Устройство для ослабления оптического шума, возникающего из- за четырехволнового смещения

Устройство для ослабления оптического шума, возникающего из- за четырехволнового смещения

Реферат

 

Изобретение относится к оптической схеме для ослабления оптического шума. Оптическая телекоммуникационная система содержит, по меньшей мере, два источника оптических сигналов, модулированных на равных длинах волн, имеющих соответствующие времена когерентности, мультиплексор для мультиплексирования сигналов в один общий волоконный световод, волоконно-оптическую линию, подсоединенную одним концом к общему волоконному световоду мультиплексора, средство для приема сигналов, элемент для ослабления четырехволнового смешения (PwM) между сигналами, оптически связанный последовательно вдоль волоконно-оптической линии. Элемент ослабления РwМ содержит оптическую схему. Схема включает в себя, по меньшей мере, два селективных фильтра, настроенный каждый на диапазон длин волн, содержащий один из оптических сигналов. Фильтры оптически соединены последовательно друг с другом через оптический тракт. Длина, по меньшей мере, одной секции оптического тракта между двумя следующими друг за другом фильтрами больше длины, соответствующей времени когерентности, по меньшей мере, одного из источников оптических сигналов. Изобретение позволяет на практике уменьшать мощность излучения, возникающего из-за четырехволнового смешения. 3 с. и 16 з.п. ф-лы, 10 ил., 1 табл.

Изобретение относится к оптической схеме для ослабления оптического шума, являющегося результатом взаимодействия оптических сигналов вдоль оптической линии связи, к оптическому усилителю, включающему указанную схему для ослабления четырехволнового взаимодействия, к оптической системе связи, имеющей пониженный уровень шума от четырехволнового взаимодействия, которая включает линию передачи с каскадными усилителями, и способу для передачи оптических сигналов, имеющих пониженный уровень шума из-за четырехволнового взаимодействия.

Четырехволновое взаимодействие, известное также как четырехфотонное взаимодействие или четырехволновое смешение (FWM), является нелинейным эффектом третьего порядка, сопровождающимся генерированием нового сигнала, возникающего от взаимодействия трех существующих сигиалов. Частота f_F вновь генерируемого сигнала связана с частотами f_i, f_j и f_k взаимодействующих сигиалов соотношением: f_F = f_i, f_j, f_k.

Наибольшая эффективность при генерировании нового сигнала или четвертой волны имеет место тогда, когда поляризации взаимодействующих сигналов выровнены и в то же время выполняется условие согласования фаз = (f_i)+(f_j)-(f_k)-(f_F) = 0, где (f) - - постоянная распространения сигнала на частоте f.

Взаимодействующие сигналы необязательно являются тремя отдельными сигналами. Четырехволновое смешение может также иметь место как результат взаимодействия сигналов от двух источников (вырожденный случай). При наличии только двух взаимодействующих сигналов, например, на частотах f_i и f_k могут возникнуть сигналы с частотами f_F = 2 f_i-f_k и f_F = 2 f_k - f_i, Четырехволновое смешение является препятствием для волоконно-оптической связи, использующей способ уплотнения спектра (WDM). Согласно этому способу несколько независящих друг от друга каналов связи, имеющих каждый конкретную длину волны, одновременно передаются по линии связи, обычно состоящей из оптического волокна (волоконного световода).

Благодаря вышеупомянутому нелинейному явлению третьего порядка при наличии высокоинтенсивного излучения в сердцевине волокна (особенно при наличии усиления) и больших длин взаимодействия между сигналами может иметь место генерирование сигналов из-за эффекта интермодуляции между парами или тройками сигналов благодаря FWM. Такое явление описано, например, в журнале Journal of Lightwave Technology, том 8, 9, сентябрь 1990, стр. 1402-1408.

Длины волн генерируемых сигналов могут попасть внутрь диапазона, используемого для каналов связи, и, в частности, могут совпасть или быть очень близки к длине волны одного из каналов; вероятность этого быстро растет с ростом количества каналов, используемых для связи.

Известно, что световые сигналы, посылаемые по оптоволоконной линии, на своем пути ослабляются, что вызывает необходимость их усиления с помощью соответствующих усилителей, размещаемых вдоль линии с заданными интервалами.

С этой целью удобно использовать оптические усилители, посредством которых сигнал усиливается, оставаясь оптическим по форме, то есть при отсутствии детектирования и восстановления. Указанные оптические усилители основаны на использовании свойств флуоресцентных примесей, например эрбия, который, будучи возбужденным посредством подачи оптической энергии накачки, вызывает интенсивную эмиссию в диапазоне длин волн, соответствующем минимальному затуханию света в оптических волокнах на основе кремния.

В случае многоступенчатой линии связи с оптическими каскадными усилителями сигналы, генерируемые на каждой ступени благодаря четырехволновому смешению и усиленные таким же образом, как и сигналы связи, суммируются с сигналами, генерируемыми посредством четырехволнового смешения на других ступенях, и способствуют возникновению перекрестных помех между различными каналами. На конце линии сигналы, образованные благодаря четырехволновому смешению на каждой ступени, суммируются вместе: если отдельные FWM сигналы имеют сильное фазовое перекрытие, все FWM сигналы, являющиеся результатом этого суммирования, могут иметь такую интенсивность, которая исказит правильный прием сигналов связи.

Оптические волокна, используемые в линии связи, обладают хроматической дисперсией, являющейся результатом сочетания свойств, связанных с профилем распределения показателя преломления, и материала указанных волокон, причем дисперсия зависит от изменений длины волны в передаваемом сигнале и становится равной нулю при заданном значении _o указанной длины волны.

Этот эффект хроматической дисперсии по существу состоит в уширении (увеличении длительности) импульсов, формирующих сигнал, когда они проходят вдоль волокна, причем уширение происходит благодаря тому, что в каждом импульсе различные хроматические составляющие, каждая из которых характеризуется собственной длиной волны, проходят вдоль волокна с различными скоростями.

Из-за этого уширения импульсы, поступающие вовремя и хорошо различаемые в момент излучения, могут, после их прохождения по волокну, прийти на приемную сторону частично перекрытыми и стать неразличимыми как отдельные объекты, вызывая тем самым ошибку при приеме.

Известны так называемые DS (со смещенной дисперсией) волокна, оптические свойства которых формируются так, что точка подавления хроматической дисперсии попадает па длину волны, находящуюся между 1500 и 1600 нм, обычно используемую для дальней связи.

Волокна этого типа описаны в Recommendation ITU-TG. 653, март 1993 г., где хроматическая дисперсия в волокне становится нулевой при значении длины волны _o равной 1550 нм, при допустимом отклонении 50 нм от вышеуказанного значения.

DS волокна описаны, например, в патентах США 4 715 679; 4 822 399; 4 755 022 и выпускаются фирмой CORNING Inc., Corning, NY (US) под фирменным названием SMF/DS (зарегистрированная торговая марка) и FIBRE OTTICHE SUD S.p.A, Bettipaglia (IT) под фирменным названием JMDS.

В частности, было замечено, что определенное выше условие согласования фаз = 0 выполняется и сигналы, генерируемые FWM, имеют большую интенсивность, если длина волны одного из сигналов связи совпадает или близка к длине волны _o, при которой дисперсия волокна становится равной нулю, или если длины волн двух сигналов связи располагаются симметрично по отношению к _o. Способ, предлагаемый для решения проблемы шума от FWM из-за интермодуляции между сигналами в многоканальных системах, описанный в IEEE Photonics Technology Letters, том 3, 6, июнь 1991, стр. 560-563, состоит в использовании сигналов связи, имеющих различную поляризацию. Этот способ очень сложен, поскольку требует подстройки поляризации каждого входного сигнала по отношению к линии связи; эффективность этого способа, кроме того, ограничивается тем, что обычно используемые оптические волокна не обеспечивают передачу без изменения поляризации сигнала.

В статье FС4, опубликованной в OFC/100C'93 Technical Digest стр. 252-253, предлагается использовать для каналов связи оптические частоты, отстоящие друг от друга на неодинаковые интервалы. Эти частоты выбираются таким образом, что сигналы, генерируемые из-за четырехволнового смешения между возможными парами или тройками сигналов связи, имеют частоты, достаточно удаленные от частот сигналов связи, так что они могут быть отделены от последних с помощью фильтров. Однако этот способ приводит к значительному недоиспользованию (по сравнению со случаем равноотстоящих каналов) диапазонов частот (или длин волн), предоставленных для связи; вдобавок, необходима высокая стабильность длины волны сигнала, что вызывает необходимость использования дополнительных устройств для поддержания такой стабильности.

Неодинаковые интервалы между длинами волн каналов в оптической системе связи KDM предложены также в патенте США 5410624 Р.R. Morkel для уменьшения эффекта FWM в сочетании со средством для спектрального восстановления оптических сигналов, включающим оптический циркулятор и систему сцепленных волоконных решеток, имеющих отражательную способность в узком диапазоне, причем каждая настроена на одну из мультиплексированных длин воли, где указанная система сцепленных решеток подсоединяется к промежуточному порту оптического циркулятора.

Третий способ, раскрытый в Electroniсs Letters, том 30, 11, 26/05/95, страницы 876-878, состоит в использовании для линии связи частей волоконного световода, имеющих небольшую по абсолютной величине дисперсию, попеременно принимающую положительные и отрицательные значения.

При реализации этого способа нельзя использовать уже существующие линии связи и необходимо проложить новые линии. Вдобавок, выполнение необходимых новых линий затруднено, поскольку необходим отбор после изготовления, чтобы получить оптические волокна, имеющие дисперсные характеристики, подходящие для использования в различных частях, имея в виду трудности, связанные с непосредственным изготовлением волоконных световодов, имеющих постоянные дисперсные характеристики, лежащие в пределах требуемой точности.

Предложение другого рода раскрыто в статье K.Inoue, опубликованной в обзоре Journal of Lighwave Technology, март, 1993, том 11, 3, страницы 455-461. Здесь предлагается обеспечить, чтобы соотношение между фазами генерируемых FWM сигналов вдоль различных ступеней многоканальной линии связи было случайным, так чтобы предотвратить суммирование каналов по фазе.

Для того чтобы сделать соотношение между фазами случайным, предлагается использовать оптическую схему, которая подсоединяется непосредственно перед или за каждым усилителем вдоль линии связи, состоящей из М частей оптического волокна и (M-1) линейных усилителей.

Оптическая схема содержит демультиплексор, способный разделять сигналы связи в зависимости от частоты по оптическим трактам различной длины, и мультиплексор, способный рекомбинировать оптические сигналы на одном выходе. Оптические тракты, соединяющие выходы демультиплексора с входами мультиплексора, подбираются так, что разность между длинами двух любых волн была больше, чем длина когерентности I_c= / источника передаваемых сигналов, где v - скорость света в среде, а - ширина линии (излучения) источника сигнала связи. Сигналы, генерируемые на каждой ступени благодаря эффекту четырехволнового смешения, некоррелированы друг с другом и, следовательно, они складываются на конце линии в зависимости от мощности, а не амплитуды, как это имеет место и известных системах. При выполнении условия согласования фаз ( = 0) вся мощность создаваемого FWM излучения вдоль линии передачи, снабженной данной оптической схемой, уменьшается по сравнению со случаем, когда оптическая схема отсутствует, в число раз, соответствующее количеству оптоволоконных частей в лииии.

В вышеупомянутой статье утверждается, что описанный способ можно использовать в многоканальных оптических системах связи, в которых отдельные каналы связи извлекаются из линии связи посредством демультиплексирования каналов с различными длинами волн по разным оптическим трактам, соединяющим канал, предназначенный для отвода, с приемником, и мультиплексирования оставшихся каналов снова по общему тракту.

В статье исключается возможность непосредственного использования описанного способа в многоканальных оптических системах связи, оборудованных демультиплексорами, способными выделять отдельные каналы из линии, в то время как другие каналы продолжают распространяться по общему оптическому тракту. В качестве примера демультиплексоров этого типа упоминаются демультиплексоры, использующие фильтр Fabry-Perot в сочетании с оптическим циркулятором.

Следует отметить, что предложенная в статье оптическая схема для уменьшения четырехволнового смешения и, в частности, демультиплексоры, необходимые для выделения сигналов с различными длинами волн, на практике трудно реализовать, особенно при наличии большого количества каналов. Возможное решение по каскадному расположению нескольких демультиплексоров с уменьшенным количеством выходов сделало бы устройство более сложным, увеличило его размеры и привело бы к разной степени затухания для разных каналов.

Значительные размеры также могут явиться результатом большой общей длины оптоволоконных частей, соединяющих мультиплексор и демультиплексор, особенно в случае большого количества каналов связи. Действительно, поскольку волокно, необходимое для n каналов, должно быть, по меньшей мере, в n раз длиннее длины когерентности источника излучения, суммарная длина этих частей, по меньшей мере, в N (N + 1)/2 раз больше длины когерентности, где N - общее количество каналов связи.

Вдобавок, схема, сконструированная согласно положениям вышеупомянутой статьи, не подлежит изменению конфигурации, когда необходимо добавить один или более каналов, либо требуется изменить длину волны одного или нескольких каналов. В этом случае возникает необходимость замены демультиплексора и мультиплексора.

В патенте США 5,283,686 (D.R. Huben) раскрывается оптическая система связи с WDM, содержащая оптический усилитель, оптический циркулятор и оптоволоконные фильтры с решеткой Брэгга, по одному для каждого используемого канала связи. Система позволяет исключить спонтанное излучение на длинах волн, отличных от длин волн канала связи. Патент не затрагивает проблему шума, генерируемого посредством четырехволнового смешения вдоль линии связи.

Патентная заявка M194A002556, поданная 16 декабря 1994 г. на имя того же заявителя, касается среди прочего оптической системы дальней связи, содержащей: - по меньшей мере два источника оптических сигналов, модулируемых различными длинами волн, входящими в заданный диапазон длин волн передачи при заданной скорости передачи, - средство для мультиплексирования указанных сигналов для ввода в один волоконный световод, - оптоволоконную линию, подсоединенную одним концом к средству мультиплексирования, - средство для приема сигналов, включающее средство оптического демультиплексирования для самих сигналов в зависимости от соответствующей длины волны, при этом указанные сигналы имеют значения оптической мощности больше заранее заданной величины, по меньшей мере, в одной части оптоволоконной линии, при этом линия включает оптическое волокно со значением хроматической дисперсии, меньшим заданной величины в указанном диапазоне длин волн, в котором ведется передача, отличающаяся тем, что указанное оптическое волокно обладает хроматической дисперсией, которая возрастает по мере увеличения длины волны, достигая нулевого значения на длине волны, меньшей нижней границы указанного диапазона, на такую величину, что нет значения длины волны, отвечающего локальной компенсации (занулению) дисперсии и благодаря чему имеется возможность существования явления четырехволнового смешения в указанном диапазоне.

Возникает проблема практического воплощения оптического устройства, способного уменьшить мощность излучения из-за четырехволнового смешения сигналов, распространяющихся по линии связи, и в котором не требуется использовать вдоль линии связи оптических волокон, отличающихся от известных световодов для цифровых сигналов (DS).

Согласно одному аспекту настоящее изобретение относится к оптической системе дальней связи, содержащей: по меньшей мере, два источника оптических сигналов, модулированных на разных длинах волн, имеющих соответствующие времена когерентности, мультиплексор для мультиплексирования указанных сигналов в один общий волоконный световод, оптоволоконную линию, подсоединенную одним концом к общему волоконному световоду мультиплексора, средство для приема сигналов, подсоединенное ко второму концу оптоволоконной линии и включающее демультиплексор для оптических сигналов, элемент для ослабления четырехволнового смешения сигналов, оптически связанный последовательно вдоль оптоволоконной линии, при этом элемент для ослабления FWM содержит оптическую схему, содержащую, по меньшей мере, два селективных фильтра, каждый из которых относится к диапазону длин волн, включающему один из оптических сигналов, причем указанные фильтры последовательно оптически соединены друг с другом через оптический тракт, а длина, по меньшей мере, одной секции оптического тракта, включенного между двумя следующими друг за другом фильтрами, больше длины, соответствующей времени когерентности, по меньшей мере, одного из источников оптических сигналов.

Предпочтительно, чтобы оптическая схема для каждого оптического сигнала содержала селективный фильтр, соответствующий диапазону длин волн, содержащему соответствующий оптический сигнал и не содержащему остальные оптические сигналы, причем указанные фильтры должны быть оптически соединены друг с другом через оптический тракт, при этом длина секций оптического тракта между двумя следующими друг за другом фильтрами должна быть больше, чем длина, соответствующая времени когерентности каждого из источников оптических сигналов.

В частности, оптическая схема содержит оптический циркулятор, имеющий входной порт и выходной порт, соединенные с оптоволоконной линией, и по меньшей мере, один порт входа/выхода, подсоединенный к одному из селективных фильтров.

В частности, селективные фильтры являются фильтрами с решеткой Брэгга, изготовленные из оптического волокна.

В одном варианте вдоль оптоволоконной линии располагается, по меньшей мере, один оптический усилитель, который преимущественно включает один активный волоконный световод, легированный флуоресцентной примесью, например эрбием, и источник излучения накачки.

Указанный элемент ослабления FWM по преимуществу может быть оптически подсоединен последовательно в некотором промежуточном месте вдоль активного волоконного световода.

В этом случае может быть создан оптический путь для излучения накачки вне элемента ослабления FWM между двумя частями, на которые активный световод делится указанным элементом.

Как вариант, оптический усилитель может содержать две части активного волоконного световода, каждая из которых снабжена источником излучения накачки.

В частности, длина частей активного волоконного световода, концентрация флуоресцентной примеси в активном световоде и мощность источника накачки оперативно подбираются таким образом, чтобы общий коэффициент усиления усилителя отличался менее чем на 2 Дб от коэффициента усиления того же усилителя без элемента ослабления FWM, чтобы восстановить оптическую неразрывность между двумя частями активного волоконного световода.

Согласно второму аспекту настоящее изобретение относится к способу передачи оптических сигналов, содержащему следующие приемы: генерирование двух модулированных оптических сигналов, имеющих соответствующие длины волн, мультиплексирование этих сигналов на одном конце оптической линии связи, включающей по меньшей мере, одну часть одномодового волоконного световода, внутри которой возникает интермодуляция благодаря четырехволновому смешению сигналов, прием сигналов на втором конце оптической линии связи, селективную задержку сигналов в промежуточном месте вдоль оптической линии связи, при этом операция селективной задержки содержит селективную передачу сигналов по соответствующим оптическим трактам заданной длины, причем эти длины подбираются так, чтобы сигналы друг с другом не были коррелированы по фазе, повторное объединение сигналов на выходе оптических трактов, причем, по меньшей мере, одна секция указанных оптических трактов является общей.

В частности, указанный способ включает шаг оптического усиления сигналов, по меньшей мере, один раз вдоль линии связи. Лучше всего, чтобы непосредственно перед и после шага селективной задержки сигналов выполнялись шаги оптического усиления этих сигналов.

Согласно третьему аспекту настоящее изобретение относится к оптическому усилителю, содержащему первый и второй активные волоконные световоды, легированные флуоресцентной примесью, средство накачки для первого и второго активных волоконных световодов, приспособленные для подачи оптической мощности накачки, средство сопряжения в пределах первого активного волоконного световода для объединения оптической мощности накачки и, по меньшей море, двух сигналов передачи на различных длинах волн, имеющих соответствующие времена когерентности, элемент для ослабления четырехволнового смешения сигналов, который оптически подсоединен последовательно между первым и вторым активными волоконными световодами, причем указанный элемент ослабления FWM включает оптическую схему, содержащую оптические тракты различной длины, в которые селективно посылаются сигналы передачи, а указанные длины имеют такие значения, что по меньшей мере два сигнала подвергаются соответствующей задержке, большей соответствующего времени когерентности.

Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, одна секция оптических трактов являлась бы для сигналов общей.

В частности, указанная флуоресцентная примесь является эрбием, а активный волоконный световод по преимуществу содержит в качестве дополнительных примесей алюминий, германий и лантан.

В дальнейшем изобретение поясняется конкретным вариантом его воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых: фиг.1 изображает схему оптической системы связи со спектральным уплотнением согласно изобретению; фиг. 2 изображает схему двухступенчатого оптического линейного усилителя согласно изобретению; фиг. 3 изображает оптическую схему для ослабления оптического шума, возникающего в результате FWM согласно настоящему изобретению; фиг.4 - схему эксперимента, проведенного с устройством согласно изобретению; фиг. 5 - спектральное распределение мощности, передаваемой через два оптоволоконных фильтра типа решетки Брэгга, соединенных друг с другом последовательно и использованных в экспериментальном устройстве на фиг.4 согласно изобретению; фиг. 6А, 6В - диаграммы результатов эксперимента и численного моделирования, относящиеся к нормализованной мощности FWM сигнала, генерируемого при наличии двух сигналов связи, в зависимости от длины волны одного из сигналов, в первой (А) и второй (В) ступенях экспериментального устройства на фиг.4 согласно изобретению; фиг. 7 - диаграмму, показывающую изменение нормализованной мощности FWM сигнала, измеренного во время эксперимента в зависимости от длины волны одного из каналов передачи при наличии и отсутствии оптической схемы ослабления шума, по сравнению с численным моделированием, относящимся к случаю, когда в линии связи отсутствует оптическая схема для ослабления шума согласно изобретению; фиг.8 - схему линейного усилителя с двухступенчатой накачкой, включающую оптическую схему для ослабления оптического шума, возникающего в результате FWM согласно изобретению; фиг.9 - схему линейного усилителя с одноступенчатой накачкой, включающую оптическую схему для ослабления оптического шума, являющегося результатом FWM согласно изобретению; фиг. 10 - оптическую схему для ослабления оптического шума, являющегося результатом FWM вдоль двунаправленной оптической линии связи согласно изобретению.

Ниже описана оптическая телекоммуникационная система со спектральным уплотнением.

Описание относится к варианту телекоммуникационной системы, в которой используются четыре независимых канала связи, имеющие разные длины волн. Однако этот частный случай используется только в качестве примера. Последующее описание раскрывает использование устройства в общем случае с любым количеством каналов связи, имеющим различные длины волн.

Система связи содержит передающую станцию 3 (фиг.1), содержащую источники оптических сигналов 1,2,2', 2'', каждый из которых имеет разную длину волны ₁, ₂, ₂, ₂, входящую в используемый рабочий диапазон усилителей, расположенных последовательно в системе, и ширину линии ₁, ₂, ₂, ₂. Оптические сигналы подаются на сигнальный сумматор 81, предназначенный для одновременной передачи сигналов на длинах волн ₁, ₂, ₂, ₂ по одному выходному волоконному световоду 82.

Обычно сигнальный сумматор 81 представляет собой пассивное оптическое устройство, посредством которого оптические сигналы, передаваемые по соответствующим световодам, подвергаются суперпозиции в одном световоде. Устройства такого типа состоят, например, из сплавленных световодных соединителей, плоских оптических, микрооптических и тому подобных устройств, имеющихся в продаже.

Через световод 82 оптические сигналы посылаются на добавочный усилитель 83, который поднимает уровень сигнала до величины, достаточной для прохождения оптических сигналов по следующей соседней части световода, простирающейся до очередного усилительного устройства, поддерживая на конце уровень мощности, достаточный для обеспечения требуемого качества передачи.

Таким образом подсоединенная к добавочному усилителю 83 одна часть 84а волоконного световода обычно состоит из оптического волокна с одиночной модой со ступенчатым профилем показателя преломления, вмонтированного в соответствующий оптический кабель длиной несколько десятков (или сотен) километров, например около 100 км.

Далее описывается подсоединенная к концу первой части 84а оптической линии первая оптическая схема 10а, которая предназначена для ослабления оптического шума, являющегося результатом интермодуляции между каналами связи благодаря эффекту четырехволнового смешения. К выходу оптической схемы 10а подсоединен первый линейный усилитель 85а, предназначенный для приема сигналов, ослабленных по мере их прохождения по световоду, и усиления их до уровня, достаточного для подачи на вторую часть волоконного световода 84b, имеющую те же самые характеристики, что и предыдущая часть.

Следующие далее схемы для ослабления оптического шума 10b, 10с, 10d, линейные усилители 85b, 85с, 85d и части световода 84с, 84d, 84е покрывают весь путь передачи вплоть до приемной станции 6, которая включает предусилитель 87, предназначенный для приема сигналов и усиления их по мощности до уровня, соответствующего чувствительности приемных устройств, что компенсирует потери, возникающие в последующих демультиплексирующих устройствах.

От предусилителя 87 сигналы поступают на демультиплексор 88, посредством которого сигналы разделяются в зависимости от соответствующей длины волны и направляются затем в соответствующие приемные устройства 89, 90, 90', 90''.

Демультиплексор 88 является устройством, предназначенным для распределения оптических сигналов, подаваемых на входной волоконный световод, по нескольким выходным световодам, разделяя их в зависимости от соответствующей длины волны. Этот демультиплексор может состоять из делителя, выполненного из сплавленого волокна, разделяющего входной сигнал на сигналы по нескольким выходным световодам, причем каждый сигнал подается на соответствующий полосовой фильтр, настроенный на каждую из соответствующих длин волн.

Например, можно использовать элемент, подобный уже описанному сигнальному сумматору 81, который устанавливается на противоположном конце и соединяется с соответствующими полосовыми фильтрами.

Полосовые фильтры вышеуказанного типа выпускаются, например, фирмой MICRON-OPTIES, INC. , 2801 Buford Hwy, Suite 140, Атланта, Джорджия, США. Подходящей моделью является модель FFР-100.

Описанная конфигурация дает в какой-то мере удовлетворительные результаты при передаче на расстояния порядка 500 км при высокой скорости передачи, например 2,5 Гбит/с, путем использования четырех линейных усилителей, одного добавочного усилителя и одного предусилителя. Тем самым при четырех мультиплексируемых длинах волн достигается пропускная способность передачи, соответствующая 10 Гбит/с на одной длине волны.

На концах системы согласно изобретению в качестве добавочного усилителя 83 используют, например, имеющийся в продаже оптический волоконный усилитель со следующими характеристиками: входная мощность, дБм - -13,5 - 3,5 выходная мощность, дБм - 12 - 14 рабочая длина волны, нм - 1534 - 1560 Добавочный усилитель лишен узкополосного фильтра.

Подходящую модель ТРА/Е-МW поставляет заявитель.

В указанном дополнительном усилителе используется активное оптическое волокно с примесью эрбия типа Аl/Ge/Er.

В качестве дополнительного усилителя предлагается использовать усилитель, работающий в условиях насыщения, когда выходная мощность зависит от мощности накачки, как это подробно описано в Европейском Патенте ЕР 439,867.

Под предусилителем, предлагаемым для использования на концах системы согласно изобретению, подразумевается усилитель, установленный на конце линии, который способен усилить сигнал, подаваемый к приемнику, до значения, превышающего порог чувствительности самого приемника (например, от -26 до -11 дБм на входе приемника), в то же время обеспечивая по возможности самый низкий шум и компенсацию сигнала.

Например, в качестве предусилителя 87 можно использовать либо линейный усилитель, в котором используется то же самое активное волокно, как и в линейных усилителях 85а-85d, описанных далее, либо предусилитель, специально предназначенный для этой цели, исходя из конкретных требований.

Подходящей для этого является модель RPA/Е-MW, поставляемая заявителем.

Конфигурация вышеописанной системы передачи, в частности, подходит для получения желаемых характеристик функционирования, особенно для передачи по нескольким VDM каналам, если сделан конкретный выбор характеристик линейных усилителей, являющихся ее частью, в частности, с учетом пропускной способности передачи выбранных длин волн, чтобы не поставить некоторые длины волн в невыгодное положение по отношению к другим.

В частности, можно обеспечить единообразный режим для всех каналов в диапазоне длин волн между 1530 и 1560 нм при наличии усилителей, способных работать в каскаде посредством использования линейных усилителей, имеющих по существу постоянную (или "плоскую") амплитудно-частотную характеристику на нескольких различных длинах волн при работе в каскаде.

Для достижения вышеуказанной цели был изготовлен усилитель, предназначенный для использования в качестве линейного усилителя, согласно схеме, показанной на фиг.2. Этот усилитель содержит один активный волоконный световод с примесью эрбия 62 и соответствующий лазер накачки 64, подсоединенный с помощью дихроичного соединителя 63. Один оптический вентиль 61 располагается в начале световода 62 в направлении распространения сигнала, подлежащего усилению, в то время как второй оптический вентиль 65 расположен в конце активного световода.

Указанный усилитель, кроме того, включает второй активный волоконный световод, легированный эрбием 66, связанный с лазером накачки 68 посредством дихроичного соединителя 67. Следующий оптический вентиль 69 находится в конце световода 66.

Согласно альтернативному варианту реализации (на фиг.2 не показан) линейный усилитель можно также выполнить в виде одноступенчатого усилителя, исходя из конкретных требований.

В предпочтительном варианте выполнения в линейном усилителе вышеописанного типа используется активное волокно с примесью эрбия, как подробно описано в патентной заявке Италии М194А000712 от 14 апреля 1994 года.

Состав и предпочтительные оптические характеристики активных волоконных световодов в линейном усилителе представлены в таблице.

Анализы состава выполнялись на заготовке (перед намоткой волокна) посредством микропробы с использованием электронного сканирующего микроскопа (SEM HITACHI).

Анализы проводились при 1300-кратном увеличении в дискретных точках, расположенных вдоль диаметра и отделенных друг от друга интервалами 200 мкм. Исследуемые волокна были изготовлены с использованием технологии вакуумного покрытия внутри трубки из кварцевого стекла.

В исследуемых волокнах на стадии синтеза производится введение германия в качестве примеси в матрицу SiO₂ в сердцевину волокна.

Включение в сердцевину волокна эрбия, алюминия и лантана было произведено способом "растворения-лигирования (допирования)", при котором водный раствор хлоридов примеси вводится в соприкосновение с синтезируемым материалом сердцевины волокна, пока он существует в виде частиц перед затвердеванием заготовки.

Более подробно способ "растворения-легирования" описан в патенте США N 5,282,079.

Лазеры 64,68 накачки предпочтительно являются лазерами типа Kuantum Well (квантовая яма) и имеют следующие характеристики: длина волны излучения _c= 980 нм максимальная выходная оптическая мощность Pu = 80 мВт.

Лазеры вышеуказанного типа производятся, например, фирмой LASERTRON Inc. , 37 North Avenue, Бирлингтон, США.

Дихроичные соединители 63, 67 - это соединители из сплавленного волокна, сделанные из волокон с одиночной модой при длине волны 980 нм и внутри диапазона длин воли между 1530 и 1560 нм при отклонении выходной оптической мощности < 0,2 дБ в зависимости от поляризации.

Дихроичные соединители вышеуказанного типа хорошо известны и имеются в продаже, они выпускаются, например, GOLD Inc., Fidre Optic Division, Baymeadow, Drive, Gelm Burnie, США и SIFAM Ltd., Fibre Optic Division, Woodland Road Torquay Devon, Великобритания.

Оптические вентили 61, 65, 69 яв