DE69633476T2

DE69633476T2 - Faseroptischer Verstärker und dispersionskompensierendes Fasermodul für faseroptischen Verstärker

Info

Publication number: DE69633476T2
Application number: DE69633476T
Authority: DE
Inventors: Susumu Kawasaki-shi Kinoshita
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1995-03-20
Filing date: 1996-03-15
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2016-03-16
Also published as: US20070171517A1; EP2503655A2; EP2503655A3; EP1291986A3; US6342965B1; EP0734105A3; US20060018008A1; EP1291986A2; EP1291986B1; US20020008901A1; EP0734105A2; US20040207911A1; US7391562B2; US7466477B2; DE69633476D1; US6747788B2; US6975447B2; DE69637562D1; US6462862B2; EP0734105B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die optisch an eine Übertragungsleitung aus einer optischen Faser angeschlossen ist, und ein Verfahren zum Verarbeiten eines optischen Signals.
Diese Erfindung betrifft einen Verstärker für eine optische Faser und ein Dispersionskompensationsfasermodul zur Verwendung mit einem Verstärker für eine optische Faser.
2. Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
In den letzten Jahren ist die Forschung und Entwicklung von optischen Kommunikationssystemen nachdrücklich durchgeführt worden und wird es noch gegenwärtig, und die Wichtigkeit von Erhöhungsverstärkern, Zwischenverstärkern oder Vorverstärkern, die die Technik einer optischen Verstärkung verwenden, bei welcher eine mit Erbium (Er) dotierte Faser (eine mit Erbium dotierte Faser kann hierin nachfolgend "EDF" genannt werden) verwendet wird, ist offensichtlich geworden.
Weiterhin wird aufgrund des Auftretens von optischen Verstärkern die Aufmerksamkeit auf ein durch einen optischen Verstärker zwischenverstärktes Übertragungssystem gerichtet, da das Übertragungssystem eine sehr wichtige Rolle beim Erreichen einer Ökonomisierung eines Kommunikationssystems in der Multimediagesellschaft spielt.
Übrigens ist bei einem normalen optischen Verstärker für eine mit seltener Erde dotierte Faser, der insbesondere eine Wellenlänge eines Signals verstärkt, die Länge der dotierten Faser auf einen Wert eingestellt, bei welchem eine maximale Verstärkung erhalten wird, um eine hohe Umwandlungseffizienz von einer Pumpleistung zu einer Signalleistung sicherzustellen.
Zwischenzeitlich ist es bei einem optischen Wellenlängenmultiplex-(WDM = Wavelength Division Multiplexing)-Verstärker, der gleichzeitig viele Kanäle verstärkt, wichtig, die Wellenlängenabhängigkeit der Verstärkung so flach wie möglich zu halten. Als Ergebnis muss die mit seltener Erde dotierte Faser (die hierin nachfolgend in Zusammenhang mit einer repräsentativen EDF diskutiert werden wird) in einem Zustand arbeiten, in welchem das Ausmaß der Sättigung der Verstärker niedrig ist. Dafür muss dort, wo die Konzentration von Ionen hohen Pegels durch N2 dargestellt ist, während die Konzentration von allen Ionen durch N1 dargestellt ist und N2/N1 als Pumpverhältnis definiert ist, um das durchschnittliche Pumpverhältnis N2/N1 der dotierten Faser über der gesamten Länge zu erhöhen, die Länge der dotierten Faser kurz eingestellt werden.
Jedoch dann, wenn die dotierte Faser auf diese Weise kurz ausgebildet ist, wird viel an Rest-Pumpleistung aus dem anderen Ende der dotierten Faser austreten, was in einer Verschlechterung der Umwandlungs- bzw. Konversionseffizienz resultiert. Nichts desto weniger muss deshalb, weil sich die erforderliche Pumpleistung erhöht, wenn die Anzahl von Signalwellenlängen größer wird, die Ausgangsleistung eines Halbleiter-Pumplasers erhöht werden.
Insbesondere kann, obwohl es aus dem Energieerhaltungssatz offensichtlich ist, dass sich die Pumpleistung erhöht, wenn die Anzahl von Wellenlängen größer wird, ein optischer Wellenlängenmultiplexverstärker nicht in einem Zustand verwendet werden, in welchem er eine hohe Effizienz einer Umwandlung von einer Pumpleistung zu einer Signalleistung zeigt. Dies ist deshalb so, weil, da die mit seltener Erde dotierte Faser absichtlich kurz ausgebildet ist, um eine Sättigung zu verhindern, um eine Verstärkung über eine weite Bandbreite zu erhalten oder um die Verstärkung flach zu machen, eine Pumpleistung, die nicht in ein Signal umgewandelt worden ist, aus dem anderen Ende der dotierten Faser austreten wird.
Demgemäß muss, während im Vergleich mit einer normalen Verstärkung von nur einem Signalkanal ursprünglich eine hohe Pumpleistung erforderlich ist, die mit seltener Erde dotierte Faser in einem Zustand verwendet werden, in welchem die Pumpleistung daraus austritt.
Somit ist zum effektiven Verwenden von so austretendem restlichen Pumplicht eine Technik vorgeschlagen worden, bei welcher ein reflektierender Spiegel am anderen Ende einer dotierten Faser vorgesehen ist, so dass restliches Pumplicht durch den reflektierenden Spiegel reflektiert wird, um wieder in die dotierte Faser eingeführt zu werden, so dass es wiederum für eine optische Verstärkung verwendet werden kann. Die Technik ist in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. Heisei 3-25985 oder der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 3-166782 offenbart.
Jedoch wird dort, wo restliches Pumplicht durch den reflektierenden Spiegel auf diese Weise reflektiert wird, das Pumplicht nicht nur zu der dotierten Faser zurückgebracht, sondern auch zu der Pumpquelle. Dieses Pumplicht kann möglicherweise Anlass zu einem instabilen Betrieb der Pumpquelle, wie beispielsweise einer Interferenz, geben.
Übrigens hat, während aufgrund des Auftretens von optischen Verstärkern die Aufmerksamkeit auf ein mit einem optischen Verstärker zwischenverstärktes Übertragungssystem gezogen wird, das eine Vielzahl von zwischenverstärkenden und verstärkenden optischen Verstärkern enthält, da es eine sehr wichtige Rolle beim Erreichen einer Ökonomisierung eines Kommunikationssystems in der Multimediagesellschaft spielt, wie es oben beschrieben ist, das Übertragungssystem zu lösende Aufgaben bezüglich der Dispersionskompensation, der Reduktion bezüglich nichtlinearer Effekte (Effekte mit einem schlechten Einfluss auf die Übertragungsqualität) in einer optischen Faser, die als Übertragungsleitung dient, und der Wellenlängenmultiplexübertragung für eine ökonomische weite Bandbreite.
Allgemein hat eine optische Faser, die als Übertragungsleitung dient, eine Dispersionskennlinie und akkumuliert ein Dispersionsausmaß proportional zu ihrer Länge. Normalerweise wird jedoch in einem Übertragungssystem aus einer optischen Faser, das regenerative Zwischenverstärker verwendet, das Dispersionsausmaß bei den regenerativen Zwischenverstärkern rückgesetzt. Folglich bildet die Akkumulation des Dispersionsausmaßes kein Problem.
Jedoch wird in einem mit optischen Verstärkern zwischenverstärkten Übertragungssystem deshalb, weil ein übertragenes optisches Signal durch eine Art von analoger Verstärkung zwischenverstärkt wird, das Dispersionsausmaß akkumuliert. Demgemäß sollte die für eine Übertragung verwendete Signalwellenlänge zum Eliminieren der Akkumulation auf eine Dispersionswellenlänge von Null eingestellt werden. Dies sorgt jedoch für die folgenden zu lösenden Aufgaben:

1-1) Optische Fasern sind bereits in einem großen Ausmaß verlegt worden, und unglücklicherweise haben diese optischen Fasern eine Wellenlänge mit einer Dispersion von Null bei 1,3 μm, während ein optischer Verstärker, für welchen erwartet wird, dass er bald in die Praxis umgesetzt wird, nur ein Signal des 1,55 μm-Bandes verstärken kann;
1-2) es ist letztens berichtet worden, dass selbst dann, wenn optische Fasern, deren Wellenlänge mit einer Dispersion von Null 1,55 μm ist, neu ausgelegt werden, um ein Signal von 1,55 μm zu übertragen, nichtlineare Effekte aktiv in den optischen Fasern auftreten. Dies zeigt an, dass dann, wenn eine Signalwellenlänge gleich einer Wellenlänge mit einer Dispersion von Null für eine Übertragung verwendet wird, unerwünschte nichtlineare Effekte auftreten; und
1-3) insbesondere bei einer Wellenlängenmultiplex-Übertragung kann deshalb, weil eine Vielzahl von unterschiedlichen Signalwellenlängen beteiligt sind, das Konzept, das die Signalwellenlängen gleich einer Wellenlänge mit einer Dispersion von Null eingestellt werden, nicht angewendet werden.

Demgemäß ist letztens vorgeschlagen worden, die Signalwellenlänge absichtlich von der Wellenlänge mit einer Dispersion von Null geeignet zu versetzen und die Dispersion beispielsweise beim Zwischenverstärker zu kompensieren.
Während eine Untersuchung von Dispersionskompensationseinheiten in den letzten Jahren auf diese Weise aktiv durchgeführt worden ist und noch durchgeführt wird, ist eine von Dispersionskompensationseinheiten, von welchen erwartet wird, dass sie am wahrscheinlichsten in die Praxis umgesetzt wird, eine Dispersionskompensationsfaser (die "DCF" (= Dispersion Compensating Fiber) genannt werden kann; hier ist der Ausdruck DCF die Abkürzung für Dispersion Compensating Fiber). Die DCF hat jedoch die folgenden zu lösenden Aufgaben:

2-1) wo Fasern (Übertragungsleitungen), die bereits verlegt sind, verwendet werden, muss eine Dispersionskompensationsfaser als eine Vorrichtung bei jeder Zwischenverstärkungsstelle dazwischen angeordnet werden, um gemeinsam bei jeder solchen Zwischenverstärkungsstelle eine Dispersionskompensation durchzuführen. Daher ist die Forschung und die Entwicklung auf eine Reduzierung bezüglich der Länge von Dispersionskompensationsfasern gerichtet.
2-2) Wenn Fasern neu zu verlegen sind, ist es eine mögliche Idee, keine Dispersionskompensationsfaser als Vorrichtung dazwischen anzuordnen, sondern eine Dispersionskompensationsfaser als Teil einer Übertragungsleitung zu verlegen. Beispielsweise kann eine Übertragungsleitung von 40 km aus einer Faser von 20 km und einer Dispersionskompensationsfaser von 20 km ausgebildet werden. Jedoch bildet die Forschung und Entwicklung einer solchen neuen Dispersionskompensationsfaser, wie sie gerade angegeben ist, eine überschneidende Entwicklung mit der Forschung und der Entwicklung einer Dispersionskompensationsfaser für die Anwendung, die oben im Absatz 2-1) beschrieben ist.

Zusammenfassend muss bei einer Wellenlängenmultiplexübertragung eine Wellenlängendispersion kompensiert werden, und da erwartet wird, dass am wahrscheinlichsten die Kompensation einer Wellenlänge in die Praxis umgesetzt wird, bei welcher eine Dispersionskompensationsfaser verwendet wird, ist es vorauszusehen, eine Dispersionskompensationsfaser zu verwenden. Weiterhin wird untersucht, eine Dispersionskompensationsfaser als Teil in einen optischen Zwischenverstärker einzubauen. Allgemein ist jedoch der Modenfelddurchmesser einer Dispersionskompensationsfaser (DCF) klein eingestellt, um eine Dispersion zu kompensieren, und folglich treten wahrscheinlich nichtlineare Effekte auf, und da das Dispersionsausmaß größer wird, das zu kompensieren ist, wird auch der Verlust größer.
Somit ist es ein mögliches Verfahren, auch den Verlust einer Dispersionskompensationsfaser unter Verwendung eines optischen Verstärkers zu kompensieren. In diesem Fall muss der Verlust so kompensiert werden, dass ein optisches Übertragungssignal nicht durch nichtlineare Effekte beeinflusst werden kann, welche die Qualität eines Signals verschlechtern, wie beispielsweise eine Eigenphasenmodulation (SPM = Self-Phase Modulation) und eine Kreuzphasenmodulation (XPM), die in der Dispersionskompensationsfaser auftreten. Demgemäß hat das mögliche Verfahren ein derartiges Problem, dass ein Entwickeln eines Pegeldiagramms schwierig ist. Weiterhin hat, während eine flache und weite optische Verstärkungsbandbreite für einen optischen Verstärker für WDM erforderlich ist, auch ein optischer Verstärker für mit seltener Erde dotierte Fasern eine Wellenlängenabhängigkeit der Verstärkung. Demgemäß ist es eine zu lösende Aufgabe, dass es schwierig ist, eine flache und weite Verstärkungsbandbreite zu realisieren.
Zwischenzeitlich leidet ein optischer Verstärker für mit seltener Erde dotierte Fasern mit einer hohen Verstärkung manchmal an unnötigen Oszillationen, die dann erzeugt werden, wenn er eine optische Verstärkung durchführt. Wenn solche unnötigen Oszillationen erzeugt werden, arbeitet der optische Verstärker für mit seltener Erde dotierte Fasern aber instabil.
Beispielsweise wird bei einem optischen Verstärker für mit Erbium dotierte Fasern ein spontanes Emissionslicht (ASE) von 1,53 bis 1,57 μm bezüglich der Wellenlänge erzeugt, wenn eine optische Verstärkung durchgeführt wird, und da das ASE von Reflexionsstellen im optischen Faser für mit Erbium dotierte Fasern wiederholt reflektiert wird, werden wahrscheinlich unnötige Oszillationen erzeugt. Insbesondere bei einem optischen Verstärker für mit Erbium dotierte Fasern, der für eine Mehrfachwellenlängensammlungsverstärkung eingestellt ist (d. h. einem optischen Verstärker für mit Erbium dotierte Faser mit einer hohen Pumprate), werden deshalb, weil er eine hohe Verstärkung in der Nähe von 1,53 μm hat, wahrscheinlich unnötige Oszillationen bei dieser Wellenlänge erzeugt. Wenn solche unnötigen Oszillationen erzeugt werden, arbeitet der optische Verstärker für mit Erbium dotierte Fasern aber instabil.
Eine Veröffentlichung von Iwatsuki et al. in ELECTRONIC LETTERS, 4. Jan. 1990, Vol. 26, Nr. 1, Seiten 1–2, offenbart eine Übertragungsleitung, die aus einer dispersionsverschobenen optischen Monomodefaser (DSF) mit einer Länge von 23 km aufgebaut ist. Ein Verlust der DSF wird durch eine Raman-Verstärkung kompensiert.
Eine Veröffentlichung von Devlavaux in EC, FIRENZE, Vol. 4, 25.–29. Sep. 1994, ISTITUTO INTERNATIONALE DELLE COMMUNICAZIONE, Seiten 4–9, offenbart einen Verstärker mit einer Kompensationsstufe, die zwischen einer Vor- und einer Nach-Verstärkerstufe in Sandwichbauweise angeordnet ist. Die Vor- und die Nach-Verstärkerstufen sind mit der Kompensationsstufe mittels eines Wellenlängenmultiplexers gekoppelt und werden durch ein Paar von Halbleiter-Pumplasern gepumpt.
EP-A-0 566 236 offenbart einen optischen Verstärker zum Verstärken von Signalen von unterschiedlichen Wellenlängen in einem gesamten spektralen Fenster, um die Verstärkung von jedem Signal so zu modifizieren, dass die Ausgangspegel der Signale gleicher als die Eingangspegel sind, wenn sich die Eingangspegel um mehr als einen vorbestimmten Betrag unterscheiden.
EP-A-0 458 256 offenbart eine Telekommunikationsleitung aus einer optischen Faser mit optischen Verstärkern für aktive Fasern, wobei die das Reflexionsvermögen in Richtung zu der aktiven Faser des Verstärkers unter einen kritischen Wert begrenzt ist, der um wenigstens 10 dB niedriger als das Reflexionsvermögen aufgrund der Rayleigh-Streuung innerhalb der Leitungsfasern ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optische Vorrichtung zu schaffen, die optisch mit einer Übertragungsleitung aus N optischen Fasern verbunden ist, und ein Verfahren zum Verarbeiten eines optischen Signals hoher Effizienz.
Diese Aufgabe wird durch Schaffen einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder eines Verfahrens gemäß Anspruch 6 erreicht.
Weitere Verbesserungen einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindungen sind in den Ansprüchen 2 bis 5 spezifiziert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 bis 5 stellen Blockdiagramme dar, die unterschiedliche Aspekte der vorliegenden Erfindung darstellen; und
6 bis 29 stellen größtenteils als Blockdiagramme bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar.
A. BESCHREIBUNG VON ASPEKTEN DER ERFINDUNG
Zuerst werden mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschrieben.
A1. Erster Aspekt der Erfindung
Nimmt man nun Bezug auf 1, ist dort in einem Blockdiagramm ein Verstärker aus einer optischen Faser gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Verstärker aus einer optischen Faser, der gezeigt ist, enthält eine mit seltener Erde dotierte Faser 51 und eine Dispersionskompensationsfaser 52, die an zwei vorderen und hinteren Stufen angeordnet ist.
Der Verstärker aus einer optischen Faser enthält weiterhin eine erste Pumpquelle 53-1 zum Erzeugen von Pumplicht eines ersten Wellenlängenbandes für die mit seltener Erde dotierte Faser 51 und einen ersten optischen Koppler 54-1 zum Einführen des Pumplichts von der ersten Pumpquelle 53-1 in die mit seltener Erde dotierte Faser 51.
Der Verstärker aus einer optischen Faser enthält weiterhin eine zweite Pumpquelle 53-2 zum Erzeugen von Pumplicht eines zweiten Wellenlängenbandes für die Dispersionskompensationsfaser 52 und einen zweiten optischen Koppler 54-2 zum Einführen des Pumplichts von der zweiten Pumpquelle 53-2 in die Dispersionskompensationsfaser 52.
Die Dispersionskompensationsfaser 52 wird mit Pumplicht des zweiten Wellenlängenbandes von der zweiten Pumpquelle 53-2 gepumpt, um zu veranlassen, dass eine Raman-Verstärkung auftritt.
Bei dem Verstärker aus einer optischen Faser sind ein optisches Verstärkungselement aus einer mit seltener Erde dotierten Faser, das aus der mit seltener Erde dotierten Faser 51 ausgebildet ist, und ein optisches Raman-Verstärkungselement, das aus der Dispersionskompensationsfaser 52 ausgebildet ist, die mit Pumplicht gepumpt wird, um zu veranlassen, dass eine Raman-Verstärkung auftritt, bei zwei vorderen und hinteren Stufen in einer Reihenschaltung verbunden.
Vorzugsweise ist das Wellenlängenband des durch die erste Pumpquelle 53-1 erzeugten Pumplichts ein 0,98 μm-Band, während das Wellenlängenband des durch die zweite Pumpquelle 53-2 erzeugten Pumplichts ein 1,47 μm-Band ist (1,45 bis 1,49 μm: in der folgenden Beschreibung, solange es nicht anders spezifiziert ist, bezeichnet die Terminologie "1,47 μm-Band" ein Band von 1,45 bis 1,49 μm).
Das optische Raman-Verstärkungselement kann als ein Verstärkungselement der vorderen Stufe angeordnet sein, während das optische Verstärkungselement aus einer mit seltener Erde dotierten Faser als ein Verstärkungselement der hinteren Stufe angeordnet ist. Oder dort, wo das optische Verstärkungselement aus einer mit seltener Erde dotierten Faser als optisches Verstärkungselement mit einer niedrigen Rauschzahl ausgebildet ist, kann das optische Verstärkungselement aus einer mit seltener Erde dotierten Faser als ein Verstärkungselement der vorderen Stufe angeordnet sein, während das optische Raman-Verstärkungselement als Verstärkungselement der hinteren Stufe angeordnet ist.
Die zweite Pumpquelle 43-2 kann ein Paar von Pumpquellen und einen polarisierenden Multiplexer zum orthogonalen Polarisieren und Multiplexen von Pumplicht von den Pumpquellen enthalten, oder kann eine Kombination aus einer Pumpquelle und einem Depolarisator, durch welchen Pumplicht depolarisiert wird, enthalten, oder kann sonst moduliertes Pumplicht erzeugen.
Bei dem Verstärker aus einer optischen Faser mit dem oben unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Aufbau wird Pumplicht (dessen Wellenlängenband beispielsweise 0,98 μm ist) von der ersten Pumpquelle 53-1 in die mit seltener Erde dotierte Faser 51 mittels des ersten optischen Kopplers 54-1 eingeführt, während Pumplicht (dessen Wellenlängenband beispielsweise 1,47 μm ist) von der zweiten Pumpquelle 53-2 in die Dispersionskompensationsfaser 52 mittels des zweiten optischen Kopplers 54-2 eingeführt wird. Folglich kann die Dispersionskompensationsfaser 52 mit dem Pumplicht des zweiten Wellenlängenbandes von der zweiten Pumpquelle 53-2 gepumpt werden, um zu veranlassen, dass eine Raman-Verstärkung auftritt.
Wo die zweite Pumpquelle 53-2 das Paar von Pumpquellen und den polarisierenden Multiplexer enthält, führt sie durch eine orthogonale Polarisation und Multiplexen des Pumplichts von den Pumpquellen erhaltenes Pumplicht zu. Zwischenzeitlich führt dort, wo die zweite Pumpquelle 53-2 die Kombination aus der Pumpquelle und dem Depolarisator enthält, sie depolarisiertes Pumplicht zu. Andererseits führt dort, wo die zweite Pumpquelle 53-2 moduliertes Pumplicht erzeugt, sie das modulierte Pumplicht zu.
Somit gibt es bei dem Verstärker aus einer optischen Faser des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung deshalb, weil ein optisches Verstärkungselement aus einer mit seltener Erde dotierten Faser, das aus der mit seltener Erde dotierten Faser 51 ausgebildet ist, und ein optisches Raman-Verstärkungselement, das aus der Dispersionskompensationsfaser 52 ausgebildet ist, die mit Pumplicht gepumpt wird, um zu veranlassen, dass eine Raman- Verstärkung auftritt, in einer Reihenschaltung verbunden sind, einen Vorteil, der darin besteht, dass der Verstärker aus einer optischen Faser aus dem zweistufigen Aufbau die Pumpleistung mit einer hohen Effizienz verwendet.
A2. Zweiter Aspekt der Erfindung
Nimmt man nun Bezug auf 2, ist dort in einem Blockdiagramm ein Verstärker aus einer optischen Faser gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der gezeigte Verstärker aus einer optischen Faser enthält eine mit Erbium dotierte Faser 61 und eine Dispersionskompensationsfaser 62, die an zwei vorderen und hinteren Stufen angeordnet ist.
Der Verstärker aus einer optischen Faser enthält weiterhin eine Pumpquelle 63 zum Erzeugen von Pumplicht des 1,47 μm-Bandes und eines optischen Koppler 64 zum Einführen des Pumplichts aus der Pumpquelle 63 in die mit Erbium dotierte Faser 61.
Hier wird die Dispersionskompensationsfaser 62 mit restlichem Pumplicht von der mit Erbium dotierten Faser 61 gepumpt, um zu veranlassen, dass eine Raman-Verstärkung auftritt.
Bei dem Verstärker aus einer optischen Faser sind ein optisches Verstärkungselement aus einer mit seltener Erde dotierten Faser, das aus der mit Erbium dotierten Faser 61 ausgebildet ist, die eine mit seltener Erde dotierte Faser ist, und ein optisches Raman-Verstärkungselement (das aus der Dispersionskompensationsfaser 62 ausgebildet ist), das mit Pumplicht gepumpt wird, welches das optische Verstärkungselement aus einer mit seltener Erde dotierten Faser pumpen kann, um zu veranlassen, dass eine Raman-Verstärkung auftritt, in einer Reihenschaltung verbunden, und die Pumpquelle 63 zum Zuführen von Pumplicht zum Pumpen des optischen Verstärkungselements aus einer mit seltener Erde dotierten Faser und des optischen Raman-Verstärkungselements ist vorgesehen.
Die Pumpquelle 63 kann ein Pumpquellen und einen polarisierenden Multiplexer zum orthogonalen Polarisieren und Multiplexen von Pumplicht von den Pumpquellen enthalten oder kann eine Kombination aus einer Pumpquelle und einem Depolarisator enthalten, durch welchen Pumplicht depolarisiert wird, oder kann sonst moduliertes Pumplicht erzeugen.
Bei dem Verstärker aus einer optischen Faser mit dem oben unter Bezugnahme auf 2 beschriebenen Aufbau wird die mit Erbium dotierte Faser 61 mit Pumplicht des 1,47 μm-Bandes gepumpt, wohingegen die Dispersionskompensationsfaser 62 mit restlichem Pumplicht von der mit Erbium dotierten Faser 61 gepumpt wird, um zu veranlassen, dass eine Raman-Verstärkung auftritt.
Wo die Pumpquelle 63 das Paar von Pumpquellen und den polarisierenden Multiplexer enthält, führt sie durch eine orthogonale Polarisierung und durch Multiplexen des Pumplichts von den Pumpquellen erhaltenes Pumplicht zu. Zwischenzeitlich führt dort, wo die Pumpquelle 63 die Kombination aus der Pumpquelle und dem Depolarisator enthält, sie depolarisiertes Pumplicht zu. Andererseits führt dort, wo die Pumpquelle 63 moduliertes Pumplicht erzeugt, sie das modulierte Pumplicht zu.
Somit kann bei dem Verstärker aus einer optischen Faser des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung deshalb, weil die gemeinsame Pumpquelle zum Zuführen von Pumplicht zum Pumpen des optischen Verstärkungselements aus einer mit seltener Erde dotierten Faser und des optischen Raman-Verstärkungselements vorgesehen ist, der Verstärker aus einer optischen Faser die Pumpleistung mit einer hohen Effizienz verwenden, und die Anzahl von zu verwenden Pumpquellen kann reduziert werden, was zu einer Vereinfachung bezüglich des Aufbaus und zu einer Reduzierung bezüglich der Kosten beiträgt.
A3. Dritter Aspekt der Erfindung
Nimmt man nun Bezug auf 3, ist dort in einen Blockdiagramm ein Verstärker aus einer optischen Faser gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der gezeigte Verstärker aus einer optischen Faser enthält eine mit Erbium dotierte Faser 71 und eine Dispersionskompensationsfaser 72, die an zwei vorderen und hinteren Stufen angeordnet ist.
Der Verstärker aus einer optischen Faser enthält weiterhin eine Pumpquelle 73 zum Erzeugen von Pumplicht des 1,47 μm-Bandes und einen optischen Koppler 74 zum Einführen des Pumplichts von der Pumpquelle 73 in die Dispersionskompensationsfaser 72.
In diesem Fall wird die mit Erbium dotierte Faser 71 mit restlichem Pumplicht von der Dispersionskompensationsfaser 72 gepumpt.
Bei dem Verstärker aus einer optischen Faser mit dem oben unter Bezugnahme auf 3 beschriebenen Aufbau wird veranlasst, dass die Dispersionskompensationsfaser 72 eine Raman-Verstärkung unter Verwendung von Pumplicht des 1,47 μm-Bandes durchführt, wohingegen die mit Erbium dotierte Faser 71 mit restlichem Pumplicht von der Dispersionskompensationsfaser 72 gepumpt wird.
Somit kann bei dem Verstärker aus einer optischen Faser des siebten Aspekts der vorliegenden Erfindung deshalb, weil die gemeinsame Pumpquelle zum Zuführen von Pumplicht zum Pumpen der mit Erbium dotierten Faser 71 und der Dispersionskompensationsfaser 72 vorgesehen ist, der Verstärker aus einer optischen Faser die Pumpleistung mit hoher Effizienz verwenden, und die Anzahl von zu verwendenden Pumpquellen kann reduziert werden, was zu einer Vereinfachung bezüglich des Aufbaus und zu einer Reduzierung bezüglich der Kosten beiträgt.
A4. Vierter Aspekt der Erfindung
Nimmt man nun Bezug auf 4, ist dort in einen Blockdiagramm ein Verstärker aus einer optischen Faser gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der gezeigte Verstärker aus einer optischen Faser enthält eine Dispersionskompensationsfaser (eine mit seltener Erde dotierte Dispersionskompensationsfaser) 81, die mit einem Seltenerdenelement dotiert ist, eine Pumpquelle 82 zum Erzeugen von Pumplicht für die mit seltener Erde dotierte Dispersionskompensationsfaser 81 und einen optischen Koppler 83 zum Einführen des Pumplichts von der Pumpquelle 82 in die mit seltener Erde dotierte Dispersionskompensationsfaser 81.
Bei dem Verstärker aus einer optischen Faser mit dem oben unter Bezugnahme auf 4 beschriebenen wird Pumplicht von der Pumpquelle 82 in die mit seltener Erde dotierte Dispersionskompensationsfaser 81, die mit einem Seltenerdenelement dotiert ist, eingeführt, um die mit seltener Erde dotierte Dispersionskompensationsfaser 81 zu pumpen.
Somit wird bei dem Verstärker aus einer optischen Faser des vierten Aspekts der vorliegenden Erfindung deshalb, weil die Dispersionskompensationsfaser mit einem Seltenerdenelement dotiert ist, der Verlust der Dispersionskompensationsfaser reduziert, während eine Dispersionskompensation durchgeführt wird. Weiterhin kann der Verstärker aus einer optischen Faser mit einer Dispersionskompensationsfunktion Signallicht in ausreichendem Maß optisch verstärken.
A5. Fünfter Aspekt der Erfindung
Nimmt man nun Bezug auf 5, ist dort in einem Blockdiagramm ein Verstärker aus einer optischen Faser gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der gezeigte Verstärker aus einer optischen Faser enthält eine mit Erbium dotierte Faser 91 und eine Dispersionskompensationsfaser 92, die an zwei vorderen und hinteren Stufen angeordnet ist.
Der Verstärker aus einer optischen Faser enthält weiterhin eine Pumpquelle 93 zum Erzeugen von Pumplicht des 1,47 μm-Bandes für die mit Erbium dotierte Faser 91 und einen optischen Koppler 94 zum Einführen des Pumplichts von der Pumpquelle 93 in die mit Erbium dotierte Faser 91.
Der Verstärker aus einer optischen Faser enthält weiterhin ein optisches Filter 95, das zwischen der mit Erbium dotierten Faser 91 und der Dispersionskompensationsfaser 92 angeordnet ist, zum Abfangen von restlichem Pumplicht des 1,47 μm-Bandes, das aus der mit Erbium dotierten Faser 91 herauskommt.
Bei dem Verstärker aus einer optischen Faser mit dem oben unter Bezugnahme auf 5 beschriebenen Aufbau wird die mit Erbium dotierte Faser 91 mit Pumplicht des 1,47 μm-Bandes von der Pumpquelle 93 gepumpt. In diesem Fall wird restliches Pumplicht des 1,47 μm-Bandes, das aus der mit Erbium dotierten Faser 91 herauskommt, durch das optische Filter 95 abgefangen, so dass verhindert wird, dass es zu der Dispersionskompensationsfaser 92 eingegeben wird.
Somit veranlasst bei dem Verstärker aus einer optischen Faser des fünften Aspekts der vorliegenden Erfindung deshalb, weil das optische Filter 95, das verhindert, dass Pumplicht des 1,47 μm-Bandes zu der Dispersionskompensationsfaser 92 eingegeben wird, vorgesehen ist, austretende Pumpleistung des 1,47 μm-Bandes, das die Dispersionskompensationsfaser 92 eine Raman-Verstärkung durchführt, und folglich kann der Verstärker aus einer optischen Faser von einem instabilen Betrieb oder von einer Variation der Wellenlängenabhängigkeit des Verstärkungsbandes abgehalten werden.
A6. Sechster Aspekt der Erfindung
Nimmt man nun Bezug auf 6, ist dort in einem Blockdiagramm ein Verstärker aus einer optischen Faser gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der gezeigte Verstärker aus einer optischen Faser enthält einen erste mit Erbium dotierte Faser (EDF) 131-1 mit einer niedrigen Rauschzahl, eine Dispersionskompensationsfaser (DCF) 132 und eine zweite mit Erbium dotierte Faser (EDF) 131-2. Bei dem in 6 gezeigten Verstärker aus einer optischen Faser sind die erste mit Erbium dotierte Faser 131-1, die Dispersionskompensationsfaser 132 und die zweite mit Erbium dotierte Faser 131-2 jeweils bei einer vorderen Stufe, einer mittleren Stufe und einer hinteren Stufe vorgesehen.
Der Verstärker aus einer optischen Faser enthält weiterhin eine Pumpquelle 133-1 aus einer mit Erbium dotierten Faser zum Erzeugen von Pumplicht eines Wellenlängenbandes für die erste mit Erbium dotierte Faser 131-1 und einen optischen Koppler 134-1 zum Einführen des Pumplichts von der Pumpquelle 133-1 aus einer ersten mit Erbium dotierten Faser in die erste mit Erbium dotierte Faser 131-1.
Der Verstärker aus einer optischen Faser enthält weiterhin eine Pumpquelle 133-2 für eine Dispersionskompensationsfaser zum Erzeugen von Pumplicht eines Wellenlängenbandes für die Dispersionskompensationsfaser 132 und einen weiteren optischen Koppler 134-2 zum Einführen des Pumplichts von der Pumpquelle 133-2 für die Dispersionskompensationsfaser in die Dispersionskompensationsfaser 132.
Der Verstärker aus einer optischen Faser enthält weiterhin eine Pumpquelle 133-3 für die zweite mit Erbium dotierte Faser zum Erzeugen von Pumplicht eines Wellenlängenbandes für die zweite mit Erbium dotierte Faser 131-2 und einen weiteren optischen Koppler 134-3 zum Einführen des Pumplichts von der Pumpquelle 133-3 für die zweite mit Erbium dotierte Faser in die zweite mit Erbium dotierte Faser 131-2.
In diesem Fall wird die Dispersionskompensationsfaser 132 mit dem Pumplicht von der Pumpquelle 133-2 für die Dispersionskompensationsfaser gepumpt, um zu veranlassen, dass eine Raman-Verstärkung auftritt.
Bei dem in 6 gezeigten Verstärker aus einer optischen Faser ist ein optisches Verstärkungselement für eine mit seltener Erde dotierten Faser, das aus der mit Erbium dotierten Faser 131-1 ausgebildet ist, die eine mit seltener Erde dotierte Faser ist und die eine niedrige Rauschzahl hat, als ein Verstärkungselement der vorderen Stufe angeordnet; ein optisches Raman-Verstärkungselement, das aus der Dispersionskompensationsfaser 132 ausgebildet ist, zum Veranlassen, dass eine Raman-Verstärkung auftritt, wenn es mit Pumplicht gepumpt wird, ist als Verstärkungselement der mittleren Stufe angeordnet, und ein weiteres optisches Verstärkungselement aus einer mit seltener Erde dotierten Faser, das aus der mit Erbium dotierten Faser 131-2 ausgebildet ist, die eine mit seltener Erde dotierte Faser ist, ist als Verstärkungselement der hinteren Stufe angeordnet.
Bei dem Verstärker aus einer optischen Faser mit dem oben unter Bezugnahme auf 6 beschriebenen Aufbau wird Pumplicht von der Pumpquelle 133-1 für die erste mit Erbium dotierte Faser in die erste mit Erbium dotierte Faser 131-1 mittels des optischen Kopplers 134-1 eingeführt und wird Pumplicht von der Pumpquelle 133-2 für die Dispersionskompensationsfaser in die Dispersionskompensationsfaser 132 mittels des optischen Kopplers 134-2 eingeführt, während Pumplicht von der Pumpquelle 133-3 für die zweite mit Erbium dotierte Faser in die zweite mit Erbium dotierte Faser 131-2 mittels des optischen Kopplers 134-3 eingeführt wird.
Folglich kann die Dispersionskompensationsfaser 132 mit dem Pumplicht des Wellenlängenbandes dafür von der Pumpquelle 133-2 für die Dispersionskompensationsfaser gepumpt werden, um zu veranlassen, dass eine Raman-Verstärkung auftritt.
Somit zeigt bei dem Verstärker aus einer optischen Faser des sechsten Aspekts der vorliegenden Erfindung deshalb, weil die erste mit Erbium dotierte Faser 131-1 mit einer niedrigen Rauschzahl, die Dispersionskompensationsfaser 132 und die zweite mit Erbium dotierte Faser 131-2 jeweils bei der vorderen Stufe, der mittleren Stufe und der hinteren Stufe vorgesehen sind, so dass restliches Pumplicht von der ersten und der zweiten mit Erbium dotierten Faser 131-1 und 131-2, die vor und hinter der Dispersionskompensationsfaser 132 positioniert sind, für eine Raman-Verstärkung der Dispersionskompensationsfaser 132 verwendet werden, die Dispersionskompensationsfaser 132 einen verbesserten Kompensationseffekt. Folglich kann ein optischer Verstärker mit einer weiten Bandbreite realisiert werden, während eine Vereinfachung bezüglich der Struktur und eine Reduzierung bezüglich der Kosten erreicht wird.
A7. Siebter Aspekt der Erfindung
Nimmt man nun Bezug auf 7, ist dort in einem Blockdiagramm ein Verstärker für eine optische Faser gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der gezeigte Verstärker für eine optische Faser enthält eine Dispersionskompensationsfaser (DCF) 141, eine Pumpquelle 142 zum Erzeugen von Pumplicht und einen optischen Koppler 143 zum Einführen von Pumplicht von der Pumpquelle 142 in die Dispersionskompensationsfaser 141. Die Dispersionskompensationsfaser 141 wird mit Pumplicht von der Pumpquelle 142 gepumpt, um zu veranlassen, dass eine Raman-Verstärkung auftritt.
Demgemäß enthält der Verstärker für optische Faser ein Dispersionskompensationsfasermodul, das die Dispersionskompensationsfaser 141 enthält, und die Pumpquelle 142 zum Pumpen der Dispersionskompensationsfaser 141, um zu veranlassen, dass eine Raman-Verstärkung auftritt.
Auch in diesem Fall kann der Verstärker für optische Fasern weiterhin einen optischen Zirkulator enthalten, durch welchen eingegebenes Signallicht zu dem Verstärker für optische Faser eingegeben wird und durch welchen Ausgangssignallicht des Verstärkers für optische Fasern ausgegeben wird, oder kann zusätzlich einen Isolator enthalten, der an einem Eingangstor des Verstärkers für optische Fasern vorgesehen ist, zu welchem Eingangssignallicht eingegeben wird, und/oder einen weiteren Isolator, der an einem Ausgangstor des Verstärkers für optische Fasern vorgesehen ist, aus welchem Ausgangssignallicht ausgegeben wird.
Bei dem Verstärker für optische Fasern mit dem oben unter Bezugnahme auf 7 beschriebenen Aufbau wird die Dispersionskompensationsfaser 141 mit Pumplicht von der Pumpquelle 142 gepumpt, um zu veranlassen, dass eine Raman-Verstärkung auftritt.
Wo der Verstärker für optische Faser den zusätzlichen optischen Zirkulator enthält, wird Eingangssignallicht zu dem Verstärker für optische Fasern eingegeben und wird Ausgangssignallicht des Verstärkers für optische Fasern ausgegeben, und zwar beide durch den optischen Zirkulator. Andererseits wird dort, wo der Verstärker für optische Fasern die zusätzlichen Isolatoren enthält, Eingangssignallicht durch einen der Isolatoren eingegeben, wohingegen Ausgangssignallicht durch den anderen Isolator ausgegeben wird.
Somit gibt es bei dem Verstärker für optische Fasern des siebten Aspekts der vorliegenden Erfindung deshalb, weil er unter Verwendung des Moduls aufgebaut ist, bei welchem die Dispersionskompensationsfaser 141 gepumpt wird, um zu veranlassen, dass eine Raman-Verstärkung auftritt, einen derartigen Vorteil, dass der Verlust der Dispersionskompensationsfaser 141 reduziert werden kann.
Auch in diesem Fall kann dort, wo die zusätzlichen Zirkulatoren bei den Eingangs- und Ausgangsteilen des Verstärkers für optische Fasern vorgesehen sind, die Anzahl von Isolatoren, die zu verwenden sind, reduziert werden, was zu einer Reduzierung bezüglich der Kosten beiträgt.
A8. Achter Aspekt der Erfindung
Nimmt man nun Bezug auf 8, ist dort in einem Blockdiagramm ein Verstärker für optische Fasern gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der gezeigte Verstärker für optische Fasern enthält ein optisches Verstärkungselement 154 aus einer mit seltener Erde dotierten Faser, das aus einer mit seltener Erde dotierten Faser 61 ausgebildet ist, und ein Dämpfungselement 155 aus einer optischen Faser, das aus einer optischen Faser oder einer optischen Faser mit einem optischen Isolator ausgebildet ist.
Das Dämpfungselement 155 aus einer optischen Faser unterdrückt einen instabilen Betrieb des optischen Verstärkungselements 154 aus einer mit seltener Erde dotierten Faser.
Das Dämpfungselement 155 aus einer optischen Faser kann auch als optisches Raman-Verstärkungselement dienen, das mit Pumplicht gepumpt wird, um zu veranlassen, dass eine Raman-Verstärkung auftritt.
Es ist zu beachten, dass das Bezugszeichen 63 in 8 eine Pumpquelle bezeichnet, und 64 einen optischen Koppler, der Pumplicht von der Pumpquelle 63 in die mit seltener Erde dotierte Faser 61 einführt.
Bei dem Verstärker für optische Fasern mit dem oben unter Bezugnahme auf 8 beschriebenen Aufbau unterdrückt dann, wenn die mit Erbium dotierte Faser 61 mit Pumplicht von der Pumpquelle 63 in dem optischen Verstärkungselement 154 aus der mit seltener Erde dotierten Faser gepumpt wird, wenn das optische Verstärkungselement 154 aus der mit seltener Erde dotierten Faser instabil arbeitet, das Dämpfungselement 155 aus einer optischen Faser den instabilen Betrieb des optischen Verstärkungselements 154 aus einer mit seltener Erde dotierten Faser.
Das Dämpfungselement 155 aus einer optischen Faser kann mit restlichem Pumplicht von der mit Erbium dotierten Faser 61 gepumpt werden, um zu veranlassen, dass eine Raman-Verstärkung auftritt.
Auf diese Weise kann aufgrund des Vorsehens des Dämpfungselements 155 aus einer optischen Faser ein instabiler Betrieb des optischen Verstärkungselements 154 aus der mit seltener Erde dotierten Faser unterdrückt werden, so dass eine stabilisierte optische Verstärkung des Verstärkers für optische Fasern erreicht werden kann.
A9. Neunter Aspekt der Erfindung
Nimmt man nun Bezug auf 9, ist dort in einem Blockdiagramm ein Verstärker für optische Fasern gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der gezeigte Verstärker für optische Fasern enthält ein optisches Verstärkungselement 156-1 der vorderen Stufe und ein optisches Verstärkungselement 156-2 der hinteren Stufe, die jeweils als optisches Verstärkungselement aus einer mit seltener Erde dotierten Faser ausgebildet sind, das aus einer mit seltener Erde dotierten Faser 121-1 oder 121-2 ausgebildet ist. Das optische Verstärkungselement 156-1 der vorderen Stufe und das optische Verstärkungselement 156-2 der hinteren Stufe bilden eine optische Verstärkungseinheit.
Der Verstärker für optische Fasern enthält weiterhin ein Dämpfungselement 157 aus einer optischen Faser, das aus einer optischen Faser oder einer optischen Faser mit einem optischen Isolator ausgebildet ist, der zwischen dem optischen Verstärkungselement 156-1 der vorderen Stufe und dem optischen Verstärkungselement 156-2 der hinteren Stufe der optischen Verstärkungseinheit angeordnet ist. Das Dämpfungselement 157 aus einer optischen Faser unterdrückt einen instabilen Betrieb der optischen Verstärkungseinheit.
Das Dämpfungselement 157 aus einer optischen Faser kann auch als optisches Raman-Verstärkungselement dienen, das mit Pumplicht gepumpt wird, um zu veranlassen, dass eine Raman-Verstärkung auftritt.
Es ist zu beachten, dass in 9 die Bezugszeichen 123-1 und 123-3 jeweils eine Pumpquelle bezeichnen, und ein Bezugszeichen 124-1 einen optischen Koppler zum Einführen von Pumplicht von der Pumpquelle 123-1 in die mit seltener Erde dotierte Faser 121-1 bezeichnet, und 124-3 einen optischen Koppler zum Einführen von Pumplicht von der Pumpquelle 123-3 in die mit seltener Erde dotierte Faser 121-2.
Bei dem Verstärker für optische Fasern mit dem oben unter Bezugnahme auf 9 beschriebenen Aufbau unterdrückt dann, wenn die mit Erbium dotierte Faser 121-1 mit Pumplicht von der Pumpquelle 123-1 in dem optischen Verstärkungselement 156-1 der vorderen Stufe in der optischen Verstärkungseinheit gepumpt wird, und die mit Erbium dotierte Faser 121-2 mit Pumplicht von der Pumpquelle 123-3 in dem optischen Verstärkungselement 156-2 der hinteren Stufe in der optischen Verstärkungseinheit gepumpt wird, wenn das optische Verstärkungselement 156-1 der vorderen Stufe und das optische Verstärkungselement 156-2 der hinteren Stufe in der optischen Verstärkungseinheit instabil arbeiten, das Dämpfungselement 157 aus einer optischen Faser den instabilen Betrieb des optischen Verstärkungselements 156-1 der vorderen Stufe und des optischen Verstärkungselements 156-2 der hinteren Stufe in der optischen Verstärkungseinheit.
Das Dämpfungselement 157 aus einer optischen Faser kann mit restlichem Pumplicht von den mit Erbium dotierten Fasern 121-1 und 122-2 gepumpt werden, um zu veranlassen dass eine Raman-Verstärkung auftritt.
Auf diese Weise können deshalb, weil das Dämpfungselement 157 aus einer optischen Faser zwischen dem optischen Verstärkungselement 156-1 der vorderen Stufe und dem optischen Verstärkungselement 156-2 der hinteren Stufe in der optischen Verstärkungseinheit angeordnet ist, ein instabiler Betrieb des optischen Verstärkungselements der vorderen Stufe 156-1 und das optische Verstärkungselement 156-2 der hinteren Stufe in der optischen Verstärkungseinheit unterdrückt werden, um eine stabilisierte optische Verstärkung des Verstärkers für optische Fasern zu erreichen.
B. BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsbeispielen von ihr, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind, detaillierter beschrieben.
B.1 Erstes Ausführungsbeispiel
10 ist ein Blockdiagramm, das ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Der in 10 gezeigte Verstärker für optische Fasern enthält einen Isolator 144, eine Dispersionskompensationsfaser 141 und einen optischen Demultiplexer/Multiplexer 143, die von der Eingangsseite aus in dieser Reihenfolge angeordnet sind. Eine Pumpquelle 142 ist mit dem optischen Demultiplexer/Multiplexer 143 verbunden.
Die Pumpquelle 142 ist aus einer Pumpquelle ausgebildet, die Pumplicht eines Bandes (beispielsweise von 1,44 bis 1,49 μm) erzeugt, in welchem eine Bandkompensation für eine Verstärkung für mit Erbium dotierte Fasern durch eine Raman-Verstärkung durchgeführt werden kann. Pumplicht von der Pumpquelle 142 wird in ein Ausgangsende der Dispersionskompensationsfaser 141 mittels des optischen Demultiplexers/Multiplexers 143 eingeführt.
Demgemäß enthält der Verstärker für optische Fasern ein Dispersionskompensationsfasermodul, das die Dispersionskompensationsfaser 141 und die Pumpquelle 142 enthält.
Aufgrund des oben beschriebenen Aufbaus kann die Dispersionskompensationsfaser 141 mit Pumplicht von der Pumpquelle 142 gepumpt werden, um zu veranlassen, dass eine Raman-Verstärkung auftritt. Insbesondere deshalb, weil der Modenfelddurchmesser der Dispersionskompensationsfaser 141 allgemein klein ist, ist der Schwellenpegel der Raman-Verstärkung niedrig, und folglich tritt schnell eine Raman-Verstärkung auf.
Übrigens hat die Dispersionskompensationsfaser die folgende Eigenschaft.
Insbesondere ist die Dispersionskompensationsfaser (DCF) bezüglich des Durchmessers so klein, dass der Modenfelddurchmesser davon etwa die Hälfte von demjenigen einer normalen Faser ist, und liefert nichtlineare Effekte (stimulierte Raman-Streuung (SRS), stimulierte Brillouin-Streuung (SBS)), ein vierwelliges Mischen (FWM), einen Eigenphasen-Modulationseffekt (SPM) usw., und zwar wahrscheinlicher als bei einer Faser, die als Übertragungsleitung verwendet wird. Es ist zu beachten, dass deshalb, weil die Dispersionskompensationsfaser in ihrer Verwendungsform nicht so lang wie eine Faser ist, die als eine Übertragungsleitung verwendet wird, es bekannt ist, dass sie verwendet werden kann, wenn die optische Leistung des Lichts, das hindurchzuführen ist, auf niedrig eingestellt wird. Dies ist deshalb so, weil auch der Einfluss von nichtlinearen Effekten größer wird, wenn die Länge größer wird.
Ebenso ist es bekannt, dass die Dämpfung (der Verlust) von Licht durch die Dispersionskompensationsfaser nicht ignoriert werden kann, und demgemäß muss der Verlust zum Verwenden eines optischen Verstärkers kompensiert werden.
Zwischenzeitlich ist die Eingangsleistung auf einen niedrigen Wert beschränkt, wie es hierin oben beschrieben ist, was es schwierig macht, den Pegel als einen optischen Verstärker zu entwickeln.
Jedoch sind einige der oben angegebenen nichtlinearen Effekte bei einer Kommunikation schädlich, aber einige andere sind für eine Kommunikation nützlich. Unter den nichtlinearen Effekten ist die Raman-Verstärkung nützlich.
Die Raman-Verstärkung kann möglicherweise bezüglich des folgenden Punktes sehr nützlich sein. Insbesondere dann, wenn eine Dispersionskompensationsfaser eine Raman-Verstärkung durchführt, handelt die Dispersionskompensationsfaser selbst als optischer Verstärker und kann den Verlust kompensieren.
Es ist zu beachten, dass die Raman-Verstärkung bedeutet, dass unter Verwendung einer stimulierten Raman-Streuung, d. h. eines Phänomens, das dann, wenn intensives monochromatisches Licht auf eine optische Faser gestrahlt wird, es mit optischen Phononen der optischen Faser zusammenwirkt, so dass kohärentes Stokes-Licht, das um einen inneren Betrag bezüglich der Wellenlänge versetzt ist, durch eine stimulierte Emission erzeugt wird, die Wellenlängen des monochromatischen Lichts so eingestellt wird, dass das Stokes-Licht eine gleiche Wellenlänge zu derjenigen des Signallichts haben kann, um dadurch das Signallicht durch eine stimulierte Emission zu verstärken.
Demgemäß kann durch Pumpen der Dispersionskompensationsfaser 141 mit Pumplicht des oben beschriebenen Bandes von der Pumpquelle 142, um zu veranlassen, dass eine Raman-Verstärkung auftritt, wie es oben beschrieben ist, eine Kompensation des Verlustes der Dispersionskompensationsfaser (einschließlich eines Nivellierens einer Konkavität bzw. Wölbung bezüglich einer Verstärkung einer mit Erbium dotierten Faser und einer komplementären Kompensation einer Erniedrigung bezüglich der Verstärkung einer mit Erbium dotierten Faser) durch die Raman-Verstärkung erreicht werden.
Es ist zu beachten, dass zum Nivellieren einer Konkavität bezüglich der Verstärkung im 1,54 μm-Band einer mit Erbium dotierten Faser die mit Erbium dotierte Faser mit Pumplicht der Wellenlänge, die gleich 1,44 μm oder kleiner als diese ist, gepumpt wird, um zu veranlassen, dass eine Raman-Verstärkung auftritt.
Es ist zu beachten, dass ein weiterer Isolator 144-2 zusätzlich an der Ausgangsseite vorgesehen sein kann.
Der Verstärker für optische Fasern des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann auf andere Weise modifiziert werden, so dass anstelle des Vorsehens eines Isolators an dem Eingangsteil oder an sowohl dem Eingangs- als auch dem Ausgangsteil des Verstärkers für optische Fasern Eingangssignallicht mittels eines optischen Zirkulators eingegeben wird und Ausgangssignallicht mittels eines optischen Zirkulators ausgegeben wird.
B2. Zweites Ausführungsbeispiel
12 ist ein Blockdiagramm, das ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Gemäß 12 enthält der gezeigte Verstärker für optische Fasern einen Isolator 55-1, einen optischen Demultiplexer/Multiplexer 54-1, eine mit Erbium dotierte Faser (eine mit seltener Erde dotierte Faser) 51, einen weiteren Isolator 55-2, eine Dispersionskompensationsfaser 52, einen weiteren optischen Demultiplexer/Multiplexer 54-2 und einen weiteren Isolator 55-3, die von der Eingangsseite aus in dieser Reihenfolge angeordnet sind. Weiterhin ist eine Pumpquelle 53-1 mit dem optischen Demultiplexer/Multiplexer 54-1 verbunden, während eine weitere Pumpquelle 53-2 mit dem optischen Demultiplexer/Multiplexer 54-2 verbunden ist.
Die Pumpquelle 53-1 erzeugt Pumplicht eines ersten Wellenlängenbandes für die mit Erbium dotierte Faser 51 (beispielsweise des 0,98 μm-Bandes) und die Pumpquelle 53-2 erzeugt Pumplicht eines zweiten Wellenlängenbandes für die Dispersionskompensationsfaser 52 (beispielsweise des 1,47 μm-Bandes (1,45 bis 1,49 μm) oder des Bandes bis zu 1,44 μm (gleich oder kleiner als 1,44 μm)).
Folglich kann die Dispersionskompensationsfaser 52 mit Pumplicht von der Pumpquelle 53-2 gepumpt werden, um zu veranlassen, dass eine Raman-Verstärkung auftritt, und zwar gemäß demselben Prinzip wie demjenigen des hierin oben beschriebenen Ausführungsbeispiels. Demgemäß kann auch bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch Pumpen der Dispersionskompensationsfaser 52 mit Pumplicht des 1,47 μm-Bandes oder des Bandes bis zu 1,44 μm von der Pumpquelle 53-2, um zu veranlassen, dass eine Raman-Verstärkung auftritt, eine Kompensation des Verlustes der Dispersionskompensationsfaser durch die Raman-Verstärkung erreicht werden.
Weiterhin hängt, während die Wellenlängenkennlinie der Verstärkung eines optischen Verstärkers für eine mit seltener Erde dotierte Faser von Seltenerdenionen abhängt, die Wellenlängenkennlinie der Verstärkung eines optischen Raman-Verstärkers von der Pumpwellenlänge ab, und der Spitzenwert davon wird verschoben, wenn die Pumpwellenlänge geändert wird. Demgemäß kann die Pumpwellenlänge, wenn eine Raman-Verstärkung durchgeführt wird, ausgewählt werden, so dass die Wellenlängenkennlinie der Verstärkung des optischen Verstärkers für eine mit seltener Erde dotierte Faser kompensiert werden. Dies lässt eine Realisierung eines optischen Verstärkers einer weiten Bandbreite zu.
Insbesondere enthält auch die Raman-Verstärkung ein Verstärkungsband, und dann, wenn die Wellenlängenabhängigkeit der Verstärkung durch die Raman-Verstärkung verwendet wird, kann nicht nur die bloße Kompensation des Verlustes einer Dispersionskompensationsfaser erreicht werden, sondern auch die Verstärkungsbandbreite einer mit Erbium dotierten Faser kann komplementiert werden, um die Bandbreite zu erhöhen.
Anders ausgedrückt kann deshalb, weil die Wellenlängenkennlinie eines Verstärkers für eine mit Erbium dotierte Faser nicht flach ist, wie es in 21 oder 22 zu sehen ist, durch Veranlassen, dass Raman-Verstärkung auftritt, indem eine Dispersionskompensationsfaser verwendet wird, die Unebenheit bzw. Ungleichmäßigkeit der Wellenlängenkennlinie des Verstärkers für eine mit Erbium dotierte Faser nivelliert werden. Als Ergebnis kann ein optischer Verstärker mit einer weiten Bandbreite realisiert werden, der auf geeignete Weise für eine Mehrfachwellenlängensammlungsverstärkung (siehe 22) oder ähnliches verwendet wird.
Es ist zu beachten, dass das optische Verstärkungselement aus einer mit seltener Erde dotierten Faser, das aus einer mit Erbium dotierten Faser gebildet ist, die eine mit seltener Erde dotierte Faser ist, als optisches Verstärkungselement mit einem niedrigen Rauschindex aufgebaut werden kann.
Weiterhin ist, während der in 12 gezeigte Verstärker für optische Fasern so aufgebaut ist, dass das optische Verstärkungselement aus einer mit seltener Erde dotierten Faser, das aus einer mit Erbium dotierten Faser gebildet ist, als ein Verstärkungselement der vorderen Stufe angeordnet ist, während das optische Raman-Verstärkungselement, das aus einer Dispersionskompensationsfaser gebildet ist, als Verstärkungselement der hinteren Stufe angeordnet ist, der Aufbau des Verstärkers für optische Fasern nicht auf den oben beschriebenen spezifischen beschränkt und kann auf eine andere Weise aufgebaut sein, so dass ein optisches Raman-Verstärkungselement, das aus einer Dispersionskompensationsfaser oder einer optischen Faser vom Quarztyp gebildet ist, als Verstärkungselement der vorderen Stufe angeordnet ist, während ein optisches Verstärkungselement aus einem mit seltener Erde dotierten Faser, das aus einer mit Erbium dotierten Faser gebildet ist, als Verstärkungselement der hinteren Stufe angeordnet ist (wo ein solches optisches Raman-Verstärkungselement aus einer optischen Faser vom Quarztyp gebildet ist, kann eine einzige Pumpquelle allgemein als Pumpquelle für die optische Faser vom Quarztyp verwendet werden, und eine weitere Pumpquelle für die mit Erbium dotierte Faser).
Weiterhin kann die Pumpquelle 53-2 beispielsweise aus einem paar von Pumpquellen und einem polarisierenden Multiplexer zum orthogonalen Polarisieren und Multiplexen von Pumplicht von den Pumpquellen auf gleiche Weise zu in den 18–20 gezeigten Pumpquellen 53-2, 53-2' und 53-2'' ausgebildet sein. Oder die Pumpquelle 53-2 kann auf eine andere Weise aus einer Kombination aus einer Pumpquelle und einem Depolarisator, durch welchen Pumplicht depolarisiert wird, ausgebildet sein, oder kann sonst ausgebildet sein, um moduliertes Pumplicht zu erzeugen.
Es ist zu beachten, dass die Pumpquellen 53-2, 53-2' und 53-2'', die in den 18–20 gezeigt sind, hierin nachfolgend in Zusammenhang mit einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bzw. ersten und zweiten Modifikationen für das sechste Ausführungsbeispiel beschrieben werden.
B3. Drittes Ausführungsbeispiel
13 ist ein Blockdiagramm, das ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Gemäß 13 enthält der gezeigte Verstärker für optische Fasern einen Isolator 65-1, einen optischen Demultiplexer/Multiplexer 64, eine mit Erbium dotierte Faser (eine mit seltener Erde dotierte Faser) 61, einen weiteren Isolator 65-2, eine Dispersionskompensationsfaser 62 und einen weiteren Isolator 65-3, die von der Eingangsseite aus in dieser Reihenfolge angeordnet sind. Eine Pumpquelle 53-1 ist mit dem optischen Demultiplexer/Multiplexer 64 verbunden.
Die Pumpquelle 63 erzeugt Pumplicht beispielsweise von dem 1,47 μm-Band (1,45 bis 1,49 μm).
Bei dem Verstärker für optische Fasern, der in 35 gezeigt ist und der den oben beschriebenen Aufbau hat, wird Pumplicht in ein Ende der mit Erbium dotierten Faser 61 von dem optischen Demultiplexer/Multiplexer 64 eingeführt, um die mit Erbium dotierte Faser 61 zu pumpen, um Signallicht zu verstärken. Folglich kommt restliches Pumplicht an dem anderen Ende der mit Erbium dotierten Faser 61 an. Danach wird das restliche Pumplicht mittels des Isolators 65-2 zu der Dispersionskompensationsfaser 62 zugeführt, so dass eine Raman-Verstärkung in der Dispersionskompensationsfaser 62 auftreten kann.
Der Grund, warum Signallicht durch sowohl die mit Erbium dotierte Faser als auch die Dispersionskompensationsfaser unter Verwendung der gemeinsamen Pumpquelle zu ihnen verstärkt werden kann, ist so wie es folgt.
Insbesondere ist das Pumpwellenlängenband, wenn Signallicht des 1,55 μm-Bandes Raman-verstärkt wird, das 1,47 μm-Band (1,45 bis 1,49 μm), welches das Pumpwellenlängenband der mit Erbium dotierten Faser (EDF) ist, und demgemäß kann veranlasst werden, dass eine Raman-Verstärkung auftritt, indem eine restliche Pumpleistung verwendet wird, wenn die EDF mit Licht des 1,47-Bandes gepumpt wird. Aus diesem Grund kann, während eine optische Verstärkung durch die mit Erbium dotierte Faser 61 durchgeführt wird, der Verlust der Dispersionskompensationsfaser 62 kompensiert werden.
Folglich kann auf ähnliche Weise wie bei dem hierin oben beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel ein optischer Verstärker mit weiter Bandbreite, bei welchem die Unebenheit der Wellenlängenkennlinie des Verstärkers für eine mit Erbium dotierte Faser nivelliert wird, realisiert werden, und der optische Verstärker mit weiter Bandbreite kann auf geeignete Weise auf eine Mehrfachwellenlängensammlungsverstärkung angewendet werden. Weiterhin kann deshalb, weil die einzige Pumpquelle enthalten ist, der Verstärker für optische Fasern in einer vereinfachten Struktur und mit reduzierten Kosten aufgebaut werden.
Ebenso kann der Verstärker für optische Fasern des vorliegenden Ausführungsbeispiels so modifiziert werden, dass anstelle des Vorsehens eines Isolators bei dem Eingangsteil oder bei sowohl dem Eingangsteil als auch dem Ausgangsteil des Verstärkers für optische Fasern Eingangssignallicht mittels eines optischen Zirkulators eingegeben wird und Ausgangssignallicht mittels des optischen Zirkulators ausgegeben wird.
Weiterhin kann die Pumpquelle 63 alternativ aus zwei Pumpquellen und einem polarisierenden Multiplexer ausgebildet sein, der Pumplicht von den Pumpquellen orthogonal polarisiert und multiplext, oder kann auf andere Weise aus einer Kombination aus einer Pumpquelle und einem Depolarisator ausgebildet sein, mittels welchem Pumplicht depolarisiert wird, oder kann sonst moduliertes Pumplicht erzeugen.
B3-1. Erste Modifikation des dritten Ausführungsbeispiels
14 ist ein Blockdiagramm, das eine erste Modifikation des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt. Gemäß 14 enthält der gezeigte Verstärker für optische Fasern einen Isolator 65-1, einen optischen Demultiplexer/Multiplexer 64-1, eine mit Erbium dotierte Faser (eine mit seltener Erde dotierte Faser) 61-1, einen weiteren Isolator 65-2, eine Dispersionskompensationsfaser 62, eine weitere mit Erbium dotierte Faser (eine mit seltener Erde dotierte Faser) 61-2, einen weiteren optischen Demultiplexer/Multiplexer 64-2, und einen weiteren Isolator 65-3, die von der Eingangsseite aus in dieser Reihenfolge angeordnet sind. Eine Pumpquelle 63-1 ist mit dem optischen Demultiplexer/Multiplexer 64-1 verbunden, und eine weitere Pumpquelle 63-2 ist mit dem optischen Demultiplexer/Multiplexer 64-2 verbunden.
Die Pumpquellen 63-1 und 63-2 erzeugen beide Pumplicht von beispielsweise dem 1,47 μm-Band (1,45 bis 1,49 μm).
Bei dem Verstärker für optische Fasern, der in 14 gezeigt ist und der den oben beschriebenen Aufbau hat, wird Pumplicht von der Pumpquelle 63-1 in ein Eingangsende des mit Erbium dotierten Faser 61-1 von dem optischen Demultiplexer/Multiplexer 64-1 eingeführt, um die mit Erbium dotierte Faser 61-1 zu pumpen, um Signallicht zu verstärken. Folglich kommt restliches Pumplicht am anderen Ende der mit Erbium dotierten Faser 61-1 an. Danach wird das restliche Pumplicht mittels des Isolators 65-2 zu der Dispersionskompensationsfaser 62 geführt, so dass eine Raman-Verstärkung in der Dispersionskompensationsfaser 62 auftreten kann.
Zwischenzeitlich wird Pumplicht von der Pumpquelle 63-2 in ein Ausgangsende der mit Erbium dotierten Faser 61-2 mittels des optischen Demultiplexers/Multiplexers 64-2 eingeführt, um die mit Erbium dotierte Faser 61-2 zu pumpen, um das Signallicht zu verstärken. Ebenso kommt in diesem Fall restliches Pumplicht an einem Eingangsende der mit Erbium dotierten Faser 61-2 an. Weiterhin wird auch das restliche Pumplicht zu der Dispersionskompensationsfaser 62 zugeführt, so dass eine Raman-Verstärkung in der Dispersionskompensationsfaser 62 auftreten kann.
In diesem Fall zeigt deshalb, weil die Dispersionskompensationsfaser 62 veranlasst, dass eine Raman-Verstärkung auftritt, indem das restliche Pumplicht von den mit Erbium dotierten Fasern 61-1 und 61-2 an der vorderen und der hinteren Seite verwendet wird, die Dispersionskompensationsfaser 62 einen viel höheren Kompensationseffekt. Folglich kann ein optischer Verstärker mit weiter Bandbreite realisiert werden, während eine Vereinfachung bezüglich der Struktur und eine Reduktion bezüglich der Kosten erreicht wird.
Ebenso kann der vorliegende modifizierte Verstärker für optische Fasern weiterhin so modifiziert werden, dass anstelle des Vorsehens eines Isolators an dem Eingangsteil oder an sowohl dem Eingangsteil als auch dem Ausgangsteil Eingangssignallicht mittels eines optischen Zirkulators eingegeben wird und Ausgangssignallicht mittels des optischen Zirkulators ausgegeben wird, und zwar auf gleiche Weise wie bei der in 18 oder 30 gezeigten Anordnung.
Weiterhin kann eine Pumpquelle und ein optischer Demultiplexer/Multiplexer für die Dispersionskompensationsfaser 62 zusätzlich vorgesehen sein.
Insbesondere kann auf gleiche Weise wie bei dem Verstärker für optische Fasern der 12 ein Verstärker für optische Fasern unter Verwendung von Pumpquellen 133-1 bis 133-3 des 0,98 μm-Bandes und von optischen Demutiplexern/Multiplexern 134-1 bis 134-3 aufgebaut sein.
B3-2. Zweite Modifikation des dritten Ausführungsbeispiels
15 ist ein Blockdiagramm, das eine zweite Modifikation des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt. Gemäß 15 enthält der gezeigte Verstärker für optische Fasern einen Isolator 65-1, einen optischen Demultiplexer/Multiplexer 64-1, eine mit Erbium dotierte Faser 61-1, einen weiteren Isolator 65-2, eine Dispersionskompensationsfaser 62, einen weiteren optischen Demultiplexer/Multiplexer 64-3, ein optisches Filter 66, einen weiteren Isolator 65-3, einen weiteren optischen Demultiplexer/Multiplexer 64-4, eine weitere mit Erbium dotierte Faser 61-2, einen weiteren optischen Demultiplexer/Multiplexer 64-5 und einen weiteren Isolator 65-4, die von der Eingangsseite aus in dieser Reihenfolge angeordnet sind. Eine Pumpquelle 63-1 ist mit dem optischen Demultiplexer/Multiplexer 64-1 verbunden, und eine weitere Pumpquelle 63-2 ist mit dem optischen Demultiplexer/Multiplexer 64-5 verbunden.
Die Pumpquellen 63-1 und 63-2 erzeugen beide Pumplicht von beispielsweise dem 1,47 μm-Band (1,45 bis 1,49 μm).
Eine optische Signalleitung einschließlich des optischen Filters 66 und des Isolators 65-3 und eine Pumplichtleitung sind parallel zwischen den optischen Demultiplexern/Multiplexern 64-3 und 64-4 angeordnet.
Bei dem Verstärker für optische Fasern, der in 15 gezeigt ist und der den oben beschriebenen Aufbau hat, wird Pumplicht von der Pumpquelle 63-1 in ein Eingangsende der mit Erbium dotierten Faser 61-1 mittels des optischen Demultiplexers/Multiplexers 64-1 eingeführt, um die mit Erbium dotierte Faser 61-1 zu pumpen, um Signallicht zu verstärken. Daraufhin kommt restliches Pumplicht an dem anderen Ende der mit Erbium dotierten Faser 61-1 an. Das restliche Pumplicht wird zu der Dispersionskompensationsfaser 62 mittels des Isolators 65-2 zugeführt, um zu veranlassen, dass eine Raman-Verstärkung auftritt.
Gleichzeitig wird Pumplicht von der Pumpquelle 63-2 in ein Ausgangsende der mit Erbium dotierten Faser 61-2 mittels des optischen Demultiplexers/Multiplexers 64-5 eingeführt, um die mit Erbium dotierte Faser 61-2 zu pumpen, um das Signallicht zu verstärken. In diesem Fall kommt restliches Pumplicht an dem Eingangsende der mit Erbium dotierten Faser 61-2 an. Ebenso wird das restliche Pumplicht mittels der optischen Demultiplexer/Multiplexer 64-4 und 64-3 zu der Dispersionskompensationsfaser 62 zugeführt, um zu veranlassen, dass eine Raman-Verstärkung auftritt.
Ebenso zeigt bei dem vorliegenden modifizierten Verstärker für optische Fasern deshalb, weil die Dispersionskompensationsfaser 62 veranlasst, dass eine Raman-Verstärkung auftritt, indem das restliche Pumplicht von den mit Erbium dotierten Fasern 61-1 und 61-2 an der vorderen Seite und der hinteren Seite zu der Dispersionskompensationsfaser 62 verwendet wird, die Dispersionskompensationsfaser 62 einen viel höheren Kompensationseffekt. Somit kann ein optischer Verstärker mit weiter Bandbreite realisiert werden, während eine Vereinfachung bezüglich der Struktur und eine Reduzierung bezüglich der Kosten erreicht wird.
Ebenso kann der vorliegende modifizierte Verstärker für optische Fasern so modifiziert werden, dass anstelle des Vorsehens eines Isolators an dem Eingangsteil oder an sowohl dem Eingangsteil als auch dem Ausgangsteil Eingangssignallicht mittels eines optischen Zirkulators eingegeben wird und Ausgangssignallicht mittels eines optischen Zirkulators ausgegeben wird.
Weiterhin kann eine Pumpquelle und ein optischer Demultiplexer/Multiplexer für die Dispersionskompensationsfaser 62 zusätzlich vorgesehen sein.
Insbesondere kann auf gleiche Weise wie bei dem Verstärker für optische Fasern der 6 ein Verstärker für optische Fasern unter Verwendung von Pumpquellen 133-1 bis 133-3 des 0,98 μm-Bandes und von optischen Demultiplexern/Multiplexern 134-1 bis 134-3 aufgebaut sein.
B4. Viertes Ausführungsbeispiel
16 ist ein Blockdiagramm, das ein viertes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Gemäß 16 enthält der gezeigte Verstärker für optische Fasern einen Isolator 75-1, eine mit Erbium dotierte Faser (eine mit seltener Erde dotierte Faser) 71, einen Dispersionskompensationsfaser 72, einen optischen Demultiplexer/Multiplexer 74 und einen weiteren Isolator 75-2, die von der Eingangsseite aus in dieser Reihenfolge angeordnet sind. Eine Pumpquelle 73 ist mit dem optischen Demultiplexer/Multiplexer 74 verbunden.
Die Pumpquelle 73 erzeugt Pumplicht von beispielsweise dem 1,47 μm-Band (1,45 bis 1,49 μm).
Bei dem Verstärker für optische Fasern, der in 38 gezeigt ist und der den oben beschriebenen Aufbau hat, wird Pumplicht in eine Ausgangsseite der Dispersionskompensationsfaser 72 mittels des optischen Demultiplexers/Multiplexers 74 eingeführt, um zu veranlassen, dass eine Raman-Verstärkung auftritt. Dann wird restliches Pumplicht von der Dispersionskompensationsfaser 72 in ein Ausgangsende der mit Erbium dotierten Faser 71 eingeführt, um die mit Erbium dotierte Faser 71 zu pumpen, um Signallicht zu verstärken.
Durch umgekehrtes Pumpen der mit Erbium dotierten Faser 71 mit restlichem Pumplicht bei einer Raman-Verstärkung auf diese Weise kann die Unebenheit der Wellenlängenkennlinie der mit Erbium dotierten Faser nivelliert werden, um einen optischen Verstärker mit weiter Bandbreite zu realisieren, gleich wie bei dem oben beschriebenen siebten Ausführungsbeispiel. Der optische Verstärker mit weiter Bandbreite kann auf geeignete Weise auf eine Mehrfachwellenlängensammelverstärkung angewendet werden. Weiterhin ist deshalb, weil die nur eine Pumpquelle erforderlich ist, der Verstärker für optische Fasern des vorliegenden Ausführungsbeispiels bezüglich der Struktur vereinfacht und bezüglich der Kosten reduziert.
Der Grund dafür, warum die mit Erbium dotierte Faser und die Dispersionskompensationsfaser Signallicht unter Verwendung der Pumpquelle verstärken können, die für sie gemeinsam ist, ist derselbe, wie es oben beschrieben ist.
Ebenso kann der Verstärker für optische Fasern des vorliegenden Ausführungsbeispiels so modifiziert werden, dass anstelle des Vorsehens eines Isolators am Eingangsteil oder an sowohl dem Eingangsteil als auch dem Ausgangsteil Eingangssignallicht mittels eines optischen Zirkulators eingegeben wird und Ausgangssignallicht mittels des optischen Zirkulators ausgegeben wird.
Zwischenzeitlich kann die Pumpquelle 73 aus einem Paar von Pumpquellen ausgebildet werden, und einem polarisierten Multiplexer zum orthogonalen Polarisieren und Multiplexen von Pumplicht von den Pumpquellen, oder kann aus einer Kombination aus einer Pumpquelle und einem Depolarisator, durch welchen Pumplicht depolarisiert wird, ausgebildet werden, oder kann sonst moduliertes Pumplicht erzeugen.
B5. Fünftes Ausführungsbeispiel
17 ist ein Blockdiagramm, das ein fünftes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Gemäß 17 enthält der gezeigte Verstärker für optische Fasern einen Isolator 144-1, eine Dispersionskompensationsfaser 141, einen optischen Demultiplexer/Multiplexer 143 zum Halten einer Polarisation und einen weiteren Isolator 144-2, die von der Eingangsseite aus in dieser Reihenfolge angeordnet sind. Eine Pumpquelle 142 zum Halten einer Polarisation ist mit dem optischen Demultiplexer/Multiplexer 143 verbunden.
Die Pumpquelle 142 ist aus einem von Pumpquellen 142A und 142B ausgebildet, und einem polarisierenden Multiplexer (PBS) 142C zum orthogonalen Polarisieren und Multiplexen von Pumplicht von den Pumpquellen 142A und 142B.
Die Pumpquellen 142A und 142B haben eine gleiche Pumpleistung und ein Ausgangspumplicht von beispielsweise 1,45 bis 1,49 μm (oder 1,45 bis 1,48 μm).
Es ist zu beachten, dass ein optischer Demultiplexer/Multiplexer des optischen Filmtyps für den optischen Demultiplexer/Multiplexer 143 verwendet wird, so dass ein Multiplexen oder Demultiplexen von Licht durchgeführt werden kann, während Polarisationszustände des Lichts beibehalten werden.
Bei dem Verstärker für optische Fasern, der in 17 gezeigt ist und der den oben beschriebenen Aufbau hat, wird orthogonal polarisiertes multiplextes Pumplicht in ein Ausgangsende der Dispersionskompensationsfaser 141 mittels des optischen Demultiplexers/Multiplexers 143 eingeführt, so dass eine Raman-Verstärkung effektiv in der Dispersionskompensationsfaser 141 auftreten kann. Somit kann der Verlust der Dispersionskompensationsfaser durch eine solche Raman-Verstärkung kompensiert werden.
Ebenso kann der Verstärker für optische Fasern des vorliegenden Ausführungsbeispiels so modifiziert werden, dass anstelle des Vorsehens eines Isolators am Eingangsteil oder an sowohl dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil Eingangssignallicht mittels eines optischen Zirkulators eingegeben wird und Ausgangssignallicht mittels des optischen Zirkulators ausgegeben wird.
Weiterhin kann die Pumpquelle 142 beispielsweise aus einer Kombination aus einer Pumpquelle und einem Depolarisator aufgebaut sein, so dass Pumplicht depolarisiert werden kann, und zwar gleich der Pumpquelle 53-2' oder 53-2'', die in 44 oder 45 gezeigt ist, oder kann moduliertes Pumplicht erzeugen.
Es ist zu beachten, dass die Pumpquellen 53-2' und 53-2'', die in den 19 und 20 gezeigt sind, nachfolgend in Zusammenhang mit ersten und zweiten Modifikationen des sechsten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
B6. Sechstes Ausführungsbeispiel
18 ist ein Blockdiagramm, das ein sechstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Gemäß 18 enthält der gezeigte Verstärker für optische Fasern einen Isolator 55-1, einen optischen Demultiplexer/Multiplexer 54-1, eine mit Erbium dotierte Faser (eine mit seltener Erde dotierte Faser) 51, einen weiteren Isolator 55-2, eine Dispersionskompensationsfaser 52, einen optischen Demultiplexer/Multiplexer 54-2 zum Halten einer Polarisation und einen weiteren Isolator 55-3, die von der Eingangsseite aus in dieser Reihenfolge angeordnet sind. Weiterhin ist eine Pumpquelle 53-1 mit dem optischen Demultiplexer/Multiplexer 54-1 verbunden, während eine Pumpquelle 53-2 des Polarisationsmultiplextyps mit dem optischen Demultiplexer/Multiplexer 54-2 verbunden ist.
Die Pumpquelle 53-1 gibt Pumplicht von beispielsweise dem 0,98 μm-Band aus. Zwischenzeitlich ist die Pumpquelle 53-2 aus einem Paar von Pumpquellen 53-2A und 53-2B und einem polarisierenden Multiplexer (PBS) 53-2C zum orthogonalen Polarisieren und Multiplexen von Pumplicht von den Pumpquellen 53-2A und 53-2B ausgebildet.
Auch in diesem Fall haben die Pumpquellen 53-2A und 53-2B eine gleiche Pumpleistung und geben beide Pumplicht von beispielsweise 1,45 bis 1,49 μm (oder 1,45 bis 1,48 μm) aus.
Es ist zu beachten, dass ein optischer Demultiplexer/Multiplexer des Schmelztyps, der keine Polarisationshaltefunktion hat, für den optischen Demultiplexer/Multiplexer 54-1 verwendet wird, während ein optischer Demultiplexer/Multiplexer vom optischen Filmtyp für den optischen Demultiplexer/Multiplexer 54-2 verwendet wird, so dass ein Multiplexen oder Demultiplexen von Licht durchgeführt werden kann, während Polarisationszustände des Lichts gehalten werden.
Bei dem Verstärker für optische Fasern, der in 18 gezeigt ist und der den oben beschriebenen Aufbau hat, wird Pumplicht von Pumpquelle 53-1 zu einem Ende der mit Erbium dotierten Faser 51 von dem optischen Demultiplexer/Multiplexer 54-1 zusammen mit Signallicht eingegeben. Folglich wird das Signallicht in der mit Erbium dotierten Faser 51 verstärkt.
Zwischenzeitlich wird orthogonal polarisiertes multiplextes Pumplicht in ein Ausgangsende der Dispersionskompensationsfaser 52 mittels des optischen Demultiplexers/Multiplexers 54-2 eingeführt, um zu veranlassen, dass eine Raman-Verstärkung in der Dispersionskompensationsfaser 52 effektiv auftritt. Somit wird der Verlust der Dispersionskompensationsfaser 52 durch eine solche Raman-Verstärkung kompensiert.
Gleiche Vorteile oder Effekte wie diejenigen des oben beschriebenen dreizehnten Ausführungsbeispiels können auch durch den Verstärker für optische Fasern des vorliegenden Ausführungsbeispiels erreicht werden.
Auch kann der Verstärker für optische Fasern des vorliegenden Ausführungsbeispiels so modifiziert werden, dass anstelle des Vorsehens eines Isolators am Eingangsteil oder an sowohl dem Eingangsteil als auch dem Ausgangsteil Eingangssignallicht mittels eines optischen Zirkulators eingegeben wird und Ausgangssignallicht mittels des optischen Zirkulators ausgegeben wird.
Weiterhin kann das optische Verstärkungselement aus einer mit seltener Erde dotierten Faser, das aus einer mit Erbium dotierten Faser ausgebildet ist, als optisches Verstärkungselement ausgebildet sein, das eine niedrige Rauschzahl hat. Oder ein optisches Raman-Verstärkungselement, das aus einer Dispersionskompensationsfaser ausgebildet ist, kann als ein Verstärkungselement der vorderen Stufe angeordnet sein, während ein optisches Verstärkungselement aus einer mit seltener Erde dotierten Faser, das aus einer mit Erbium dotierten Faser ausgebildet ist, als Verstärkungselement der hinteren Stufe angeordnet ist.
B6-1. Erste Modifikation des sechsten Ausführungsbeispiels
19 ist ein Blockdiagramm, das eine erste Modifikation des sechsten der vorliegenden Erfindung zeigt. Gemäß 19 enthält der gezeigte Verstärker für optische Fasern einen Isolator 55-1, einen optischen Demultiplexer/Multiplexer 54-1, eine mit Erbium dotierte Faser (eine mit seltener Erde dotierte Faser) 51, einen weiteren Isolator 55-2, eine Dispersionskompensationsfaser 52, einen optischen Demultiplexer/Multiplexer 54-2 zum Halten einer Polarisation und einen weiteren Isolator 55-3, die von der Eingangsseite aus in dieser Reihenfolge angeordnet sind. Weiterhin ist eine Pumpquelle 53-1 mit dem optischen Demultiplexer/Multiplexer 54-1 verbunden, während eine Pumpquelle 53-2 vom Depolarisations-Multiplextyps mit dem optischen Demultiplexer/Multiplexer 54-2 verbunden ist.
Die Pumpquelle 53-1 erzeugt Pumplicht von beispielsweise dem 0,98 μm-. Zwischenzeitlich ist die Pumpquelle 53-2' aus einer einzigen Pumpquelle 53-2A' ausgebildet, und einem Depolarisator 53-2B' zum Depolarisieren von Pumplicht von der Pumpquelle 53-2A'.
Der Depolarisator 53-2B' reduziert die Polarisationsabhängigkeit des optischen Raman-Verstärkers, der aus der Dispersionskompensationsfaser 52 ausgebildet ist, und ist aus einem Polariationshaltekoppler 53-2E' zum Demultiplexen von Pumplicht von der Pumpquelle 53-2A' und einem polarisierenden Multiplexer (PBS) 53-2C' zum orthogonalen Polarisieren und Multiplexen von Pumplicht, das durch den Polarisationshaltekoppler 53-2E' demultiplext ist, und von Pumplicht, das durch einen Verzögerungsleitung verzögert ist, ausgebildet.
Auch bei dem modifizierten Verstärker für optische Fasern gibt die Pumpquelle 53-2A' Pumplicht von beispielsweise 1,45 bis 1,49 imm (oder 1,45 bis 1,48 μm) aus.
Es ist zu beachten, dass ein optischer Demultiplexer/Multiplexer des Verschmelzungstyps, der keine Polarisationshaltefunktion hat, für den optischen Demultiplexer/Multiplexer 54-1 verwendet wird, während ein weiterer Demultiplexer/Multiplexer des optischen Filmtyps für den optischen Demultiplexer/Multiplexer 54-2 verwendet wird, so dass ein Multiplexen oder Demultiplexen von Licht durchgeführt werden kann, während Polarisationszustände des Lichts beibehalten werden.
Bei dem Verstärker für optische Fasern, der in 19 gezeigt ist und der den oben beschriebenen Aufbau hat, wird Pumplicht von der Pumpquelle 53-1 zu einem Ende der mit Erbium dotierten Faser 51 von dem optischen Demultiplexer/Multiplexer 54-1 zusammen mit Signallicht eingegeben. Folglich wird das Signallicht in der mit Erbium dotierten Faser 51 verstärkt.
Zwischenzeitlich wird depolarisiertes Pumplicht in ein Ausgangsende der Dispersionskompensationsfaser 52 mittels des optischen Demultiplexers/Multiplexers 54-2 eingeführt, um zu veranlassen, dass in der Dispersionskompensationsfaser 52 eine Raman-Verstärkung effektiv auftritt. Somit wird der Verlust der Dispersionskompensationsfaser 52 durch eine solche Raman-Verstärkung kompensiert.
Durch den oben beschriebenen Aufbau können gleiche Vorteile oder Effekte wie diejenigen des vierzehnten Ausführungsbeispiels, das oben beschrieben ist, erreicht werden, während die Polarisationsabhängigkeit der Dispersionskompensationsfaser 52 erniedrigt wird.
Ebenso kann der vorliegende modifizierte Verstärker für optische Fasern so modifiziert werden, dass anstelle des Vorsehens eines Isolators am Eingangsteil oder an sowohl dem Eingangsteil als auch dem Ausgangsteil Eingangssignallicht mittels eines optischen Zirkulators eingegeben wird und Ausgangssignallicht mittels des optischen Zirkulators ausgegeben wird.
Weiterhin kann das optische Verstärkungselement aus einer mit seltener Erde dotierten Faser, das aus einer mit Erbium dotierten Faser ausgebildet ist, als optisches Verstärkungselement ausgebildet sein, das eine niedrige Rauschzahl hat. Oder ein optisches Raman-Verstärkungselement, das aus einer Dispersionskompensationsfaser ausgebildet ist, kann als Verstärkungselement der vorderen Stufe angeordnet sein, während ein optisches Verstärkungselement aus einer mit seltener Erde dotierten Faser, das aus einer mit Erbium dotierten Faser ausgebildet ist, als Verstärkungselement der hinteren Stufe angeordnet ist.
B6-2. Zweite Modifikation zum sechsten Ausführungsbeispiel
20 ist ein Blockdiagramm, das eine zweite Modifikation zum sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Gemäß 20 enthält der gezeigte Verstärker für optische Fasern einen Isolator 55-1, einen optischen Demultiplexer/Multiplexer 54-1, eine mit Erbium dotierte Faser (eine mit seltener Erde dotierte Faser) 51, einen weiteren Isolator 55-2, eine Dispersionskompensationsfaser 52, einen optischen Demultiplexer/Multiplexer 54-2 zum Halten einer Polarisation und einen weiteren Isolator 55-3, die von der Eingangsseite aus in dieser Reihenfolge angeordnet sind. Weiterhin ist eine Pumpquelle 53-1 mit dem optischen Demultiplexer/Multiplexer 54-1 verbunden, während eine Pumpquelle 53-2'' vom Modulations-Polarisations-Multiplextyp mit dem optischen Demultiplexer/Multiplexer 54-2 verbunden ist.
Die Pumpquelle 53-1 erzeugt Pumplicht von beispielsweise 0,98 μm. Zwischenzeitlich ist die ist die Pumpquelle 53-2'' aus einem Paar von Pumpquellen 53-2A'' und 53-2B'', einem polarisierenden Multiplexer (PBS) 53-2C'' zum orthogonalen Polarisieren und Multiplexen von Pumplicht von den Pumpquellen 53-2A'' und 53-2B'' und einem Modulator 53-2D'' zum Modulieren der Pumpquellen 53-2A'' und 53-2B'' mit einer Frequenz von einigen Hundert kHz bis 1 MHz ausgebildet.
Auch bei dem vorliegenden modifizierten Verstärker für optische Fasern haben die Pumpquellen 53-2A'' und 53-2B'' eine gleiche Pumpleistung und beide geben Pumplicht von beispielsweise 1,45 bis 1,49 μm (oder 1,45 bis 1,48 μm) aus.
Es ist zu beachten, dass ein optischer Demultiplexer/Multiplexer des Verschmelzungstyps, der keine Polarisationshaltefunktion hat, für den optischen Demultiplexer/Multiplexer 54-1 verwendet wird, während ein weiterer optischer Demultiplexer/Multiplexer des optischen Filmtyps für den optischen Demultiplexer/Multiplexer 54-2 verwendet wird, so dass ein Multiplexen oder Demultiplexen von Licht durchgeführt werden kann, während Polarisationszustände des Lichts beibehalten werden.
Bei dem Verstärker für optische Fasern, der in 20 gezeigt ist und der den oben beschriebenen Aufbau hat, wird Pumplicht von der Pumpquelle 53-1 zu einem Ende der mit Erbium dotierten Faser 51 von dem optischen Demultiplexer/Multiplexer 54-1 zusammen mit Signallicht eingegeben. Folglich wird das Signallicht in der mit Erbium dotierten Faser 51 verstärkt.
Zwischenzeitlich wird moduliertes und orthogonal polarisiertes multiplextes Pumplicht mit einem Spektrum von mehreren Hundert kHz oder darüber (die Spektrallinienbreite des Pumplichts kann erweitert sein) in ein Ausgangsende der Dispersionskompensationsfaser 52 mittels des optischen Demultiplexers/Multiplexers 54-2 eingeführt, um zu veranlassen, dass in der Dispersionskompensationsfaser 52 eine Raman-Verstärkung effektiv auftritt. Somit wird der Verlust der Dispersionskompensationsfaser 52 durch eine solche Raman-Verstärkung kompensiert.
Durch den oben beschriebenen Aufbau können gleiche Vorteile oder Effekte wie diejenigen des oben beschriebenen vierzehnten Ausführungsbeispiels erreicht werden, während der Schwellenpegel für eine stimulierte Brillouin-Streuung angehoben wird und nachteilige nichtlineare Effekte abgesenkt werden.
Ebenso kann der vorliegende modifizierte Verstärker für optische Fasern so modifiziert werden, dass anstelle des Vorsehens eines Isolators am Eingangsteil oder an sowohl dem Eingangsteil als auch dem Ausgangsteil Eingangssignallicht mittels eines optischen Zirkulators eingegeben wird und Ausgangssignallicht mittels des optischen Zirkulators ausgegeben wird.
Weiterhin kann das optische Verstärkungselement aus einer mit seltener Erde dotierten Faser, das aus einer mit Erbium dotierten Faser ausgebildet ist, als optisches Verstärkungselement ausgebildet sein, das eine niedrige Rauschzahl hat. Oder ein optisches Raman-Verstärkungselement, das aus einer Dispersionskompensationsfaser ausgebildet ist, kann als Verstärkungselement der vorderen Stufe angeordnet sein, während ein optisches Verstärkungselement aus einer mit seltener Erde dotierten Faser, das aus einer mit Erbium dotierten Faser ausgebildet ist, als Verstärkungselement der hinteren Stufe angeordnet ist.
B7. Siebtes Ausführungsbeispiel
23 ist ein Blockdiagramm, das ein siebtes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Gemäß 23 enthält der gezeigte Verstärker für optische Fasern einen Isolator 125-1, einen optischen Demultiplexer/Multiplexer 124-1, eine mit Erbium dotierte Faser (eine mit seltener Erde dotierte Faser) 121-1, einen weiteren Isolator 125-2, eine optische Faser vom Quarztyp 122, eine weitere mit Erbium dotierte Faser (eine mit seltener Erde dotierte Faser) 121-2, einen weiteren optischen Demultiplexer/Multiplexer 124-3 und einen weiteren Isolator 125-3, die von der Eingangsseite aus in dieser Reihenfolge angeordnet sind. Ein Paar von Pumpquellen 123-1 und 123-3 zum Erzeugen von Pumplicht von beispielsweise dem 1,47 μm-Band (1,45 bis 1,49 μm) sind jeweils mit den optischen Demultiplexern/Multiplexern 124-1 und 124-3 verbunden.
Die optische Faser vom Quarztyp 122 fungiert als optischer Raman-Verstärker, dessen Verstärkungsfrequenzband mit einer Pumpwellenlänge variiert werden kann. Die Bandcharakteristerik bzw. -kennlinie der optischen Faser vom Quarztyp 122 hängt von dem Quarz des Host-Classes und dem Dotierungsmaterial und der Konzentration des Kerns ab.
Zwischenzeitlich fungiert jede der mit Erbium dotierten Fasern 121-1 und 121-2 als ein optischer Verstärker aus einer mit seltener Erde dotierten Faser, dessen Verstärkungsfrequenzband und Bandkennlinie von dem Host-Glas und dem Dotierungsmaterial des Kerns abhängen.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die optische Faser vom Quarztyp 122 einen kleinen Modenfelddurchmesser. Wo die Rauschzahl des optischen Raman-Verstärkers, der aus der optischen Faser vom Quarztyp 122 ausgebildet ist, höher als diejenige der optischen Verstärker aus einer mit seltener Erde dotierten Faser, die aus den mit Erbium dotierten Fasern 121-1 und 121-2 ausgebildet sind, ist, wird einer der optischen Verstärker aus einer mit seltener Erde dotierten Faser als das Verstärkungselement der vorderen Stufe verwendet und wird der optische Raman-Verstärker als das Verstärkungselement der mittleren Stufe verwendet, während der andere optische Verstärker aus einer mit seltener Erde dotierten Faser als das Verstärkungselement der hinteren Stufe verwendet wird, in welchem die Signalleistung hoch ist, und sie sind in einer Reihenschaltung verbunden, um einen Verstärker für optische Fasern zu realisieren, der bezüglich des Rauschens niedrig ist und der eine flache Bandkennlinie oder ein weites Verstärkungsfrequenzband hat.
Insbesondere durch Verwenden eines optischen Verstärkers aus einer mit seltener Erde dotierten Faser mit einer niedrigen Rauschzahl (wie beispielsweise eines optischen Verstärkers aus einer mit Erbium dotierten Faser, der mit Licht des 1,47 μm-Bandes gepumpt wird) als das Verstärkungselement der vorderen Stufe wird sehr niedriges Signallicht in einem Zustand niedrigen Rauschens verstärkt. Weiterhin wird zum Reduzieren nichtlinearer Effekte, die das Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) (hier bedeuten die "nichtlinearen Effekte" Effekte, die das Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) verschlechtern, wie beispielsweise eine Eigenphasenmodulation (SPM) von Signallicht, eine Vierwellenmischung (FWM) und eine Kreuzphasenmodulation (XPM)) verschlechtern, ein optischer Raman-Verstärker, für welchen eine optische Faser von Quarztyp mit einer niedrigen Signalleistung verwendet wird, als das Verstärkungselement der mittleren Stufe verwendet.
Bei dem Verstärker für optische Fasern, der in 23 gezeigt ist und der den oben beschriebenen Aufbau hat, wird Pumplicht von der Pumpquelle 123-1 in ein Ende der mit Erbium dotierten Faser 121-1 mittels des optischen Demultiplexers/Multiplexers 124-1 eingeführt, um die mit Erbium dotierte Faser 121-1 zu pumpen, um Signallicht zu verstärken. Daraufhin wird restliches Pumplicht in der mit Erbium dotierten Faser 121-1 erzeugt, und die optische Faser vom Quarztyp 122 wird mit dem restlichen Pumplicht gepumpt, so dass eine Raman-Verstärkung auf gleiche Weise wie bei einer Dispersionskompensationsfaser auftreten kann.
Zwischenzeitlich wird Pumplicht von der Pumpquelle 123-3 in ein Ausgangsende der mit Erbium dotierten Faser 121-2 mittels des optischen Demultiplexers/Multiplexers 124-3 eingeführt, um die mit Erbium dotierte Fasern 121-2 zu pumpen, um das Signallicht zu verstärken. Daraufhin wird restliches Pumplicht in der mit Erbium dotierten Faser 121-2 erzeugt, und die optische Faser vom Quarztyp 122 wird mit dem restlichen Pumplicht gepumpt, um zu veranlassen, dass eine Raman-Verstärkung auftritt.
Da der in 23 gezeigte Verstärker für optische Fasern die Pumpquellen 123-1 und 123-3 des 1,47 μm-Bandes auf diese Weise verwendet, können alle der mit Erbium dotierten Fasern 121-1 und 121-2 und der optischen Faser vom Quarztyp 122 gepumpt werden. Folglich kann eine Pumpquelle 123-2 bei dem Verstärker für optische Fasern weggelassen werden. Demgemäß ist der Verstärker für optische Fasern bezüglich des Aufbaus vereinfacht und bezüglich der Effizienz der Pumpleistung verbessert.
Ebenso kann der Verstärker für optische Fasern des vorliegenden Ausführungsbeispiels so modifiziert werden, dass anstelle des Vorsehens eines Isolators am Eingangsteil oder an sowohl dem Eingangsteil als auch dem Ausgangsteil Eingangssignallicht mittels eines optischen Zirkulators eingegeben wird und Ausgangssignallicht mittels des optischen Zirkulators ausgegeben wird.
Oder ein Isolator kann zwischen der optischen Faser vom Quarztyp 122 und der mit Erbium dotierten Faser 121-2 angeordnet sein.
Weiterhin können eine Pumpquelle und ein optischer Demultiplexer/Multiplexer für die optische Faser vom Quarztyp 122 zusätzlich vorgesehen sein.
Insbesondere kann ein Verstärker für optische Fasern unter Verwendung von Pumpquellen 123-1 bis 123-3 des 0,98 μm-Bandes und von optischen Demultiplexern/Multiplexern 124-1 bis 124-3 aufgebaut sein.
Weiterhin ist gemäß der Erfindung die optischer Faser vom Quarztyp 122 durch eine Dispersionskompensationsfaser ersetzt.
B7-1. Modifikation zum siebten Ausführungsbeispiel
24 ist ein Blockdiagramm, das eine Modifikation zum siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Gemäß 24 enthält der gezeigte Verstärker für optische Fasern einen Isolator 125-1, einen optischen Demultiplexer/Multiplexer 124-1, eine mit Erbium dotierte Faser (eine mit seltener Erde dotierte Faser) 121-1, einen weiteren Isolator 125-2, eine optische Faser vom Quarztyp 122, ein optisches Filter 126, eine weitere mit Erbium dotierte Faser (eine mit seltener Erde dotierte Faser) 121-2, einen weiteren optischen Demultiplexer/Multiplexer 124-3 und einen weiteren Isolator 125-3, die von der Eingangsseite aus in der Reihenfolge angeordnet sind. Ein Paar von Polarisations-Multiplex-Pumpquellen 123-1' und 123-3' sind mit den optischen Demultiplexern/Multiplexern 124-1 bzw. 124-3 verbunden.
Die Pumpquelle 123-1' ist aus einem Paar von Pumpquellen 123-1A' und 123-1B' ausgebildet, und einem polarisierenden Multiplexer (PBS) 123-1C' zum orthogonalen Polarisieren und Multiplexen von Pumplicht von den Pumpquellen 123-1A' und 123-1B'. Die Pumpquellen 123-1A' und 123-1B' haben eine gleiche Pumpleistung und geben beide Pumplicht von beispielsweise 1,45 bis 1,49 μm (oder 1,45 bis 1,48 μm) aus.
Zwischenzeitlich ist die Pumpquelle 123-3' aus einem Paar von Pumpquellen 123-3A' und 123-3B' ausgebildet, und einem polarisierenden Multiplexer (PBS) 123-3C' zum orthogonalen Polarisieren und Multiplexen von Pumplicht von den Pumpquellen 123-3A' und 123-3B'. Hier können deshalb, weil die Pumpquelle 123-3' als Pumpquelle aufgebaut ist, die Pumplicht orthogonal polarisiert und multiplext, um lediglich die Pumpleistung zu erhöhen, die Pumpwellenlängen und die Pumpleistungen der Pumpquellen 123-3A' und 123-3B' unterschiedlich voneinander sein.
Weiterhin sind dafür, dass ein depolarisierter Zustand des orthogonal polarisierten multiplexten Pumplichts auch in der optischen Faser vom Quarztyp 122 beibehalten werden kann, die mit Erbium dotierte Faser 121-1 und die optische Faser vom Quarztyp 122 entweder fest an Spulenkörpern oder ähnlichen Elementen gesichert oder in einem Gehäuse untergebracht, so dass sie nicht durch externe Luft usw. beeinflusst werden können.
Es ist zu beachten, dass die Isolatoren 125-1 bis 125-3 optische Isolatoren vom nicht polarisationsabhängigen Typ sind. Weiterhin wird das optische Filter 126 zum Entfernen oder zum Nivellieren einer ASE-Spitze in der Nähe von 1,535 μm verwendet, die in der mit Erbium dotierten Faser 121-1 erzeugt wird, und es kann weggelassen werden.
Bei dem Verstärker für optische Fasern, der in 24 gezeigt ist und der den oben beschriebenen Aufbau hat, wird Pumplicht des 1,47 μm-Bandes von der Pumpquelle 123-1' in ein Ende der mit Erbium dotierten Faser 121-1 mittels des optischen Demultiplexers/Multiplexers 124-1 eingeführt, um die mit Erbium dotierte Faser 121-1 zu pumpen, um Signallicht zu verstärken. Darauf wird restliches Pumplicht erzeugt, und wird die optische Faser vom Quarztyp 122 mit dem restlichen Pumplicht gepumpt, um zu veranlassen, dass eine Raman-Verstärkung auftritt.
Zwischenzeitlich wird Pumplicht von 1,47 μm von der Pumpquelle 123-3' in ein Ausgangsende der mit Erbium dotierten Faser 121-2 mittels des optischen Demultiplexers/Multiplexers 124-3 eingeführt, um die mit Erbium dotierte Faser 121-2 zu pumpen, um das Signallicht zu verstärken. Daraufhin wird restliches Pumplicht erzeugt, und die optische Faser vom Quarztyp 122 wird mit dem restlichen Pumplicht gepumpt, um zu veranlassen, dass eine Raman-Verstärkung auftritt.
Bei dem Verstärker für optische Fasern, der in 24 gezeigt ist, können durch Verwenden der Pumpquellen 123-1' und 123-3' des 1,47 μm-Bandes auf diese Weise alle der mit Erbium dotierten Fasern 121-1 und 121-2 und der optischen Faser vom Quarztyp 122 gepumpt werden. Folglich kann die Pumpquelle 123-2 bei dem in 11 gezeigten Verstärker für optische Fasern weggelassen werden. Demgemäß ist der Verstärker für optische Fasern bezüglich des Aufbaus vereinfacht und bezüglich der Effizienz der Pumpleistung verbessert.
Ebenso kann der vorliegende modifizierte Verstärker für optische Fasern so modifiziert werden, dass anstelle des Vorsehens eines Isolators am Eingangsteil oder an sowohl dem Eingangsteil als auch dem Ausgangsteil Eingangssignallicht mittels eines optischen Zirkulators eingegeben wird und Ausgangssignallicht mittels des optischen Zirkulators ausgegeben wird.
Weiterhin können eine Pumpquelle und ein optischer Demultiplexer/Multiplexer für die optische Faser vom Quarztyp 122 zusätzlich vorgesehen sein.
Insbesondere kann gleich wie bei dem Verstärker für optische Fasern der 11 ein Verstärker für optische Fasern unter Verwendung von Pumpquellen 123-1 bis 123-3 des 0,98 μm-Bandes und von optischen Demultiplexern/Multiplexern 124-1 bis 124-3 aufgebaut sein.
Weiterhin kann ein Isolator zwischen der optischen Faser vom Quarztyp 122 und der mit Erbium dotierten Faser 121-2 angeordnet sein.
Weiterhin ist gemäß der Erfindung die optische Faser vom Quarztyp 122 durch eine Dispersionskompensationsfaser ersetzt.
B16. Achtes Ausführungsbeispiel
25 ist ein Blockdiagramm, das ein achtes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Gemäß der Erfindung ist die optische Faser vom Quarztyp 112 durch eine Dispersionskompensationsfaser ersetzt. Gemäß 25 enthält der gezeigte Verstärker für optische Fasern einen Isolator 115-1, einen optischen Demultiplexer/Multiplexer 114-1, eine mit Erbium dotierte Faser (eine mit seltener Erde dotierte Faser) 111, einen weiteren Isolator 115-2, eine optische Faser vom Quarztyp 112, einen optischen Demultiplexer/Multiplexer 114-2 zum Halten einer Polarisation und einen weiteren Isolator 115-3, die von der Eingangsseite aus in dieser Reihenfolge angeordnet sind. Eine Pumpquelle 113-1 ist mit dem optischen Demultiplexer/Multiplexer 114-1 verbunden und eine Polarisations-Multiplex-Pumpquelle 113-2 ist mit dem optischen Demultiplexer/Multiplexer 114-2 verbunden.
Somit werden bei dem in 25 gezeigten Verstärker für optische Fasern der optische Verstärker aus einer mit seltener Erde dotierten Faser und der optische Raman-Verstärker verwendet, um sich gegenseitig zu kompensieren, so dass eine weiter abgeflachte Bandkennlinie oder ein weiter erweitertes Verstärkungsfrequenzband erhalten werden kann. Dann wird der optische Verstärker aus einer mit seltener Erde dotierten Faser (wie beispielsweise ein Verstärker aus einer mit Erbium dotierten Faser, der mit einem 0,98 μm-Band gepumpt ist oder mit 1,47 μm gepumpt ist) mit einer niedrigen Rauschzahl als das Verstärkungselement der vorderen Stufe verwendet, und wird der optische Raman-Filter, der aus einer optischen Faser vom Quarztyp ausgebildet ist, als das Verstärkungselement der hinteren Stufe verwendet, und sie sind in einer Reihenschaltung so verbunden, dass ein Verstärker für optische Fasern eine niedrige Rauschcharakteristik hat und eine weiter abgeflachte Bandkennlinie oder ein weiter erweitertes Verstärkungsfrequenzband hat.
Insbesondere dort, wo die Rauschzahl des optischen Raman-Verstärkers höher als diejenige des optischen Verstärkers aus einer mit seltener Erde dotierten Faser ist, wird der optische Verstärker aus einer mit seltener Erde dotierten Faser als das vordere Verstärkungselement verwendet, während der optische Raman-Filter als das Verstärkungselement der hinteren Stufe verwendet wird, und sie sind in Reihenschaltung verbunden, um einen Verstärker für optische Fasern mit niedrigem Rauschen zu realisieren.
Weiterhin gibt die Pumpquelle 113-1 Pumplicht von beispielsweise 0,98 μm aus. Zwischenzeitlich ist die Pumpquelle 113-2 aus einem Paar von Pumpquellen 113-2A und 113-2B ausgebildet, und einem polarisierenden Multiplexer (PBS) 113-2C zum orthogonalen Polarisieren und Multiplexen von Pumplicht von den Pumpquellen 113-2A und 113-2B.
Ebenso haben bei dem vorliegenden Verstärker für optische Fasern die Pumpquellen 113-2A und 113-2B eine gleiche Pumpleistung und beide geben Pumplicht von beispielsweise 1,45 bis 1,49 μm (oder 1,45 bis 1,48 μm) aus.
Es ist zu beachten, dass ein optischer Demultiplexer/Multiplexer des Verschmelzungstyps, der keine Polarisationshaltefunktion hat, für den optischen Demultiplexer/Multiplexer 119-1 verwendet wird, während ein weiterer optischer Demultiplexer/Multiplexer vom optischen Filmtyp für den optischen Demultiplexer/Multiplexer 114-2 verwendet wird, so dass ein Multiplexen oder Demultiplexen von Licht durchgeführt werden kann, während Polarisationszustände des Lichts beibehalten werden.
Bei dem Verstärker für optische Fasern, der in 25 gezeigt ist und der den oben beschriebenen Aufbau hat, wird Pumplicht von der Pumpquelle 113-1 zu einem Ende der mit Erbium dotierten Faser 111 mittels des optischen Demultiplexers/Multiplexers 114-1 zusammen mit Signallicht eingegeben. Folglich wird das Signallicht in der mit Erbium dotierten Faser 111 verstärkt.
Zwischenzeitlich wird orthogonal polarisiertes multiplexes Pumplicht in ein Ausgangsende der optischen Faser vom Quarztyp 112 mittels des optischen Demultiplexers/Multiplexers 114-2 eingeführt, um zu veranlassen, dass in der optischen Faser vom Quarztyp 112 eine Raman-Verstärkung effektiv auftritt. Somit wird der Verlust der optischen Faser vom Quarztyp 112 durch eine solche Raman-Verstärkung kompensiert.
Ebenso können durch den oben beschriebenen Aufbau gleiche Vorteile oder Effekte zu denjenigen des sechsten Ausführungsbeispiels, das oben beschrieben ist, erreicht werden.
Ebenso kann der vorliegende modifizierte Verstärker für optische Fasern so modifiziert werden, dass anstelle des Vorsehens eines Isolators am Eingangsteil oder an sowohl dem Eingangsteil als auch dem Ausgangsteil Eingangssignallicht mittels eines optischen Zirkulators eingegeben wird und Ausgangssignallicht mittels des optischen Zirkulators ausgegeben wird.
Alternativ kann eine einzelne Pumpquelle, die Pumplicht des 1,47 μm-Bandes erzeugt, vorgesehen sein, so dass sie als sowohl die Pumpquelle für die optische Faser vom Quarztyp als auch die Pumpquelle für die mit Erbium dotierte Faser dienen kann.
Andererseits wird dort, wo keine hohe Ausgabe von dem optischen Raman-Verstärker erhalten werden kann, ein optischer Raman-Verstärker, der aus einer Dispersionskompensationsfaser ausgebildet ist, als das Verstärkungselement auf der Eingangsseite (das Verstärkungselement der vorderen Stufe) verwendet, während ein optischer Verstärker aus einer mit seltener Erde dotierten Faser, der aus einer mit Erbium dotierten Faser ausgebildet ist, als das Verstärkungselement auf der Eingangsseite (das Verstärkungselement der hinteren Stufe) verwendet wird, und sie sind in einer Reihenschaltung verbunden.
Insbesondere dort, wo die Pumpwellenlänge der Pumpquelle für den optischen Raman-Verstärker nahezu 1,44 μm ist, kann die Wölbung bzw. Konkavität der Verstärkung, welche in der Nähe von etwa 1,54 μm des optischen Verstärkers aus einer mit seltner Erde dotierten Faser erscheint, durch eine optische Raman-Verstärkung kompensiert werden. Andererseits kann dort, wo die Pumpwellenlänge der Pumpquelle für den optischen Raman-Verstärker etwa 1,46 μm ist, eine Erniedrigung bezüglich einer Verstärkung, welche in der längeren Wellenlängenseite des optischen Verstärkers aus einer mit seltener Erde dotierten Faser auftritt, gegenüber etwa 1,57 μm durch die optische Raman-Verstärkung kompensiert werden. Folglich kann ein weiteres Nivellieren oder Erweitern der Bandkennlinie des Verstärkers für optische Fasern erreicht werden.
Weiterhin kann der Verstärker für optische Fasern auf die folgende Weise aufgebaut sein, so dass er eine weiter abgeflachte Bandkennlinie oder ein weiter erweitertes Verstärkungsfrequenzband haben kann. Insbesondere wird zum Reduzieren der Pumpleistung (der Schwellen-Pumpleistung), bei welcher ein optischer Raman-Verstärker, für welchen eine Dispersionskompensationsfaser verwendet wird, damit beginnt, eine Verstärkung zu erzeugen, eine Dispersionskompensationsfaser mit einem reduzierten Modenfelddurchmesser verwendet, und zum Reduzieren eines Einflusses von nichtlinearen Effekten, der als Ergebnis der Reduktion des Modenfelddurchmessers größer wird, wird ein optischer Raman-Verstärker als das Verstärkungselement auf der Eingangsseite (das Verstärkungselement der vorderen Stufe) verwendet, bei welchem die Signalleistung niedrig ist, während ein optischer Verstärker aus einer mit seltener Erde dotierten Faser, der aus einer mit Erbium dotierten Faser ausgebildet ist, als das Verstärkungselement auf der Ausgangsseite (das Verstärkungselement der hinteren Stufe) verwendet wird, bei welchem die Signalleistung hoch ist, und sie sind in einer Reihenschaltung verbunden.
B9. Neuntes Ausführungsbeispiel
28 ist ein Blockdiagramm, das ein neuntes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Gemäß 28 enthält der gezeigte Verstärker für optische Fasern einen Isolator 65-1, einen optischen Demultiplexer/Multiplexer 64, eine mit Erbium dotierte Faser (ein Verstärkungselement aus einer mit seltener Erde dotierten Faser) 61, eine Dispersionskompensationsfaser (ein Dämpfungselement aus einer optischen Faser) 62 und einem weiteren Isolator 65-3, die von der Eingangsseite aus in dieser Reihenfolge angeordnet sind. Eine Pumpquelle 63 ist mit dem optischen Demultiplexer/Multiplexer 64 verbunden.
Die Pumpquelle 63 erzeugt Pumplicht von beispielsweise dem 1,47 μm-Band (1,45 bis 1,49 μm).
Ein optischer Verstärker aus einer mit seltener Erde dotierten Faser mit einer hohen Verstärkung leidet manchmal an unnötigen Oszillationen, die dann erzeugt werden, wenn er eine optische Verstärkung durchführt. Wenn solche unnötigen Oszillationen erzeugt werden, arbeitet der optische Verstärker aus einer mit seltener Erde dotierten Faser aber instabil.
Beispielsweise wird bei einem optischen Verstärker aus einem mit Erbium dotierten Faser spontanes Emissionslicht (ASE) von 1,53 bis 1,57 μm bezüglich der Wellenlänge erzeugt, wenn eine optische Verstärkung durchgeführt wird, und da das ASE an Reflexionsstellen in dem optischen Verstärker aus einer mit Erbium dotierten Faser wiederholt reflektiert wird, ist es wahrscheinlich, dass unnötige Oszillationen erzeugt werden. Insbesondere bei einem optischen Verstärker aus einer mit Erbium dotierten Faser, der für eine Mehrfachwellenlängensammlungsverstärkung eingestellt ist (d. h. ein optischer Verstärker aus einer mit Erbium dotierten Faser mit einer hohen Pumprate), ist es deshalb, weil er eine hohe Verstärkung in der Nähe von 1,53 μm hat, wahrscheinlich, dass unnötige Oszillationen bei dieser Wellenlänge erzeugt werden. Wenn solche unnötigen Oszillationen erzeugt werden, arbeitet der optische Verstärker auf einer mit Erbium dotierten Faser instabil.
Zum Unterdrücken eines solchen instabilen Betriebs ist es effektiv, ein Medium (das Verlustmedium genannt wird) vorzusehen, um zu veranlassen, dass Signallicht seine Leistung verliert (um Signallicht zu dämpfen) (das Prinzip wird hierin nachfolgend beschrieben).
Bei einem solchen Verstärker für optische Fasern, wie er in 28 gezeigt ist, wird die Dispersionskompensationsfaser 62 mit übrigem Pumplicht gepumpt, das in sie durch die mit Erbium dotierte Faser 61 eingeführt ist, um Signallicht gegenüber dem Verlust (der Dämpfung) zu kompensieren, der durch die Dispersionskompensationsfaser 62 verursacht wird. Tatsächlich ist es jedoch schwierig, den gesamten Verlust zu kompensieren, und etwas an Verlust bleibt übrig, und demgemäß fungiert die Dispersionskompensationsfaser 62 als Verlustmedium.
Hier wird das Prinzip einer Unterdrückung eines instabilen Betriebs beschrieben werden, die aus dem Vorsehen eines Verlustmediums entsteht.
Allgemein sind dort, wo die Verstärkung einer mit Erbium dotierten Faser durch G dargestellt ist, das Reflexionsvermögen an den gegenüberliegenden Enden (vorderes Ende und hinteres Ende) der mit Erbium dotierten Faser durch R1 und R2 dargestellt (hier ist das Reflexionsvermögen R1 ein Reflexionsvermögen bei einer Reflexion von allen Teilen, die in Vorwärtsrichtung von dem vorderen Ende aus der mit Erbium dotierten Faser angeordnet sind, und ist das Reflexionsvermögen R2 ein Reflexionsvermögen bei einer Reflexion von allen Teilen, die in Rückwärtsrichtung von dem hinteren Ende aus der mit Erbium dotierten Faser angeordnet sind), und das geometrische Mittel von R1 und R2 wird durch R (R = (R1R2)·sup·1/2) dargestellt, und GR kann als Parameter angesehen werden, der das Ausmaß an Stabilität des Betriebs der mit Erbium dotierten Faser anzeigt. Wenn GR hoch ist, arbeitet die mit Erbium dotierte Faser instabil, und insbesondere dann, wenn GR höher als 1 ist, werden Oszillationen in der mit Erbium dotierten Faser erzeugt. Daher muss GR niedrig sein, und insbesondere wird GR auf niedriger als 0,02 als Ziel eingestellt.
Wenn die Dispersionskompensationsfaser 62 (deren Verlust durch η (0 ≤ η ≤ 1) dargestellt ist) bei der folgenden Stufe vorgesehen ist (bei der Ausgangsseite des Signallichts) zu der mit Erbium dotierten Faser 61 (deren Verstärkung durch G dargestellt ist), wie beispielsweise durch eine Schmelzverbindung, dann erscheint die Schnittstelle A zwischen der mit Erbium dotierten Faser 61 und der Dispersionskompensationsfaser 62, wie es in 28 zu sehen ist.
In diesem Fall ist, wie es in 28 zu sehen ist, das Reflexionsvermögen am hinteren Ende der mit Erbium dotierten Faser 61 durch R1 dargestellt und ist das Reflexionsvermögen am vorderen Ende der Dispersionskompensationsfaser 62 durch R2 dargestellt (hier ist das Reflexionsvermögen R1 ein Reflexionsvermögen bei einer Reflexion von allen Teilen, die in Vorwärtsrichtung von dem vorderen Ende der mit Erbium dotierten Faser 61 angeordnet sind, und ist das Reflexionsvermögen R2 ein Reflexionsvermögen bei einer Reflexion von allen Teilen, die in Rückwärtsrichtung von dem hinteren Ende der Dispersionskompensationsfaser 62 angeordnet sind). Weiterhin ändert sich dort, wo das Reflexionsvermögen bei einer Reflexion, die durch eine Differenz bezüglich eines Reflexionsvermögens bei der Schnittstelle A zwischen der mit Erbium dotierten Faser 61 und der Dispersionskompensationsfaser 62 verursacht wird, durch RA (RA << R1, R2; dieser Zustand ist erfüllt, wo das Verlustmedium eine optische Faser ist) dargestellt ist, der Parameter, der das Ausmaß an Stabilität eines Betriebs der mit Erbium dotierten Faser anzeigt, sich von GR zu (Gη)R. Anders ausgedrückt wird GR derart angesehen, dass es eine Verstärkung auf einem Weg ist, wenn Licht eine Runde macht. Wo ein Verlustmedium vorgesehen ist, ist deshalb, weil die Nettoverstärkung dann, wenn Licht eine Runde macht, durch (R1 × G × η) × (R2 × η × G) = (Gη)²·R1R2 gegeben ist, die Nettoverstärkung bei einem Weg gegeben durch Gη(R1R2)^1/2 = (Gη)R. Es ist zu beachten, dass deshalb, weil RA << R1, R2 gilt, der Einfluss des Reflexionsvermögens RA ignoriert werden kann. Hier ist deshalb, weil 0 ≤ η ≤ 1 gilt, GR äquivalent niedrig.
Da der Parameter GR, der das Ausmaß an Stabilität eines Betriebs der mit Erbium dotierten Faser anzeigt, durch das Vorsehen eines Verlustmediums auf diese Weise niedrig wird, kann ein instabiler Betrieb der mit Erbium dotierten Faser 61 unterdrückt werden.
Bei dem Verstärker für optische Fasern gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird durch Pumpen der bei der folgenden Stufe zu der mit Erbium dotierten Faser 61 vorgesehenen Dispersionskompensationsfaser 62, wie es in 28 gezeigt ist, mit einem restlichen Pumplicht von der mit Erbium dotierten Faser 61, die Dispersionskompensationsfaser 62 gegenüber dem Verlust kompensiert (einschließlich eines Nivellierens der Wölbung bzw. Konkavität der Verstärkung der mit Erbium dotierten Faser 61 und einer Kompensation gegenüber der Reduktion der Verstärkung der mit Erbium dotierten Faser 61), und gleichzeitig wird ein instabiler Betrieb der mit Erbium dotierten Faser 61 durch den übrigen Verlust unterdrückt.
Bei dem Verstärker für optische Fasern, der in 28 gezeigt ist und der den oben beschriebenen Aufbau hat, wird Pumplicht in ein Ende der mit Erbium dotierten Faser 61 von dem optischen Demultiplexer/Multiplexer 64 eingeführt, um die mit Erbium dotierte Faser 61 zu pumpen, um Signallicht zu verstärken. Folglich kommt restliches Pumplicht an dem anderen Ende der mit Erbium dotierten Faser 61 an. Danach wird das restliche Pumplicht zu der Dispersionskompensationsfaser 62 zugeführt, so dass eine Raman-Verstärkung in der Dispersionskompensationsfaser 62 auftreten kann.
Der Grund dafür, warum Signallicht durch sowohl die mit Erbium dotierte Faser als auch die Dispersionskompensationsfaser unter Verwendung der gemeinsamen Punktquelle zu ihnen verstärkt werden kann, ist so wie es folgt.
Insbesondere ist das Pumpwellenlängenband, wenn Signallicht des 1,55 μm-Bandes Raman-verstärkt wird, das 1,47 μm-Band (1,45 bis 1,49 μm), welches das Pumpwellenlängenband der mit Erbium dotierten Faser (EDF) ist, und demgemäß kann veranlasst werden, dass eine Raman-Verstärkung unter Verwendung von restlicher Pumpleistung auftritt, wenn die EDF mit Licht des 1,47 μm-Bandes gepumpt wird. Aus diesem Grund kann, während eine optische Verstärkung durch die mit Erbium dotierte Faser 61 durchgeführt wird, die Dispersionskompensationsfaser 62 gegenüber dem Verlust kompensiert werden.
Folglich kann gleich wie bei dem hierin oben beschriebenen siebten Ausführungsbeispiel ein optischer Verstärker mit weiter Bandbreite, bei welchem die Unebenheit der Wellenlängenkennlinie des Verstärkers aus einer mit Erbium dotierten Faser nivelliert ist, realisiert werden, und der optische Verstärker mit weiter Bandbreite kann auf eine Mehrfachwellenlängensammlungsverstärkung auf geeignete Weise angewendet werden. Weiterhin kann deshalb, weil die einzige Pumpquelle beteiligt ist, der Verstärker für optische Fasern in einer vereinfachten Struktur und mit reduzierten Kosten hergestellt werden.
Weiterhin wird bei dem Verstärker für optische Fasern gleichzeitig eine Unterdrückung eines instabilen Betriebs der mit Erbium dotierten Faser 61 mittels des Verlusts der Dispersionskompensationsfaser 62 erreicht. Folglich kann ein Betrieb mit einer unnötigen Oszillation eines optischen Verstärkers aus einer mit seltener Erde dotierten Faser, der für ein Wellenlängenmultiplexen (WDM) eingestellt ist, verhindert werden, um eine stabilisierte optische Verstärkung zu erreichen.
Es ist zu beachten, dass dort, wo die Pumpquelle 63 Pumplicht von 0,98 μm erzeugt, die Dispersionskompensationsfaser 62 keine Raman-Verstärkung durchführt, und demgemäß findet eine Kompensation gegenüber dem Verlust der Dispersionskompensationsfaser 62 nicht statt.
Es ist auch zu beachten, dass das Reflexionsvermögen der Dispersionskompensationsfaser aufgrund einer Rayleigh-Rückstreuung bei der obigen Diskussion ignoriert ist. Das Reflexionsvermögen hängt von der Länge der Dispersionskompensationsfaser ab. Daher sollte dann, wenn das Reflexionsvermögen nicht ignoriert werden kann, ein optischer Isolator zu der in 28 gezeigten Konfiguration hinzugefügt werden, und zwar beispielsweise zwischen der mit Erbium dotierten Faser 61 und der Dispersionskompensationsfaser 62. Das Hinzufügen eines optischen Isolators ist normalerweise dort effektiv, wo die Rayleigh-Rückstreuung nicht ignoriert werden kann.
Ebenso kann der Verstärker für optische Fasern des vorliegenden Ausführungsbeispiels so modifiziert werden, dass anstelle eines Vorsehens eines Isolators an den Ausgangsteil oder an sowohl dem Eingangsteil als auch dem Ausgangsteil des Verstärkers für optische Fasern Eingangssignallicht mittels eines optischen Zirkulators eingegeben wird und Ausgangssignallicht mittels des optischen Zirkulators ausgegeben wird.
Weiterhin kann die Pumpquelle 63 alternativ aus zwei Pumpquellen und einem polarisierenden Multiplexer ausgebildet sein, der Pumplicht von den Pumpquellen orthogonal polarisiert und multiplext, oder kann sonst aus einer Kombination aus einer Pumpquelle und einem Depolarisator ausgebildet sein, mittels welchem Pumplicht depolarisiert wird, oder kann sonst moduliertes Pumplicht erzeugen.
B9-1. Erste Modifikation zum neunten Ausführungsbeispiel
29 ist ein Blockdiagramm, das eine erste Modifikation zum neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Gemäß 29 enthält der gezeigte Verstärker für optische Fasern einen Isolator 65-1, einen optischen Demultiplexer/Multiplexer 64-1, eine mit Erbium dotierte Faser (ein optisches Verstärkungselement der vorderen Stufe, das als Verstärkungselement aus einer mit seltener Erde dotierten Faser ausgebildet ist) 61-1, eine Dispersionskompensationsfaser (ein optisches Faserdämpfungselement) 62, eine weitere mit Erbium dotierte Faser (ein optisches Verstärkungselement der hinteren Stufe, das als Verstärkungselement aus einer mit seltener Erde dotierten Faser ausgebildet ist) 61-2, einen weiteren optischen Demultiplexer/Multiplexer 64-2 und einen weiteren Isolator 65-3, die von der Eingangsseite aus in dieser Reihenfolge angeordnet sind. Eine Pumpquelle 63-1 ist mit dem optischen Demultiplexer/Multiplexer 64-1 verbunden, und eine weitere Pumpquelle 63-2 ist mit dem optischen Demultiplexer/Multiplexer 64-2 verbunden.
Die Pumpquellen 63-1 und 63-2 erzeugen beide Pumplicht von beispielsweise dem 1,47 μm-Band (1,45 bis 1,49 μm).
Wie es hierin oben in Verbindung mit dem siebzehnten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, leidet ein optischer Verstärker aus einer mit seltener Erde dotierten Faser mit einer hohen Verstärkung manchmal an unnötigen Oszillationen, die dann erzeugt werden, wenn er eine optische Verstärkung durchführt, und wenn solche unnötigen Oszillationen erzeugt werden, arbeitet der optische Verstärker aus einer mit seltener Erde dotierten Faser instabil.
Bei dem Verstärker für optische Fasern des in 28 gezeigten Ausführungsbeispiels ist die Dispersionskompensationsfaser 62. als Verlustmedium bei der folgenden Stufe zu der mit Erbium dotierten Faser 61 als ein optischer Verstärker aus einer mit seltener Erde dotierten Faser vorgesehen, so dass ein instabiler Betrieb der mit Erbium dotierten Faser 61 unterdrückt wird.
Jedoch dort, wo die Verstärkung G der mit Erbium dotierten Faser 61 sehr hoch ist, zeigt deshalb, weil der GR-Parameter, der durch das Reflexionsvermögen R1 definiert ist, die Verstärkung G und das Reflexionsvermögen RA einen hohen Wert (da die Verstärkung G der mit Erbium dotierten Faser 61 sehr hoch ist, obwohl RA << R1, R2 gilt, kann ein Einfluss des Reflexionsvermögens RA nicht ignoriert werden), selbst wenn die Dispersionskompensationsfaser 62 bei der folgenden Stufe zu der mit Erbium dotierten Faser 61 vorgesehen ist, erscheint der Effekt des Verlustes η von ihm nicht, und ein instabiler Betrieb der mit Erbium dotierten Faser 61 kann nicht unterdrückt werden.
Somit wird zum Unterdrücken eines instabilen Betriebs der mit Erbium dotierten Faser 61 auch in einem solchen Fall die mit Erbium dotierte Faser 61 in mit Erbium dotierte Fasern einer vorderen und einer hinteren Stufe aufgeteilt, zwischen welchen die Dispersionskompensationsfaser 62 angeordnet ist, um dadurch einen Verstärker für optische Fasern zu erhalten, der in 29 gezeigt ist.
Das Prinzip einer Unterdrückung eines instabilen Betriebs in diesem Fall wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 29 beschrieben.
Wenn die Dispersionskompensationsfaser 62 (deren Verlust durch η (0 ≤ η ≤ 1) dargestellt ist) zwischen den mit Erbium dotierten Fasern 61-1 und 61-2 vorgesehen ist (deren Verstärkungen durch G/2 gegeben sind), wie beispielsweise durch eine Schmelzverbindung, dann erscheint eine Schnittstelle A' zwischen der mit Erbium dotierten Faser 61-1 und der Dispersionskompensationsfaser 62, und erscheint eine weitere Schnittstelle B' zwischen der Dispersionskompensationsfaser 62 und der mit Erbium dotierten Faser 61-2, wie es in 57 zu sehen ist.
Das Reflexionsvermögen an dem vorderen Ende der mit Erbium dotierten Faser 61-1 ist durch R1' dargestellt, und das Reflexionsvermögen am hinteren Ende der mit Erbium dotierten Faser 61-2 ist durch R2' dargestellt, das Reflexionsvermögen bei der Schnittstelle A' ist durch RA' (RA' << R1', R2') dargestellt, und das Reflexionsvermögen bei der Schnittstelle B' ist durch RB' (RB' << R1', R2') dargestellt. Das Reflexionsvermögen R1' ist ein Reflexionsvermögen bei einer Reflexion von allen Teilen, die in Vorwärtsrichtung von dem vorderen Ende der mit Erbium dotierten Faser 61-1 angeordnet sind, und das Reflexionsvermögen R2' ist ein Reflexionsvermögen bei einer Reflexion von allen Teilen, die in Rückwärtsrichtung von dem hinteren Ende der mit Erbium dotierten Faser 61-2 angeordnet sind. Weiterhin ist das Reflexionsvermögen RA' ein Reflexionsvermögen bei einer Reflexion, die durch eine Differenz bezüglich eines Reflexionsvermögens bei der Schnittstelle A' verursacht wird, und ist das Reflexionsvermögen RB' ein Reflexionsvermögen bei einer Reflexion, die durch eine Differenz bei einem Reflexionsvermögen bei der Schnittstelle B' verursacht wird.
In diesem Fall sind die folgenden GR-Parameter anwendbar. Insbesondere gilt: (1) ein GR-Parameter, der durch das Reflexionsvermögen R1' definiert ist, die Verstärkung G/2 der mit Erbium dotierten Faser 61-1 und das Reflexionsvermögen RA', (2) ein weiterer GR-Parameter, der durch das Reflexionsvermögen R1' definiert ist, die Verstärkung G/2 der mit Erbium dotierten Faser 61-1, der Verlust η und das Reflexionsvermögen RB', (3) ein weiterer GR-Parameter, der durch das Reflexionsvermögen R1' definiert ist, die Verstärkung G/2 der mit Erbium dotierten Faser 61-1, der Verlust η, die Verstärkung G/2 der mit Erbium dotierten Faser 61-2 und das Reflexionsvermögen R2', (4) ein weiterer GR-Parameter, der durch das Reflexionsvermögen RR' definiert ist, der Verlust η, die Verstärkung G/2 der mit Erbium dotierten Faser 61-2 und das Reflexionsvermögen R2', und (5) ein weiterer GR-Parameter, der durch das Reflexionsvermögen RB' definiert ist, die Verstärkung G/2 der mit Erbium dotierten Faser 61-2 und das Reflexionsvermögen R2'.
In Bezug auf den GR-Parameter von (1) gilt bei der in 55 gezeigten mit Erbium dotierten Faser 61 deshalb, weil die Verstärkung von ihr G ist, GR = G(R1RA)·sup·1/2, aber bei der in 57 gezeigten mit Erbium dotierten Faser 61-1 gilt deshalb, weil die Verstärkung von ihr G/2 ist und gleich einer Hälfte der Verstärkung G der in 28 gezeigten mit Erbium dotierten Faser 61 GR = (G/2)(R1RA)·sup·1/2(RA' = RA) und ist gleich einer Hälfte des GR-Werts der in 28 gezeigten mit Erbium dotierten Faser 61.
In Bezug auf den GR-Parameter von (2) gilt bei der mit Erbium dotierten Faser 61-1, da der Verlust η (0 ≤ η < 1) bei der folgenden Stufe zu ihr vorhanden ist, für den Nettogewinn dann, wenn Licht eine Runde macht, gleich wie bei dem siebzehnten Ausführungsbeispiel [R1' × (G/2) × η] × [RB' × η × G/2)] = [(G/2)η]² R1'RB', und folglich ist der Nettogewinn bei eine Weg (G/2)η(R1'RB')^1/2. Hier ist deshalb, weil (0 ≤ η < 1) und RB' = RB, GR äquivalent niedrig. Weiterhin zeigt deshalb, weil RA; congruent·RB' gilt; der GR-Parameter einen weiter niedrigeren Wert als denjenigen von (1), und GR kann in diesem Fall ignoriert werden.
In Bezug auf den GR-Parameter von (3) ist deshalb, weil der Verlust η (0 ≤ η ≤ 1) zwischen den mit Erbium dotierten Fasern 61-1 und 61-2 vorhanden ist, der Nettogewinn, wenn Licht eine Runde macht, gleich wie bei dem neunten Ausführungsbeispiel gegeben durch [R1' × (G/2) × η] × [R2' × η × (G/2)] = [(G/2)η]² R1'R2', und folglich ist der Nettogewinn bei einem Weg (G/2)η(R1' R2')^1/2 = [(G/2)η] R, und der Parameter, der das Ausmaß an Stabilität eines Betriebs der mit Erbium dotierten Fasern 61-1 und 61-2 anzeigt, ändert sich von (G/2)R zu [(G/2)η]R. Es ist zu beachten, dass deshalb, weil RA' << R1', R2' und RB' << R1', R2' gilt, der Einfluss des Reflexionsvermögens RA' und des Reflexionsvermögens RB' ignoriert werden kann. Hier ist deshalb, weil 0 ≤ η ≤ 1 gilt, GR äquivalent niedrig.
Es ist zu beachten, dass die GR-Parameter von (4) und (5) gleich denjenigen der Parameter von (2) bzw. (1) sind.
Demgemäß arbeitet dann, wenn die Verstärkung G der in 28 gezeigten mit Erbium dotierten Faser 61 sehr hoch ist, da der durch Ri, G und RA definierte GR-Parameter sehr hoch ist, die mit Erbium dotierte Faser 61 instabil, aber dort, wo die mit Erbium dotierte Faser 61 in die mit Erbium dotierten Fasern 61-1 und 61-2 unterteilt ist, und zwar bei der vorangehenden und der folgenden Stufe, wie es in 29 zu sehen ist, und die Dispersionskompensationsfaser 62 als Verlustmedium zwischen den mit Erbium dotierten Fasern 61-1 und 61-2 angeordnet ist, können die GR-Parameter von (1) und (5) niedrig gemacht werden, und folglich kann ein instabiler Betrieb der mit Erbium dotierten Fasern 61-1 und 61-2 unterdrückt werden.
Daher wird bei dem in 29 gezeigten Verstärker für optische Fasern durch Pumpen der Dispersionskompensationsfaser 62, die zwischen den mit Erbium dotierten Fasern 61-1 und 61-2 angeordnet ist, mit restlichem Pumplicht von den mit Erbium dotierten Fasern 61-1 und 61-2 die Dispersionskompensationsfaser 62 gegenüber dem Verlust (einschließlich eines Nivellierens der Konkavitäten der Verstärkungen der mit Erbium dotierten Fasern 61-1 und 61-2 und einer Kompensation gegenüber der Reduktion der Verstärkungen der mit Erbium dotierten Fasern 61-1 und 61-2) kompensiert, und gleichzeitig wird ein instabiler Betrieb der mit Erbium dotierten Fasern 61-1 und 61-2 durch die übrigen Verluste unterdrückt.
Bei dem Verstärker für optische Fasern, der in 29 gezeigt ist und der oben beschriebenen Aufbau hat, wird Pumplicht zu einem Ende der mit Erbium dotierte Faser 61-1 mittels des optischen Demultiplexers/Multiplexers 64-1 zusammen mit Signallicht eingegeben und pumpt die mit Erbium dotierte Faser 61-1 zum Verstärken des Signallichts. Restliches Pumplicht, das in diesem Fall erzeugt wird, kommt an dem anderen Ende der mit Erbium dotierten Faser 61-1 an. Das restliche Pumplicht wird in die Dispersionskompensationsfaser 62 zugeführt, um zu veranlassen, dass eine Raman-Verstärkung auftritt.
Zwischenzeitlich wird ein weiteres Pumplicht in ein Ausgangsende der mit Erbium dotierten Faser 61-2 mittels des optischen Demultiplexers/Multiplexers 64-2 eingeführt, um die mit Erbium dotierte Faser 61-2 zu pumpen, um das in das Eingangsende der mit Erbium dotierte Faser 61-2 eingegebene Signallicht zu verstärken. Auch in diesem Fall kommt restliches Pumplicht am anderen Ende der mit Erbium dotierten Faser 61-2 an. Das restliche Pumplicht wird zu der Dispersionskompensationsfaser 62 zugeführt, so dass eine Raman-Verstärkung in der Dispersionskompensationsfaser 62 auftreten kann.
In diesem Fall zeigt deshalb, weil die Dispersionskompensationsfaser 62 veranlasst, dass eine Raman-Verstärkung auftritt, und zwar unter Verwendung des restlichen Pumplichts von den mit Erbium dotierten Fasern 61-1 und 61-2 an der vorderen und der hinteren Seite, die Dispersionskompensationsfaser 62 einen viel höheren Kompensationseffekt. Folglich kann ein optischer Verstärker mit weiter Bandbreite realisiert werden, während eine Vereinfachung bezüglich der Struktur und eine Reduktion bezüglich der Kosten erreicht wird.
Weiterhin wird bei dem Verstärker für optische Fasern eine Entfernung von unnötigen Oszillationen, die in den mit Erbium dotierten Fasern 61-1 und 61-2 mittels des Verlusts der Dispersionskompensationsfaser 62 erzeugt werden, gleichzeitig erreicht. Folglich kann ein Betrieb mit einer unnötigen Oszillation eines optischen Verstärkers aus einer mit seltener Erde dotierten Faser, der für ein Wellenlängenmultiplexen (WDM) eingestellt ist, verhindert werden, um eine stabilisierte optische Verstärkung in einem Zustand mit reduziertem Rauschen zu erreichen.
Es ist zu beachten, dass dort, wo die Pumpquellen 63-1 und 63-2 Pumplicht von 0,98 μm erzeugen, die Dispersionskompensationsfaser 62 keine Raman-Verstärkung durchführt, und demgemäß wird die Dispersionskompensationsfaser 62 nicht gegenüber dem Verlust kompensiert.
Es ist auch zu beachten, dass das Reflexionsvermögen der Dispersionskompensationsfaser aufgrund einer Rayleigh-Rückstreuung bei der obigen Diskussion ignoriert ist. Das Reflexionsvermögen hängt von der Länge der Dispersionskompensationsfaser ab. Daher sollte dann, wenn das Reflexionsvermögen nicht ignoriert werden kann, ein optischer Isolator zu der in 29 gezeigten Konfiguration hinzugefügt werden, und zwar beispielsweise zwischen der mit Erbium dotierten Faser 61-1 und der Dispersionskompensationsfaser 62. Das Hinzufügen eines optischen Isolators ist normalerweise dort effektiv, wo die Rayleigh-Rückstreuung nicht ignoriert werden kann.
Ebenso kann der vorliegende modifizierte Verstärker für optische Fasern weiter so modifiziert werden, dass anstelle des Vorsehens eines Isolators am Eingangsteil oder an sowohl dem Eingangsteil als auch dem Ausgangsteil Eingangssignallicht mittels eines optischen Zirkulators eingegeben wird und Ausgangssignallicht mittels des optischen Zirkulators ausgegeben wird.
Weiterhin können eine Pumpquelle und ein optischer Demultiplexer/Multiplexer für die Dispersionskompensationsfaser 62 zusätzlich vorgesehen sein. Insbesondere kann gleich wie bei dem Verstärker für optischen Fasern der 6 ein Verstärker für optische Fasern unter Verwendung von Pumpquellen 133-1 bis 133-3 und von optischen Demultiplexern/Multiplexern 134-1 bis 134-3 aufgebaut sein.

Claims

Vorrichtung, die optisch an eine Übertragungsleitung aus einer optischen Faser angeschlossen ist, mit: einer Dispersionskompensationsfaser (141) zur Übertragung eines optischen Signals und zum Kompensieren einer Dispersion, die dem optischen Signal aufgrund einer Übertragung über die Übertragungsleitung aus einer optischen Faser zugeteilt ist; und einer Pumplichtquelle (142) zum Pumpen der Dispersionskompensationsfaser (141), um das optische Signal durch eine stimulierte Raman-Streuung in der Dispersionskompensationsfaser (141) zu verstärken.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin einen optischen Koppler (143) zum Einführen von Pumplicht von der Pumplichtquelle (142) in die Dispersionskompensationsfaser (141) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die weiterhin einen optischen Isolator (144-2) aufweist, über welchen das optische Signal von der Dispersionskompensationsfaser (141) ausgegeben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die weiterhin optische Zirkulatoren zum jeweiligen Eingeben und Ausgeben von Eingangssignallicht und Ausgangssignallicht aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung ein optischer Faserverstärker ist.
Verfahren zum Verarbeiten eines optischen Signals, das folgendes aufweist: Übertragen des optischen Signals über eine Dispersionskompensationsfaser (141), um das optische Signal zu verstärken; Kompensieren einer Dispersion, die dem optischen Signal aufgrund einer Übertragung über eine Übertragung auf einer optischen Faser zugeteilt ist; und Erzeugen einer stimulierten Raman-Streuung innerhalb der Dispersionskompensationsfaser (141) durch Eingeben von Pumplicht, um das optische Signal zu verstärken.