu Pr, prítomnú na konci úseku Ip aktívneho vlákna 6, dozadu v aktívnom vlákne 6, takže odrazená energia Prif sa pripočíta k čerpacej energii Pdir, priamo vysielanej z laseru 3, takže v aktívnom vlákne 6 je hodnota čerpacej energie vysoká, takmer stála alebo klesajúca so zníženým poklesom po celej dĺžke použitého aktívneho vlákna 6 ako je znázornené prerušovanou čiarou Ptot na obr. 5.
Je teda možné udržať vysokú hodnotu populačnej inverzie v celom vlákne, čo spôsobí zvýšený zisk, lebo šum, vyvíjaný zosilňovačom, je rovnaký.
Zrkadlový prvok 8 môže byť vyrobený v „mikrooptike,, použitím selektívneho zrkadla, vytvoreného s vhodne spracovanou doskou, odrážajúcou iba čerpaciu vlnovú dĺžku, opatreného šošovkovými zaostrovacími členmi a podobne, uspôsobenými na vedenie svetla z optického vlákna k zrkadlu a od zrkadla opäť do optického vlákna za zrkadlom, nad odrážanou vlnovou dĺžkou a do prenosového vlákna za zrkadlom nad prechádzajúcou vlnovou dĺžkou; alternatívne je možné zrkadlový' prvok 8 vyrobiť v monolitickej forme
SK 280517 Β6 použitím rovnakého prenosového optického vlákna alebo niekoľkých optických vláken, čo je výhodné vzhľadom na montážnu stabilitu.
Podľa výhodného vyhotovenia predloženého vynálezu, znázorneného na obr. 4, pozostáva zrkadlový prvok 8 z druhého dichroického väzobného člena 9 alebo optického demultiplexera, ktorý má vstupné vlákno 10 a dve výstupné vlákna 11, 12, v ktorých sú prenosová vlnová dĺžka s a čerpacia vlnová dĺžka p navzájom oddelené.
K výstupnému vláknu 11 je v smere prenosu za zosilňovačom pripojené prenosové optické vlákno 7, zatiaľ čo zrkadlo 13 je pripojené k výstupnému vláknu 12.
Ako je v odbore známe, demultiplexer je optický prvok, uspôsobený na príjem svetla s dvoma vlnovými dĺžkami na jedinom vstupe a na vysielanie rovnakých vlnových dĺžok oddelene na dvoch výstupných vláknach.
Reálny optický demultiplexer alebo oddeľovací prístroj, rovnako ako multiplexer alebo dichroický zmiešavač, má určitý stupeň oddelenia medzi výstupnými vlnovými dĺžkami, to znamená, že malý zlomok prenosového signálu sa môže zistiť na výstupnom vlákne 12 demultiplexera. Keď je takýto signál odrazený zrkadlom 13, môže byť nebezpečný v prenosovej linke a v optickom vlákne, pretože môže byť zosilnený a môže spôsobiť interferenčné javy v prenášanom signáli.
Keby teda mal vstup demultiplexera nízky stupeň izolácie medzi vlnovými dĺžkami, t. j. nižší ako 20 dB, bolo by potrebné urobiť opatrenia v usporiadaní dichroického zrkadla 13, aby toto malo zníženú odrazivosť pre prenosové vlnové dĺžky, nižšiu ako -20 dB, takže v zrkadlovom prvku 8, vytvorenom v tomto vyhotovení s demultiplexerom 9 a s dichroickým zrkadlom 13, bude celková izolácia vo všetkých prípadoch pre vlnovú dĺžku s väčšia ako 40 dB.
Je potrebné uviesť, žc svetlo s vlnovou dĺžkou s prechádza demultiplexerom dvakrát, pred a po odraze; izolácia demultiplexera teda spôsobí dvakrát obmedzenie svetelnej energie vlnovej dĺžky s, odrážanej zrkadlom a vstupujúcej do vlákna 6 a potom do prenosovej linky.
Ak bude mať demultiplexer stupeň izolácie vyšší ako 20 dB, bude dostatočne zaisťovať potlačenie odrazových šumov na prenosovej vlnovej dĺžke v linke a zrkadlo 13 bude odrážať všetky použité vlnové dĺžky.
Výhodne môže byť zrkadlo 13 získané sploštením konca vlákna 12, odrezaného rozštiepením alebo inými známymi technikami, vhodnými na vytvorenie odrazivého povrchu na konci vlákna 12.
Vyhotovenie vynálezu podľa obr. 4 je obzvlášť výhodné preto, že jc úplne zhotovené z optického vlákna, a teda je pevné a odolné proti vibráciám či deformáciám, ktorým môže byť miniatúrny zaostrovací prístroj vystavený, a tiež preto, že kombinácia izolačných charakteristík demultiplexera a charakteristík selektívnej odrazivosti dichroického zrkadla dáva veľkú voľnosť pri návrhu na účely dosiahnutia najvýhodnejšieho výsledku pre určitú aplikáciu a dáva obzvlášť maximálny odraz na čerpacej vlnovej dĺžke, zatiaľ čo odraz na prenosovej vlnovej dĺžke je minimálny. Zosilňovacia jednotka podľa predloženého vynálezu bola vytvorená podľa schémy na obr. 4 a kvôli porovnaniu bola vytvorená zosilňovacia jednotka podľa obr. 1.
V oboch vyhotoveniach bola použitá prenosová linka, majúca signál vlnovej dĺžky s 1536 nm a čerpacia laserová dióda 3 s výkonom 10 mV a vlnovou dĺžkou p 980 nm.
Použil sa optický multiplexer alebo väzobný člen 2 s vlnovými dĺžkami 980 až 1536 nm s 90 % väzbou na 980 nm a izoláciou 15 dB.
V oboch skúškach sa použilo aktívne vlákno 6 typu Si/Ge, dopovanc iónmi erbia (Er3+).
V zosilňovacej jednotke podľa obr. 1 sa použilo aktívne vlákno s dĺžkou 9 m, zatiaľ čo v zosilňovacej jednotke podľa obr. 3 malo aktívne vlákno dĺžku 7 m.
V zosilňovači podľa obr. 4 mal demultiplexer 9 980 až 1536 nm 90 %-nú väzbu pri 980 nm a 90 %-nú väzbu pri 1436 nm; na oboch výstupných vetvách bola izolácia 30 dB.
Zrkadlo 13 bolo vytvorené pozlátením konca vlákna 11 demultiplexera.
Usporiadanie, znázornené na obr. 1 s aktívnym vláknom s dĺžkou 9 m dalo zisk G|, rovnajúci sa 20 dB, so šumom, definovaným ako (S/N)', / (S/N)o = 5 dB.
Usporiadanie podľa obr. 3 s aktívnym vláknom s dĺžkou 7 m dalo zisk G2 rovnajúci sa 20 dB, t. j. rovnaký, so šumom, definovaným ako (S/NJ / (S/N)o = 3 dB, čo znamená zníženie šumu o 1,5 dB.
Následkom toho sa dosiahlo významné zlepšenie akosti prenášaného signálu vplyvom nižšieho šumu, vnášaného do prenosovej linky zo zosilňovača podľa predloženého vynálezu.
Okrem toho prítomnosť demultiplexera 9 umožňuje elimináciu Čerpacej vlnovej dĺžky z linky 7, čo vylučuje použitie filtrov alebo podobných zariadení.
Zosilňovačom podľa predloženého vynálezu je možné dosiahnuť zlepšenie odozvy v prijímacom prístroji bez zvýšenia čerpacej energie, ktoré by vyžadovalo použitie laserových diód s väčším výkonom alebo dvoch spojených diód, kedy predchádzajúce nie sú vždy dosiahnuteľné, sú nákladné, zatiaľ čo spojené diódy sú viac vystavené poškodeniu a poruchám.
Všeobecnejšie možno uviesť, že optický zosilňovač podľa predloženého vynálezu v závislosti od zvláštnych požiadaviek každej odlišnej aplikácie umožňuje buď zlepšiť priebeh šumu pri prenose pri rovnakom výkone alebo získať vyšší zisk pri rovnakej čerpacej energii alebo bez zmeny dosiahnutého zisku použiť čerpací zdroj svetla s nižším výkonom.
Hoci bol vynález opísaný v spojení s optickými predzosilňovačmi, nie je potrebné o ňom uvažovať ako na tieto zosilňovače obmedzený, alebo sa môže rovnako použiť pre linkové zosilňovače a podobné prístroje, v ktorých je potrebné dosiahnuť vysokú úroveň čerpacej energie po celej dĺžke použitého optického vlákna.
Je možné vykonať rad obmien bez toho, aby sa vybočilo z rozsahu vynálezu v jeho všeobecných charakteristikách.
Claims (7)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Optický zosilňovač s aktívnym vláknom, uspôsobený na pripojenie k optickému vláknu v optickom telekomunikačnom systéme, tvorený časťou aktívneho optického vlákna a obsahujúci čerpací laserový vysielač, uspôsobený na pripojenie k optickému telekomunikačnému vláknu a prijímajúci z neho svetlo na vysielacej vlnovej dĺžke privádzanej zo zdroja svetla na čerpacej vlnovej dĺžke nižšej ako vysielacia vlnová dĺžka, kde čerpacie svetlo sa môže absorbovať v aktívnom vlákne, vyznačujúci sa tým, že aktívne vlákno (6) má dĺžku, zodpovedajúcu čiastočnej absorpcii priamo vstupujúceho čerpacieho svetla, pričom za aktívnym vláknom (6) v smere prenosu je usporiadaný selektívny zrkadlový prvok (8) na odrážanie svetla na čerpacej vlnovej dĺžke a prepúšťajúci svetlo na vysielacej vlnovej dĺžke.
- 2. Optický zosilňovač podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že zrkadlový prvok (8) má odrazivosť v aktívnom vlákne nižšiu ako -40 dB na vysielacej vlnovej dĺžke a vyššiu ako -10 dB na čerpacej vlnovej dĺžke.
- 3. Optický zosilňovač podľa nároku 1,vyznačujúci sa t ý m , žc zrkadlový prvok (8) pozostáva z oddelených súčiastok, obsahujúcich dichroické zrkadlo a dve zaostrovacie skupiny na vysielanie svetla z aktívneho vlákna na dichroické zrkadlo a z dichroického zrkadla do optického telekomunikačného vlákna (7).
- 4. Optický zosilňovač podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že zrkadlový prvok pozostáva z jedného alebo niekoľkých monolitických prvkov optického vlákna.
- 5. Optický zosilňovač podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že zrkadlový prvok (8) pozostáva z optického demultiplexera (9) so vstupným vláknom (10), pripojeného ku koncu aktívneho vlákna (6) a uspôsobeného na príjem vysielacej vlnovej dĺžky a čerpacej vlnovej dĺžky multiplexne v jedinom vlákne a dve výstupné vlákna (11, 12), pričom demultiplexer (9) je uspôsobený na oddelenie vysielacej vlnovej dĺžky na jednom z výstupných vláken (11, 12) a čerpacej vlnovej dĺžky na druhom výstupnom vlákne (11, 12), kde výstupné vlákno (11), nesúce vysielaciu vlnovú dĺžku, je pripojené k telekomunikačnému vláknu (7), a výstupné vlákno (12), nesúce čerpaciu vlnovú dĺžku, je na svojom konci opatrené zrkadlom (13), odrážajúcim najmenej čerpaciu vlnovú dĺžku.
- 6. Optický zosilňovač podľa nároku 5,vyznačujúci sa tým, že zrkadlový prvok (8) je tvorený dichroickým zrkadlom, majúcim odrazivosť nižšiu ako -2 dB na signálnej vlnovej dĺžke a vyššiu ako -5 dB na čerpacej vlnovej dĺžke.
- 7. Optický zosilňovač podľa nároku 5, vyznačujúci sa tým, že demultiplexer (9) má izoláciu vyššiu ako -10 dB medzi vysielacou vlnovou dĺžkou a čerpacou vlnovou dĺžkou.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT02219689A IT1237135B (it) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | Gruppo di amplificazione ottico a basso rumore, con riflessione della potenza di pompaggio. |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SK280517B6 true SK280517B6 (sk) | 2000-03-13 |
Family
ID=11192901
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SK5295-90A SK280517B6 (sk) | 1989-10-30 | 1990-10-29 | Optický zosilňovač s aktívnym vláknom |
Country Status (26)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5138483A (sk) |
EP (1) | EP0426221B1 (sk) |
JP (1) | JP2963187B2 (sk) |
KR (1) | KR950009326B1 (sk) |
CN (1) | CN1018787B (sk) |
AR (1) | AR244918A1 (sk) |
AT (1) | ATE99841T1 (sk) |
AU (1) | AU636669B2 (sk) |
BR (1) | BR9005621A (sk) |
CA (1) | CA2028639C (sk) |
CZ (1) | CZ283653B6 (sk) |
DE (1) | DE69005794T2 (sk) |
DK (1) | DK0426221T3 (sk) |
ES (1) | ES2049915T3 (sk) |
FI (1) | FI97259C (sk) |
HK (1) | HK111394A (sk) |
HU (1) | HU210854B (sk) |
IE (1) | IE64719B1 (sk) |
IT (1) | IT1237135B (sk) |
MY (1) | MY107270A (sk) |
NO (1) | NO302328B1 (sk) |
PE (1) | PE5191A1 (sk) |
PL (1) | PL164795B1 (sk) |
PT (1) | PT95726B (sk) |
RU (1) | RU2085043C1 (sk) |
SK (1) | SK280517B6 (sk) |
Families Citing this family (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2019253C (en) * | 1989-06-23 | 1994-01-11 | Shinya Inagaki | Optical fiber amplifier |
JP2734209B2 (ja) * | 1991-01-28 | 1998-03-30 | 日本電気株式会社 | 光ファイバ増幅器 |
ES2079094T3 (es) * | 1991-05-18 | 1996-01-01 | Alcatel Nv | Sistema optico de transmision de informacion con control optico de un amplificador optico o con conversion de la longitud de onda de la señal optica. |
FR2679341A1 (fr) * | 1991-07-17 | 1993-01-22 | Alcatel Nv | Amplificateur a fibre optique dopee a l'erbium. |
JPH05142595A (ja) * | 1991-11-22 | 1993-06-11 | Nec Corp | 光情報信号増幅装置 |
DE4214766A1 (de) * | 1992-05-04 | 1993-11-11 | Sel Alcatel Ag | Faseroptischer Verstärker mit rückwirkungsunempfindlichem Pumplaser |
JPH05347449A (ja) * | 1992-06-12 | 1993-12-27 | Ando Electric Co Ltd | 信号光及び信号光と波長の違う連続光を増幅する光増幅器 |
US5283686A (en) * | 1992-07-27 | 1994-02-01 | General Instrument Corporation, Jerrold Communications | Optical systems with grating reflector |
US6339191B1 (en) * | 1994-03-11 | 2002-01-15 | Silicon Bandwidth Inc. | Prefabricated semiconductor chip carrier |
EP0678988B1 (en) * | 1994-04-11 | 1999-02-03 | Hewlett-Packard GmbH | Method of measuring the noise level in the presence of a signal |
EP0729207A3 (en) * | 1995-02-24 | 1997-10-15 | At & T Corp | Fiber optic amplifier comprising an optical circulator |
DE69637562D1 (de) * | 1995-03-20 | 2008-07-24 | Fujitsu Ltd | Verfahren und Vorrichtung zur optischen Signalverarbeitung |
US6016213A (en) * | 1996-07-08 | 2000-01-18 | Ditech Corporation | Method and apparatus for optical amplifier gain and noise figure measurement |
DE19723267A1 (de) * | 1997-06-03 | 1998-12-10 | Heidelberger Druckmasch Ag | Verfahren und Anordnung zur Reduzierung des Pumplichts am Austritt eines Fiberlasers |
US5991070A (en) * | 1997-11-14 | 1999-11-23 | Sdl, Inc. | Optical amplifier with oscillating pump energy |
JPH11275021A (ja) * | 1998-03-20 | 1999-10-08 | Fujitsu Ltd | 光増幅装置 |
JPH11307844A (ja) * | 1998-04-27 | 1999-11-05 | Fujitsu Ltd | 能動型光ファイバ及び光ファイバ増幅器 |
JP4179662B2 (ja) | 1998-04-27 | 2008-11-12 | 富士通株式会社 | 光増幅器及び能動型光ファイバ |
WO2000076035A1 (fr) * | 1999-06-09 | 2000-12-14 | Commissariat A L'energie Atomique | Amplificateur optique |
US6690507B2 (en) * | 2002-01-30 | 2004-02-10 | Corning Incorporated | Double-pumped raman amplifier |
WO2003077383A1 (fr) * | 2002-03-13 | 2003-09-18 | Nikon Corporation | Dispositif d'amplification lumineuse, son procede de fabrication, source de lumiere mettant ce dispositif en application, dispositif de traitement lumineux utilisant la source de lumiere et dispositif d'exposition utilisant cette source de lumiere |
US7034387B2 (en) * | 2003-04-04 | 2006-04-25 | Chippac, Inc. | Semiconductor multipackage module including processor and memory package assemblies |
DE102005031897B4 (de) * | 2005-07-07 | 2007-10-25 | Siemens Ag | Mehrstufiger Faserverstärker |
EP1922501A4 (en) | 2005-08-17 | 2010-09-29 | Jong Koo Kim | CASSETTE FOR WATER SUPPLY VALVE |
EP2476214B1 (en) * | 2009-09-07 | 2017-03-15 | Xieon Networks S.à r.l. | Optical fiber amplifier with improved transient performance |
US11323105B2 (en) | 2018-06-15 | 2022-05-03 | Fermi Research Alliance, Llc | Method and system for arbitrary optical pulse generation |
JP7343806B2 (ja) * | 2019-06-11 | 2023-09-13 | 日本電信電話株式会社 | 光通信システム及び光通信方法 |
WO2021240731A1 (ja) * | 2020-05-28 | 2021-12-02 | 日本電信電話株式会社 | 光漏洩確認方法、光漏洩確認装置、およびプログラム |
CN115528521A (zh) * | 2022-09-07 | 2022-12-27 | 密尔医疗科技(深圳)有限公司 | 光纤激光器 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS592490A (ja) * | 1982-06-28 | 1984-01-09 | Hitachi Ltd | Fmテレビジヨン信号の受信回路 |
US5048026A (en) * | 1983-09-30 | 1991-09-10 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Fiber optic amplifier |
US4938556A (en) * | 1983-11-25 | 1990-07-03 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Superfluorescent broadband fiber laser source |
US4674830A (en) * | 1983-11-25 | 1987-06-23 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Fiber optic amplifier |
GB2151869B (en) * | 1983-12-16 | 1986-12-31 | Standard Telephones Cables Ltd | Optical amplifiers |
US4681396A (en) * | 1984-10-09 | 1987-07-21 | General Electric Company | High power laser energy delivery system |
US4637025A (en) * | 1984-10-22 | 1987-01-13 | Polaroid Corporation | Super radiant light source |
US4712075A (en) * | 1985-11-27 | 1987-12-08 | Polaroid Corporation | Optical amplifier |
AU6938687A (en) * | 1986-01-31 | 1987-08-25 | Advanced Lasers Ltd | Fibre communication laser system |
GB8613192D0 (en) * | 1986-05-30 | 1986-07-02 | British Telecomm | Optical resonating device |
GB8622745D0 (en) * | 1986-09-22 | 1986-10-29 | Plessey Co Plc | Bistable optical device |
US4782491A (en) * | 1987-04-09 | 1988-11-01 | Polaroid Corporation | Ion doped, fused silica glass fiber laser |
US4964131A (en) * | 1988-12-16 | 1990-10-16 | The Board Of Trustees Of The Leland Standford Junior University | Broadband optical fiber laser |
US4963832A (en) * | 1989-08-08 | 1990-10-16 | At&T Bell Laboratories | Erbium-doped fiber amplifier coupling device |
-
1989
- 1989-10-30 IT IT02219689A patent/IT1237135B/it active IP Right Grant
-
1990
- 1990-10-11 AU AU64587/90A patent/AU636669B2/en not_active Ceased
- 1990-10-15 EP EP90202730A patent/EP0426221B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-10-15 ES ES90202730T patent/ES2049915T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1990-10-15 DE DE69005794T patent/DE69005794T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-10-15 DK DK90202730.9T patent/DK0426221T3/da active
- 1990-10-15 AT AT90202730T patent/ATE99841T1/de not_active IP Right Cessation
- 1990-10-22 MY MYPI90001848A patent/MY107270A/en unknown
- 1990-10-25 IE IE383690A patent/IE64719B1/en not_active IP Right Cessation
- 1990-10-26 CA CA002028639A patent/CA2028639C/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-10-29 RU SU904831532A patent/RU2085043C1/ru active
- 1990-10-29 AR AR90318216A patent/AR244918A1/es active
- 1990-10-29 PE PE1990176712A patent/PE5191A1/es not_active Application Discontinuation
- 1990-10-29 CZ CS905295A patent/CZ283653B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1990-10-29 NO NO904676A patent/NO302328B1/no not_active IP Right Cessation
- 1990-10-29 FI FI905340A patent/FI97259C/fi not_active IP Right Cessation
- 1990-10-29 PT PT95726A patent/PT95726B/pt not_active IP Right Cessation
- 1990-10-29 SK SK5295-90A patent/SK280517B6/sk unknown
- 1990-10-30 HU HU906941A patent/HU210854B/hu not_active IP Right Cessation
- 1990-10-30 KR KR1019900017486A patent/KR950009326B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1990-10-30 CN CN90108706A patent/CN1018787B/zh not_active Expired
- 1990-10-30 BR BR909005621A patent/BR9005621A/pt not_active IP Right Cessation
- 1990-10-30 PL PL90287577A patent/PL164795B1/pl unknown
- 1990-10-30 JP JP2293507A patent/JP2963187B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-01-21 US US07/824,742 patent/US5138483A/en not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-10-12 HK HK111394A patent/HK111394A/xx not_active IP Right Cessation
Also Published As
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SK280517B6 (sk) | Optický zosilňovač s aktívnym vláknom | |
US5673141A (en) | Optical amplifier | |
US5978130A (en) | Dual-band fiber optic amplification system using a single pump source | |
US6104527A (en) | High efficiency bandwidth doubled and gain flattened silica fiber amplifier | |
US6437907B1 (en) | Wide-band optical fiber amplifier and amplifying method thereof | |
US5155621A (en) | Optical fiber amplifier | |
US6501594B1 (en) | Long-band fiber amplifier using feedback loop | |
US7511881B2 (en) | Amplified spontaneous emission reflector-based gain-clamped fiber amplifier | |
JPH07199245A (ja) | 光ファイバ増幅器 | |
US6064515A (en) | Feedback-type optical fiber amplifier using hybrid pumping light beams | |
TW400445B (en) | Optical fiber amplifier having a controlled gain | |
US6020991A (en) | Optical amplifier | |
US6470113B1 (en) | Broadband light source using seed-beam | |
US7233431B2 (en) | Semiconductor optical amplifier based Raman pump | |
US6246515B1 (en) | Apparatus and method for amplifying an optical signal | |
US7440172B2 (en) | Optical amplifier | |
JPH0486728A (ja) | エルビウムドープ光ファイバ増幅器 | |
JP2003224318A (ja) | 広帯域自然放出光源 | |
EP0942501A2 (en) | Optical fiber light amplifier | |
JPH05259541A (ja) | 光ファイバ増幅器 | |
JPH1051056A (ja) | 光ファイバ増幅器 | |
US20070014514A1 (en) | Optical component | |
JP2002057393A (ja) | 光増幅器 | |
JPH11238931A (ja) | 光増幅器 | |
JPH04273220A (ja) | 光ファイバアンプ |