CZ225996A3

CZ225996A3 - Process of making controlled separation of output communication channels and telecommunication system with multiplexer with division to wavelength

Info

Publication number: CZ225996A3
Application number: CZ962259A
Authority: CZ
Inventors: Fausto Meli
Original assignee: Pirelli Cavi Spa
Priority date: 1995-07-31
Filing date: 1996-07-30
Publication date: 1997-02-12
Also published as: AU5940696A; ITMI951676A1; HU9602095D0; CN1078784C; US5793508A; KR970009019A; CN1147732A; JPH09121204A; EP0763907A1; AU703252B2; HUP9602095A2; HUP9602095A3; NZ286937A; MY133744A; RU2172073C2; BR9604041A; IT1277397B1; NO963040L; CA2181218A1; PL315445A1

Description

Oblast techniky

Uvedený vynález se týká optického telekomunikačního systému a způsobu zvláště vhodného pro přenos multiplexem s dělením podle vlnové délky (VDM), ve kterém jsou různé sdělovací kanály rozlišovány a oddělovány na příjmu.

Dosavadní stav techniky

Pro přenos multiplexem s dělením podle vlnové délky nebo VDM je několik sdělovacích kanálů, kterými je přenášeno několik navzájem nezávislých signálů, potřeba poslat po stejné lince, tvořené optickým vláknem, multiplexem v oblasti optických vlnových délek. Přenosové sdělovací kanály mohou být jak digitální tak analogové a jsou rozlišitelné navzájem, protože každý z nich je spojen se specifickou vlnovou délkou, kterou je separován od ostatních sdělovacích kanálů.

V případě přenosu vysokého počtu sdělovacích kanálů tvořících užití tak zvaného třetího přenosového okna vláken na bázi křemíku a užitečného pásma optických zesilovačů. Separace vlnových délek mezi sdělovacími kanály je bez obtíží řádově v nanometrech.

Pro přesný příjem takovýchto přenášených signálů je tedy nutné provést separaci mezi sdělovacími kanály, navzájem, pásy při vlas*tním užití.

1---	— —.	-
-□	PRO VIA
Γ-”	Z S	G
	Z 'S)	>
	O <= -H < < 2? -< Q	□ i

Nakonec, mohou být užity optické úzkopásmové filtry, které selektují sdělovací kanály samostatně kterými mohou procházet tak, že je zajištěna absence nechtěných signálů, které by mohly vytvářet šum, pokud by se překryly se selektovaným, sdělovacím kanálem.

Přičemž pro užití takovýchto filtrů je potřeba jak vysoká stabilita vlnové délky přenášeného signálu tak i vysoká vnitřní stabilita propustného pásma filtru.

Tento problém je popsán například v patentové přihlášce GB 2260046 ve které je navrženo překrytí pilotního signálu s přenášenými daty detekcí při které může být pilotní signál upraven propustným pásmem filtru.

Dále, známé optické filtry vystavené problémům skluzu, jsou založeny na selektci vlnové délky pro propustné pásmo, udržované konstantní pouze v omezeném časovém úseku po odeslání. Uvedené filtry, zejména v případě, kdy jsou tvořeny piezoelektrickými aktuátory nebo obdobnými prvky, jsou rovněž závislé na hysterezním jevu, založeném na selekci hodnoty vlnvé délky propustného pásma závislé nikoli pouze na hodnotě týkaj ící se kontrolovaného množství (například napětí), ale rovněž na stanoveném čase ve kterém je uvedené množství přivedno do filtrů.

US patent 4973124 přihlašovatele K. Kaede, popisuje navíc další podrobnosti zařízení pro dodáni a zakreslení nebo zalití předem daných vlnových délek do/z signálu multiplexu s dělením podle vlnové délky šířícího se optickým vláknem. V jednom provedení zařízení obsahuje dvě polarizační propojovací jednotky, jednu čtvrtvlnnou destičku a první a druhý Braggovy mřížkové optické filtry, mající shodné Braggovy vlnové délky. Z několika signálů o různé vlnové délce umožňuje zařízení načíst nebo vypustit jeden samostatný signál ve filtrované Braggově vlnové délce.

US patent 4740951 přihlašovatele J. Lizet a kolektiv, popisuje integrované optické zařízení pro demultiplexi n světelných signálů o různých vlnových délkách, tvořených světelným paprskem, šířícím se z prvního optického vlákna k n druhým optickým vláknům. Zařízení obsahuje n Braggových mřížek, umístěných v kaskádě. Kaskádovité uspořádání pokrývá různé utlumení mezi signály pomocí efektu průchodu přes různý počet Braggových mřížek v závislosti na vlnové délce. V každé z n Braggových mřížek v integrované optice jsou navíc nutné vhodné fokusní optiky odpovídající signálu vyhnuté k jednomu z druhých optických výstupních vláken, které způsobují, že zařízení je velmi komplikované.

Podstata vvnálezu

Za prvé se uvedený vynález týká způsobu optické telekomunikace obsahujícího následující kroky:

generování alespoň dvou přenosových signálů s předem danými vlnovými délkami, navzájem od sebe odlišnými, multiplexování uvedených optických signálů s dělením podle vlnové délky v jednom přenosovém vláknu, vytvářející optický signál s mnoha vlnovými délkami, obsahující uvedené přenášené optické signály, přenášení uvedeného optického signálu s mnoha vlnovými délkami uvedeným optickým vláknem k přijímací stanici, předávání uvedeného optického signálu s mnoha vlnovými délkami obsahujícího uvedený optické přenášené signály do příslušné přijímací jednotky v uvedené stanici, přijímání optického signálu s mnoha vlnovými délkami v uvedení přijímací jednotce, separování uvedených přenášených optických signálů a jejich předávání do příslušných přijímačů, přičemž uvedený krok separace uvedených přenášených optických signálů zahrnuje:

propojování přijímaného optického signálu s mnoha vlnovými délkami s alespoň dvěma výstupními vlákny, v alespoň jednom z uvedených dvou vláken selektivní odrážení jednoho pásma vlnové délky z uvedeného optického signálu s mnoha vlnovými délkami, uvedené pásmo má šířku obsahující nejméně jedno z uvedených přenášených optických vláken tak, že uvedené odražené pásmo se šíři uvedeným výstupním vláknem v opačném směru k uvedenému optickému signálu s mnoha vlnovými délkami, oddělování uvedeného pásma odraženého od ovedeného výstupního vlákna a jeho předávání po přijímacím vláknu k příslušnému přijímači.

Uvedený krok propojování uvedeného přijímaného optického signálu s mnoha vlnovými délkami s výhodou obsahuje propojování uvedného signálu do několika výstupních vláken, jejichž počet je stejný jako je počet přenášených optických signálů.

Uvedené selektivně odražené pásmo vlnové délky s výhodou obsahuje jeden samostatný sdělovací kanál z uvedných přenosových sdělovacích kanálů.

Ve výhodném provedení tohoto vynálezu uvedené odražené pásmo vlnové délky má šířku alespoň 2 nm, zejména má s výhodou šířku 5 nm.

Uvedený krok propojování optického signálu s mnoha vlnovými délkami s výhodou předpokládá oddělování uvedeného signálu do předem daných zlomků.

Uvedený krok oddělování uvedeného odraženého pásma od uvedeného výstupního vlákna obsahuje s výhodou oddělování předem daných úseků signálu, zejména 50%.

Za druhé se uvedený vynález týká zařízení pro optickou telekomunikaci, který obsahuje:

vysílací stanici optického signálu·obsahující prvky pro generování přenášených signálů o alespoň dvou předem nastavených vlnových délkách a prvky multiplexu s dělením podle vlnové délky pro tyto přenášené signály na jednolinkové optické vlákno, přijímací stanici pro uvedené optické signály, linku z optického vlákna propojující uvedenou vysílací stanici a přijímací stanici, kde uvedená přijímací stanice optických signálů obsahuje prvky pro selektivní separaci uvedených přenášených signálů z linky optického vlákna, které obsahují:

jednu propojovací jednotku signálu, přizpůsobenou k rozdělování vstupního optického signálu do několika optických výstupů, alespoň dva odražeče selektované vlnové délky, které mají odražené pásmo obsahující alespoň jednu z uvedených předem stanovených vlnových délek a jsou spojené s jedním z uvedných optických výstupů, druhou propojovací jednotku signálu, spojenou s uvedeným selektivním odražečem, přizpůsobenou pro přijetí odraženého pásma a rozdělení uvedeného odraženého pásma do dvou výstupů v závislosti na předem stanovených poměrech, optický přijímač, propojený s jedním z uvedených výstupů druhé propojovací jednotky signálu.

Uvedené první a druhá propojovací jednotky signálu jsou s výhodou propojovací jednotky neselektující vlnovou délku, zejména druhá propojovací jednotka signálu může být přímá propojovací jednotka, zejména s 50% poměrem dělení.

Uvedený selektivní odražeč je Bragguv mřížkový odražeč s pevnou roztečí, nebo, zejména s proměnnou roztečí.

Uvedený selektivní odražeč má v alternativní podobě odražené pásmo nejméně 0,3 nm nebo alespoň 2 nm okolo předem stanovené středové vlnové délky, v závislosti na vlastnostech uvedených prvcích generujících přenášený signál.

Uvedená středová vlnová délka uvedeného selektivního odražeče s výhodou odpovídá středové emisní vlnové délce alespoň jednoho z uvedených prvků generujících přenášený signál.

Uvedený selektivní odražeč může s výhodou obsahovat regulátor teploty.

Uvedených selektivních odražečů je s výhodou stejné množství jako přenosových kanálů.

Dále se uvedený vynález týká optické přijímací jednotky selektující vlnovou délku, obsahující prvky pro selektivní separaci přenášených signálů multiplexem s dělením podle vlnové délky, které obsahují:

jednu propojovací jednotku signálu, přizpůsobenou k přivádění vstupního optického signálu do několika optických výstupů, alespoň dva odražeče selektované vlnové délky, které mají odražené pásmo obsahující alespoň jednu vlnovou délku jednoho z uvedených signálů spojených s jedním z uvedných optických výstupů, druhou propojovací jednotku signálu, spojenou s uvedeným selektivním odražečem, přizpůsobenou pro přijetí odraženého pásma a rozdělení uvedeného odraženého pásma do dvou výstupů v závislosti na předem stanovených poměrech, optický přijímač, propojený s jedním z uvedených výstupů druhé propojovací jednotky signálu.

Uvedené první a druhá propojovací jednotky signálu jsou s výhodou propojovací jednotky neselektující vlnovou délku. Zejména druhá propojovací jednotka signálu může být přímá propojovací jednotka, zejména s 50% poměrem dělení.

Uvedený selektivní odražeč je Braggův mřížkový odražeč.

Uvedený selektivní odražeč má v alternativní podobě odražené pásmo nejméně 0,3 nm nebo alespoň 2 nm okolo předem stanovené středové vlnové délky, v závislosti na vlastnostech uvedených přenášených signálů.

Uvedený selektivní odražeč může s výhodou obsahovat regulátor teploty.

Přehled obrázků na výkresech

Další podrobnosti budou zřejmé z následujícího popisu, využívajícího přiložené obrázky, kde:

Obr. 1 znázorňuje schéma zapojení telekomunikačního systému pro mnoho vlnových délek podle tohoto vynálezu.

Obr. 2 znázorňuje schéma zapojení linkového zesilovače užitého v systému z obr. 1.

Obr. 3 znázorňuje spektrum signálu detekovaného na výstupním portu multiplexu vysílací stanice systému z obr.

1.

Obr. 4 znázorňuje spektrum signálu detekovaného na výstupním portu předzesilovače ze systému z obr. 1.

Příklady provedení vynálezu

a) Popis soustavy

Jak je znázorněno na obr. 1, předpokládá se, že vícekanálová telekomunikační sdělovací soustava s multiplexováním s dělením podle vlnové délkž optického signálu podle předloženého vynálezu má několik zdrojů optických signálů, například čtyři, které jsou na zmíněném obrázku označeny vztahovými značkami la, lb, lc a ld. s vlnovými délkami lambda^. lambda^. lambda^ lambda zahrnutými v používaném pracovním pásmu v soustavě účelně uspořádaných zesilovačů.

Uvedené optické signály jsou přiváděny do slučovače 2 signálů, nebo multiplexoru uzpůsobeného pro odesílání signálů o vlnové délce lambda-^. lambda^. lambda^. lambda^ současně skrze jediné výstupní optické vlákno 3.

Obecně je slučovač 2 signálů pasivním optickým zařízením, pomocí kterého jsou optické signály, vysílané z jednotlivých optických vláken, superponovány na jediné vlákno; zařízení tohoto typu sestávají například z propojovacích členů s tavným vláknem, známým z planární optiky, mikrooptiky a podobně.

Názorným příkladem vhodného slučovače signálů může být slučovač typu 1x4 SMTC-0104-1550-A-H, který je na trh dodáván firmou E-TEK DYNAMICS INC., 1885 Lundy Ave, San J ose, CA (U.S.A.).

Skrze optické vlákno 3. jsou uvedené optické signály odesílány do výkonového zesilovače 4, který zvyšuje výkon signálu na hodnotu postačující k tomu, aby byl umožněn průchod uvedených signálů přes navazující úsek optického vlákna vedoucího k dalším zesilovacím prostředkům při udržování požadované přenosové kvality.

Takto první úsek 5a optické linky spojený s výkonovým zesilovačem 4 obvykle sestává z jednovidového optického vlákna se stupňovitým uspořádáním, které je zavedeno do příslušného optického kabelu s délkou několika desítek (nebo stovek) kilometrů; uvedený kabel, například asi 100 kilometrů dlouhý, má zesilovací prostředky, které budou popsány v dalším textu, s předem stanovenými výkonovými h^ladinami.

V některých případech mohou být rovněž použita optická vlákna s rozptylem posuvu.

Na konci tohoto prvního úseku 5a optické linky je uspořádán první linkový zesilovač 6a, uzpůsobený pro příjem signálů, utlumených během jejich průchodu skrze optické vlákno, a jejich zesílení na postačující úroveň tak, aby bylo umožněno jejich dodávání na některý z navazujících úseků 5b optické linky, se stejnými charakteristickými znaky jako předcházející úsek, a jim odpovídajících zesilovačů 6b (na obr. jsou z důvodu zjednodušení znázorněny pouze dva úseky 5b optické linky a jeden zesilovač 6_b) , čímž je pokryta celková přenosová vzdálenost požadovaná pro dosažení přijímací stanice 7, ve které jsou optické signály rozdělovány na specifické přenosové kanály identifikované prostřednictvím příslušných vlnových délek a odesílány na odpovídající přijímače 8a, 8b, 8c, 8d.

vyrovnává prostředky

Přijímací stanice 7 zahrnuje předzesilovač 9., uzpůsobený pro příjem signálů a jejich zesilování, který ztráty způsobené navazujícími rozdělovacími za účelem dosažení příslušné výkonové hladiny vzhledem k citlivosti přijímacích zařízení.

Z předzesilovače 9 jsou optické signály odesílány do zařízení uzpůsobeného pro rozdělování optických signálů, dodávaných ze vstupního vlákna, na několik výstupních vláken oddělených od sebe navzájem v souvislosti s příslušnými vlnovými délkami; uvedené zařízení, označované rovněž jako demultiplexor, sestává ve zde popsaném příkladném provedení z rozdělovače 10 s tavným vláknem rozděluj ícího vstupní optický signál do několika signálů na výstupní optická vlákna, v tomto případě čtyři, přičemž každý z uvedených signálů je dodáván na příslušná vlákna 11a. 11b. 11c. lid připojená na odpovídající přijímač 8a, 8b, 8c, 8d.

Jako jednotlivé komponenty rozdělovače 10 mohou být například použity komponenty téhož typu jako u již dříve popsaného slučovače 2 signálů, uspořádané však v opačné konfiguraci.

Vlákna 11a. lib. 11c. lid jsou připojena skrze odpovídající směrové propojovací členy 12a. 12b. 12c, 12d na selektivní odrazové filtry 13a. 13b. 13c. 13d.

Přijímače 8a, 8b, 8c, 8d jsou připojeny na odpovídající vlákna vystupující ze směrových propojovacích členů 12 a přijímají odražený signál z odpovídajících selektivních odrazových filtrů 13a, 13b. 13c. 13d.

Optický odpojovač 14 je účelně uspořádán mezi předzesilovačem 9, a rozdělovačem 10.

Optickým odpojovačem 14 je s výhodou optický odpojovač typu, který je nezávislý na polarizaci přenosového signálu s oddělováním signálu větším než 35 dB a odrazivostí nižší než -50 dB.

Vhodnými odpojovači mohou být například odpojovače typu MDL-I-15 PIPT-A S/N 1016, které jsou na trh dodávány firmou ISOVAVE, 64 Harding Avenue, Dover, NJ, (U.S.A.).

Směrovými propojovacími členy 12 jsou s výhodou propojovací členy s tavným vláknem typu 50/50 uzpůsobené k rozdělování optického výkonu dodávaného ze vstupního vlákna na stejné části na výstupních vláknech.

Vhodným směrovým propojovacím členem může být propojovací člen typu SVBC2150PS210, který je na trh dodáván firmou E-TEK DYNAMICS INC., 1885 Lundy Ave, San Jose, CA (U.S.A.).

Počet selektivních odrazových filtrů 13 je s výhodou stejný jako počet přenosových kanálů, přičemž každý z uvedených kanálů odráží jemu odpovídající vlnovou délku.

Selektivní odrazové filtry, s výhodou uzpůsobené pro použití v souladu s předloženým vynálezem, jsou opticko-vlnovodové filtry s rozdělovači Braggovou mřížkou, které odráží záření v úzkém pásmu vlnové délky a vysílají toto záření vně uvedeného pásma.

Uvedené selektivní odrazové filtry sestávají z úseku optického vlnovodu, například optického vlákna, jehož index odrazivosti má po celé jeho délce periodickou odchylku, přičemž odchylka uvedeného indexu odrazivosti je parciálním odrazem optického signálu: jestliže jsou části signálu odražené při každé změně indexu ve vzájemném časovém vztahu, dochází k nepřímé interferenci a tím i k odrazu dopadajícího signálu.

Podmínka nepřímé interference, odpovídající maximálnímu odrazu, je vyjádřena vztahem:

2.1 = lambda_s/n, kde:- 1 je rozteč mřížky vytvořená kolísáním indexu odrazivosti, lambda_s je vlnová délka dopadajícího zářeni a n je index odrazivosti jádra optického vlnovodu.

Popsaný jev je znám z literatury jako Braggův rozdělovaný odraz.

Periodického kolísání indexu odrazivosti může být dosaženo pomocí známých technologií, například vystavením jednoho úseku optického vlákna, zbaveného polymerického ochranného pláště, účinku interference okrajových oblastí dosahu vysílání vytvořeného prostřednictvím intenzivního svazku UV paprsků (to je svazku paprsků generovaného například plynovým laserem, argonovým laserem se zdvojeným kmitočtem nebo neodymovým Nd:YAG čtyřhladinovým laserem), který způsobuje vlastní interferenci pomocí vhodného interferometrického systému, například pomocí křemíkové fázové masky, popsané v patentovém spisu US č. 5,351,321.

Optické vlákno a zejména jeho jádro, je takto vystaveno účinkům UV zářeni s periodicky proměnlivou intenzitou po celé délce optické osy. V úsecích jádra optického vlákna dochází k parciálnímu přerušování Ge-0 vazeb, které je dosaženo prostřednictvím UV záření největší intenzity a které bude příčinou trvalé modifikace indexu odrazivost i.

Prostřednictvím volby rozteče mřížky, při které může být uskutečňována relace nepřímou interferencí, může být středová vlnová délka odrazového pásma stanovena libovolně na základě následujících známých kritérií.

Pomocí tohoto postupu je možné vytvořit například filtry s odrazovým pásmem vlnové délky -3 dB a 0,2 - 0,3 nm, odrazivosti ve středu pásma do 99 %, středovou vlnovou délkou odrazového pásma citlivě stanovenou během výrobního kroku v rozmezí kolem ± 0,1 nm a velmi nízkým kolísáním pásma středové vlnové délky vlivem teploty

0,02 nm/°C.

Pro modulované vysílání při 2,5 Gbit/s s externím zdrojem modulace při známé středové vlnové délce vysílání, předem stanovené například na hodnotu menší než 0,01 nm, je například potřebné celkové pásmo kolem 5 GHz a pásmo alespoň 10 GHz, odpovídající délce kolem 0,1 nm, požadované pro odraz.z mřížky.

Vezmeme-li v úvahu tolerance středové vlnové délky odrazového pásma v mřížce kolem 0,1 nm, je odpovídající minimální šířka pásma pro mřížku alespoň 0,3 nm.

Této hodnoty může být dosaženo prostřednictvím stálé rozteče mřížek.

Pokud budou mít vlnové délky zdrojů la, lb. lc, ld širší interval tolerance, použitelnost filtrů s propustným pásmem odpovídající šířky bude vyhovující,jestliže tyto zdroji vysílané vlnové délky budou zahrnuty uvnitř pásma odraženého prostřednictvím filtrů.

V případě zdrojů sestávajících z polovodičových laserů komerčně dostupného typu, charakteristických například známou vlnovou délkou vysílání menší než ± 1 nm (dosažené prostřednictvím vhodné volby laserového zdroje), je možné vytvořit opticko-vlnovodové filtry s rozdělovači Braggovou mřížkou s dostatečně velkou šířkou odrazového pásma využitím proměnlivé rozteče mřížky a tím vytvoření takzvané mřížky s kolísavým kmitočtem signálu.

Pro tento účel mohou být použity například technologie, které jsou popsány v odborné studii autorů

P.C.Hill a kol., publikované v Elektronice Letters, roč. 30, č. 14, 07/07/94, str. 1172-1174.

Mřížky shora uvedeného typu pro požadované vlnové délky odrazu jsou na trh dodávány například firmou PHOTONETICS INC., Vakefield, MA (U.S.A.).

Pro účely předloženého vynálezu, pokud není stanoveno jinak, je pro vysílání vlnové délky laserového zdroje předpokládáno pásmo vlnové délky, předem stanovené šířky, středěné kolem středové vlnové délky vysílání. Uvedená středová vlnová délka je obecně zvolena na základě týchž konstrukčních tolerancí, které jsou aplikovány při konstrukci komerčně dosažitelných laserů.

Pro účely předloženého vynálezu a pro shora popsané použití je výkonovým zesilovačem 4 například zesilovač

s optickým vláknem komerčního	typu	s	následuj ícími
charakteristikami:
vstupní výkon	-13,5	až	-3,5 dBm
výstupní výkon	12 až	14	Č3m
pracovní vlnová délka	1530	až	1560 nm.

Vhodným typem může být například výkonový zesilovač TPA/E-MV, který je na trh dodáván přihlašovatelem.

V uvedeném výkonovém zesilovači je použito erbiem legované aktivní optické vlákno, které bude popsáno dále.

Jako výkonového zesilovače se předpokládá použití zesilovače činného za podmínek saturace, ve kterých jeho výstupní výkon závisí na napájecím výkonu laseru, podrobně popsaného v patentovém spisu EP č. 439,867, na který je v tomto textu odkazováno.

Pro účely předloženého vynálezu a pro shora popsané použití se jako předzesilovač předpokládá zesilovač, účelně uspořádaný na konci přenosové linky, který je bez obtíží schopen zesílení signálu dodávaného do přijímače na hodnotu vyšší než je hodnota prahové citlivosti přijímače (například v případě vysílání při 2,5 Gbit/s na takovou hodnotu, při které bude výkon dosahující přijímač zahrnut v rozmezí -26 až -11 dBm) a zároveň zavádění nejnižšího možného šumu a udržování vyrovnaného signálu.

Předzesilovačem 9. je například zesilovač s optickým

vláknem komerčně dostupného	typu	s následujícími
charakteristikami:
celkový vstupní výkon	-20 až	-9 dBm
výstupní výkon	0 až	6 dBm
pracovní vlnová délka	1530 až	1560 nm.

Vhodným typem může být například zesilovač RPA/E-MV, který je na trh dodáván přihlašovatelem.

V uvedeném výkonovém zesilovači je použito erbiem legované aktivní optické vlákno, který bude popsáno dále.

Z konfigurace shora uvedené přenosové soustavy vyplývá, že je konkrétně výhodná pro zabezpečení požadované činnosti, zejména pro vysílání s rozdělováním a multiplexováním vlnové délky přes několik kanálů za přítomnosti volby , specifických charakteristik linkových zesilovačů, které jsou jeho součástí, především co se týče schopnosti vysíláni zvolených vlnových délek v celém rozsahu bez toho, niž by některé z uvedených vlnových délek byly ve srovnání s ostatními handicapovány.

Rovnoměrné charakteristiky a fyzikální vlastnosti mohou být, v pásmu vlnových délek mezi 1530 a 1560 nm a za přítomnosti zesilovačů uzpůsobených pro činnost v kaskádě, zaručeny a dosaženy zejména použitím linkových zesilovačů, které jsou uspořádány tak, aby měly při kaskádovém chodu vzhledem k rozdílným vlnovým délkám v podstatě rovnoměrnou (nebo plochou) odezvu .

b) Linkový zesilovač

Pro dosažení shora uvedeného účelu, může být zesilovač, který je určen pro použití jako linkový zesilovač, vytvořen podle následujícího schématu zobrazeného na obr. 2, přičemž sestává z jednoho aktivního vlákna 15 legovaného erbiem a jemu odpovídajícího vakuového laseru 16. navzájem propojených skrze dichroický propojovací člen 17; a dále z jednoho optického odpojovače 18 . účelně umístěného ve směru proti průchodu optického signálu, který má být zesilován, před aktivním vláknem 15 . zatímco druhý optický odpojovač 19 je účelně umístěn ve směru průchodu optického signálu za aktivním vláknem.

V případě dvoustupňového provedení zahrnuje zesilovač vlákno 20 přičleněné propojených navzájem který je kromě toho dále druhé erbiem legované aktivní odpovídajícímu napájecímu laseru 21 skrze dichroický propojovací člen 22. v příkladném znázornění spojen, za účelem protiproudového napájení, s dalším optickým odpojovačem 23 umístěným ve směru průchodu signálu za vláknem 20.

Vákuové lasery 16, 21 mohou být například lasery typu

Quantum Velí s následujícími charakteristikami:

vysílací vlnová délka lambdap = 980 nm maximální optický výstupní výkon P_u = 80 mV.

Lasery shora uvedeného typu jsou vyráběny například firmou LASERTRON INC., 37 North Avenue, Burlington, MA (U.S.A.).

Dichroickými propojovacími členy 17, 22 jsou pro tento příklad propojovací členy s tavným vláknem tvořené jednovidovými vlákny pro 980 a uvnitř pásma vlnové délky 1530 až 1560 nm, s kolísáním optického výstupního výkonu v závislosti na polarizaci s 0,2 dB.

Dichroické propojovací členy uvedeného typu jsou známé ze stavu techniky a jsou vyráběny a dodávaný na trh například firmami GOULD INC., Fibre Optic Division, Baymeadow Drive, Glem Burnie, MD (U.S.A.) a SIFAM Ltd., Fibre Optic Division, Voodland Road, Torquay, Devon (G.B.).

Optické odpojovače 18, 19 . 23 jsou s výhodou optické odpojovače typu, který je nezávislý na polarizaci vysílaného signálu s oddělováním signálu větším než 35 dB a odrazivostí nižší než -50 dB.

Linkové zesilovače jsou ve shora popsané soustavě určeny pro činnost s celkovým optickým výstupním výkonem kolem 14 dBm a zesílením kolem 30 dB.

Ve schématu znázorněném na obr. 1 jsou dva stupně linkového zesilovače účelně uspořádány do čítačem rozšířené konfigurace tak, aby se nej výhodnější konfigurace pro každou aplikaci shodovala ve všech případech s charakteristickými znaky soustavy.

Ve shora popsaných zesilovačích je použito erbiem legované aktivní vlákno, které je podrobně popsáno v italské patentové přihlášce č. MI94A 000712 ze 14. dubna 1994 téhož přihlašovatele, na kterou je v tomto textu odkazováno a jejíž obsah bude v přehledně uveden dalším textu.

Složení a optické charakteristiky použitého optického vlákna jsou ve stručnosti uvedeny v následující tabulce 1:

TABULKA ZL xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

Α1₂θ3	Ge0₂	La₂O₃	Er₂°₃	NA	lambda_c
% hmot (% mol)	% hmot (% mol)	% hmot (% mol)	% hmot (% mol)	-	nm
4 (2,6)	18 (11,4)	1 (0,2)	0,2 (0,03)	0,219	911

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX % hmot = (průměrný) hmotnostní obsah oxidů v jádru optického vlákna v procentech % mol = (průměrný) molární obsah oxidů v jádru optického vlákna v procentech

NA = číselná apertura (nl³-n2³) lambda„ = mezní vlnová délka (mezní LP11).

Analýzy složení použitých optických vláken byly provedeny na polotovarech (před spřádáním nebo odstředivým litím optického vlákna) prostřednictvím mikrosond kombinovaných se snímáním elektronovým mikroskopem (SEM HITACHI).

Tyto analýzy byly prováděny při 1 300 násobném zvětšení na jednotlivých bodech uspořádaných na průměru vlákna a oddělených od sebe navzájem po 200 gm.

Použité optické vlákno bylo vyrobeno dále uvedenou technologií vakuového pokovování v křemíkové skleněné trubici.

Včlenění germania jako legující přísady do základní S1O2 matrice jádra optického vlákna je dosaženo během technologického kroku syntézy.

Včlenění erbia, oxidu hlinitého a lanthanu do jádra optického vlákna se docílí prostřednictvím takzvané technologie legování v roztoku, při které je vodný roztok legovacích chloridů uveden do styku s materiálem jádra optického vlákna, který je před vytvrzováním polotovaru vlákna, ještě ve stavu částic.

Více podrobností ohledně technologie legování v roztoku může být nalezeno například v patentovém spisu US č. 5,282,079, na který je v tomto textu odkazováno.

Ve shora popsané dvoustupňové konfiguraci systému může být aktivní optické vlákno 15 například asi 8 m dlouhé; druhé aktivní optické vlákno 20 pak může být dlouhé asi kolem 11 m.

Popsaná konfigurace se používá zejména pro vysílání na vzdálenosti řádově kolem 500 km při vysoké vysílací rychlosti. například 2,5 Gbit/s (dosahující, se čtyřmi multiplexovanými vlnovými délkami, vysílací způsobilosti rovné 10 Gbit/s na jedné vlnové délce), vytvořená za použití čtyř linkových zesilovačů, jednoho výkonového zesilovače a jednoho předzesilovače.

Se shora popsanou konfigurací, vysílající s vysokou rychlostí na několika kanálech, může být dosaženo využívání vlnových délek například 1535 nm, 1543 nm, 1550 nm a 1557 nm, generovaných například prostřednictvím odpovídajicích a vhodným způsobem modulovaných laserů.

Na obr. 3 je znázorněno spektrum celkového signálu převáděného na lince, zatímco signál přiváděný do rozdělovače je znázorněn na obr. 4.

Jak vyplývá z porovnání obou grafů, byla samovolná emise zesilovače akumulována linkou a superponována prostřednictvím přenosových kanálů.

c) Kanálová volba

Za účelem odesílání optického signálu odpovídajícím kanálem do každého z přijímačů 8a až 8d rozděluje rozdělovač 10 celkový přijímaný optický signál na odpovídající výstupy 11a až lid: z toho důvodu tento optický signál na každém výstupu dosahuje přímo selektivní odrazový filtr 13., který odráží pouze jemu odpovídající pásmo, zatímco zbývající část spektra je emitována z konce vlákna.

Pro zabránění výskytu rušivých odrazů vně z pásma odpovídajícího zvolenému signálu je konec optického vlákna, na kterém je vytvořena mřížka zakončen způsobem zabraňujícím takovému odrazu, například pomocí šikmého zářezu nebo podobných prostředků, které jsou velmi dobře známé ze stavu techniky.

Signál odražený z mřížky 13a. šířící se zpátky do směrového propojovacího členu 12a je pak odesílán do vlákna 12 a vystupujícího z propojovacího členu v poměru daném rozdělovacím poměrem vlastního propojovacího členu, například 50/50 a následně je odesílán na odpovídající přijímač 8a.

Signály odpovídající mřížkám 13b. 13c. 13d jsou odráženy stejným shora uvedeným způsobem a odesílány na odpovídající přijímače 8b, 8c, 8d.

Mřížky 13a až 13d jsou zvoleny tak, aby měli středovou vlnovou délku odrazového pásma vystředěnou na vlnovou délku každého z kanálů vysílanou prostřednictvím příslušných vysílačů, zaručujících korektní příjem zvoleného kanálu, zatímco ostatní kanály jsou vyloučeny.

Optický odpojovač 14 zabraňuje části odraženého signálu procházet skrze propojovací členy 12 a zároveň odchylování vzhledem k odpovídajícím přijímači 8. ve směru zpátky k předzesilovači 9., což může být příčinou provozních poruch uvedeného předzesilovače.

Pokud má použitý předzesilovač na svém výstupním vláknu včleněn vlastní optický odpojovač, může být odpojovač 14 ze soustavy vypuštěn.

V popsané konfiguraci je celkový optický výkon, přiváděný do rozdělovače 10 . například kolem 5 dBm (s výkonem na kanál rovným asi -5 dBm·, jak je možné vidět z grafu na obr. 4); rozdělovač 10 zavádí do soustavy rozdělováním vstupního výkonu na čtyři výstupy útlum kolem 7 dB, zatímco každý směrový propojovací člen 12. jestliže je shora stanoveného typu 50/50, zavádí útlum kolem 3,5 dB pro každý průchod (včetně rozdělovačích ztrát). Takto je celkový útlum na každém kanálu mezi vstupem do rozdělovače a vstupem do každého z přijímačů 8. asi kolem 14 dB při výkonu přijímače kolem -19 dBm, který je pro citlivost použitých přijímačů přijatelný.

Část signálu vystupující z větve 25 jednoho nebo více směrových propojovacích členů 12a až 12d může být využita například pro regulaci činnosti soustavy nebo podobně.

Vysoká stabilita vlnové délky odražené z mřížek 13 jak v čase, tak za přítomnosti možného teplotního rozmezí, zabezpečuje korektní příjem zvoleného kanálu.

Jestliže dochází ke kolísání vlnové délky vysílané z přenosových laserů, vysokému kolísáni teplot prostředí nebo některým dalším jevům, které mohou měnit středovou vlnovou délku přenosových kanálů nebo mřížkou odraženou vlnovou délku, je možné provádět jemné ladění vlnové délky odražené z mřížek například prostřednictvím regulace na stále stejnou teplotu.

U konkrétního provedení předloženého vynálezu jsou úseky 24a až 24c optického vlákna účelně uspořádány mezi směrovými propojovacími členy 12a až 12c a jim odpovídajícími mřížkami 13a až 13c. přičemž tyto úseky mají délku větší než polovina koherentní délky vlákna použitých optických zdrojů s rozdíly mezi délkami většími než uvedená polovina.

Koherentní délka vlákna, to je myšlená délka vlákna

L , ve které je signál generovaný z daného zdroje udržován O koherentní, je definována vztahem:

L_c = ν/π.delta.τ, kde: - v je rychlost šíření záření po délce optického vlákna a - delta.t je šířka linky optického zdroje vysílaného signálu.

Například pro laditelné polovodičové lasery typu DFB, používané ve zprostředkovači TXT-EM, které jsou dodávány na trh přihlašovatelem, mají například šířku linky kolem

delta.t = 10 MHz je na základě shora uvedeného	vztahu zdroj ů
vzhledem ke koherentní délce zvolena hodnota L_c = 6,5 m.	ve	vláknu použitých
Jestliže je konkrétně	^Lc	největší délkou mezi
vysílacími lasery použitými v	soustavě, je délka	prvního

úseku 24a příslušného optického vlákna ² Lc/2; délka druhého úseku 24b příslušného optického vlákna L2 ^ž Lc a délka třetího úseku 24c příslušného optického vlákna L₃ ž 3/2 L_c.

Mělo by být poznamenáno že, vzhledem k tomu, že je požadován fázový posuv kanálů mezi sebou navzájem, je nezbytné v soustavě aplikovat zpožďovací linky 24a až 24c na Xřech ze čtyř uvedených vlnových délek tak, že tři uvedené vlnové délky jsou mimo fázi vzhledem ke čtvrté vlnové délce, která žádnému posuvu podrobena nebyla.

Tímto způsobem, to je následkem dvojitého průchodu skrze úseky vláken, ve kterých je diference délky větší než polovina koherentní délky vláken optických zdrojů, jsou signály odrážené ve směru k rozdělovači 10 mezi sebou navzájem fázově nekorelované a zabraňují tak možnému výskytu nestabilních jevů způsobených parciální rekombinací těchto čtyř kanálů v rozdělovači 10.

Popsané uspořádání soustavy zaručuje pro všechny kanály stejný útlum a zároveň zajišťuje rovnoměrnost vvsílání.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob optické telekomunikace obsahující kroky:

generování alespoň dvou přenosových signálů s předem danými vlnovými délkami, navzájem od sebe odlišnými, multiplexování uvedených optických signálů s dělením podle vlnové délky v jednom přenosovém vláknu, vytvářející optický signál s mnoha vlnovými délkami, obsahující uvedené přenášené optické signály, přenášení uvedeného optického signálu s mnoha vlnovými délkami uvedeným optickým vláknem Jc přijímací stanici, předávání uvedeného optického signálu s mnoha vlnovými délkami obsahujícího uvedené optické přenášené signály do příslušné přijímací jednotky v uvedené stanici, přijímání optického signálu s mnoha vlnovými délkami v uvedení přijímací jednotce, separování uvedených přenášených optických signálů a jejich předávání do příslušných přijímačů, vyznačující se tím, že uvedený krok separace uvedených přenášených optických signálů zahrnuje:

propojování přijímaného optického signálu s mnoha vlnovými délkami s alespoň dvěma výstupními vlákny, v alespoň jednom z uvedených dvou vláken selektivní odrážení jednoho pásma vlnové délky z uvedeného optického signálu s mnoha vlnovými délkami, uvedené pásmo má šířku obsahující nejméně jeden z uvedených přenášených optických vláken tak, že uvedené odražené pásmo se šíří uvedeným výstupním vláknem v opačném směru k uvedenému optickému signálu s mnoha vlnovými délkami, oddělování uvedeného pásma odraženého od ovedeného výstupního vlákna a jeho předávání po přijímacím vláknu k příslušnému přijímači.

—“· — ~~ - < O Τ’ r— 23 > O r—' CC 2 c- —4 < Ξ 07 > o C o < Q

2. Způsob optické telekomunikace podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedený krok propojování uvedeného přijímaného optického signálu s mnoha vlnovými délkami obsahuje propojování uvedného signálu do několika výstupních vláken, jejichž počet je stejný jako je počet přenášených optických signálů.
3. Způsob optické telekomunikace podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedené selektivně odražené pásmo vlnové délky obsahuje pouze jeden samostatný sdělovací kanál z uvedných přenosových sdělovacích kanálů.

4. Způsob optické telekomunikace podle nároku 3, v y znač ující se tím, že uvedené odražené pásmo vlnové délky má šířku alespoň 2 nm 5. Způsob optické telekomunikace podle nároku 3 , v y znač ující se tím, že uvedené odražené pásmo vlnové délky má šířku 5 nm. 6. Způsob optické telekomunikace podle nároku 1, v y znač ující se tím, že uvedený krok propo-

jování optického signálu s mnoha vlnovými délkami předpokládá oddělování uvedeného signálu do předem daných částí.
7. Způsob optické telekomunikace podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedený krok separováni uvedeného odraženého pásma od uvedeného výstupního vlákna obsahuje separováni předem stanovené části signálu.
8. Způsob optické telekomunikace podle nároku 7, • 28 vyznačující se tím, že uvedená předem stanovená část signálu uvedeného odraženého pásma separovaná z uvedeného výstupního vlákna představuje 50%.
9. Optický telekomunikační systém, obsahující:

vysílací stanici optického signálu obsahující prvky pro generování přenášených signálů o alespoň dvou předem nastavených vlnových délkách a prvky multiplexu s dělením podle vlnové délky pro tyto přenášené signály na jednolinkové optické vlákno, přijímací stanici pro uvedené optické signály, linku z optického vlákna propojující uvedenou vysílací stanici a přijímací stanici, vyznačující se tím, že uvedená přijímací stanice optických signálů obsahuje prvky pro selektivní separaci uvedených přenášených signálů z linky optického vlákna, které obsahují:

jednu propojovací jednotku signálu, přizpůsobenou k rozdělování vstupního optického signálu do několika optických výstupů, alespoň dva odražeče selektované vlnové délky, které mají odražené pásmo obsahující alespoň jednu z uvedených předem stanovených vlnových délek a jsou spojené s jedním z uvedných optických výstupů, druhou propojovací jednotku signálu, spojenou s uvedeným selektivním odražečem, přizpůsobenou pro přijetí odraženého pásma a rozdělení uvedeného odraženého pásma do dvou výstupů v závislosti na předem stanovených poměrech, optický přijímač, propojený s jedním z uvedených výstupů druhé propojovací jednotky signálu.
10. Optický telekomunikační systém podle nároku 9, vyznačující se tím, že uvedená první propojovací jednotka signálu je propojovací jednotka neselektující vlnovou délku.
11. Optický telekomunikační systém podle nároku 9, vyznačující se tím, že uvedená druhá propojovací jednotka signálu je propojovací jednotka neselektující vlnovou délku.
12. Optický telekomunikační systém podle nároku 11, vyznačující se tím, že. uvedená druhá propojovací jednotka signálu je přímá propojovací jednotka.
13. Optický telekomunikační systém podle nároku 12, vyznačující se tím, že uvedená přímá propojovací jednotka má 50% poměr dělení.
14. Optický telekomunikační systém podle nároku 9, vyznačující se tím, že uvedený selektivní odražeč je Braggův mřížkový odražeč.

nároku 9, selektivní okolo předem
15. Optický telekomunikační systém podle vyznačující se tím, že uvedený odražeč má odrazové pásmo nejméně 0,3 nm stanovené středové vlnové délky.
16. Optický telekomunikační systém podle nároku 9, vyznačující se tím, že uvedený selektivní odražeč má odrazové pásmo nejméně 2 nm okolo předem stanovené středové vlnové délky.
17. Optický telekomunikační systém podle nároku 9, vyznačující se tím, že uvedená středová vlnová délka uvedeného selektivního odražeče odpovídá středové emisní vlnové délce alespoň jednoho z uvedených prvků generujících přenášený signál.
18. Optický telekomunikační systém podle nároku 14, vyznačující se tím, že uvedený selektivní odražeč je Braggům mřížkový odražeč s pevnou roztečí.
19. Optický telekomunikační systém podle nároku 14, vyznačující se tím, že uvedený selektivní odražeč je Braggům mřížkový odražeč s proměnnou roztečí.
20. Optický telekomunikační systém podle nároku 14, vyznačující se tím, že uvedený selektivní odražeč obsahuje regulátor teploty.
21. Optický telekomunikační systém podle nároku 9, vyznačující se tím, že uvedených selektivních odražečů je stejné množství jako přenosových kanálů.
22. Optická přijímací jednotka selektující vlnovou délku, vyznačující se tím, že obsahuje prvky pro selektivní separaci přenášených signálů multiplexem s dělením podle vlnové délky, které obsahují:

jednu propojovací jednotku signálu, přizpůsobenou k přivádění vstupního optického signálu do několika optických výstupů, alespoň dva odražeče selektované vlnové délky, které mají odražené pásmo obsahující alespoň jednu vlnovou délku jednoho z uvedených signálů spojených s jedním z uvedných optických výstupů, druhou propojovací jednotku signálu, spojenou s uvedeným selektivním odražečem, přizpůsobenou pro přijetí odraženého pásma a rozdělení uvedeného odraženého pásma do dvou výstupů v závislosti na předem stanovených poměrech, optický přijímač, propojený s jedním z uvedených výstupů druhé propojovací jednotky signálu.
23. Optická přijímací jednotka podle nároku 22, vyznačující se tím, že uvedená první propojovací jednotka signálu je propojovací jednotka neselektující vlnovou délku.
24. Optická přijímací jednotka podle nároku 22, vyznačující se tím, že uvedená druhá propojovací jednotka signálu je propojovací jednotka neselektující vlnovou délku.
25. Optická přijímací jednotka podle nároku 24, vyznačující se tím, že uvedená druhá propojovací jednotka signálu je přímá propojovací jednotka.
26. Optická přijímací jednotka podle nároku 25, vyznačující se tím, že uvedená přímá propojovací jednotka má 50% poměr dělení.
27. Optická přijímací jednotka podle nároku 22, vyznačující se tím, že uvedený selektivní odražeč je Bragguv mřížkový odražeč.
28. Optická přijímací jednotka podle nároku 22, vyznačující se tím, že uvedený selektivní odražeč má odrazové pásmo nejméně 0,3 nm okolo předem » stanovené středové vlnové délky.
29. Optická přijímací jednotka podle nároku 22, vyznačující se tím, že uvedený selektivní odražeč má odrazové pásmo nejméně 2 nm okolo předem stanovené středové vlnové délky.
30. Optická přijímací jednotka podle nároku 22, vyznačující se tím, že uvedený selektivní odražeč obsahuje regulátor teploty.
31. Optická přijímací jednotka podle nároku 22, vyznačující se tím, že uvedených selektivních odražečů je s výhodou stejné množství jako přenosových kanálů.