PL177541B1

PL177541B1 - Wzmacniacz optyczny

Info

Publication number: PL177541B1
Application number: PL95331769A
Authority: PL
Inventors: Fausto Meli; Giacomo Stefano Roba
Original assignee: Pirelli Cavi Spa
Priority date: 1994-04-14
Filing date: 1995-04-12
Publication date: 1999-12-31
Also published as: ITMI940710A1; EP0677667A1; RU95105452A; IL113223A0; DE69501092T2; ZA952721B; EP0677667B1; ITMI940710A0; CA2145962A1; BR9501564A; IL113223A; CA2145962C; US5641258A; JP3271868B2; JPH07293533A; ES2111981T3; IT1269314B; DE69501092D1; RU2150032C1

Abstract

1. Wzmacniacz optyczny, zawierajacy przynajmniej jeden odcinek wlókna aktywnego na bazie krzemu, srodki pompujace wlókno aktywne, dla doprowadzania mocy pompowa- nia przy dlugosci fali pompowania oraz srodki sprzegajace wewnatrz wlókna aktywnego dla swietlnej mocy pompowania i przynajmniej jednego sygnalu transmisji, przy dlugosci fali przeslanej zawartej w okreslonym uprzednio pasmie przesylania, w którym aktywne wlókno optyczne ma rdzen domieszkowany erbem jako glówna domieszka fluorescencyjna i przy- najmniej jedna domieszka dodatkowa, zawie- rajaca okreslona ilosc lantanu, znamienny tym, ze domieszki i zalozona ilosc lantanu sa wybrane w takiej wzajemnej zaleznosci funk- cjonalnej miedzy soba, ze stosunek sygnalu do szumu na wyjsciu wzmacniacza, mierzony przy szerokosci pasma filtra 0,5 nm, nie jest mniejszy niz 15 dB dla sygnalów lezacych w okreslonym uprzednio pasmie przesylania. Fig. 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest wzmacniacz optyczny, stosowany w systemie telekomunikacyjnym ze wzmacnianiem, do przesyłania sygnału multipleksowanego z podziałem długości fal. Sposób przesyłania sygnału multipleksowanego z podziałem długości fal określany jest w skrócie jako transmisja WDM (Wavelength-Division Multiplexing).

W przypadku transmisji wDm wymaga się przesłania wielu kanałów, lub wielu niezależnych od siebie sygnałów, po tej samej linii światłowodowej z wykorzystaniem multipleksowania częstotliwości w zakresie fal widzialnych. Kanały transmisji mogą dotyczyć zarówno sygnałów cyfrowych jak i analogowych, różnią się przy tym między sobą, ponieważ każdy z nich jest skojarzony z określoną częstotliwością.

W tym rodzaju transmisji wszystkie kanały muszą być sobie równoważne, to znaczy żaden z nich nie może być bardziej lub mniej uprzywilejowany od innych pod względem poziomu sygnału lub jakości.

177 541

W przypadku wzmacniaczy, w szczególności wzmacniaczy optycznych, wymagane są ich identyczne właściwości dynamiczne dla wszystkich kanałów. Ponadto, dla zapewnienia przesyłania dużej liczby kanałów, ich pasmo musi być szerokie.

Wzmacniacze optyczne są oparte na właściwościach substancji domieszkowych, charakteryzujących się widmem fluorescencyjnym, w szczególności na właściwościach erbu, wprowadzanego jako domieszka do rdzenia włókna światłowodu. Właśnie erb wzbudzony energetycznie za pomocą światła do pasma pompowania wykazuje silną emisję w zakresie fal o długości odpowiadającej minimalnemu tłumieniu włókien optycznych o bazie krzemowej.

Kiedy przez włókno domieszkowe erbem, i w którym erb jest utrzymywany w stanie wzbudzonym, przepływa sygnał świetlny o długości fali odpowiadającej wspomnianej silnej emisji, wywołuje on przejście wzbudzonych atomów erbu na niższy poziom energetyczny i emisję światła o długości fali tego sygnału świetlnego. Dzięki temu uzyskuje się wzmocnienie sygnału świetlnego.

Począwszy od stanu wzbudzenia, przejście energetyczne atomów erbu odbywa się również spontanicznie, przez co ma miejsce emisja przypadkowa, wytwarzająca szum tła pokrywający się z emisją wymuszoną odpowiadającą sygnałowi wzmocnionemu.

Emisja światła wytwarzanego z dopływającej energii świetlnej odpowiadającej pasmu pompowania włókna aktywnego lub domieszkowanego może występować na wielu długościach fali, charakterystycznych dla substancji domieszkowych. Można więc mówić o widmie fluorescencyjnym włókna.

W celu uzyskania we włóknie wyżej omawianego typu naj większego wzmocnienia i dużego stosunku sygnału do szumu, korzystnego z punktu widzenia odbioru sygnału, w telekomunikacji światłowodowej do wytworzenia sygnału użytecznego stosuje się zwykle emitery laserowe o długości fali leżącej w paśmie odpowiadającym maksimum na charakterystyce widma fluorescencyjnego włókna zawierającego substancje domieszkowe lub o długości fali samego szczytu emisyjnego.

Z drugiej strony, włókna domieszkowane erbem mają widmo emisyjne zawierające szczyt o ograniczonej szerokości, a jego parametry zmieniają się zależnie od materiału włókna podlegającemu domieszkowaniu erbem. Wewnątrz interesującego zakresu długości fal, włókna te charakteryzują się silnym widmem w obszarze przyległym do szczytu emisyjnego. Dzięki temu staje się możliwe użycie wzmacniaczy optycznych do wzmacniania sygnałów w szerokim paśmie.

Jednakże znane włókna domieszkowane erbem nie mają stałej charakterystyki widma emisyjnego. Ten nierówny przebieg charakterystyki warunkuje możliwość uzyskania jednakowego wzmocnienia w całym wybranym paśmie.

W celu uzyskania rzeczywiście „płaskiej” krzywej wzmocnienia, co oznacza że wzmocnienie dla różnych długości fal jest tak stałe jak tylko jest to możliwe, przy eliminacji źródeł szumu wynikających z emisji spontanicznej, mogą być użyte elementy filtrujące takie, jak opisane na przykład w opisach patentowych EP 0426222, EP 0441211, Ep 0417441.

Jednak w tych opisach patentowych nie jest opisane zachowanie się wzmacniaczy w warunkach multipleksowania sygnałów z podziałem długości fal, ponadto w analizie ich zachowania nie został wzięty pod uwagę fakt kaskadowego połączenia ze sobą wielu wzmacniaczy.

Charakterystyka widma emisyjnego w sposób istotny zależy od domieszek wprowadzonych do rdzenia światłowodu w celu zwiększenia współczynnika załamania. Na przykład przedstawiono to w opisie patentowym US 5282079, z czego wynika, że widmo fluorescencyjne włókna domieszkowanego aluminium i erbem ma mniej wyraźny pik niż widmo włókna domieszkowanego germanem i erbem, jest przy tym przesunięte w kierunku niższych długości fal (maksimum występuje przy długości fali około 1532 nm). Włókno to ma aperturę liczbową- NA (rozwartość optyczną liczbową) 0,15.

W publikacji ECOC z 93 roku, ThC 12.1, na stronach 1-4, opisano włókno na wzmacniacz optyczny domieszkowane aluminium (Al) i lantanem (La), mające bardzo słabą reakcję na wodór. Opisane tam włókno domieszkowane jonami Al ma aperturę liczbową 0,16, zaś włókno domieszkowane Al-La ma aperturę liczbową 0.30.

177 541

W publikacji ECOC z 93 roku, Tu4, na stronach 181-184, opisano wzmacniacz optyczny zawierający włókno domieszkowane erbem. Omówiono eksperymenty przeprowadzone z włóknami, których rdzenie były domieszkowane aluminium, aluminium/germanem i lantanem/aluminium. Najlepsze rezultaty osiągnięto z włóknami domieszkowanymi jednocześnie aluminium/lantanem.

W numerze 12 Electronics Letters z 6 czerwca 1991, vol. 27, na stronach 1065-1067, wskazano na fakt, że we wzmacniaczach optycznych zawierających włókno domieszkowane erbem i jednocześnie domieszkowane aluminium jest możliwe uzyskanie wyższej i bardziej płaskiej charakterystyki. W artykule zostały też opisane wzmacniacze zawierające włókno domieszkowane aluminium, germanem oraz erbem i porównane ze wzmacniaczami zawierającymi włókno domieszkowane lantanem, germanem i erbem. Stwierdzono, że największe spłaszczenie charakterystyki wzmocnienia uzyskuje się w pierwszym przypadku.

W publikacji ECOC z 91 roku, TuPS1-3. na stronach 285-288, opisane jest włókno ALO₃-S1O2 domieszkowane erbem i lantanem, dla uzyskania wyższego współczynnika załamania i ograniczenia tworzenia się skupisk zawierających jony erbu. Stwierdza się, że widma fluorescencyjne i absorpcyjne włókien z domieszkami Er/La są bardzo podobne do widm włókien AEOj-SiOj domieszkowanych erbem. Została uzyskana apertura liczbowa (NA) 0.31 i koncentracja erbu 23 · 10^I8cm'³.

W materiałach Post- Deadline Papers (pozaterminowych) ECOC z 89 roku, PDA-8, na stronach 33-36, w numerze z 10-14 września 1989 opisano doświadczenie z dwunastoma wzmacniaczami optycznymi połączonymi kaskadowo, zawierającymi włókno domieszkowane erbem. Użyty został pojedynczy sygnał o długości fali 1536 nm. Stwierdzono, że dla stabilnej pracy wymagane jest utrzymywanie stałej długości fali z dokładnością rzędu 0,01 nm, z powodu silnej zależności współczynnika błędu transmisji (BER) od zmian długości fali.

W opisie patentowym US 5117303 jest omówiony światłowodowy system transmisji zawierający zblokowane wzmacniacze optyczne, które oparte o przedstawione obliczenia, pracując w warunkach nasycenia, dają wysoki współczynnik sygnału do szumu. Opisane wzmacniacze zawierają włókna AL O3-SiO2 domieszkowane erbem. Jest też w nich przewidziane użycie filtrów. Obliczoną jakość osiąga się przy jednej długości fali. Nie można osiągnąć tej samej jakości przy zasilaniu układu sygnałem o szerokim zakresie długości fal.

Wzmacniacz optyczny zawierający przynajmniej jeden odcinek włókna aktywnego na bazie krzemu, środki pompujące włókno aktywne, dla doprowadzania mocy pompowania przy długości fali pompowania oraz środki sprzęgające wewnątrz włókna aktywnego dla świetlnej mocy pompowania i przynajmniej jednego sygnału transmisji, przy długości fali przesyłanej zawartej w określonym uprzednio paśmie przesyłania, w którym aktywne włókno optyczne ma rdzeń domieszkowany erbem jako główną domieszką fluorescencyjną i przynajmniej jedną domieszką dodatkową zawierającą określoną ilość lantanu, według wynalazku wyróżnia się tym, że domieszki i założona ilość lantanu są wybrane w takiej wzajemnej zależności funkcjonalnej między sobą że stosunek sygnału do szumu na wyjściu wzmacniacza, mierzony przy szerokości pasma filtra 0,5 nm, nie jest mniejszy niż 15 dB dla sygnałów leżących w określonym uprzednio paśmie przesyłania.

Dodatkowymi domieszkami korzystnie są aluminium, german i lantan w postaci odpowiednich tlenków.

Wzmacniacz korzystnie ma krzywą emisji wolną od obniżeń o wartości większej niż 1 dB względem wartości emisji w przynajmniej jednej z przylegających stref we wspomnianym paśmie w określonym uprzednio paśmie długości fal.

Obniżenia krzywej emisji korzystnie nie są większe niż 0,5 dB względem wartości emisji w przynajmniej jednej z przylegających stref we wspomnianym paśmie.

Określone pasmo przenoszenia korzystnie jest zawarte między 1530 a 1560 nm, korzystniej między 1525 a 1560 nm.

Włókno aktywne korzystnie ma aparaturę liczbową większą niż 0,15.

Wzmacniacz korzystnie zawiera domieszki tak dobrane w relacji funkcjonalnej między sobą, że maksymalna zmiana wzmocnienia między dwoma sygnałami o różnych długościach

177 541 fal w określonym paśmie przenoszenia, mierzona przy mocy wejściowej -20 dBm, jest mniejsza niż 2,5 dB przy braku środków filtrujących skojarzonych z włóknem aktywnym.

W korzystnym przykładzie wykonania wzmacniacz zawiera dwa włókna aktywne na bazie krzemu, zaopatrzone w środki pompujące.

Według niniejszego wynalazku stwierdzono, że szczególna kombinacja substancji domieszkowych, znajduj ących się w rdzeniu włókna aktywnego pozwala wykonać włókno charakteryzujące się wysoką aperturą liczbową i widmem emisyjnym, którego cechy umożliwiają realizację wzmacniaczy optycznych. Wzmacniacze te zastosowane w systemach stosujących multipleksowanie z podziałem długości fal dają jednakowe odpowiedzi na różnych długościach fal w przewidywanym paśmie fal. Odnosi się to zarówno do przypadku pojedynczego wzmacniacza, jak i do przypadku wielu wzmacniaczy połączonych kaskadowo.

Włókno aktywne charakteryzuje się przy tym krzywą emisji wykazującą strefę wysokiej emisji w zakresie fal zawierającym określone wcześniej pasmo długości fal, wewnątrz którego ma miejsce obniżenie emisji względem stref przylegających. Poprawa właściwości włókna wyraża się eliminacją lub zmniejszeniem obniżenia krzywej emisji przez wybór rodzaju oraz ilości substancji domieszkowych we włóknie aktywnym.

Rozwiązanie według wynalazku w przykładach wykonania jest odtworzone na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat wzmacniacza, fig. 2 - schemat wzmacniacza z filtrem okienkowym, fig. 3 - schemat układu doświadczalnego do wyznaczania wykresów widma emisji dla różnych typów światłowodów, fig. 4 - wykresy widma emisji dla różnych typów włókien aktywnych, wyznaczone przy zastosowaniu układu doświadczalnego przedstawionego na fig. 3, fig. 5 - charakterystyki wzmocnienia wzmacniacza pokazanego na fig. 1 dla sygnałów o różnych długościach fal i dwóch różnych poziomów mocy na wejściu, wyznaczone dla włókna według wynalazku, fig. 6 - charakterystyki wzmocnienia wzmacniacza pokazanego na fig. 2 dla sygnałów o różnych długościach fal i trzech różnych poziomów mocy na wejściu, wyznaczone dla włókna według wynalazku, fig. 7 - charakterystyki wzmocnienia wzmacniacza pokazanego na fig. 2 dla sygnałów o różnych długościach fal i trzech różnych poziomów mocy na wejściu, wyznaczone dla znanego włókna, fig. 8 - schemat układu doświadczalnej transmisji, w której występowało wiele wzmacniaczy połączonych kaskadowo i dwa sygnały o różnych długościach fal multipleksowane na tym samym łączu z podziałem długości fal, fig. 9 - wykres BER (wskaźnika błędu bitów) wyznaczony podczas doświadczenia przeprowadzonego według schematu pokazanego na fig. 8 z użyciem różnych wzmacniaczy, fig. 10 - schemat układu doświadczalnej transmisji, w której występowało wiele wzmacniaczy połączonych kaskadowo i cztery sygnały o różnych długościach fal multipleksowane na tym samym łączu z podziałem długości fal, fig. 11 - poziomy mocy sygnału na wejściu pierwszego stopnia wzmocnienia w czasie doświadczenia przeprowadzanego według fig. 10, z użyciem wzmacniaczy według wynalazku, fig. 12 - poziomy mocy sygnału na wejściu drugiego stopnia wzmocnienia w czasie doświadczenia przeprowadzanego według fig. 10, fig. 13 - poziomy mocy sygnału na wejściu trzeciego stopnia wzmocnienia w czasie doświadczenia przeprowadzanego według fig. 10, fig. 14 - poziomy mocy sygnału na wejściu czwartego stopnia wzmocnienia w czasie doświadczenia przeprowadzanego według fig. 10, fig. 15 - poziomy mocy sygnału na wejściu przedwzmacniacza w czasie doświadczenia przeprowadzanego według fig. 10, a fig. 16 przedstawia poziomy mocy sygnału na wejściu przedwzmacniacza w czasie doświadczenia przeprowadzanego według fig. 10, z użyciem wzmacniaczy znanego typu.

Na figurze 1 wzmacniacz stanowiący wzmacniacz łącza, zawiera jedno włókno aktywne 1 domieszkowane erbem i specjalny laser pompujący 2 dołączony do niego za pomocą złącza dichroicznego 3. Jeden izolator optyczny 4 jest skierowany do włókna aktywnego 1, w kierunku przejścia wzmacnianego sygnału, zaś drugi izolator optyczny 5 jest skierowany do dalszych odcinków tego włókna aktywnego. Jest korzystne, choć nie jest konieczne, aby złącze dichroiczne 3 było umieszczone (tak jak pokazano) z prądem włókna aktywnego 1 tak, aby dostarczało energię pompującą w przeciwprądzie do sygnału. Dalszy wzmacniacz zawiera drugie włókno aktywne 6 domieszkowane erbem, skojarzone ze specjalnym laserem pompującym 7 dołączonym za pomocą złącza dichroicznego 8, połączonego w przedstawianym

177 541 przykładzie również przeciwprądowo. Z tego powodu dalszy izolator optyczny 9 jest zorientowany z prądem włókna aktywnego 6.

Lasery pompujące 2 i 7 są typu Quantum Well i mają następujące cechy:

- długość fali emitowanej Zp = 960 nm,

- maksymalna moc sygnału świetlnego na wyjściu P_u = 89 mW.

Lasery tego typu są znane. Złącza dichroiczne 3 i 8 są stapiane z włókien światłowodowych jednomodowych dla fali 980 nm i w paśmie 1530-1560 nm, o wahaniu wyjściowej mocy światła, zależnie od polaryzacji, < 0,2 dB. Złącza dichroiczne powyższego typu są znane i dostępne na rynku.

Izolatory optyczne 4, 5, 9 są izolatorami, w których sterowanie polaryzacją jest niezależne od polaryzacji przesyłanego sygnału, mają izolację większą niż 35 dB i współczynnik odbicia mniejszy niż -50 dB.

Schemat pokazany na fig. 2 jest innym przykładem wykonania wzmacniacza. Odpowiednim elementom umieszczonym na tym schemacie nadano takie same oznaczenia liczbowe jak na fig. 1. We wzmacniaczu tym, którego elementy mają takie same właściwości jak elementy wyżej opisane, występuje filtr okienkowy 10, składający się z części światłowodu mającego dwa sprzężone optycznie 'rdzenie, z których jeden na ustalonej wcześniej długości fali jest współosiowy z dołączonym światłowodem, drugi zaś niewspółosiowy i odcięty na końcach. Filtr ten ma takie rozmiary, że sprzęga z niewspółosiowym rdzeniem falę lub pasmo fal odpowiadające części widma emisji wzmacniacza. Rdzeń niewspółosiowy, ucięty na końcach powoduje, że fala o długości do niego wprowadzonej zostaje rozproszona w osłonie włókna tak, że nie może być ponownie wprowadzona do głównego rdzenia.

W prezentowanym przykładzie dwurdzeniowy filtr 10 ma następujące cechy:

- pasmo fal sprzężonych z drugim rdzeniem BW (pasmo-3dB) 8-10 nm,

- długość filtru 35 mm.

Filtr miał takie wymiary, że największe możliwości strojenia występowały na szczycie krzywej emisji używanego włókna aktywnego.

W przeprowadzonych badaniach były zamiennie używane filtry o następujących parametrach:

- tłumienie przy Zs 1530 nm 5dB lub

- tłumienie przy Zs 1532 nm 11dB.

Filtr taki ma na celu zmniejszenie w wyróżnionym paśmie natężenia sygnału, w szczególności szczytu krzywej emisji włókna. Służy to do otrzymania maksymalnie płaskiej charakterystyki wzmocnienia wzmacniacza w przypadku zmieniających się długości fal. Wymaganie to jest szczególnie ważne w przypadku przesyłania sygnałów z podziałem długości fal (WDM), w którym żąda się utrzymania jednakowych warunków wzmocnienia dla wszystkich kanałów tak dokładnie, jak tylko jest to możliwe.

Parametry różnych typów włókien aktywnych, domieszkowanych erbem, używanych w opisanych wyżej wzmacniaczach oraz ich właściwości optyczne są zamieszczone w tabeli 1.

Tabela 1

Włókno	Al₂O3	GeO2	L2O3	Er₂O3	NA	Zc
	wt %	(mol %)	wt %	(mol %)	wt%	(mol %)	wt%	(mol %)		nm
A	4	(2,6)	18	(11,4)	1	(0,2)	0,2	(0,03)	0,219	911
B	1,65	(1,1)	22,5	(14,3)	0	(0)	0,2	(0,03)	0,19	900
C	4	(2,6)	18	(11,4)	0	(0)	0,2	(0,03)	0,20	1025
D	4	(2,6)	0	(0)	3,5	(0,7)	0,2	(0,03)	0,19	900

gdzie:

wt % = (średnia) procentowa zawartość tlenku w rdzeniu w odniesieniu do masy mol % = (średnia) procentowa zawartość tlenku w rdzeniu w odniesieniu do masy molowej

NA = apertura liczbowa (n1² - n2²)^ly2

Z = punkt odcięcia (LP11)

177 541

Analiza składu była wykonywana na preformie (przed wyciąganiem włókna) przy użyciu mikropróbki i skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM Hitachi). Analizy były prowadzone przy powiększeniach 1300, na dyskretnych punktach rozłożonych wzdłuż średnicy i oddalonych od siebie co 200 pm. Rozpatrywane włókna były wykonane techniką osadzania próżniowego wewnątrz rury ze szkła kwarcowego. Wprowadzanie domieszek germanu do sieci SiO2 w rdzeniu rozpatrywanego włókna jest przeprowadzane w procesie syntezy. Wprowadzanie do rdzenia włókna erbu, aluminium i lantanu odbywało się technologią roztworu (solution doping), w którym wodny roztwór chlorków substancji domieszkowej wchodzi w kontakt z materiałem tworzącym rdzeń włókna, podczas gdy znajduje się on w szczególnym stanie przed utwardzaniem preformu.

Więcej szczegółów dotyczących technologii roztworu można znaleźć na przykład w opisie patentowym US 5282079.

Większa wartość apertury liczbowej (NA) dla włókna A w stosunku do porównywanych włókien była spowodowana przez fakt, że w czasie wykonywania rdzenia włókna nie została przeprowadzona zmiana przepływu reagentu dobranego poprzednio do wykonywania włókna C (Al/Ge/Er), w szczególności zapomniano zamknąć zasilanie germanem. Wynikające stąd wprowadzenie lantanu i aluminium w czasie stosowania technologii roztworu doprowadziło do wartości współczynnika załamania światła w rdzeniu wyższej niż spodziewana, dodatkowo również do nieoczekiwanych cech dotyczących warunków wzmocnienia i transmisji.

Struktura rozważanego układu doświadczalnego, przystosowanego do wyznaczania widma emisji włókna jest przedstawiona schematycznie na fig. 3, podczas gdy wykresy widma emisji wyznaczone dla włókien aktywnych A, B, C, D są przytoczone na fig. 4. Dioda lasera pompującego 11, odpowiadająca długości fali 980 nm, była połączona z badanym włóknem aktywnym 13 za pośrednictwem złącza dichroicznego 12. Emisja włókna była badana za pomocą analizatora widma światła 14. Dioda laserowa 11 dawała moc około 60 mW (we włóknie 13). Aktywne włókno 13 miało długość odpowiednią do skutecznego wzmacniania dla przyjętej mocy pompowania. Dla badanych włókien, z których każde miało tę samą zawartość erbu, długość ta wynosiła około 11 m. Dla włókien z różną zawartością erbu, właściwą długość wyznacza się stosując znane kryteria. Analizatorem widma światła był model TQ8345. Pomiary były prowadzone przez pompowanie włókna energią o długości fali 980 nm i badanie widma emisji spontanicznej tego włókna. Uzyskane wyniki są pokazane na fig. 4, na której krzywa 15 odpowiada włóknu A, krzywa 16 - włóknu B, krzywa 17 - włóknu C, krzywa 18 odpowiada włóknu D. Jak wynika z wykresów-, widmo emisji dla włókien B, C, D ma główny szczyt o dużym natężeniu dający maksimum przy około 1532,5 nm, a powstająca strefa wysokiej emisji dla większych długości fal rozciąga się do około 1560 - 1565 nm, włącznie z dodatkowym bardzo szerokim szczytem. Porównanie krzywych 16 i 17 (wyznaczonych odpowiednio dla włókien B i C) pokazuje, że wyższa zawartość aluminium we włóknie podnosi poziom omawianej streeiy wysokiej emisji. Zastąpienie germanu lantanem (włókno D, krzywa 18) umożliwia osiągnięcie jeszcze wyższego poziomu w zakresie 1535 - 1560 nm.

Jednocześnie, dla wszystkich włókien B, C, D można dostrzec obniżenie charakterystyki widma w strefie d (położonej w przybliżeniu między 1535 a 1540 nm), zawartej między głównym szczytem charakterystyki emisji z przyległościami, a szczytem dodatkowym. W obniżeniu tym wartość emisji jest niższa przynajmniej o 2 dB w porównaniu z wartością emisji w przylegających strefach, to znaczy zarówno w odniesieniu do szczytu głównego, jak i dodatkowego. Na wykresie zostało to zaznaczone wielkością h tylko dla krzywej 16, może być jednak wyraźnie odczytane również dla krzywych 17 i 18.

I przeciwnie, krzywa 15 pokazuje, że przy podanych warunkach doświadczenia, włókno A nie wykazuje w strefie d wyraźnego obniżenia na charakterystyce widma, lub, kiedy daje się wyznaczyć to obniżenie, jest ono zawsze niższe od około 0,5 dB. Krzywa 15 również pokazuje, że szczyt maksymalnej emisji dla włókna A będąc położony dla około 1530 nm, występuje dla niższej długości fali niż dla włókien B, C, D oraz, że włókno ma duży poziom emisji niemal od 1520 nm.

177 541

Wzmacniacze, których struktury były pokazane na fig. 1 i fig. 2 były wykonane z włókien A. Pierwsze włókno aktywne 1 miało długość około 8 m, zaś drugie włókno aktywne 6 miało w przypadkach podanych na fig. 1 i fig. 2 odpowiednio długości około 15 i 13 m.

Krzywe przedstawione na fig. 5 podają wzmocnienie dla różnych długości fal przy dwóch różnych poziomach mocy wejściowej w układzie wzmacniacza pokazanego na fig. 1. Natomiast krzywe przedstawione na fig. 6 podają wzmocnienie dla różnych długości fal dla trzech różnych poziomów mocy wejściowej w układzie wzmacniacza pokazanego na fig. 2.

W szczególności w przypadku wzmacniacza pokazanego na fig. 1 krzywa 19 na fig. 5 odnosi się do mocy wejściowej -20 dBm, zaś krzywa 20 odnosi się do mocy wejściowej -25 dBm.

Z kolei, w przypadku wzmacniacza pokazanego na fig. 2 krzywa 21 na fig. 6 odnosi się do mocy sygnału wejściowego -20 dBm, krzywa 22 odnosi się do mocy sygnału wejściowego -25 dBm, krzywa 23 odnosi się do mocy sygnału wejściowego -30 dBm.

Jak można odczytać z wykresów, w szczególności przez porównanie krzywych 19 i 21 odpowiadających poziomowi mocy -20 dBm, który jest szczególnie interesujący w telekomunikacji i wyznaczonych w układach bez filtru i z filtrem, użycie włókna zawierającego rdzeń domieszkowany aluminium, germanem i lantanem jako uzupełnieniami do erbu, umożliwia uzyskanie płaskiej charakterystyki wzmocnienia, w szczególności w strefie między 1536 a 1540 nm. Taki sam wynik można również, osiągnąć w układzie bez filtru.

W szczególności, bez filtru, przy pomocy -20 dBm różnica wzmocnienia dla sygnałów o różnych długościach fal była mniejsza niż 1,6 dB, podczas gdy z filtrem, przy mocy -20 dBm różnica wzmocnienia dla sygnałów o różnych długościach fal była mniejsza niż 0,9 dB.

Krzywe przedstawione na fig. 7 podają wzmocnienie przy różnych długościach fal dla trzech różnych poziomów mocy wejściowej we wzmacniaczu mającym strukturę pokazaną na fig. 2 i wykonanym z włókna C (Al/Ge/Er).

W szczególności krzywa 24 na fig. 7 odnosi się do mocy sygnału wejściowego -20 dBm, krzywa 25 odnosi się do mocy -25 dBm, a krzywa 26 odnosi się do mocy sygnału wejściowego -30 dBm. Przy -20 dBm różnica wzmocnienia dla sygnałów o różnej długości była około 2,1 dB.

Przeprowadzając porównanie można stwierdzić, że również we wzmacniaczu pozbawionym filtru włókno A (Al/Ge/La/Er) zapewnia bardziej płaską charakterystykę wzmocnienia niż włókno C (Al/Ge/Er) we wzmacniaczu wyposażonym w filtr.

Zostały przeprowadzone próby transmisji na duże odległości z wieloma wzmacniaczami w kaskadzie, to znaczy połączonymi szeregowo. Użyto wzmacniaczy wykonanych według fig. 1 i fig. 2 albo z włókna A (Al/Ge/La/Er) albo z włókna C (Al/Ge/Er). Jeden z układów doświadczalnych jest przedstawiony na fig. 8. Jeden sygnał 27 o długości fali λι = 1536 nm i drugi sygnał 28 o długości fali λ2 = 1556 nm były doprowadzone do włókna 29 przez multiplekser 230.

Jeden tłumik 31 został umieszczony zgodnie z kierunkiem przesyłania fali za wzmacniaczem mocy 32a. Pozostałe, kolejne tłumiki 31, jednakowe pod względem właściwości, były umieszczone w torze, wzdłuż którego znajdują się cztery wzmacniacze 32, 32', 32, 32' połączone kolejno po sobie na drodze do odbiornika 33. Odbiornik 33 był poprzedzony demultiplekserem optycznym 34 składającym się z filtru interferencyjnego o szerokości pasma 1 nm przy -3 dB, za pomocą którego odbywała się selekcja fali podlegającej detekcji. Oba sygnały 27, 28 wytwarzane przez odpowiednie lasery miały moc 0 dBm. Całkowita moc przełączana we włóknie 29 miała wartość 0 dBm (jako wynik 3 dB strat sprzęgania). Multiplekser 30 był znanym sprzęgaczem 1x2. Wzmacniacz mocy 32a był wzmacniaczem optycznym dostępnym w handlu i charakteryzującym się następującymi cechami:

- moc wejściowa od -5 do +2 dBm,

- moc wyjściowa 13 dBm,

- robocza długość fali 1530 - 1560 nm.

Wzmacniacz mocy był pozbawiony filtru okienkowego. We wzmacniaczu zastosowane zostało domieszkowane erbem włókno aktywne typu C (Al/Ge/Er). Przez wzmacniacz mocy rozumie się wzmacniacz działający w warunkach nasycenia i w którym moc wyjściowa zależy od mocy pompowania. Po pierwszym tłumiku 31, na wejściu wzmacniacza 32, całkowita moc

177 541 sygnału świetlnego wynosiła około -18 dBm. W roli tłumika 31 został użyty znany tłumik Va5. Każdy z nich dawał tłumienie 30 dB odpowiadające około 100 km światłowodu. Wzmacniacze 32, 32', 32, 32' były identyczne i każdy z nich dawał wzmocnienie około 30 dB dla obu długości fal λι i λ2, przy całkowitej mocy wyjściowej +12 dBm.

Sygnał 27 o długości fali λι = 1536 nm był sygnałem bezpośrednio modulowanym sygnałem 2,5 Gbit/s, generowanym przez laser DFB wchodzący w skład urządzenia SLX-1/16 model SDH dostępny na rynku. Aparat ten był używany jako odbiornik 33.

Sygnał 28 o długości fali λ2 = 1556 nm był sygnałem ciągłym (CW), generowanym przez laser DFB model MG0948L3 o mocy 0 dBm. Zastosowano filtr interferencyjny 34 model TB4500.

Przykład 1

W pierwszym przykładzie były użyte wzmacniacze wykorzystujące włókno A (Al/Ge/La/Er), bez filtru okienkowego 10, o strukturze pokazanej na fig. 1.

Przykład 2

W drugim przykładzie były użyte wzmacniacze wykorzystujące włókno A (Al/Ge/La/Er), z filtrem okienkowym 10, o strukturze pokazanej na fig. 2. Dla sygnału o długości fali λι (1536 nm) był mierzony wskaźnik błędu transmisji (BER) w warunkach zmiany średniej mocy odbieranej przez odbiornik 33.

Wyniki są przedstawione w postaci wykresu na fig. 9, gdzie krzywa 35 odnosi się do przykładu 1, zaś krzywa 36 do przykładu 2. Jak widać z wykresu na fig. 9, pomimo tego, że charakterystyka wzmocnienia pojedynczego wzmacniacza wykorzystującego włókno A (Al/Ge/La/Er) i dysponującego filtrem okienkowym była identyczna, a nawet bardziej płaska niż dla wzmacniacza pozbawionego filtru okienkowego 10 lecz wykorzystującego również włókno A, na sygnale o długości 1536 nm odbiło się to ujemnie bardziej, dając wyraźnie wyższy wskaźnik błędu przy równej mocy odbieranej.

Przykład 3

Schemat drugiego z użytych schematów doświadczalnych jest pokazany na fig. 10. W doświadczeniu tym za pośrednictwem multipleksera długości fal 42 do włókna 41 były wprowadzane cztery sygnały 37, 38, 39, 40 o długościach λι = 1536 nm, λ2 = 1556 nm, λι = 1550 nm i λ» = 1544 inm

Poziom sygnału na wejściu do łącza był strojony za pomocą wstępnego układu wyrównawczego 43. Sygnały po wyjściu ze wzmacniacza mocy 44 były wysyłane do łącza zawierającego cztery wzmacniacze 45, 45', 45, 45' mające odpowiadające im tłumiki 46 umieszczone między wzmacniaczami w celu symulacji odcinków światłowodu. Stacja odbiorcza składa się ze wzmacniacza wstępnego 47, demultipleksera sygnału świetlnego 48 i odbiornika 49. Odpowiednie sygnały były generowane przez laser DFB o długości fali 1536 nm modulowany bezpośrednio sygnałem 2,5 Gbit/s, wchodzący w skład aparatu tworzącego odbiornik 49, przez laser DFB o długości fali 1556 nm, dający sygnał ciągły, przez laser DFB o długości fali 1550 nm, dający sygnał ciągły, przez laser ECL o zmiennej lecz ustalonej wstępnie długości fali 1544 nm, dający sygnał ciągły, model HP81678A.

Wstępny układ wyrównawczy 43 składał się z czterech zmiennych tłumików 43a. Ich nastawienie odbywało się w zależności od mocy sygnału świetlnego w odpowiednim kanale. Multiplekser 42 był wykonany za pomocą rozdzielacza 1x4. Wzmacniacz mocy 44 był opisywany już modelem TPA/E-13, dostępnym w handlu. Każdy ze wzmacniaczy 45,45', 45'', 45''' był taki sam i dawał wzmocnienie około 30 dB przy całkowitej mocy wyjściowej +12 dBm. Wzmacniacze 45 mają strukturę przedstawioną na fig. 1, a zastosowano w nich włókna A (Al/Ge/La/Er). Każdy z tłumików 46 wprowadza tłumienie 30 dB odpowiadające około 100 km długości światłowodu.

Tłumiki sygnału świetlnego były modelami VA5.

Wzmacniacz wstępny 47, dostępny w handlu, ma następujące właściwości:

- ' wzmocnienie 22dB,

- współczynnik szumów < 4,5 dB,

- moc wyjściowa od -26 do -11 dBm,

- pasmo robocze 1530 - 1569 nm.

177 541

W użytym wzmacniaczu RPA/E-F, dostępnym w handlu, zastosowane było włókno aktywne typu C (Al/Ge/Er). Za wzmacniacz wstępny należy traktować wzmacniacz dobrany w celu odbierania bardzo słabego sygnału (na przykład -50 dBm) i wzmacniania go przed przesłaniem do urządzenia odbierającego po uprzednim osiągnięciu przez sygnał mocy odpowiedniej dla tego urządzenia. Demultiplekser sygnału świetlnego 48 składa się z filtru Fabry Perota z przestrajaną długością fali o szerokości pasma 0,8 nm (-3 dB). Filtr ten jest włączony do wzmacniacza wstępnego 47. Dla wykonania doświadczenia filtr Fabry - Perota był nastrojony na długość fali λ = 1536 nm (stwierdzoną jako krytyczna) przez sygnał pilotujący wysyłany przez nadajnik 37. Odbiornik 49 składa się z aparatu SDH model SLX-1/16, dostępnego w handlu.

Rysunki od fig. 11 do fig. 15 pokazują przechodzenie sygnału przez kolejne stopnie, w szczególności na wejściu odpowiednio wzmacniacza 45, 45', 45, 45''' i na wejściu przedwzmacniacza 47. Wstępny układ wyrównawczy 43 służy do przeprowadzenia początkowej korekty sygnałów do około 7 dBm między różnymi kanałami, jak zostało to pokazane na fig. 11. Ma to służyć kompensacji efektów nasycenia na niższych długościach fal zachodzących w kaskadzie wzmacniaczy.

Wstępne wyrównywanie było przeprowadzone w ten sposób, że można było korygować stosunek sygnału do szumu (S/N) na wyjściu wzmacniacza wstępnego 47.

W kolejnych stopniach wzmocnienia można zobaczyć spadek na charakterystyce wzmocnienia w rejonie mniejszych długości fal spowodowany opisanym wyżej zjawiskiem nasycenia, podczas gdy współczynnik S/N w każdym z karatów pozostawał wysoki (S/N 15 dB dla Δλ = 0,5 nm) aż do wyjścia przedwzmacniacza 47.

W doświadczeniu przeprowadzonym z użyciem wzmacniaczy zgodnie ze schematem z fig. 2, zawierających włókno aktywne typu C zostało stwierdzone zarówno silne zmniejszenie mocy sygnału na długości fali 1536 nm i 1544 nm jak i duże niezrównoważenie stosunku sygnału do szumu między różnymi kanałami, jak to jest widoczne z wykresu fig. 16 pokazującego moce w różnych kanałach na wejściu przedwzmacniacza. Jeszcze bardziej ujemnych skutków można oczekiwać dla kanału działającego w otoczeniu długości fali 1540 nm.

W tym przypadku wstępne wyrównywanie mogłoby wywołać nierównowagę między różnymi kanałami (w części, szczególnie tych pracujących między 1535 a 1540 nm, wywołałoby to szkody większe niż w innych) co należy ograniczać. W wyniku przeprowadzenia takiego wstępnego wyrównywania nie mógłby zostać utrzymany we wszystkich przypadkach dopuszczalny stosunek sygnału do szumu dla wszystkich sygnałów leżących w interesującym paśmie. W rzeczywistości, aby uczynić możliwym wstępne wyrównywanie kanałów należałoby na początku silnie wytłumić najbardziej uprzywilejowane kanały (1550 i 1556 nm), co mogłoby prowadzić do bardzo niskich wartości współczynników S/N (rzędu 8-10 dB) przez co stałby się niemożliwy poprawny odbiór sygnałów przesyłanych.

Można sądzić, że uzyskane lepsze wyniki w porównaniu z przypadkiem użycia wzmacniacza wyposażonego w filtr okienkowy i włókno Al/Ge/Er wynikają z faktu, że dla włókna A charakterystyka emisji praktycznie nie wykazuje obniżeń lub lokalnych minimów o wyraźnej wartości, a w szczególności jest pozbawiona minimum w zakresie długości fal przylegających do szczytu charakterystyki emisji w strefie 1535 - 1540 nm.

W rzeczywistości można sądzić, że gdy kilka sygnałów o różnych długościach fali jest wprowadzanych do włókna, istnienie obniżeń lub lokalnych minimów na charakterystyce emisji (pojawiające się w widmach porównywanych włókien) powodują, że sygnały o długościach fal odpowiadających omawianym obniżeniom są wzmacniane mniej niż sygnały o długościach fal leżących w przyległych zakresach.

Zgodnie z powyższą interpretacją większe wzmocnienie sygnału dla długości fal z obszarów przyległych zmniejsza energię pompującą dla sygnału, który jest nasycony do dolnego poziomu (co oznacza, że ten poziom po wzmocnieniu już więcej nie zależy od poziomu wejściowego lecz tylko od mocy pompowania dostępnej we włóknie) przez co wzrasta różnica poziomów między różnymi sygnałami.

W przypadku istnienia kaskady wzmacniaczy i transmisji WDM zjawisko takie pogłębia się w każdym stopniu i można sądzić, że jest odpowiedzialne za obserwowaną nierówność

177 541 odpowiedzi, która nie daje się skomensować przez wstępne wyrównywanie lub w inny sposób podobny do omówionego.

Zostało dostrzeżone, że powyższe zjawisko występuje dla sygnałów odpowiadających obniżeniom krzywej emisji i zależnie od wyniku porównania wzmocnienia sygnału dla długości fal w otoczeniu tych obniżeń, zaś nie występuje (a przynajmniej nie w takim samym stopniu) dla sygnałów o długościach fal znajdujących się na brzegach użytecznego pasma, chociaż dla tych długości wartość emisji może być równa lub niższa od tej w omawianych obniżeniach.

Zgodnie z niniejszym wynalazkiem wprowadzenie lantanu do włókna Al/Ge/Er wywołało nieoczekiwanie możliwość zlikwidowania tych lokalnych minimów na charakterystyce emisji, chociaż nie można było tego przewidzieć na podstawie dostępnych danych dla włókien Al/La/Er i Al/Ge/Er.

W rzeczywistości włókna Al/La/Er i Al/Ge/Er wykazują istotne obniżenie charakterystyki emisji w strefie 1535 - 1540 nm i dlatego znając wykonania tych popularnych włókien możnaby wykluczyć różne korzystne zachowania włókna Al/Ge/La/Er oraz, że takie włókno mogłoby umożliwić wzmacniane przesyłanie multipleksowane z podziałem długości fal.

Nieoczekiwanie zostało odkryte, że zgodnie z inną jeszcze bardziej istotną cechą gdy występuje szczyt w strefie wysokiej emisji to obecność tego obniżenia w obszarze przyległym do szczytu, a w każdym razie jego niekorzystna relacja w stosunku do przyległych stref, była odpowiedzialna za niewystarczającą wartość stosunku sygnału do szumu dla sygnałów w omawianym obniżeniu i że włókno aktywne, które jest zdolne do samoistnej eliminacji lub zmniejszenia tego obniżenia pozwala rozwiązać problem dzięki możliwości przesyłania multipleksowanego z podziałem długości fal w układzie z jednym lub wieloma wzmacniaczami.

Stąd, zgodnie z niniejszym wynalazkiem zostało wykryte, że włókno aktywne, którego domieszki dają krzywą emisji o względnie dużej wartości w paśmie długości fal, nie wykazującą lokalnych obniżeń w str^/fie mieszczącej się wewnątrz tego pasma i znajdującą się w funkcjonalnej zależności z pozostałymi strefami w tym paśmie (takimi, które mogłyby powodować istotne różnice wzmocnienia dla sygnałów telekomunikacyjnych dla różnych długości fal w paśmie ich multipleksowania we włóknie), umożliwiają wykonanie wzmacniaczy szczególnie nadających się do użycia w łączach telekomunikacyjnych zawierających przynajmniej dwa połączone szeregowo wzmacniacze optyczne z podziałem długości fał dla multipleksowanych sygnałów. Rozwiązanie to zapewnia wysokąjakość.

Z drugiej strony, zgodnie z niniejszym wynalazkiem zostało odkryte, że sterowanie stosunkiem S/N sygnału do szumu w omawianych tu systemach przesyłowych można uzyskać nie tylko za pomocą filtrów albo przez dostosowanie pasma transmisji o ograniczonej szerokości (zdolnych do ominięcia niewygodnych stref długości fal), lecz przez wybór rodzaju i koncentracji domieszek w rdzeniu aktywnego włókna wzmacniacza. Wybór ten powinien być taki, aby charakterystyka emisji, którą można narysować w dostatecznie szerokim paśmie (rozciągającym się od 1525 do 1560 nm, a przynajmniej od 1530 do 1560 nm) nie dawała niepożądanego wzrostu wzmocnienia sygnału w jednej lub kilku wybranych strefach krzywej emisji, chociaż w omawianym paśmie występuje szczyt emisji.

Przez funkcyjną zależność należy rozumieć, jak było to wyżej wyjaśniane, że występowanie zwiększonej emisji w strefach przylegających do omawianych obniżeń, w szczególności szczytu emisyjnego oraz występowanie sygnałów w tych przylegających strefach wywoła ujemne skutki dla wzmocnienia sygnału na długościach fal odpowiadających omawianym obniżeniom.

Przez treść pojęcia krzywej emisji (lub widma) mającej względnie dużą wartość w paśmie długości fal należy rozumieć, że w danym paśmie długości fal, najkorzystniej między 1525 a 1560 nm, pompowane włókno wykazuje emisję o wartości przewyższającej emisję poza tym pasmem i jest ona dostosowywana do wzmacniania sygnału w omawianym paśmie. Jak pokazuje wskaźnik, strefę tę wyznacza się jako strefę zawartą między dwoma skrajnymi wartościami, przy których emisja jest o 3 dB niższa od tej zawartej wewnątrz przedziału lub pasma (najkorzystniej w odniesieniu do tej strefy w paśmie, w której emisja jest stała).

177 541

W rzeczywistości, pasmo takie odpowiada pasmu, w którym skutecznie można przeprowadzać operację wzmacniania.

Przez szczyt emisji należy rozumieć występowanie w pewnym przedziale długości fal emisji znacznie wyższej niż w pozostałych strefach widma - poza tym przedziałem. Wywołuje to różne właściwości światłowodu w odniesieniu do sygnałów do niego wprowadzanych dla długości fal znajdujących się wewnątrz i na zewnątrz omawianego przedziału.

Przez istotną różnicę wzmocnienia w omawianym paśmie należy rozumieć na przykład różnicę wyższą niż 2 dB między wzmocnieniami w najbardziej i najmniej uprzywilejowanym zakresie długości fal (przy mocy wejściowej równej lub mniejszej niż -20 dBm).

Przez lokalne obniżenie krzywej emisji należy rozumieć zakres długości fał wewnątrz omawianego pasma, przy którym występuje minimum emisji, czyli wartość mniejsza niż na brzegach tego zakresu. Wartość emisji powinna być też mniejsza o ustaloną wcześniej wartość w stosunku do wartości w przylegających zakresach długości fal (w szczególnym przypadku erbu - dla głównego szczytu emisyjnego, leżącego poniżej obniżenia i drugiego szczytu, dla wyższych długości fal). Dla celów niniejszego wynalazku omawiane obniżenie większe niż 0,5 dB, a praktyczniej - większe niż 1 dB wywołuje zauważalne efekty.

Biorąc pod uwagę powyższe rozważania, będzie się w stanie określić szczególne warunki działania i szczególne zawartości domieszek dobierając je do zamierzonego zastosowania w celu uzyskania określonych wyników końcowych.

W ramach niniejszego wynalazku, działając na włóknach zawierających główną domieszkę, najkorzystniej erb, gdy dotyczy to zastosowań w telekomunikacji, która wykazuje cechy fluorescencyjne w interesującym zakresie długości fal, w połączeniu z innymi domieszkami współdziałającymi tam na zasadzie sumowania lub mieszania cech, może określić szczególne domieszki lub ich kombinacje oraz stosowne składy w celu uzyskania zmian krzywych emisji włókna i odpowiadających im wykonań wzmacniaczy i systemów na nich opartych, zarówno laserów, żyroskopów optycznych i im podobnych, jak i systemów przesyłowych, telekomunikacyjnych lub pomiarowych, w których są stosowane, jak również w celu uzyskania pożądanej jakości z punktu widzenia stosunku sygnału do szumu wewnątrz interesującego pasma.

W specjalnym obszarze, który jest przedmiotem szczególnej uwagi, badania zostały ograniczone do erbu jako głównej domieszki fluorescencyjnej i Ge, Al, La wprowadzonych do włókna w formie tlenków jako dodatkowych domieszek, ponieważ wyniki tych badań były wystarczające do rozwiązania szczególnych problemów technicznych.

Wskazówki udzielone w niniejszym wynalazku mogą być użyte w celu rozwiązania własnych problemów przez osoby znające w sposób przeciętny tę dziedzinę techniki. Problemy te mogą być podobne lub różne od tutaj opisanych. Można też wykonywać badania różnych domieszek i ich dawkowania tak samo jak to zbadano i opisano, stosować wyniki w praktyce lub używać takich samych zależności funkcyjnych między wynikami, a użytymi środkami. Osobom tym doradza się nie porzucać prób z pojedynczymi domieszkami lub zestawami aż do ich zakończenia, nawet jeśli wyniki cząstkowe rozpatrywane oddzielnie są niezadowalające z punktu widzenia stosunku sygnału do szumu. Kombinacja domieszek może bowiem pozwolić na uzyskanie lepszych wyników, tak jak to jest widoczne w opisie przykładów według niniejszego wynalazku.

m 541

177 541

Fig. 4

Fig. 3

177 541

λ. (η m)

Fig. 6

Fig. 5

177 541

A(nm)

Fig. 9

177 541

θ' m

ΠΊ 541

WIDMO HS9701B

XHKR A'.1.5tnSum frl.SfóHm

LKKR C-26.625 dBm P=-3U25d8m C-D^;8d8

Fig.11

177 541

Ffg.12

177 541

WIDMO MS9701B

Fig.13 m 541

Fig.14

177 541

WIDMO MS970W

Fig.15

177 541

Fig.16

ΠΊ 541

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Wzmacniacz optyczny, zawierający przynajmniej jeden odcinek włókna aktywnego na bazie krzemu, środki pompujące włókno aktywne, dla doprowadzania mocy pompowania przy długości fali pompowania oraz środki sprzęgające wewnątrz włókna aktywnego dla świetlnej mocy pompowania i przynajmniej jednego sygnału transmisji, przy długości fali przesłanej zawartej w określonym uprzednio paśmie przesyłania, w którym aktywne włókno optyczne ma rdzeń domieszkowany erbem jako główną domieszką fluorescencyjną i przynajmniej jedną domieszką dodatkową, zawierającą określoną ilość lantanu, znamienny tym, że domieszki i założona ilość lantanu są wybrane w takiej wzajemnej zależności funkcjonalnej między sobą, że stosunek sygnału do szumu na wyjściu wzmacniacza, mierzony przy szerokości pasma filtra 0,5 nm, nie jest mniejszy niż 15 dB dla sygnałów leżących w określonym uprzednio paśmie przesyłania.
2. Wzmacniacz według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatkowymi domieszkami są aluminium, german, lantan w postaci odpowiednich tlenków.
3. Wzmacniacz według zastrz. 1, znamienny tym, że w określonym uprzednio paśmie długości fal ma krzywą emisji wolną od obniżeń o wartości większej niż 1 dB względem wartości emisji w przynajmniej jednej z przylegających stref we wspomnianym paśmie.
4. Wzmacniacz według zastrz. 3, znamienny tym, że obniżenia krzywej emisji nie są większe niż 0,5 dB względem wartości emisji w przynajmniej jednej z przylegających stref we wspomnianym paśmie.
5. Wzmacniacz według zastrz. 1, znamienny tym, że określone pasmo przenoszenia jest zawarte między 1530 a 1560 nm.
6. Wzmacniacz według zastrz. 5, znamienny tym, że określone pasmo przenoszenia jest zawarte między 1525 a 1560 nm.
7. Wzmacniacz według zastrz. 1, znamienny tym, że włókno aktywne ma aperturę liczbową większą niż 0,15.
8. Wzmacniacz według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera domieszki tak dobrane w relacji funkcjonalnej między sobą, że maksymalna zmiana wzmocnienia między dwoma sygnałami o różnych długościach fal w określonym paśmie przenoszenia, mierzona przy mocy wejściowej -20 dBm, jest mniejsza niż 2,5 dB przy braku środków·' filtrujących skojarzonych z włóknem aktywnym.
9. Wzmacniacz według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera dwa włókna aktywne na bazie krzemu (1, 6), zaopatrzone w środki pompujące.