CS9100283A2 - Wideband optical signal amplifier - Google Patents
Wideband optical signal amplifier Download PDFInfo
- Publication number
- CS9100283A2 CS9100283A2 CS91283A CS28391A CS9100283A2 CS 9100283 A2 CS9100283 A2 CS 9100283A2 CS 91283 A CS91283 A CS 91283A CS 28391 A CS28391 A CS 28391A CS 9100283 A2 CS9100283 A2 CS 9100283A2
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- core
- fiber
- optical signal
- signal amplifier
- amplifier according
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 39
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 119
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 23
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 20
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 16
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 16
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 16
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 15
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims description 10
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 7
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 5
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 4
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 claims 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 claims 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000012792 core layer Substances 0.000 claims 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims 1
- 239000000289 melt material Substances 0.000 claims 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 17
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 13
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 10
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 10
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 2
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- VQCBHWLJZDBHOS-UHFFFAOYSA-N erbium(III) oxide Inorganic materials O=[Er]O[Er]=O VQCBHWLJZDBHOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- -1 rare earth ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 150000003751 zinc Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06754—Fibre amplifiers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
- G02B6/2821—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals
- G02B6/2826—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals using mechanical machining means for shaping of the couplers, e.g. grinding or polishing
- G02B6/283—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals using mechanical machining means for shaping of the couplers, e.g. grinding or polishing couplers being tunable or adjustable
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
- G02B6/2821—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals
- G02B6/2835—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals formed or shaped by thermal treatment, e.g. couplers
-
- 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
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06708—Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
- G02B6/2821—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals
- G02B6/2835—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals formed or shaped by thermal treatment, e.g. couplers
- G02B2006/2839—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals formed or shaped by thermal treatment, e.g. couplers fabricated from double or twin core fibres
-
- 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
- H01S2301/00—Functional characteristics
- H01S2301/02—ASE (amplified spontaneous emission), noise; Reduction thereof
-
- 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
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06708—Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering
- H01S3/06729—Peculiar transverse fibre profile
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Lasers (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
?y así -η
Oblast techniky
Vynález se týká optických vláken obahujlcich dotuji·*ci látky pro laserovou emisi, vhodné pro prováděni zesilovánipřenášeného signálu vysílaného jimi a pro eliminováni zářenimajicich nežádoucí vlnovou délku vytvořených uvnitř nich spon-tánní emisi. josaveční stav technixy
Je známo, že optická vlákna mající jádro dotovanéobzvláštními látkami, jako jsou ionty vzácných zemin, se vyzna-čuj i stimulovanou emisi vhodnou pro použiti jako laserovýchzdrojů a optických zesilovačů. Taková vlákna mohou totiž býtnapájena světelným zdrojem při určité vlnové délce, která jeschopná uvést atomy dotující látky do excitovaného energetic-kého stavu, neboli čerpacího pásma, ze kterého se atomy samyspontánně tlumí ve velmi krátké době do laserového emisníhostavu, v němž zůstávají po relativně delší dobu.
Když prochází vláknem majícím vysoký počet atomů vexcitovaném stavu v emisní úrovni světelný signál májici vlno-vou délku odpovídající takovému laserovému emisnímu stavu,signál působí přechod excitovaných atomů na nižší úroveň sesvětelnou emisi mající stejnou vlnovou délku jako signál.
Vlákno tohoto typu tak může být použito pro získání zesilová-ni optického signálu.
Vychází-li se z excitovaného stavu, tlumeni atomůnastává také spontánně a působí nahodilou emisi, která tvořišum pozadí, který se superponuje přes stimulovanou emisi, od-povídající zesílenému signálu. 2
Světelná emise vyvolaná zaváděním světelné čerpacíenergie do dotovaného aktivního vlákna může nastávat při ně-kolika vlnových délkách/ typických pro dotující látku, čímžtak vzniká fluorescenční spektrum vlákna.
Pro optická telekomunikační vedeni se normálně použí-vá, s cílem dosáhnout maximálního zesíleni pomoci vlákna výšeuvedeného typu a v kombinaci s vysokým poměrem signálu k šumu,signál normálně vytvářený laserovým emitorem s vlnovou délkouodpovídající vrcholu fluorescenční spektrální křivky vláknaobsahujícího použitou dotující látku.
Zejména pro zesilováni optických telekomunikačních signálů je vhodné používat aktivních vláken s jádrem dotovaným3+ ionty erbia ZEr /. Fluorescenční spektrum erbia/však má vrozsahu zajímavých vlnových délek obzvláště úzký emisní vrchola proto vyžaduje používat jako zdroj přenášeného signálu lase-rový emitor pracující při obzvláštní vlnové délce s omezenoutoleranci, protože mimo toto toleranční pásmo by nebyl při-měřeně zesílen, zatímco by současně vznikla při takové vrcho-lové vlnové délce silná spontánní emise, vytvářející šum po-zadí, který by silně narušil kvalitu přenosu.
Laserové emitory mající výše uvedené vlastnosti, tj.pracující při emisním vrcholu erbia/še dají naproti tomu jenobtížně a nákladně vyrobit, zatímco běžná průmyslová produkce , poskytuje Laserové emitory, jako jsou například polovodičové" l asery//In/y6a Λ/AsZ , mající některé charakteristické vlastnosti,
3 činící je vhodné pro telekomunikace, ale mají poměrné širokétolerance pokud jde o vlnovou délku emise. Pouze omezené množ-ství laserových emltorů takového druhu tak mají emisi na výšeuvedené vrcholové vlnové délce.
Zatímco u některých aplikaci, jako jsou napříkladpodmořská telekomunikační vedeni, může být přijatelné použitemltorů přenášených signálů pracujících při obzvláštní hodnotěvlnové délky, získané například pečlivou volbou mezi laserytržní produkce, takže pouze ty, které mají emisi v rámci ur-čité malé oblasti laserového emisního vrcholu vlákna zesilova-če, takový proces není finančně přijatelný pro vedeni jinýchdruhů, jako jsou například městská komunikační vedeni, kde jeomezeni Instalačních nákladů obzvláště důležité.
Například vlákno dotované erbiem^^pro umožněni jeholaserové emise má emisi s vrcholem okolo 1536 nm. V rozmezí 5 nm od této hodnoty má emise vysokou Intenzitu a může býtpoužita pro zesilováni signálu ve stejném rozmezí vlnové dél-ky. Tržně vyráběné polovodičové lasery, které mohou. být pou-žity pro přenos, jsou však obvykle vyráběny s hodnotami vlno-vé délky emise v rozmezí od 1520 do 1570 nm.
Je tak zřejmé, že velké množství průmyslově vyrábě-ných laserů tohoto druhu je mimo rozsah vhodný pro zesilovánipomoci erb1a/a nemůže být proto použito pro vytvářeni teleko-munikačních signálů ve vedeních opatřených erbiovými zesilova-či typu popsaného výše.
Je však známo, že vlákna dotovaná erbiem/inaji oblast emisního spektra vysoké intenzity, která je v podstatě 4 - konstantní v pásnu vlnových délek přilehlém nad výše uvedenýmvrcholemz dostatečně širokém pro zahrnováni velké části emis-ního rozsahu výše zmíněných zajímavých tržních laserů. Vevlákně tohoto typu by však byl signál poskytovaný o vlnovédélce daleko od maximálního emisního vrcholu zesilován v ome-zené míře/ zatímco spontánní přechody z laserového emisníhostavu ve vlákně se ději v převažující miře s emisi při vrcho-lové vlnové délce spektra při 1536 nm, vytvářející šum pozadí/který bude dále zesilován při současném šířeni po délce vláknaa bude se tak superponovat přes užitečný signál.
Pro použiti aktivních vláken dotovaných erbiem prozesilováni telekomunikačních signálů vytvářených polovodičo-vými laserovými emitory tržního typuz jak bylo popsáno výšezvzniká pátřeba filtrace spontánní vrcholové emise erbia podélce aktivního vláknaz takže taková emise při nežádoucí vlno-vé délce neodvede čerpací energii od zesilováni signálu a ne-bude se superponovat přes něj.
Pro tento účel je možné použit aktivního vlákna ma-jícího dvě jádraz v jednomž z nich jsou vysílány přenášenýsignál a čerpací energiez zatímco ve druhém je dotující látkaabsorbující světlo. Jestliže dvě jádra jsou opticky spřaženapři vrcholové frekvenci spontánní emisez bude tato emise pře-nášena do druhého jádraz kde je absorbována bez vraceni se ktomu, aby se superponovala přes přenosovu vlnovou délku.
Takové aktivní vláknoz popsaně v 11alskéá—tovéw: spXseč. ^patentov^ přihlášf^ č. 22654 A/89ř stejného přihlašovatele, vykonává účinné filtrační působeni nežádoucívlnové délky, ale v některých aplikacích, kde je vystavenoMechanický* nebo tepelný* napětí*, a zejména stavu krouceni,ůže vést ke z«ěně vlastnosti optického spřažení nezi jádrya hodnota vlnové délky přenášené do druhého absorbujícíhojádra je z*ěn£na.
Vzniká tak problén, aby bylo k dispozici aktivníoptické vlákno pro použiti v optických zesilovačích, kterémohou být použity v konbinaci s laserovými enltory přenáše-ného signálu tržního typu, aniž by byly na ně kladeny význannákvalitativní omezeni, která jsou *1no-to v podstatě necitlivána deforoačni napětí a stavy ji* udělované běhen stavby ze-silovače nebo vyskytující se při ukládáni a v pracovníchstádiích zesilovače na lince. Cílen vynálezu je vytvořit zesilovač s dotovaný*optický* vláknem, který může poskytnout uspokojivé zesilovániv dostatečně široké* roznezi vlnových délek, aby se tak dovo-lilo použiti tržních laserových enitorů, vylučující spontánníenise materiálu při nežádoucí vlnové délce, které tvoři šu*pozadí vysoké intenzity vzhlede* k přenášenému signálu, akteré by udržovaly takové vlastnosti stabilní během operačních podmínek. podstata vynálezu
Podstatou vynálezu je širokopásmový optický zesilo-vač signálu, zejména pro telekomunikační vedeni s optickýmvláknem, pracující s přenášeným signálem v předem určenémpásu vlnové délky, obsahující dichroický spojovač, vhodný pro 6 multiplexovánl přenášeného signálu a světelnou čerpací energiiv jediném výstupním vlákně, a aktivní optické vlákno obsahují-cí fluorescenční dotující látku, spojené s výstupním vláknemdlchrolckého spojovače as vláknem telekomunikačního vedeni vhodného pro přijímáni a přenášeni zesíleného signálu, kterjL&r(<·>> podi«£čynálezuj Kvyznaětrj-e- tdm, že aktivní optické vláknoobsahuje části tvořené každá optickým vláknem majícím dvějádra, z nichž první je opticky spojeno s jádrem zbývajícíchčásti aktivního vlákna, zatímco druhé jádro je přerušené nakoncích, přičemž obě jádra jsou opticky spolu spřažena v pásmuvlnové délky zahrnutém v rozsahu vlnové délky laserové emiseprvního jádra a různém od pásma přenášeného signálu.
Ve výhodném provedeni obsahuje druhé jádro dvou-jádrových části aktivního optického vlákna dotující látkumající vysokou světelnou absorpci v laserovém emisním rozsahudotující látky aktivního vlákna. S výhodou může být dotuj icilátka druhého vlákna s vysokou světelnou absorpci tvořena stej-nou fluorescenční látkou, přítomnou v aktivním vlákně.
První jádro každé části dvoujádrového vlákna můžeobsahovat fluorescenční dotující látku nebo jako alternativamůže být první jádro každé části dvoujádrového vlákna bezjakékoli fluorescenční dotující látky. S výhodou je v každém případě fluorescenční dotují- cí látka, přítomná v aktivním vláknu, alespoň uvnitř jeho části majících jediné vlákno, erbium^Er), 7
Podle jiného provedeni vynálezu nuže být dotující látka přítomná ve druhém jádře látka mající vysokou světelnou
mocenstvl Délka každého úseku dvoujádrového vlákna je rovná nebo je větší než fázová délka mezi jádry spřaženýml ve zvo-leném spřahovaclm pásmu mezi jádry.
Obsah dotující látky mající vysokou světelnou absorp c1 ve druhém jádře a spřahovacl vlastnosti vlákenných jadermaj1 takový vzájemný vztah, aby se určila ve druhém jádřeshášed délka menši než jedna desetina fázové délky mezispřaženýml jádry. V obzvláštním provedeni vynálezu je druhé jádro bez jakékoli dotující látky absorbující světlo a každá část dvou-jádrového vlákna má délku rovnou celému násobku jedné fázovédélky, s toleranci 10 X samotné fázové délky. spolu opticky spřažena mezi 1530 a 1540 nm.
První jádro každé části dvoujádrového vlákna jeupraveno koaxiálně s vnějším povrchem vlákna, ve vyřízenépoloze s jádry zbývajících části aktivního vlákna a s jádryvlákem, k nimž je zesilovač připojen, zatímco druhé jádro jena svých koncích umístěno proti vláknům samotným.
Alespoň první z obou jader vlákna je vhodné proumožňováni jednovldového světelného Siřeni při přenosové vl-nové délce a při čerpací vlnové délce.
Aktivní vlákno má vlákennou sekci obsahující fluo-rescenční dotující látku, zahrnutou mezi dvěma po sobě násle-dujícími dvoujádrovými částmi majícími délku nikoliv většínež jaká odpovídá maximálně dosažitelnému zisku 15 dB přispřahovaci vlnové délce mezi jádry části dvoujádrového vláknaa s výhodou mezi 1 a 5 dB.
Alespoň jeden konec aktivního vlákna je tvořen úse-kem dvoujádrového vlákna. Části dvoujádrového vlákna jsou mechanicky zakřivl-telné do oblouku pro jemné nastaveni pásma spřahovaci vlnovédélky mezi jádry. S výhodou je každá část dvoujádrového vlákna tuzepřipojena k odpovídající nosné desce, v podstatě nedeformova-telné za pracovních podmínek, bále může být každá část dvou-jádrového vlákna tuze připevněna k odpovídající podpůrné des-ce v podmínkách zakřiveni odpovídajících požadované spřahova-ci vlnové délce mezi jádry. přáli θά obrázků na výkrese
Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisuna příkladech provedeni s odvoláním na připojené výkresy, vekterých znázorňuje obr. 1 schéma optického zesilovače používa-jícího aktivní vlákno, obr. 2 schéma energetických přechodůvláken typu, který může být použit pro zesilovač podle sché- matu z obr. 1, vhodného pro vytváření stimulované emise^anc^/ ÁlaseruZ> obr. 3 schéma křivky stimulované emise optického3+, vlákna vyrobeného z křemiku/^dotovaného/(Er y^obr. 4 zvětšený schématický pohled na optický zesilovač podle vynálezu, obr. 5 aktivní vlákno zesilovače v řezu rovinou V-V z obr. 4, obr. 4 graf závislosti konstant světelného Siřeni v jádrech na vlnové délce, obr. 7 podrobnost části aktivního optického vlákna podle vynálezu, obsahujícího úsek mající dvě jádra, a znázorněni křivky přenosu světelné energie mezi jedním jádrem a druhým jádrem při spřahovaci vlnové délce, obr. 8 podrobnost části optického vlákna podle vynálezu, obsahující úsek dvoujádrového vlákna majícího délku rovnou fázové délce a obr. 9 schéma části vlákna zesilovače podle vynálezu s dvoujádrovými úseky s nuceným zakřivením, příklady provedení vynálezu
Pro účely zesilováni signálu v optických vláknech pro telekomunikace se může běžně používat zesilovačů využívá»jících optických vláken. Struktura takových zesilovačů jeschématicky znázorněna na obr. 1. Na obr. 1 je patrné optickévlákno 1 pro telekomunikace, podél kterého je vysílán vyšila»ci signál, majici vlnovou délku , vytvářený laserovým emi-torem 2 signálu. Takový signál, utlumený po určité časovédélce, je vysílán do di chjřri ckého spojovače 3, kde je kombino-ván na jediném vystupujícím vlákně 4 s čerpacím signálem ma-jícím vlnovou délku ^p, vytvářeným čerpacim laserovým emito-rem 5. Aktivní v lákno/—vžcofcre cnč označené jako vLákn^ 6, při-pojené k vláknu 4 opouštějícímu spojovačj^ tvoři zesilovačiprvek signálu, který je tak zaváděn do linkového vlákna 7,aby pokračoval k místu svého určeni. 10 -
Pro vytvořeni aktivního vlákna 6, tvořící zesilova-cí prvek jednotky, je podle výhodného provedeni vynálezu vhod (SŮ/ né použit optické vlákno vytvořené z křemi kuX j ehož jádro je(OXidu ---- f dotováno roztokeml^Er^Oj/^ který dovoluje výhodné zesilovánipřenášeného signálu při využiti přechodů erbiového laseru.
Jak ukazuje diagram na obr. 2, vztahující se k vláknu obsahujícímu dotující přísadu uvedeného typu, což symboUc ky představuje energetické stavy, které jsou k dispozici pro ,T l&OL· iontierbia/v roztoku v mateční hmotě křemíkového jádra, vedezaváděni světelné energie mající čerpací vlnovou délku vln .....*..... *»'" urin—· I·"»»» ................ I ř* menši než je vlnová délka přenášeného signálu, do aktiv-n1ho vlákna k tomu, že určitý počet lontů erbla (sr^*^ přítom-ných jako dolující látka ve vlákně v excitovaném energetickémstavu 8, dále definovaném jako čerpací pásmo, ze kterého selonty spontánně tlumí na energetickou úroveň 9, tvořící la-serovou emisní úroveň. V laserové emisní úrovni 2 zůstávají lontyíjEr5)po srovnatelně dlouhé časově údobí před tím, že jsou vystaveny spontánnímu přechodu do základní úrovně 10.
Jak je známo, zatímco přechod z pásma 8 na úroveň 9je spojen s emisi tepelného typu, která je rozptýlena vněvlákna /fotonová radiace/, přechod z úrovně 9 na základníúroveň 10 vytváří světelnou emisi s vlnovou délkou odpovlda-jící energetické hodnotě laserové era1sftii9l· Jest tíže je pakvlákno obsahující velké množství iontů na laserové emisníúrovni procházeno signálem majícím vlnovou délku odpovídající - 11 takové emisní úrovni, signál púsobi stimulovaný přechod těchto iontů z emisního stavu do základního stavu před jejich spon·* tánnim útlumem s kaskádním efektem, který na výstupu z aktiv-*£ niho v lákna-působi emisi silně zesíleného přenášeného signálu. V nepřítomnosti přenáSeného signálu vyvolává spon-tánní útlum laserových emisních stavů, které jsou v oddělenémpočtu, typickém pro každou látku, světelnou účinnost s vrcho-ly při různých frekvencích/ odpovídajících úrovním, kteréjsou kdisdozícj. ,Konkrétně má, jak je znázorněno na obr. 3,vlákno typu7^S1/Al) neboí^i/Ge^ďotovanlY^Er vhodné pro po-užiti v optických zesilovačích, vysokointenzitový emisní vrcholpři vlnové délce 1536 nm, zatímco při větších vlnových délkáchaež okolo 1560 nm je oblast, ve které má emise stále vysokouintenzitu, ale menši než ve vrcholové oblasti. V přítomnosti světelného signálu zaváděného do vlák-3+·) na při vlnové délce odpovidaj ici emisnímtCvrcholuí/Er 7 při1536 nm dochází k velmi silnému zesíleni signálu, zatímco šumpozadí, vyplývající ze spontánní emise erbiay^zůstává omezenýa toto činí vlákno vhodné pro použiti v optickém zesilovačipro signál takové vlnové délky.
Pro vytvářeni signálu jsou na trtni dostupné a běžně používané lasery polovodičového typu/7In/y6aÁ/hs/, které maj 1 t typické emisní pásmo od 1,52 do 1,57yum. To znamená, že jejichvýrobní technologie neni schopna pro všechny vyrobené prvkyzaručit emisi přenášeného signálu při konkrétní frekvenčníhodnotě, odpovídající emisnímu vrcholu vlákna dotovaného 12
erbiem^používaného jako zesilovače, přičemž se naopak získá-vá vysoké procento dílu se signále· v sekcích emisní křivkyvlákna v blízkosti výše uvedeného emisního vrcholu.
Signál vytvářený takovými laserovými emitory bynebyl schopen zesíleni s dostatečným ziskem v optickém zesilo-vač i Si o t o v a né mZ^V-3 +J typu popsaného výše, protože čerpací ener-gie zaváděná do aktivního vláknaý4y byla z větší části využi-ta pro zesilováni šumu pozadí, který je vytvářen uvnitř aktiv-ního vlákna"samotného zesilovače při spontánní emisi erbia^Er) při vlnové délce okolo 1536 nm.
Aby se tedy mohly používat laserové emitory výšeuvedeného typu, při jejich akceptováni v rozsahu jejich výrob-ních toleranci dostatečně širokém pro to, aby se jejich použi-ti stalo nenákladné, v kombinaci se zesilovači používajícímivláken dotovaných erbiem, tj. obecně řečeno pro umožněni po-užiti obzvláštních typů laserových signálových emitorů v kom-binaci s fluorescenčními dojbujicimi látkami majícími vysokýšum pozadí vzhledem ke spontánním přechodům z laserového sta-vu, přináší vynález použiti aktivního vlákna^podle obr. 4,které obsahuj e část fkT.1 Vytá knj/maj 1 c1 dvě jádra 12 a 1.3,uzavřená ve stejném vnějším obkladu 14, prostřídané částkou* 15 s jednojádrovým vláknem. V každé části dvoujádrového vlákna 11 je jádro 12při pojeno k jádru. 16 přiléhlých části jednojádrového vlákna 15 a na koncích aktivního vlákna k vláknu 4 opouštějícímu 3/ dichroický spojovač/a k linkovému vláknu 7, a toto jádro tak 13 vede přenášený signál. Jádro ^3, neboli sekundární jádro, jepřerušeno na dvou koncích každé části dvoujádrového vláknaXX a nemá další spoje.
Obě jádra 12 a X3 částí vlákna XX jsou vytvořena tak, že odpovídající konstanty a β2 světelného šíření vevlákně, jejichž křivky proměn jsou znázorněny na obr. &, jsoutakové, že zajišťuji optické spřažení mezi oběma jádry χ2 a χ3pri vlnové délce maximálního emisního vrcholu fluorescenční do-
a Λ2, v oblasti jejich průsečíku a v podstatě odpovídá, jakukazuje obr. 3, amplitudě samotného emisního vrcholu, vytvá-řejícího šum pozadí.
Jako přiklad je možno uvést, že spřahovaci rozmezímezi jádry X2 a χ3, v případě kdy je použito jako dojDujicilát ky/v j ádru Xé^erbi a^může být od -j s 1530 nm dovl 2 s 1540 nm.
To znamená, že světlo mající vlnovou délku okolo 1536 nm, které se šíři v jádře X£ spolu s přenosovým signálema které v podstatě tvoři šum pozadí vzhledem ke spontánní emi-si erbia/pe periodicky přenášeno z jádra X2 do jádra χ3podle známých zákonů optického spřahováni, popsaného napří-klad na str. 84 a 90 časopisu Journal of The Optical Societyof America, A/Vol. 2, č. 1, leden 1985. - 14
Jak je znázorněno na obr. 7, světelná energie přivlnové délce optického spřaženi mezi dvěma jádry/je rozdělo-vána mezi jádry podle v podstatě sinusovité křivky, zasahuji-ci 100 X v jednom z jader v j ednom bodě vlákna<a""po vzdále-nosti L_, známé jako fázová délka, 100 X ve druhém z jader/í/2 o ——Z —- / « ·» zatimco v obecném úseku vlákna je světelná energie rozdělenamezi jeho oběma jádry/^ Přenášený signál má v jádře 12 naproti tomu vlnovoudélku JI odlišnou od té, při které docházi ke spřaženi jader12 a IsL· řekněme rovnou 1550 nm a tak zůstává omezen na jádro12 bez přenášeni do jádra 13. Stejně tak má čerpaci světlopřenášené do jádra 16 spojovačem 3, řekněme při vlnové délce p 980 nebo 540 nm konstanty Siřeni, kterými je v úseku vlák-na 11 jeho přechod do jádra 13 vyloučen a v němž je tak za-jištěna nepřítomnost čerpaci energie. Jádro 13 s výhodou obsahuje do^ujici látku, kromědolující látky, která určuje jeho požadovaný profil indexulomu, a která je tvořena materiálem majicim vysokou světelnouabsorpci po celém spektru, nebo alespoň v emisním vrcholu do-Jbujicl látky jádra 16 zdroj šumu, jak byl výše popsán, zejménana vrcholu okolo 1536 nm v případě použiti erbia/jako dolují-cí látky laseru. Látky vhodné pro tento účel, majici vysokou světel- absorpci po celém patentové^-s-pise_ř. ----Zpatentová| přihláSCl č. 88304182.4/ a obsahuji zejména prvky s proměnlivým mocenstvim, jako je Ί 15
Cr111 a Fe11/-
Fe) v j ej i ch nižším mocenstvi ^Ti
III
III
Mezi látkami majícími vysokou světelnou absorpcipři určité vlnové délce, tj. při v lnové délce emisni ho vrcho-lu dolující látky jádra 16 zesilujícího vlákna 15, kterou jetřeba eliminovat, je obzvláště výhodné používat stejnou dolu-jící látku výše uvedeného aktivního jádra^.Fluoreseenčnilátka opatřená dostatečným množstvím čerpací energie vykazujeurčitou emisi při obzvláštní vlnové délce, zatímco stejnálátka, když není opatřena čerpací energii, pohlcuje světlopři stejně vlnové délce, při které docházelo k emisi v pří-tomnosti čerpáni. Zejména v přítomnosti jádra 16 dobovanéhoerbiem/muže být také druhé jádro 13 části vlákna.11 výhodnědokováno erbiem/ Jelikož absorpční křivka erbia^je podobnájeho fluorescenci nebo laserové emisní křivce znázorněné naobr. 3, vzni ká 11mto způsobem při st i mulovanem emisním vrcho-lu při 1536 nm podobný absorpční vrchol při stejné vlnovédélce.
Fluorescence při spřahovaci vlnové délce mezi j ádry/^ffitj. při 1536 nm, která byla přenesena do jádra 1J tak není 'přenášena zase zpátky do jádra 12, v němž je veden přenášenýsignál, protože uvnitř jádra 13 může být v podstatě dokonalýútlum zavedeného světla, které je absorbováno přítomnou dolu-jící látkou.
Emise při nežádoucí vlnové délce přítomné v jádře 16 tak může být zaváděna do části vlákna H před-t1m, než 16 začne mít nadměrnou intenzitu a v ni může být extrahována z jádra 12 a rozptylována v jádře 13, takže se neodejme čerpaci energie ze zesilováni přenášeného signálu zaváděného jádrem 12 do jádra 16 následujici části zesilovacímu vláknu 15 a nedojde k superponováni přes samotný signál.
Pro tento účel je podle vynálezu zapotřebí, aby úsek£ zesilovacího vlákna 15, předcházející část dvoujádrovéhovlákna £1, jak je znázorněno na obr. 4, byl omezené délky, abyse zabránilo nadměrnému vzrůstu šumu pozadí. Taková délka zá-visi na charakteristických vlastnostech vlákna samotného a vkrátkosti řečeno na jeho zisku. Zesilovač podle vynálezu před**pokládá, že délkaVt bude taková, aby určila maximální ziskmenši než 15 dB a i výhodou v rozmezí od 1 do 5 dB při spojova-ci vlnové délce mezi jádrý/Uzejména 1536 nm. Jádro 1,2 vlákna 11 může být bez fluorescenční dolu-jící přísady, takže celý zisk zesilováni se svěří částem^15 ' /---'— --- : - ' : ^vlákna/ nebo může obsahovat stejnou dolující látku jako jádro 16o Délka L úseku dvoujádrového vlákna je sama větší než fázová délka Lg, zmíněna výše. Kromě toho je obaah dolují-cí látky mající vysokou světelnou absorpci v n1 přítomný ta-kový, že určuje zhášeci délku jádra 1.3 vlákna, která je menšia alespoň jeden velikostní řád než fázová vlnová délka ίθ : L < 1/10 L0 (jak je známo ze zákona šířeni optické ener-gie v Uumivém mediu P = PQ e~ je součinitel závi-
sející na tlumicích vlastnostech vlákna a v podstatě na množ-ství tlumici dofcujld látky v něm přítomné, přičemž po délce L 17 vlákna je světelná energie ve vlákně redukována faktorem 1/e). S výhodou jsou vlastnosti jádra 13 takové, že máji shášeci dálku L menši o dva velikostní řády, než je fázová vlnová dálka Ln.
-S Jádro 1,2 může být taká bez jakékoli tlumici dolují-cí látky. V tomto případě musí být, jak je znázorněno na obr. 8, úsek dvoujádrového vlákna 11 vytvořen s délkou L “ LQ,_3 -2 takže na konci druhého jádra 13 je světelná energie při vlnovádálce, která má být vyloučena, zcela předávána v samotnémjádře 13, takže ve spojeni s vláknem 12 je rozptýlena v ob-kladu samotného vlákna 15.
Taková řešeni je vhodné, protože je možné vyloučitvkládáni dalších dolujících látek do dvouj ádrového vláknakromě těch, které určuji jeho profil Indexu lomu, ale naprotitomu vyžaduje v řezu měřeni a ve spojeni části 11 ke zbýva-jícímu aktivnímu vláknu plusovou nebo minusovou tolerancivzhledem k hodnotě fázové délky LQ nikoliv větší než 10 X LQ, mm ·» ·« aby se tak zajistila v samotném spojeni zásadní nepřítomnostšumové vlnové délky v jádře 1£.
Taková tolerance se dá dosáhnout v praxi jen obtíž-ně, s fázovými délkami Lg pod několika centimetry a je protovýhodné používat útlumových látek v jádře 13, jak bylo popsá-no výše.
Určeni velikosti části vlákna 11 se dosahuje tak,aby konstanty šířeni v obou jádreclí<Vedly ke spojeni v pásmuvystředěném ekolo vlnové délky vrcholové emise /například 18 1536 nm/, ale nevyhnutelné výrobní tolerance mohou vést kodchylkám od požadované hodnoty.
Aby se potom dosáhlo jemného nastaveni spřahovacl
budou zakřiveny do tvaru oblouku, čímž se zavedou vnitřnínapětí do vlákna, která budou měnit jejich charakteristikysvětelného šířeni a budou kontrolovat hodnotu spřahovad vlno-vé délk^ipolu s tím, jak se zavedené zakřiveni mění, až sedosáhne souladu s hodnotou požadované vlnové délky. Pro udržo-váni takových tvarů jsou části vlákna 11 tak upevněny napříslušných podpůrných deskách 17, jak ukazuje obr. 9, napří-klad pomoci lepidla, za účelem udrženi jejich tvaru stabilnímzpůsobem.
Jednojádrové vlákno 15 ležící mezi částmi dvoujádro- vého vlákna H může být umístěno podle požadavků uvnitř obkla-du obklopujícího zesilovač, například vinutím do závitů, anižby toto mělo jakýkoli účinek na chováni zesilovače z hlediskaoddělováni vlnové délky tvořící šum, přičemž dvoujádrová vlák-na jsou pevně držena v nuceném zakřiveném tvaru, jaký je proně nej vhodnější, jak bylo popsáno výše, a chráněna proti dal-ším napětím. S výhodou, s účelem vysíláni na následující úsek vedeni 7 za zesilovačem přenášený signál bez šumu, je posled-ní část aktivního vlákna 6 zesilovače, ve směru sledovanémpřenášeným signálem, tvořena dvoujádrovým vláknem 11. U vede-ni, která mají být používána dvousměrně jsou oba konce aktiv- c
nich v láken-tvořena dvoujádrovými úseky H 19
Vlákno podle vynálezu tak vykonává filtrační půso-bení na světlo vedené uvnitř vlákna při oddělováni a absor-bováni fotonů při 1536 nu, které jsou vytvářeny spontánním 3+1 útlumem z laserové emisní úrovně iontůř^Er Čímž je tak brá-něno takovým fotonům postupujících po dlouhém úseku aktivníhojádra-v přítomnosti čerpací frekvence, aby působily dalšíútlumy při takové vlnové délce a je v podstatě dovolováno,aby se v jádře 1£ šířily pouze přenosová vlnová délka a čer-pací vlnová délka. Čerpací vlnová délka 2 potom může být (ř«L· zvolena po celém rozmezí, v němž má erbiuaT#ýznamnou hodnotulaserové emise, například m e z i h o dn otTmTVj2 a vyznačenýmina obr. 3 /příkladně odpovídajícími přibližně 1540 1560 nm/, čímž je umocňována velká volnost výběru laserového emitoru£~přenášeného signálu, aniž by se zde objevovaly rozdíly v cho-váni, pro účely zesilování, přičemž emitory signálů majírůzné vlnové délky obsažené v dostatečně Širokém pásmu propřijímáni většiny obchodní produkce polovodičových laserů ϋ . Současně dovoluje toto řešení v částech majících zmenšenou délku dvoujádrového vlákna přesné nastaveni spřaho-vaci vlnové délky a dovoluje jim být v zásadě necitlivé na f mechanické namáháni.
Jak ukazuje obr. 5, dvoujádrové vlákno 11 má s výho-dou jádro 12, použité pro vedení optického signálu, umístěnésouose uvnitř obkladu 14 vlákna, zatímco druhé jádro 13 jeupraveno v excentrické poloze. Tímto způsobem, jak je znázorněno na obr. 4, 7 a 8 může být spojeni mezi částmi dvoujádrového vlákna £, částmi 20 zesilujícího vlákna 1£ a vlákny £ a £ vytvořeno tradičnímzpůsobem, bez obzvláštních opatření tím, že se konce vlákensamotných umístí proti sobě tradičními spojovacími ústrojími,která vykonávají vzájemné vyřízení mezi vlákny kontrolovánímjejich vnějších povrchů, kde odpovídá správné vyřízení jádra 12dvoujádrového vláknayv axiální poloze jádrům jednojádrovýchvláken, bez jakýchkoli podstatných spojových ztrát. Jádro 13,které jev excentrické poloze, nemusí být připojeno ke druhýmjádrům a tak zůstává přerušené na koncích každé části dvou-jádrového vlákna 11, aniž by vyžadovalo jakékoli další opera·* ce. S výhodou je jádro 12 za účelem dosažení nejvyšší zesilovací účinnosti jednovidové jak při signálové vlnové délcey tak i.při čerpací vlnové délcéTa jádro 13 je také j eanovldově^při alespoň KJ . s
Jako přiklad byl konstruován zesilovač podle schéraa-tu z obr. 1, obsahující aktivní vtžikno 6 typu/^Sí/Al) dotovanéV^ (Er t opatřené dvoujádrovými částmi, přičemž hmotnosti o bsa h r^**®2**"^Er^Oj]v jednojádrových částech vlákna byl 40 ppm· V každé čás-ti dvouj ádrového vlákna 11 mělo jádro 12 a jádro 13 poloměra s 3,1 m, číselnou aperturu NA « 0,105, index lomu n^ « 1,462,odděleni obou jader 12 a Ί3, udané na obr. 5, bylo d » 3,5 m,jádro 12 bylo koaxiální s vnějším průměrem^ vlákna. Každá"'částv 11 měla délku L - 100 mm a sousedila s délkoufF zesilovacího·.·—.· a - vlákna 5 m. Jádro 12 každé části dvoujádrového vlákna |1 ne-obsahovalo žádné erbium, zatímco jádro 13 mělo obsahi^Er20j^ 2j00 ppm. Aktivní jádro^mělo celkovou délku 30 m. 21
Jelikož jako čerpací laser g byl použit laser sargonovými ionty, pracující při 528 nm, s energii 150 mW,zatímco jako emisní laser g signálu byl použit běžný polovo-dičový laser/γ In/ffial/As/ maj ící energii 1 mW, jehož emisnívlnová délka byla zmfřena při 1550 nm. Za zesilovačem sezískal při výše uvedeném experimentálním uspořádáni zisk20 dB na vstupním signálu tlumeném na hodnotu 0,5 W. Útlum vstupního signálu zesilovače, vhodný pro si-mutováni skutečného stavu při použiti zesilovače na lince,byl dosažen pomoci proměnlivého tlumiče. V nepřítomnosti sig-nálu byla naměřena úroveň spontánní emise za zesilovačem ohodnotě 10 W. Taková emise, která tvoři šum pozadí, nepřetf-stavuje výrazný šum pro signál, který je zesilován na mnohemvyšší úrovně /okolo 250 U/·
Jako srovnáni byl stejný přenosový laserový emitor 2popsaný výše, použit v kombinaci se zesilovačem majícím kon-strukci totožnou s předchozím příkladem, ale při použiti jednojádrového aktivního vlákna £, typu se skokovou změnou indexulomu naK5zT/Wl/Si d ό t ova n e> r J J a obsahující hmotová 40 ppnf)^Er^*^v jádře, přičemž aktivní vlákno7<nělo délku 30 m. Takovýzesilovač s přenášeným signálem při vlnové délce 1560 nm vyka-zoval zisk menši než 15 dB se spontánní emisi úrovně srovnatelné $ úrovni výstupního signálu.
Jak je možné vidět x udaných příkladů, jednojádrovýzesilovač vykazoval zmenšený zisk v přítomnosti signálu při1560 nm, zatímco také zaváděl šum takový že se stalo obtížným 22 přijímat signál samotný, čímž se ukázal jako nepoužitelnýpro praktické použiti. Naproti tomu zesilovač podle vynálezu,používající aktivní vlákno opatřené částmi dvoujádrového vlák-na, se dvěma jádry spřaženými spolu při vlnové délce odpovídá»jící emisnímu vrcholu šumu pozadi, se ukázal sám schopnýzajistit se stejným signálem při 1560 nra vysoký zesilovací zisk spolu se zanedbatelným zavedeným šumem.
Využitelnost vynálezu
Použiti zesilovačů podle vynálezu v telekomunikacíchtak dovoluje, aby se takové vedeni stalo vhodné pro přenossignálů vytvářených laserovými emitory běžného tržního typu,které se ukazuji jako přijatelné i s jejich širokou výrobnítoleranci a současně se zajišťuje, že vysoký zesilovací výkonje v podstatě konstantní a nezávislý na skutečné emisní hodnotěpoužitého signálového emitoru.
Je možné zařadit řadu obměn, aniž by se opustilrozsah vynálezu z hled i ska jeho obecných charakteristickýchznaků.
Claims (18)
- 23 23 -1. Širokopásmový optický zesilovač signálu, obzvláš-tě pro telekomunikační vedeni z optických vláken pracujícíchs přenášeným signálem v předem určeném pásmu vlnové délky,obsahující dichroický spojovač, vhodný pro multiplexovánipřenášeného signálu a světelnou čerpací energii v jediném vy-stupujícím vlákně, a aktivní optické vlákno obsahující fluores-cenční dolující látku,připojené k výstupnímu vláknu dichroic-kého spojovače a k^ vláknu telekomunikačního vedeni, vhodnémupro příjímání a přenášeni zesilenéhozsignálu, vyznačený tím,že aktivní optické vlákno /6/ obsahuje část i>711/ tvořenékaždá optickým vláknem majícím každé dvě jádra /12, 13/, znichž první je opticky spojeno s jádrem f\bt zbývajících částiaktivního vlákna Ibt, zatímco druhé jádro /13/ je přerušenona koncích, přičemž obě jádra /12, 13/ jsou spolu vzájemněopťicky spřažena v pásmu vlnové délky v rozsahu pásma vlnovédélky laserové emise prvního jádra /12/ a různém od pásma pře-nášeného signálu.
- 2. Širokopásmový optický zesilovač signálu podlebodu 1, vyznačený tím, že druhé jádro /13/ dvoujádrových vlá-kenfrýoh částí/ /11/ aktivního optického vlákna /6/ obsahuje do-lující látku mající vysokou světelnou absorpci v laserovémemisním rozsahu dolující látky aktivního vlákn^/fj. 24
- 3. Širokopásmový optický zesilovač signálu podle bodu 2, telnou látkou, vyznačený tím, že doAujici látka mající vysokou svě-absorpci druhého jádra/je tvořena stejnou fluorescenční jaká je přítomná v aktivním vláknu/*/
- 4. Širokopásmový optický zesilovač signálu podlebodu 1, vyznačený tím, že první jádro /12/ dvoujádrové^/láAdwiné žáot 1-/11/ obsahuje fluorescenční dojbujici látku. HOL·
- 5. Širokopásmový optický zesilovač signálu podlebodu 1, vyznačený tim, že první jádro /12/ každé^dvoujádrové^-^vlákWíJj^HNrrH//11 / neobsahuje žádnou fluorescenční dolujícílátku.
- 6. Širokopásmový optický zesilovač signálu podlebodu 1, vyznačený tim, že fluorescenční dolující látka přítom-ná v aktivním vláknu /6/ alespoň uvnitř jeho části majícíchjediné jádro je
- 7. Širokopásmový optický zesilovač signálu podlebodu 2, vyznačený tím, že dolující látka přítomná ve druhém jádře /13/ je látka mající vysokou světelnou absorpci po ce- (Ti)/ (ri/ (CrL· lém spektru, zvolená mezi titanem/ vanadem/ chromem/nebo že- lez emx; alespoň z části v jejich stavu nižšího mocenstvi.
- 8. Širokopásmový optický zesilovač signálu podlebodu 1, vyznačený tim, že délka každého úsekuj/11/ jádrového vláknarje rovná nebo líětši než fázová délka /Lg/ mezi - 25 jádry /12, 13/ spřaženými ve zvoleném spřahovacim pásmumezi jádry.
- 9. Širokopásmový optický zesilovač signálu podlebodu 1, vyznačený tím, že obsah dojbujici látky, majici vyso-kou světelnou absorpci ve druhém jádře /13/ a spřahovaci cha-rakteristiky jader /12, 13/ vlákna jsou v takovém vztahu, (tf) aby se ve druhém jádře určila zhášeci délka menši než jednadesetina fázové délky mezi spřaženými j ádry/Ž^'/^/.
- 10. Širokopásmový optický zesilovač signálu podlebodu 8, vyznačený tim, že druhé jádro /13/ je bez jakékolidoýbuj 1 c 1 látky absorbující světlo a každá^dvoujádrov4řX^íá/<iiJfcrnrrá-./část^/11 / má délku rovnou celému násobku fázové délky /Lq/ s toleranci 10 X fázové délky samotné.
- 11. Širokopásmový optický zesilovač signálu podlebodu 6, vyznačený tim, že obě jádra/ýsou spolu opticky spřaže-na mezi 1530 a 1540 nm. 12. širokopásmový optický zesilovač signálu podlebodu 1, vyznačený tim, že prvni jádro /12/ každé dvouj áflrové f vlákenné část 1í/11/1 je uspořádáno souose s vnějším povrchem' ko vlákna^ve vzájemném vyřízeni s jádry /16/ ve zbývajícíchčástech aktivního vlákna /6/ a $ jádryyvláken /7/, ke kterým je zesilovač připojen, Dři čemž druhé jádro /13/ je na svých ______ ncich umístěno proti obkladufl[/15/yvtáken {samotných/ 26
- 13. Širokopásmový optický zesilovač signálu podle rfZíťz’vyznačený tim, že alespoň prvniYTÍ2/ z obou jader^T^Z^/ yVTákrTí//11/ je uzpůsobeno pro umožňováni jednovidového svě- telného Siřeni při přenášeci vlnové délce a čerpací vlnové délce.
- 14. Širokopásmový optický zesilovač signálu podle ·, (#7 k ·?. bodu 1, vyznačený tira, že vlákňď má vlákenné úseky, obsahují-cí fluorescenční dolující látku^ umístěné mezi dvěma po soběnásledujícími dvouj ádrovými^EESSwII/, majícími délky /F/ ne v£tši než je délka odpovídající maximálnímu dosažitelnémuzisku 15 dB při spřahovaci vlnové délce^mezi jádry<cást1 dvou·jádrového vlákna /11/.
- 15. Širokopásmový optický zesilovač signálu podlebodu 14, vyznačený tim, ž epCTákiact^l^ }/ús e ky/ obsahuj 1c i fluo-rescenční dotující látku, umístěné mezi dvěma po sobě násle-duj iclmi^dvouj ádrovžwyjůsekyýV11/ maj1 délku /F/ ne většínež je délka odpovídající zisku 15 dB při spřahovaci vlnovédélce(^mezi jádry/xásti dvouj ádrového vlákna /11/.
- 16. Širokopásmový optický zesilovač signálu podlebodu 1, vyznačený tim, že alespoň jeden konec aktivního vlák-na /6/ je tvořen^jdvoujádrovcC?vlá/11/.
- 17. Širokopásmový optický zesilovač signálu podle bodu 1, vyznačený tím, že/|dvouj ádrové^vláknu - /část iý/11/ 27 j soupásma mechanicky zakřivitetné do oblouku pro jemnéoveMélřy/mezi jádry^> spřahovaci vlno. nastaveni
- 18. Širokopásmový optický zesilovač signálu podle /' bodu 1, vyznačený tím, že každá>(_dvoujádrový v/11/ je tuze připevněna k odpovídající podpůrné desce<£ ♦podstatě! nedeformovatelná. v pracovních podmínkách.
- 19. Širokopásmový optický zesilovač signálu podleΛbodu 17 nebo 18, vyznačený tím, že každá/fdvouj ádrovťyčást)/11/ je tuze připevněna k příslušné podpůrné desce /17/ v uoacn oapoviaaj tcicn pozdélk^wezi jádrj^/^ 7JT^, zakřivených podmínkách odpovídejicich požadovanému pásmuspřahovaci vlnové.6 64034
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT01928090A IT1237970B (it) | 1990-02-07 | 1990-02-07 | Amplificatore ottico a fibra attiva,con porzioni a doppio nucleo,a larga banda di lunghezza d'onda di segnale |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS9100283A2 true CS9100283A2 (en) | 1991-09-15 |
| CZ280565B6 CZ280565B6 (cs) | 1996-02-14 |
Family
ID=11156365
Country Status (29)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0441211B1 (cs) |
| JP (2) | JP3045550B2 (cs) |
| KR (1) | KR0179024B1 (cs) |
| CN (1) | CN1023348C (cs) |
| AR (1) | AR246642A1 (cs) |
| AT (1) | ATE113419T1 (cs) |
| AU (1) | AU646238B2 (cs) |
| BR (1) | BR9100626A (cs) |
| CA (1) | CA2035804C (cs) |
| CZ (1) | CZ280565B6 (cs) |
| DE (1) | DE69104738T2 (cs) |
| DK (1) | DK0441211T3 (cs) |
| ES (1) | ES2065555T3 (cs) |
| FI (1) | FI104293B (cs) |
| HK (1) | HK100195A (cs) |
| HU (1) | HU212954B (cs) |
| IE (1) | IE66727B1 (cs) |
| IT (1) | IT1237970B (cs) |
| LT (1) | LT3572B (cs) |
| LV (1) | LV10984B (cs) |
| MY (1) | MY106104A (cs) |
| NO (1) | NO303956B1 (cs) |
| NZ (1) | NZ237031A (cs) |
| PL (1) | PL165200B1 (cs) |
| PT (1) | PT96683B (cs) |
| RU (1) | RU2063105C1 (cs) |
| SK (1) | SK278932B6 (cs) |
| TW (1) | TW198100B (cs) |
| UA (1) | UA25931A1 (cs) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2265751B (en) * | 1992-03-23 | 1995-12-20 | Univ Southampton | Optical amplifier with automatic self adjusting gain spectrum |
| IT1270032B (it) * | 1994-04-14 | 1997-04-28 | Pirelli Cavi Spa | Sistema di telecomunicazione amplificata a multiplazione a divisione di lunghezza d'onda |
| PE41196A1 (es) * | 1994-07-25 | 1996-12-17 | Pirelli Cavi Spa | Sistema de telecomunicacion amplificado para transmisiones en multiplex por division de longitud de onda, capaz de limitar las variaciones en la potencia de salida |
| IT1273676B (it) | 1994-07-25 | 1997-07-09 | Pirelli Cavi Spa | Sistema di telecomunicazione amplificata a multiplazione a divisione di lunghezza d'onda,con potenza di ricezione equalizzata |
| DE19740743C1 (de) * | 1997-09-16 | 1999-01-21 | Siemens Ag | Optischer Verstärker für Gewinnregelung |
| JP2001094304A (ja) | 1999-09-17 | 2001-04-06 | Tdk Corp | 誘電体フィルタ及びその製造方法 |
| RU2153228C1 (ru) * | 1999-10-12 | 2000-07-20 | Военный университет связи | Автоматическое устройство обхода для волоконно-оптических сетей связи |
| FR2822313B1 (fr) * | 2001-03-16 | 2003-07-25 | Highwave Optical Tech | Composant optique a base de fibre bi-coeur avec entrees/sorties en fibres mono-coeur |
| CN1325991C (zh) * | 2003-11-14 | 2007-07-11 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 双芯双包层光纤二波长光放大装置 |
| EP1942083A1 (en) * | 2006-12-07 | 2008-07-09 | Datwyler Fiber Optics S.A. | Method and apparatus for fabricating a preform for an active optical fiber, active optical fiber and amplifier |
| KR102428755B1 (ko) * | 2017-11-24 | 2022-08-02 | 엘지디스플레이 주식회사 | 파장 변환이 가능한 광섬유 및 이를 사용하는 백라이트 유닛 |
| DE102019114974A1 (de) | 2019-06-04 | 2020-12-10 | Friedrich-Schiller-Universität Jena | Lichtwellenleiter |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4315666A (en) * | 1979-03-19 | 1982-02-16 | Hicks Jr John W | Coupled communications fibers |
| US4546476A (en) * | 1982-12-10 | 1985-10-08 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Fiber optic amplifier |
| WO1986002171A1 (en) * | 1984-10-01 | 1986-04-10 | Polaroid Corporation | Optical waveguide amplifier and laser |
| US4883335A (en) * | 1986-01-06 | 1989-11-28 | American Telephone And Telegraph Company | Single-mode optical fiber tap |
| US5087108A (en) | 1989-08-11 | 1992-02-11 | Societa' Cavi Pirelli S.P.A. | Double-core active-fiber optical amplifier having a wide-band signal wavelength |
-
1990
- 1990-02-07 IT IT01928090A patent/IT1237970B/it active IP Right Grant
- 1990-12-18 IE IE457090A patent/IE66727B1/en not_active IP Right Cessation
-
1991
- 1991-01-07 MY MYPI91000013A patent/MY106104A/en unknown
- 1991-01-28 DE DE69104738T patent/DE69104738T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-01-28 EP EP91101039A patent/EP0441211B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-01-28 AT AT91101039T patent/ATE113419T1/de not_active IP Right Cessation
- 1991-01-28 ES ES91101039T patent/ES2065555T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1991-01-28 DK DK91101039.5T patent/DK0441211T3/da active
- 1991-02-02 TW TW080100841A patent/TW198100B/zh active
- 1991-02-05 CN CN91100697A patent/CN1023348C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1991-02-05 AU AU70808/91A patent/AU646238B2/en not_active Ceased
- 1991-02-05 NZ NZ237031A patent/NZ237031A/en unknown
- 1991-02-05 AR AR91318988A patent/AR246642A1/es active
- 1991-02-05 PL PL91288961A patent/PL165200B1/pl unknown
- 1991-02-06 PT PT96683A patent/PT96683B/pt not_active IP Right Cessation
- 1991-02-06 NO NO910461A patent/NO303956B1/no not_active IP Right Cessation
- 1991-02-06 FI FI910573A patent/FI104293B/fi active
- 1991-02-06 SK SK283-91A patent/SK278932B6/sk unknown
- 1991-02-06 CA CA002035804A patent/CA2035804C/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-02-06 CZ CS91283A patent/CZ280565B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1991-02-06 UA UA4894477A patent/UA25931A1/uk unknown
- 1991-02-06 HU HU91401A patent/HU212954B/hu not_active IP Right Cessation
- 1991-02-06 RU SU4894477/09A patent/RU2063105C1/ru not_active IP Right Cessation
- 1991-02-07 JP JP3016322A patent/JP3045550B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1991-02-07 KR KR1019910002083A patent/KR0179024B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 1991-02-07 BR BR919100626A patent/BR9100626A/pt not_active IP Right Cessation
-
1993
- 1993-06-30 LV LVP-93-830A patent/LV10984B/lv unknown
- 1993-12-15 LT LTIP1607A patent/LT3572B/lt not_active IP Right Cessation
-
1995
- 1995-06-22 HK HK100195A patent/HK100195A/en not_active IP Right Cessation
-
1999
- 1999-04-27 JP JP12066199A patent/JP3240302B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7649914B2 (en) | Optical fibre laser | |
| SK280635B6 (sk) | Optický zosilňovač so širokým pásmom signálu | |
| JP3357291B2 (ja) | ラマンファイバレーザを有するシステム | |
| CA1251562A (en) | In-line fiber optic memory | |
| CS9100283A2 (en) | Wideband optical signal amplifier | |
| CS9100300A2 (en) | Optical amplifier | |
| US5546481A (en) | Single polarization fiber and amplifier | |
| US5218665A (en) | Double core, active fiber optical amplifier having a wide band signal wavelength | |
| JPH10319259A (ja) | 長周期グレーティングを備えた光導波路及び光学デバイス | |
| EP1150403A1 (en) | Gain equalizer, light amplifier and optical communication system | |
| US20130329756A1 (en) | Laser apparatus | |
| US6647192B1 (en) | Optical fiber | |
| US20210296842A1 (en) | Chirped fiber grating element and fiber laser | |
| RU2100864C1 (ru) | Широкополосный оптический усилитель, двужильное активное оптическое волокно и способ его изготовления | |
| JP6929226B2 (ja) | より高次のシードレスラマンポンピング | |
| JP4047037B2 (ja) | 可変光減衰器 | |
| JPS61107324A (ja) | 光フアイバおよび光増幅方法 | |
| KR100350489B1 (ko) | 광감쇠기를 이용한 이득 평탄화 필터의 제작 장치 | |
| CN121642722A (zh) | 单个光纤中的多个拉曼泵浦fbg |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| IF00 | In force as of 2000-06-30 in czech republic | ||
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20020206 |