Оптическая система связи, волоконно-оптический усилитель и способ определения длины оптического активного волокна

Оптическая система связи, волоконно-оптический усилитель и способ определения длины оптического активного волокна

Реферат

 

Изобретение относится к оптическим системам связи с уплотнением по длинам волн. Технический результат состоит в повышении скорости передачи сигналов с уплотнением и обеспечении условий равномерного усиления в различных каналах. Оптическая система связи содержит в себе передающую станцию и принимающую станцию для оптических сигналов, соединенные одна с другой волоконно-оптической линией, включающей в себя оптические линейные усилители, имеющие легированное редкоземельным материалом активное волокно и соединенные последовательно, в которой передающая станция содержит в себе средство генерирования, предназначенное для вырабатывания сигналов на нескольких заранее заданных длинах волн, и средство переноса, предназначенное для переноса упомянутых сигналов в одну волоконно-оптическую линию, а упомянутая станция приема оптического сигнала содержит в себе средство выделения, предназначенное для выделения упомянутых сигналов, в которой по меньшей мере один из упомянутых оптических линейных усилителей имеет легирующие примеси, длину волокна и мощность накачки. 3 с. и 21 з.п.ф-лы, 29 ил., 4 табл.

Настоящее изобретение касается системы связи, включающей в себя оптические усилители, в частности приспособление для передачи с уплотнением по длинам волн (УДВ) (в последующем называемой передачей с УДВ).

При передаче с уплотнением по длинам волн требуется передавать несколько каналов или передаваемых сигналов, независимо друг от друга по одной и той же линии, состоящей из оптического волокна, посредством уплотнения в области оптических частот; передаваемые каналы могут быть как цифровыми, так и аналоговыми, и отличаются друг от друга потому, что каждый из них связан с определенной частотой.

При каждой передаче разные каналы должны быть по существу эквивалентными друг друга, то есть ни один из них не должен быть более или менее привилегированным по отношению к другим с точки зрения уровня или качества сигнала.

При наличии усилителей, в частности оптических усилителей, необходимо, чтобы по существу они имели одинаковые характеристики для всех передаваемых каналов; кроме того, чтобы обеспечить возможность передачи большого количества каналов, требуется широкая полоса, в которой может работать усилитель.

Оптические усилители базируются на свойствах флуоресцирующей легирующей примеси, и в частности эрбия, вводимого в качестве легирующей примеси в сердцевину оптического волокна. На самом деле, эрбий, возбуждаемый световым источником энергии накачки, проявляет высокое излучение в диапазоне длин волн, соответствующем диапазону минимального ослабления света в основанных на двуокиси кремния оптических волокон.

Когда по легированному эрбием волокну, где эрбий поддерживается в возбужденном состоянии, пропускается световой сигнал с длиной волны, соответствующей такому высокому излучению, сигнал вызывает переход атомов эрбия, возбужденных до более низкого уровня световым излучением, возбуждаемым до длины волны самого сигнала, вырабатывая, таким образом, усиление сигнала.

Начиная от возбужденного состояния происходит также спонтанный распад атомов эрбия, который генерирует хаотическое излучение, составляющее "фоновый шум", перекрывающий стимулированное излучение, соответствующее усиленному сигналу.

Световое излучение, генерируемое посредством введения световой энергии накачки в "легированное" или активное волокно, может появляться на нескольких длинах волн типичного легирующего вещества, обеспечивая тем самым происхождение спектра флуоресценции в волокне.

Чтобы добиться наибольшего усиления сигнала посредством оптического волокна выше описанного типа, в месте с высоким отношением сигнала к шуму, подходящим для правильного приема самого сигнала, в оптических системах связи обычно используется сигнала, который генерируется лазерным излучателем и имеет длину волны, соответствующую максимуму в предполагаемой полосе кривой спектра флуоресценции волокна, включающего используемое легирующее вещество, или максимум излучения.

С другой стороны, легированные эрбием волокна имеют спектр излучения с пиком ограниченной ширины, характеристики которого сильно зависят от стекловолоконной системы, в которую вводят эрбий в качестве легирующей примеси, и спектральной области такой интенсивности в диапазоне длин волн, примыкающем к вышеупомянутому пику, в интересующем диапазоне длин волн, что считается возможным использование оптических усилителей, предназначенных для усиления сигнала в широком диапазоне.

Однако известные легированные эрбием оптические волокна проявляют неровный ход спектра излучения. Этот неровный ход действует на возможность достижения равномерного усиления по всей выбранной полосе.

Чтобы получить по существу "пологую" кривую усиления, то есть, по возможности, более постоянное усиление на различных длинах волн, посредством устранения источников помех из-за спонтанного излучения, можно использовать фильтрующие элементы, типа элементов, описанных, например, в патентах EP 426.222, EP 441.211, EP 417.441, выданных тому же заявителю.

Однако в этих патентах работа усилителей при наличии уплотнения по длинам волн не описывается и, кроме того, не рассматривается работа при наличии нескольких усилителей, соединенных между собой по каскадной схеме.

Профиль спектра излучения сильно зависит от имеющихся в сердцевине оптического волокна легирующих примесей, чтобы увеличивать его показатель преломления, как показано, например, в патенте США N 5.282.079, в котором показано, что спектр флуоресценции оптического волокна, легированного алюминием и эрбием, имеет менее заметный пик и перемещен к нижней части длин волн, чем у оптического волокна, легированного германием и эрбием (максимум находится на длине волны примерно 1532 нанометра). Такое оптическое волокон имеет числовую апертуру (ЧА), равную 0,15.

В работе ECOC 1993 г., Th C 12.1 на стр. 1-4 описывается волокно для оптического усилителя, легированное алюминием и лантаном, имеющее очень низкую чувствительность к водороду. Описанное легированное алюминием оптическое волокно имеет числовую апертуру, равную 0,16, а волокно, легированное алюминием и лантаном, имеет числовую апертуру, равную 0,30.

В работе ECOC 1993 г., Tu 4, на стр. 181-184 раскрыты оптические усилители, имеющие легированные эрбием волокна. Описаны эксперименты, выполненные на волокнах, сердцевины которых легированы алюминием, алюминием с германием и лантаном с алюминием, и лучшие результаты были получены в случае волокон, легированных алюминием с лантаном.

В Документах по электронике от 6 июня 1991 г., том 27, N 12, на стр. 1065-1067 указано, что в оптических усилителях, имеющих легированное эрбием волокно, при одновременном добавлении окиси алюминия, обеспечена возможность получения более высокого и более пологого профиля усиления. В статье описаны усилители, имеющие оптическое волокно, легированное окисью алюминия, германием и эрбием, при сравнении с усилителями, имеющими оптическое волокно, легированное лантаном, германием и эрбием, и в ней установлено, что в первом случае получается самое большое уплощение характеристики усиления.

В работе ECOC 1991 г. , TuPs1-3 на стр. 285-288 описано волокно типа Al₂O₃-SiO₂, легированное эрбием и лантаном, для цели получения более высокого показателя преломления и снижения образования сгустков, содержащих ионы эрбия. Показано, что спектры флуоресценции и поглощения оптического волокна, легированного эрбием и лантаном, очень сходны с такими же спектрами оптического волокна из Al₂O₃-SiO₂ с эрбиевой примесью. Была получена числовая апертура 0,31, а также концентрация эрбия, равная 2310¹⁸ см^-3.

В документах ECOC 1989 г., поступивших после последнего срока, РДА-8, на стр. 33-36, от 10-14 сентября 1989 г., описан эксперимент, произведенный на двенадцати оптических усилителях, соединенных по каскадной схеме, в которых использовали легированное эрбием волокно. Была использована одна длина волны сигнала, равная 1,536 мкм, и было отмечено, что для устойчивой работы требуется управление длиной волны сигнала 0,01 нанометра (нм) ввиду того, что при изменении длины волны сигнала быстро уменьшаются характеристики частотных ошибок.

В патенте США N 5.117.303 раскрыта оптическая система передачи, содержащая последовательно соединенные оптические усилители, которые на основании принятых расчетов дают высокое отношение сигнал-шум при работе в насыщенном режиме.

Описанные усилители имеют оптическое волокно, легированное эрбием, и сердцевину из Al₂O₃-SiO₂. Обеспечено использование фильтров. Расчетная характеристика достигается на одной длине волны, а подаваемый сигнал в широком диапазоне длин волн, создающий такую же характеристику, не обеспечивается.

В патенте США N 5.111.334 описан многокаскадный усилитель, в котором волокно в каждом каскаде отличается друг от друга по длине, легирующей примеси или исходному материалу, чтобы получить максимальное усиление в широком диапазоне длин волн. Для получения характеристики с низкой пульсацией обеспечено использование большого количества каскадов, соответствующих различным длинам волн сигналов.

В соответствии с этим патентом обеспечена возможность получения равномерного усиления в широком диапазоне длин волн в случае сигналов, одновременно подаваемых однотипными волокнами, имеющими одну и ту же длину волны максимального усиления при изменении длины волокна.

В этой связи следует отметить, что легированные эрбием оптические волокна обнаруживают одну длину волны максимального усиления, которая не зависит от длины оптического волокна. Кроме того, в этом патенте рассмотрена проблема выполнения передачи через несколько соединенных по каскадной схеме усилителей.

В Документах по фотонной технике Института инженеров по электротехнике и электронике, том 4, N 8 за август 1992 г. на стр. 920 - 922 А.Р. Крапливи и др. описана система уплотнения по длинам волн с усилением, в которой выравнивание усиления выполняется с помощью информации, передаваемой по телеметрии. В этой системе обеспечивается выравнивание характеристики, с точки зрения отношения сигнала к шуму, посредством итеративного регулирования сигнала при ослаблении, на основании сигналов, полученных при приеме. Обратная информация передается телеметрическим способом.

В Журнале по технике световых волн, том 8, N 9 за сентябрь 1990 г., М. Мидом и др. описываются действия смешивания между сигналами в системе с большим количеством длин волн, которое происходит из-за нелинейного характера оптических одномодовых волокон; не обеспечены соединенные по каскадной схеме линейные усилители.

В патенте США N 5.088.095 и Документах по Электронике от 28 марта 1991 года, том 27, N 7 теми же авторами описан способ управления усилением в усилителе на легированном эрбием волокне, при котором усилитель расположен в форме лазерного контура с обратной связью по длине волны, отличной от длины волны и подлежащего усилению сигнала.

Обеспечивается цепь обратной связи для использования в рабочих условиях усилителя, и такое применение не относится к критериям конструкции усилителей.

В патенте США N 5.280.383 описан двухкаскадный усилитель, в котором первый каскад работает в условиях малого сигнала, а второй каскад работает в условиях насыщения, обеспечивая тем самым нелинейность амплитудной характеристики, происходит уменьшение требуемой мощности накачки.

Было обнаружено, что в соответствии с настоящим изобретением связь можно осуществлять посредством передачи с уплотнением по длинам волн с высокой общей скоростью по оптической линии с усилением с помощью средств размещения на станциях передачи и приема, предназначенных для выполнения преобразования внешних сигналов на нескольких длинах волн и восстановления этих же сигналов таким образом, чтобы у них оказались характеристики, подходящие для приемного устройства или приемных устройств, совместно с линейными усилителями, имеющими структурные и операционные характеристики, приспособленные для обеспечения условий равномерного усиления в различных каналах.

В оптической системе связи, включающей в себя: - станцию передачи оптических сигналов; - станцию приема упомянутых оптических сигналов; - волоконно-оптическую линию, соединяющую упомянутые станции передачи и приема, где упомянутая волоконно-оптическая линия включает в себя по меньшей мере два волоконно-оптических активных линейных усилителя, легированных редкоземельным материалом, соединенных последовательно и обеспеченных средствами накачки для упомянутого активного оптического волокна, согласно изобретению - упомянутая станция передачи оптического сигнала содержит в себе средство генерирования, предназначенное для вырабатывания сигналов передачи по меньшей мере на двух длинах волн, находящихся в полосе заранее заданной ширины, и средство, предназначенное для переноса упомянутых сигналов в одну волоконно-оптическую линию, - упомянутая станция приема оптического сигнала содержит в себе средство выделения, предназначенное для выделения упомянутых сигналов передачи из упомянутой одной волоконно-оптической линии, в которой по меньшей мере один из упомянутых оптических линейных усилителей имеет легирующие примеси в активном оптическом волокне, данную длину активного оптического волокна и заранее заданную мощность средства накачки, так что в сочетании они дают увеличение на входе упомянутой принимающей станции отношения оптического сигнала к шуму для упомянутых сигналов, которое для сигналов с различными длинами волн имеет различие меньше 2 дБ и составляет более 15 дБ для каждого одного из упомянутых сигналов (в полосе 0,5 нм), когда упомянутые сигналы одновременно передаются при наличии общей оптической энергии, поступающей в упомянутые оптические линейные усилители, которая равна по меньшей мере 16 дБ, отсчитываемых относительно уровня 1 мВт.

В предпочтительном варианте осуществления система связи на большом количестве длин волн отличается тем, что упомянутая передающая станция содержит в себе: - средство приема, предназначенное для приема внешних оптических сигналов по меньшей мере в два независимых канала, - средство преобразования, предназначенное для преобразования упомянутых оптических сигналов в электрическую форму, - средство генерирования, предназначенное для вырабатывания сигналов передачи на различных длинах волн, в зависимости от количества независимых каналов упомянутых внешних сигналов, которые воспроизводят упомянутые внешние оптические сигналы и - средство переноса, предназначенное для переноса упомянутых сигналов в одну волоконно-оптическую линию, и упомянутая принимающая станция содержит в себе: - средство выделения, предназначенное для выделения упомянутых сигналов передачи из упомянутой одной волоконно-оптической линии, - средство преобразования, предназначенное для преобразования упомянутых принятых сигналов в электрическую форму, и - средство выделения, предназначенное для выполнения выделенного излучения упомянутых принятых сигналов.

Упомянутая заранее заданная полоса длин волн предпочтительно простирается по меньшей мере на 20 нм.

Упомянутое средство генерирования, предназначенное для вырабатывания сигналов передачи, предпочтительно включает в себя средство, предназначенное для вырабатывания сигналов по меньшей мере на четырех различных длинах волн, находящихся в упомянутой заранее заданной полосе длин волн.

Упомянутые сигналы предпочтительно расположены в полосе между 1536 и 1555 нм.

В предпочтительном варианте осуществления, по меньшей мере один из упомянутых оптических усилителей имеет активное оптическое волокно, общая длина которого на заранее заданную величину меньше длины при максимальном усилении для мощности накачки, подаваемой соединенным с ним средством накачки.

Более предпочтительно, упомянутая длина оптического волокна такая, что когда усилитель соединен в контуре, в котором по меньшей мере одна часть выходящего сигнала поступает в усилитель, излучение из усилителя обеспечивает два устойчивых пика эмиссии на двух различных длинах волн, находящихся в упомянутой полосе с заранее заданной мощностью упомянутого выходящего сигнала, согласованной с рабочей мощностью усилителя.

В частности, упомянутое средство генерирования, предназначенное для вырабатывания сигналов передачи, состоит для каждого из упомянутых сигналов передачи из лазера, работающего в режиме непрерывного излучения, связанного с внешним модулятором. В свою очередь, упомянутое средство переносчика, предназначенное для переноса упомянутых сигналов в одну волоконно-оптическую линию, содержит в себе соответственные оптические соединители, выбираемые на длину волны.

Дополнительно и в частности, упомянутое средство выделения, предназначенное для выделения упомянутых сигналов передачи из упомянутой одной волоконно-оптической линии упомянутой станции приема оптического сигнала, содержит в себе соответствующие волоконно-оптический делитель и полосовой фильтр для каждой из длин волн упомянутых передаваемых сигналов.

Упомянутые легированные редкоземельным материалом оптические линейные усилители предпочтительно содержат в себе по меньшей мере одно легированное эрбием активное волокно.

Более предпочтительно упомянутое активное волокно содержит в себе в качестве изменяющих индекс легирующих примесей лантан, германий и окись алюминия.

В соответствии с другим аспектом, настоящее изобретение касается волоконно-оптического усилителя, содержащего: - легированное редкоземельным элементом активное волокно, приспособленное для генерирования светового излучения в диапазоне длин волн сигналов под действием светового источника на длине волны накачки, - средство накачки для упомянутого активного волокна, имеющее оптическую мощность заранее заданной величины на упомянутой длине волны накачки, отличающегося тем, что упомянутое активное волокно имеет такую длину, что когда часть сигнала из упомянутого активного волокна подается на вход самого активного волокна, то при наличии светового источника накачки появляется устойчивое излучение на двух различных длинах волн в упомянутом одном диапазоне длин волн с заранее заданной общей оптической мощностью упомянутого выходного сигнала.

В частности, упомянутая заранее заданная мощность связана с рабочей мощностью усилителя.

В этом варианте осуществления соответствующий настоящему изобретению волоконно-оптический усилитель содержит в себе один каскад усиления.

В качестве альтернативы соответствующий настоящему изобретению волоконно-оптический усилитель содержит в себе по меньшей мере два последовательно соединенных каскада усиления, каждый из которых обеспечен соответственными средствами удлинения и накачки активного волокна, и отличается тем, что упомянутая длина активного волокна представляет сумму длин упомянутых удлинений активного волокна, а упомянутая оптическая мощность накачки заранее заданной величины представляет сумму оптических мощностей, подаваемых упомянутым средством накачки в соответственные удлинения активного волокна.

В этом случае, в частности упомянутая длина активного волокна представляет собой длину волокна по меньшей мере одного каскада, определяемую на основании мощности накачки, подаваемой в сам каскад.

В соответствии еще с одним аспектом настоящее изобретение касается способа определения оптической длины активного волокна в оптическом усилителе, в частности для работы по каскадной схеме в системе с большим количеством длин волн, согласно изобретению содержит следующие этапы: - располагают оптический усилитель, имеющий вход и выход для оптического сигнала, содержащий в себе легированное редкоземельным материалом активное волокно и средство накачки для упомянутого активного волокна, имеющее заранее заданную мощность накачки, - осуществляют оптическое соединение выхода упомянутого усилителя с его входом, - снабжают упомянутое активное волокно световой энергией накачки посредством упомянутого средства накачки, вызывающей световое излучение в упомянутом активном волокне, составляющее сигнал излучения из усилителя, - управляют спектром и оптической мощностью упомянутого сигнала излучения, - осуществляют выбор длины упомянутого активного волокна, при которой упомянутый спектр обнаруживает два устойчивых пика излучения на двух различных длинах волн в заранее заданном диапазоне длин волн с заранее заданной мощностью упомянутого сигнала излучения.

В соответствии с вышеупомянутым способом между оптически соединенными выходом и входом упомянутого усилителя предпочтительно обеспечивают размещение средства оптического ослабления, имеющее регулируемое ослабление, причем упомянутое средство ослабления настраивают таким образом, чтобы и вызывать такое ослабление упомянутого сигнала излучения между выходом и входом упомянутого усилителя, при котором мощность упомянутого сигнала излучения оказывается равной упомянутому заранее заданному значению. В частности, упомянутая заранее заданная величина мощности упомянутого сигнала излучения связывается с обеспеченной рабочей мощностью излучения.

В частности, соответствующий изобретению способ, если в нем упомянутый усилитель представляет собой двухкаскадный или многокаскадный усилитель, отличается тем, что выбирается длина волокна по меньшей мере одного из упомянутых каскадов.

В том случае, если упомянутый усилитель представляет собой двухкаскадный или многокаскадный усилитель, способ согласно настоящему изобретению содержит в себе следующие этапы: - располагают усилитель таким образом, что длину активного волокна по меньшей мере одного каскада выбирают на максимальное усиление в отношении снабжаемой его мощности накачки, - осуществляют соединение выхода усилителя с его входом; - управляют спектром и оптической мощностью сигнала излучения упомянутого усилителя при наличии соответственных мощностей накачки, подаваемых в каждый из упомянутых каскадов, и - выбирают длину активного волокна по меньшей мере одного из каскадов усилителей, при которой упомянутый спектр обнаруживает два устойчивых пика излучения на двух различных длинах волн в заранее заданном диапазоне длин волн с заранее заданной мощностью упомянутого сигнала излучения.

Более конкретно, выбирают длину активного волокна только одного конечного каскада усилителя.

В качестве альтернативы в соответствующем изобретению способе при наличии конкретных требований к применению упомянутый выбор длины активного волокна выполняют для всех каскадов по отдельности, причем каждый из них испытывается отдельно.

В дальнейшем изобретение поясняется конкретным вариантом его выполнения.

Дополнительные подробности приведены в последующем описании со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых: Фиг. 1 представляет схему соответствующей настоящему изобретению системы связи на большом количестве длин волн.

Фиг. 2 представляет оптический линейный усилитель, предназначенный для использования в показанной на фиг. 1 системе, соответствующей первой конфигурации.

Фиг. 3 представляет оптический линейный усилитель, предназначенный для использования в показанной на фиг. 1 системе, соответствующий второй конфигурации.

Фиг. 4 представляет оптический усилитель, обеспеченный фильтром с двумя сердецевинами.

Фиг. 5 представляет экспериментальную конфигурацию, предназначенную для определения спектрального излучения легированных эрбием оптических волокон для использования в оптических усилителях.

Фиг. 6 представляет графики спектрального излучения волокон, сравниваемые друг с другом.

Фиг. 7 представляет уровни мощности сигналов, подаваемых на вход бустера в экспериментах, выполняемых с использованием соответствующей показанной на фиг. 1 схеме системы связи.

Фиг. 8-13 представляют уровни мощности сигналов в последующих каскадах усиления, полученные в экспериментах, в которых использованы соответствующие изобретению усилители.

Фиг. 14-18 представляют уровни мощности сигналов в последующих каскадах усиления, полученные в экспериментах, в которых использованы соответствующие изобретению усилители, активное волокно которых имеет неоптическую длину и предварительное выравнивание.

Фиг. 19-23 представляют уровни мощности сигналов в последующих каскадах усиления, полученные в эксперименте, в котором использованы соответствующие известным в технике усилители.

Фиг. 24 является качественным представлением условий оптического выбора длины активного волокна в линейном усилителе.

Фиг. 25 представляет схему устройства, предназначенного для определения оптической длины активного волокна в линейных усилителях.

Фиг. 26 представляет спектр излучения показанного на фиг. 25 устройства в случае недостаточной длины волокна.

Фиг. 27 представляет спектр излучения показанного на фиг. 25 устройства в случае оптимальной длины волокна.

Фиг. 28 представляет спектр излучения показанного на фиг. 25 устройства в случае чрезмерной длины волокна.

Фиг. 29 представляет схему устройства сопряжения с передающей стороны.

Как показано на фиг. 1, соответствующая настоящему изобретению оптическая многоканальная система связи с уплотнением по длине волн обеспечивается несколькими (четырьмя в показанном примере) источниками оптических исходных сигналов 1a, 1b, 1c, 1d, где каждый из упомянутых сигналов, называемых "внешними сигналами", обладает своими собственными характеристиками передачи, такими как длина волны, тип модуляции, мощность. Вырабатываемые такими источниками сигналы поступают на передающую станцию 1, причем каждый из них подается на соответствующее согласующее устройство 2a, 2b, 2c, 2d, приспособленное для приема внешних оптических исходных сигналов, детектирования их и вновь восстановления их с новыми характеристиками, приспособленными для системы передачи.

В частности, упомянутые устройства сопряжения вырабатывают соответственные рабочие сигналы длин волн, находящихся в полезной рабочей полосе усилителей, последовательно расположенных в системе.

В патенте США N 5.267.073, выданный тому же заявителю, описание которого включено в настоящую заявку путем ссылки, описаны устройства сопряжения, которые, в частности, содержат передающее переходное устройство, сконструированное для преобразования оптического входного сигнала в форму, приспособленную для оптической линии передачи, и принимающее переходное устройство, сконструированное для восстановления переданного сигнала в форму, подходящую для принимающего устройства.

Для использования в соответствующей настоящему изобретению системе передающее переходное устройство содержит в себе лазер внешнего типа модуляции в качестве лазера, предназначенного для генерирования выходного сигнала.

Схема устройства сопряжения для передачи такого типа, который приспособлен для использования в настоящем изобретении, показана на фиг. 29. На этом чертежи для ясности оптические соединения представлены сплошной линией, тогда как соединения электрического типа представлены пунктирной линией.

Оптический сигнал от одного из источников 1a, 1b, 1c, 1d, например, от источника 1a, как показано на чертеже, принимает фотоприемник (фотодиод) 41, испускающий электрический сигнал, который подается на электронный усилитель 42.

Электрический выходной сигнал с усилителя 42 подается в управляющую цепь 43 модулируемого лазерного излучателя, в общем показанного позицией 44, приспособленную для генерирования оптического сигнала на выбранной длине волны, содержащего информацию входного сигнала.

К схеме управления 43 подходящим образом подсоединена также проводящая схема 45 служебного канала.

Модулируемый лазерный излучатель содержит в себе лазер 46 и внешний модулятор 47, например, Мэк-Зендерного типа, управляемый выходным сигналом схемы 43.

Схема 48 управляет длиной волны излучения лазера 46, поддерживая ее постоянной, соответствующей ранее выбранному значению, и компенсируя возможные внешние возмущения типа температурных и им подобных.

Устройства сопряжения вышеупомянутого типа для приема описаны в вышеупомянутом патенте и указаны заявителем под фирменным названием ТХТ/Е-ЕМ.

После этого упомянутые оптические рабочие сигналы подаются на схему объединения сигналов 3, приспособленную для одновременной посылки по одному оптическому выходному волокну 4 рабочих сигналов на длинах волн.

Обычно схема объединения сигналов 3 представляет собой оптическое пассивное устройство, с помощью которого оптические сигналы, передаваемые по отдельным оптическим волокнам, складываются в одном оптическом волокне; устройства этого типа состоят, например, из соединителей типа сплавных волокон, плоской оптики, интегральной оптики и так далее.

В качестве примера подходящей схемой объединения является объединитель типа 1х4 SMTC-0104-1550-A-H, имеющийся у фирмы "Е-ТЕК ДАЙНЕМИК, Инк." 1885 Ланди Авеню, г. Сан-Хосе, штат Калифорния (США).

По оптическому волокну 4 упомянутые рабочие сигналы, в последующем называемые сигналами S1, S2, S3, S4, поступают на усилитель мощности 5, который увеличивает их уровень до достижения ими значения, достаточного для обеспечения возможности прохождения ими по последующей части оптического волокна, имеющейся перед новым средством усиления, поддерживая достаточный уровень мощности в конце для обеспечения требуемого качества передачи.

Следовательно, первая часть 6a оптической линии соединена с усилителем мощности 5. Эту первую часть обычно изготавливают из одномодового оптического волокна, типа волокна со ступенчатым законом коэффициента преломления по поперечному сечению, введенного в соответственный волоконно-оптический кабель, имеющий длину несколько десятков (или сотен) километров, например, длину около 100 км.

Хотя в некоторых случаях можно использовать также оптические волокна типа волокон со смещением дисперсии, нашли, что для соединений вышеупомянутого типа обычно предпочитают волокна типа волокон со ступенчатым законом коэффициента преломления по поперечному сечению вследствие того, что в волокнах со смещением дисперсии возможно появление действий нелинейной интермодуляции между близкорасположенными каналами, и эти действия имеют высокую степень, если расстояние между упомянутыми каналами очень маленькое.

В конце упомянутой первой части 6a оптической линии расположен первый оптический усилитель 7a, приспособленный для приема сигналов, ослабленных во время их прохождения по волокну, и усиливает их до уровня, достаточного для подачи на вторую часть оптического волокна 6b, имеющего такие же характеристики, как и у предыдущего волокна.

Последующие линейные усилители 7b, 7c, 7d и соответственные части оптического волокна 6c, 6d, 6e перекрывают требуемое общее расстояние передачи, пока не будет достигнута принимающая станция 8, которая включает в себя предварительный усилитель 9, приспособленный для приема сигналов и их усиления, компенсируя потери, происходящие в результате прохождения через последующие демультиплексирующие устройства, пока не будет получен уровень мощности, подходящий для чувствительности принимающих устройств.

С предварительного усилителя 9 сигналы поступают на аппаратуру разуплотнения 10, в которой эти сигналы разделяются в зависимости от соответственных длин волн, и затем подаются на устройства сопряжения 10a, 10b, 10c, 10d, приспособленные для приема оптических сигналов, имеющих характеристики, подходящие для системы передачи, и для восстановления их до оптических характеристик или других характеристик, во всяком случае приспособленных к соответствующей принимающей аппаратуре 11a, 11b, 11c, 11d.

Устройство разуплотнения 10 представляет собой устройство, приспособленное для распределения по нескольким оптическим волокнам оптических сигналов, подаваемых во входное волокно, разделения их в зависимости от соответственных длин волн. Каждое из устройств разуплотнения может состоять из разветвителя со сварными волокнами, делящего входной сигнал на сигналы по нескольким выходным волокнам, в частности по четырем волокнам. Каждый из упомянутых сигналов подается на полосовой фильтр, центрированный на каждой из интересующих длин волн. Например, можно использовать элемент, аналогичный уже описанному устройству объединения сигналов 3, смонтированный в обратной конфигурации в сочетании с соответственными полосовыми фильтрами. Полосовые фильтры вышеупомянутого типа имеются, например, у фирмы "Микроноптикс, Инк", 2901 Бафорд Хви, Свит 100, г. Атланта, шт. Джорджия (США). Подходящей моделью является FFP-100.

Описанная конфигурация, в частности, дает удовлетворительные результаты при передачах на расстояния, примерно равные 500 км, с высокой скоростью передачи, например, порядка 2,5 Гбит в секунду (при четырех объединенных длинах волн получается способность передачи, соответствующая 10 Гбит в секунду на каждой отдельной длине волны), используя четыре линейных усилителя, усилитель мощности и предварительный усилитель. В настоящем изобретении и для вышеупомянутого использования усилитель мощности 5 представляет собой, например, волоконно-оптический усилитель промышленного типа, имеющий следующие характеристики: - входная мощность - 5 - +2 дБ, отсчитываемых относительно уровня 1 мВт, - выходная мощность 13 дБ, отсчитываемых относительно уровня 1 мВт, - рабочая длина волны 1530 - 1560 нм.

В усилителе мощности не используется узкополосный режекторный фильтр.

Подходящей моделью является ТРА/Е-12, запущенный заявителем в серийное производство.

В упомянутом предварительном усилителе используется легированное эрбием активное оптическое волокно типа волокна с легирующими примесями алюминия, германия, эрбия.

Под термином "усилитель мощности" подразумевается усилитель, работающий в режиме насыщения, в котором выходная мощность зависит от мощности накачки, как подробно описано в Европейском патенте N EP-439.867, включенном в настоящее описание путем ссылки.

В настоящем изобретении и для вышеописанного использования под термином "предварительный усилитель" подразумевается усилитель, расположенный на конце линии, способный усиливать подлежащий подаче на приемное устройство сигнал, до значения обычно выше порога чувствительности самого приемного устройства (например, от -26 до -11 дБ, отсчитываемых относительно уровня 1 мВт, на входе приемного устройства), в то же время внося более низкий возможный шум и сохраняя выравнивание сигнала.

В описанном эксперименте для изготовления предварительного усилителя 9 был использован однокаскадный линейный усилитель, в котором использовано такое же активное волокно, как и в описанных ниже усилителях 7a-7c, и смонтирован в конфигурации совместного распространения. Для конкретных практических реализаций можно выбрать предварительный усилитель, специально сконструированный для конкретной цели.

Конфигурацию вышеописанной системы передачи, в частности, приспосабливают для обеспечения требуемой характеристики, особенно для передачи с уплотнением по длинам волн по нескольким каналам, при наличии конкретного выбора характеристик линейного усилителя, составляющего ее часть, в частности, в отношении способности передачи выбранных длин волн без нанесения ими какого-либо ущерба другим.

В частности, при наличии усилителей, приспособленных для работы по каскадной схеме, можно обеспечить одинаковый режим для всех каналов, используя линейные усилители, способные обеспечивать по существу равномерную (или "плоскую") амплитудно-частотную характеристику на различных длинах волн, при работе в случае соединения по каскадной схеме.

Согласно настоящему изобретению усилитель, предназначенный для использования в качестве линейного усилителя, можно изготовить по схеме, показанной на фиг. 2, и он содержит в себе легированное эрбием активное волокно и подсоединенный к нему через дихроичный соединитель 14 соответственный лазер нака