Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ОПТИЧЕСКАЯ ВОЛОКОННАЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННАЯ ЛИНИЯ И ОПТИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ ДЛЯ НЕЕ
ОПТИЧЕСКАЯ ВОЛОКОННАЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННАЯ ЛИНИЯ И ОПТИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ ДЛЯ НЕЕ

ОПТИЧЕСКАЯ ВОЛОКОННАЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННАЯ ЛИНИЯ И ОПТИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ ДЛЯ НЕЕ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Настоящее изобретение относится к оптической волоконной телекоммуникационной линии, содержащей оптические усилители (5, 6) с активными волокнами (10), в которых отражательная способность по направлению к активному волокну усилителей ограничено некоторым предельным значением, меньше 10 дБ относительно отражательной способности, обусловленной релеевски рассеянием внутри линейных волокон; это значение отражательной способности достигается установкой оптических изоляторов (11a, 11b), обладающих ограниченной внутренней отражательной способностью на входе и выходе усилителя (6), и путем оснащения ограничивающими отражение средств на всех волокнах (12), сходящихся к активному волокну (10) усилителя. 2 с.п. и 18. з.п. ф-лы, 4 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2105419
Класс(ы) патента: H04B10/12
Номер заявки: 4895509/09
Дата подачи заявки: 24.05.1991
Дата публикации: 20.02.1998
Заявитель(и): Пирелли Кави С.п.А. (IT)
Автор(ы): Джорджо Грассо[IT]; Альдо Ригетти[IT]
Патентообладатель(и): Пирелли Кави С.п.А. (IT)
Описание изобретения: Настоящее изобретение относится телекоммуникационной линии, оснащенной активноволоконными оптическими усилителями, в которой отражения в направлении усилителей удерживается ниже предопределенного значения.
Известно, что оптические волокна, имеющие легированную сердцевину, причем легирование осуществлено с использованием определенных веществ, подобных ионам редкоземельных элементов, обладают способностью к стимулированному излучению и пригодны к использованию в качестве волоконных оптических усилителей в оптических волоконных телекоммуникационных линиях гражданских телефонных систем.
Такого типа усилителя описаны в евпропейской патентной заявке N 90112920.5, сделанной заявителем настоящей заявки.
Под оптическими волоконными усилителями, которые иногда называют оптикоактивными волоконными усилителями, подразумевают усилители, в которых сигнал оптической передачи усиливается с сохранением его оптической формы без приема или преобразования его в другую форму, в качестве примера которой можно назвать электронную, усиления в названной форме и нового преобразования в оптическую форму и в которых усиливающий элемент состоит из отрезка оптического волокна описанного выше типа предопределенной длины, соединенный последовательно между двумя отрезками волокна оптической линии и снабженный питающим средством для подачи сигнала оптической накачки.
Усилители этого типа имеют особые преимущества при использовании в телекоммуникационных линиях, поскольку они обеспечивают высокие коэффициенты усиления, когда применяются в качестве линейных усилителей, в которых коэффициенты усиления можно устанавливать на требуемое значение путем подбора длины отрезка активного волокна и/или содержания лигатуры; если же они применяются как усилители мощности, то они обеспечивают высокую эффективность усиления.
Особую опасность для усилителей представляют отражения сигналов, возникающие на концах самого волокна.
Из японских патентов 52-155901 и 63-219186 и "Записок по электронике", том 24 N 1, 7 января 1988, страницы 36-38, известно, что в лазерном или оптическом полупроводниковом усилителе существует определенная вероятность возникновения нестабильности и нарастания колебаний из-за отражений в концах усилителя.
В названных патентах и статье излагается идея, что для устранения этих отражений, надо сочленять оптический изолятор с полупроводниковым лазером, который предотвратит попадание света, отраженного поверхностями сочленения между линейными волокнами и этими устройствами, на сами лазеры.
В активноволоконном усилителе нет поверхностей стыковки между линейными волокнами и усилителя, поскольку линейные волокна привариваются непосредственно к активному волокну усилителя; по этой причине явление отражения обычно не ожидается.
Однако было обнаружено, что в активноволоконном усилителе в отсутствие ограничивающего отражение средств по направлению к активному волокну, невозможно достичь высоких коэффициентов усиления по причине возникновения инерферометрического типа шума, который является результатом биений между прямым сигналом и отраженными сигналами в самих линейных волокнах, и в любом случае направленного к активному волокну; наличие интерферометрического шума не оказывает существенного влияния на любой полупроводниковый усилитель, которому свойственны низкие коэффициенты усиления и небольшие конструктивные размеры, в то время как он (шум) исключительно сильно влияет на активноволоконный усилитель, способные работать с очень высокими коэффициентами усиления и обладающего активным волокном значительной длины, которая очень часто измеряется несколькими десятками метров, что много длиннее расстояния когерентности генерирующего сигналы лазера.
Применительно к усилителю с активной волоконной сердцевиной надо, следовательно, решать проблему защиты активного волокна от воздействия подобного шумового источника и удержания любого вида отражения в сторону самого активного волокна ниже критических значений, чтобы не нарушалось качество передачи при сохранении высоких значений коэффициента усиления.
Названный выше европейский патент N 90112920.5 содержит предложение вводить оптические изоляторы в волоконно-оптические усилители, причем названные изоляторы обладают отражательной способностью, ограниченной некоторым критическим значением.
Настоящее изобретение имеет целью создание оптиковолоконной телекоммуникационной линии, содержащей активноволоконные оптические усилители, в которой усилители защищены от всех помех, порождаемых отражениями, в соответствии с идеей европейской патентной заявки N 90112920.5, в которой указаны другие критические параметры, позволяющие подбирать наиболее подходящие характеристики оптической изоляции для заданного коэффициента усиления усилителя.
Целью настоящего изобретения является оптиковолоконная телекоммуникационная линия, в которой сигнал оптической передачи проходит от одного конца до другого конца без регенераций, при этом в этой линии имеется по крайней мере один оптический волоконный усилитель, содержащий отрезок активного оптического волокна, имеющего легированный сердечник, причем легирование выполнено флуоресцирующими веществами, отличающейся тем, что все волокна, соединенные с активным волокном усилителя или принадлежащие каждому усилителю, оснащены ограничивающим отражением средством, отражающая способность которого, если смотреть с облицованного конца активного волокна, меньше по крайней мере 10 дБ относительно отражающей способности, соответствующей релеевского рассеяния в волокне на волне передачи. Предпочтительно, чтобы ограничивающее отражение средство делало отражающую способность каждого из волокон, сходящихся к активному волокну, равной или менее 15 дБ относительно отражающей способности, соответствующей релеевскому рассеянию в волокне на волне передачи.
В одном из вариантов осуществления, в добавление ко всему названному для достижения высоких коэффициентов усиления, все волокна, соединенные с активным волокном усилителя или принадлежащие каждому усилителю, оснащены ограничивающим отражение средством, отражающая способность которого, если смотреть с облицованного конца активного волокна, имеет абсолютную величину, которая выше 10 дБ или, предпочтительно, по крайней мере 15 дБ в сравнении с ожидаемым коэффициентом усиления.
Ограничивающее отражение средство содержит управляющие поляризацией оптические изоляторы, расположенные на входе и выходе оптически активного волокна усилителя.
Оптические изоляторы этого типа нечувствительны к поляризации передаваемого сигнала.
Волокна, соединенные к активному волокну усилителя, лишенные оптических изоляторов, имеют противоотражательные покрытия и/или косой срез поверхности (поверхностей), через которую проходит передаваемый сигнал, создающий отражательную способность на волне передачи сигнала по крайней мере 10 дБ или, предпочтительно, по крайней мере 15 дБ относительно отражательной способности, соответствующей релеевскому рассеянию в волокне на волне передачи, или по абсолютной величине большее по крайней мере 10 дБ или, предпочтительно, 15 дБ заданного коэффициента усиления.
Дополнительной целью изобретения является создание оптического усилителя для оптических волоконных телекоммуникационных линий активно-волоконного типа, содержащей активное оптическое волокно, обладающее сердцевиной, легированной флуоресцентным веществом, соединенное своими концами с оптическими волокнами телекоммуникационной линии, к которой также присоединено активное оптическое волокно через подходящее соединительное средство, по крайней мере одно оптическое волокно, соединенное с источником сигнала оптической накачки, отличающийся тем, что все волокна, соединенные с активным волокном, оснащены ограничивающим отражение средством, делающим отражательную способность, если смотреть с облицованного конца активного волокна, ниже по крайней мере 10 дБ или, предпочтительнее, по крайней мере 15 дБ относительно релеевского рассеяния в волокне на длине передачи, или по абсолютному значению выше по крайней мере 10 дБ или, предпочтительнее, по крайней мере 15 дБ относительно заданного коэффициента усиления.
В описанном выше усилителе ограничивающее отражение средство содержит управляющие поляризацией оптические изоляторы, расположенные на входе и выходе активного оптического волокна; эти оптические изоляторы должны быть нечувствительны к поляризации.
Отражательная способность каждого оптического изолятора по направлению к активному волокну на длине волны передачи сигнала ниже 10 дБ или, предпочтительнее, 15 дБ относительно отражательной способности, создаваемой релеевским рассеянием в линейной волокне, или по абсолютному значению выше по крайней мере 10 дБ или, предпочтительнее, по крайней мере 15 дБ относительно ожидаемого коэффициента усиления усилителя.
Оптическое волокно, соединенное с источником оптической накачки, свободно от оптических изоляторов и на конце, соединенном с названным источником, оснащено ограничивающим отражение средством, представляющим собой противоотражательные слои и/или косой срез поверхности (поверхностей), через которую проходит передаваемый сигнал, при этом ограничивающее отражение средство создает такую отражательную способность, которая ниже 10 дБ или, предпочтительнее, 15 дБ относительно отражательной способности, являющейся следствием релеевского рассеяния, или по абсолютному значению выше по крайней мере 10 дБ или, предпочтительнее, по крайней мере 15 дБ относительно заданного коэффициента усиления усилителя, включая ослабление при проходе через соединительное средство передаваемого сигнала и отраженного сигнала.
Конец оптического волокна, соединенный с источником оптической накачки, срезан под углом в диапазоне от 5 до 10o относительно плоскости, нормальной к оси волокна.
Волокно, соединенное с источником сигнала оптической накачки, соединено с активным волокном через дихроичный ответвитель, и оптические изоляторы вставлены между активным волокном и оптическим линейным волокном, на одном конце этого линейного волокна, и между линейным волокном и оптическим ответвителем, непосредственно прилегая к активному волокну на другом конце этого активного волокна; волокно, соединенное с источником сигнала оптической накачки соединено с активным волокном через дихроичный ответвитель, и оптический изолятор вставлен между активным волокном и дихроичным ответвителем.
В случае силовых усилителей, работающих с мощными передаваемыми сигналами, превышающими мощность насыщения усилителя, и соединенными в позиции, непосредственно соседствующей с лазером, излучающим передаваемый сигнал, причем лазер оснащен соответствующим защитным оптическим изолятором, оптический изолятор присутствует лишь на выходном конце активного волокна в направлении распространения передаваемого сигнала.
Нижеследующее описание делает очевидными детали настоящего изобретения и ведется со ссылками на приложенные чертежи:
фиг. 1 представляет схему оптической волоконной телекоммуникационной линии, оснащенной линейными и силовыми усилителями;
фиг. 2 - структурную схему активноволоконного оптического линейного усилителя, соответствующего предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 3 - структурную схему активноволоконного линейного усилителя, соответствующего другому, альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 4 - структурную схему активноволоконного оптического силового усилителя, соответствующего настоящему изобретению.
Как иллюстрирует фиг. 1, оптическая волоконная телекоммуникационная линия обычно содержит излучающую станцию 1 и приемную станцию 2, расположенные на значительном расстоянии друг от друга, например, на расстоянии тысяч километров; между этими станциями включено оптическое волокно 3, обладающее подходящими передаточными характеристиками, через которое сигнал направляется от одной станции на другую.
Чтобы покрыть все расстояние между станциями 1 и 2, сначала необходимо послать сигнал достаточной мощности и затем компенсировать ослабление сигнала при распространении вдоль волокна; поэтому излучающая станция включает в себя, расположенные непосредственно после лазера 4, генерирующего подлежащий передаче оптический сигнал, силовой усилитель 5, предназначенный вводить сигнал в линию, мощность которого превышает мощность, которую может развить лазер 4 или которую целесообразно создавать с его помощью; и на некотором расстоянии, например в сотнях километров, расположен первый линейный усилитель 6а, изображенный на фиг. 1, предназначенный доводить сигнал вновь до значительно высокого уровня, за ним следуют новые отрезки волокна и соответствующие усилители 6б, 6в, 6 г и т.д., общее число которых таково, что оказывается покрытым заданное расстояние.
Усилители 5, 6 могут состоять из оптических усилителей; эти усилители специально приспособлены для указанных приложений, поскольку в них сигнал сохраняет свою оптическую форму, чем исключается необходимость его восприятия и преобразования в электронную форму, а также обработка и обратная преобразование к оптической форме для продолжения передачи по линии.
Эти операции фактически ограничивают пропускную способность линии, в частности скорость передачи, которая зависит от скорости обработки информации электронными устройствами.
Наоборот, в оптического типа усилителе сигнал постоянно остается в оптической форме и, следовательно, не подвергается ограничениям на скорость и т.п.
Дополнительно, особо удобно пользоваться оптическими усилителями активно-сердечникового оптико-волоконного типа.
На самом деле, эти усилители позволяют достичь хороших рабочих характеристик как в смысле усиления, так и эффективности.
Конструкция оптического волоконного усилителя схематично представлена на фиг. 2; линейное волокно 3, внутри которого передаваемый сигнал, подлежащий усилению, распространяется на длине волны λs , соединено с дихроичным ответвителем 7, в котором передаваемый сигнал объединяется на одиночном исходящем волокне 8 с накачивающим сигналом с длиной волны λp , генерируемым накачивающим лазерным излучателем 9; активное волокно 10, соединенное с волокном 8, исходящим из ответвителя, представляет собой усиливающий сигнал элемент, который встроен в линейное волокно 3, идущее к пункту своего назначения.
Чтобы активное волокно 10 служило в качестве усиливающего элемента узла, используется силиконовое оптическое волокно, сердцевина которого легирована некоторым флуоресцирующим веществом, которое под действием света накачки на длине волны λp способно генерировать стимулированное излучение, когерентное с сигналом, передаваемым на длине волны λs , в результате чего исходящий сигнал значительно усиливается в сравнении с входящим сигналом.
Известно, что в любом усилителе коэффициент усиления G связан с отражающими способностями R1, R2, измеряемыми на его концах, соотношением:
G(дБ) <-1/2[R>1 (дБ) + R2 (дБ)],
в котором отражательные способности R1, R2 определяются как
R (дБ)=1=ln(P1/Pt),
где
Pt есть переданная мощность, а P - отраженная мощность.
Предшествующее замечание означает, что значение высоких коэффициентов, достижимых усилителем, ограничено отражательными характеристиками концов самого усилителя или, другими словами, что для достижения высоких значений коэффициента усиления необходимо обеспечить высокие значения отражательных способностей R1 и R2.
Фактически, если одна часть светового сигнала, присутствующего в усилителе, отражается обратно к его концу, то названная часть усиливается, частично отражаясь вновь к противоположному концу и вновь попадает в усилитель, причем этот цикл повторяется многократно; когда название отражения и усиления достигают значительных значений, то возможно появление условий колебаний, при которых оказывается невозможной правильная работа усилителя и которые делают необходимостью ограничение максимального значения усиления, чтобы предотвращалось появление подобных условий.
В дополнение к этому (т.е. к появлению условий колебаний) обратное отражение внутри усилителя передаваемого сигнала отражающими элементами за усилителем (например, самим линейным волокном), когда названное отражение вновь усиливается и затем отражается отражающими элементами, расположенными перед входом усилителя, обусловливает явление биений между прямым и отраженным сигналами, именуемое интерферометрическим шумом.
Этот интерферометрический шум становится особенно значительным в случае использования активноволоконных усилителей, в которых длина усиливающего элемента, т.е. волокна, больше длины, соответствующей длительности когерентности лазера, который генерирует этот сигнал; при таких условиях фактически теряется когерентность прямого и отраженного сигналов, отраженный сигнал оказывается смещенным относительно прямого сигнала и, если он обладает достаточной интенсивностью, становится причиной ухудшения качества.
Отражения, которые могут возникнуть в усилителе, являются следствием наличия соприкасающихся поверхностей на его концах в силу хорошо известного явления преломления, а также и при отсутствии таких поверхностей, как в случае волоконных усилителей, в которых усиливающий элемент состоит из активного волокна 10, непосредственно приваренного к ответвителю 7 и линейным волокнам, рассеяние внутри линейного волокна, перед и после усилителя, (известное как "релеевское рассеяние) может создать отражение светового потока.
Выше было сказано, что релеевским рассеянием, которое происходит в самом волокне, порождается отражательная способность, значение которой составляет около -30 дБ.
Другие формы отражения могут возникать при передаче мощных световых потоков как следствие явления, известного как рассеяние Бриллоина (Brillouin).
В соответствии с настоящим изобретением ограничения на максимальное значение коэффициента усиления, достижимое в линейном усилителе, которые являются следствиями описанных выше явлений отражения, можно исключить размещением оптических изоляторов 11 на входе и выходе усиливающего волокна; в частности, оптический изолятор расположен перед ответвителем 7, непосредственно после линейного волокна 3, и оптический изолятор 11b расположен за волокном 10, перед следующим отрезком линейного волокна 3.
Оптические изоляторы представляют собой устройство, предназначенные обеспечивать однонаправленный проход света; применительно к целям настоящего изобретения от оптических изоляторов требуется, чтобы они были нечувствительны к поляризации передаваемого сигнала, обладали изолирующей способностью по крайней мере выше 20 дБ и обладали низкой отражательной способностью, которая была бы ниже 10 дБ относительно значеня отражательной способности, задаваемой релеевским рассеянием внутри волокна бесконечной длины, и, предпочтительнее ниже по крайней мере 15 дБ относительно названного значения.
На практике было обнаружено, что наличие изоляторов, обладающих названными выше характеристиками, гарантирует, что активный элемент усилителя, который имеет легированную сердцевину, может работать при условиях, которые сильно отличаются от тех, при которых порождаемый различного рода отражениями шум может возникать при коэффициентах усиления, обычно достижимых при использовании волоконных усилителей и которые составляют около 30 дБ, причем это значение существенно соответствует абсолютному значению отражательной способности, задаваемой релеевским рассеянием в волокне неопределенной длины.
Достижение больших коэффициентов усиления оказывается возможным лишь при низком значении отражательной способности, причем эта отражательная способность в соответствии с настоящим изобретением в любом случае должна иметь абсолютное значение, превышающее по крайней мере 10 дБ и, предпочтительнее, по крайней мере 15 дБ относительно заданного коэффициента усиления усилителя.
Сказанное выше означает, что, например, для достижения коэффициента 40 дБ отражательная способность по направлению к активному волокну в каждом волокне, соединенном с самим активным волокном, должна быть по крайней мере ниже -50 дБ и, предпочтительнее, ниже -55 дБ на длине волны передачи.
Описанные отражательные характеристики изоляторов можно получить известными способами, подобными многослойному покрытию, созданием поверхностей, пропускающих передаваемый сигнал, под углом к направлению распространения самого сигнала, и так далее; эти способы хорошо известны для специалистов в данной области техники, а потому не описаны.
Далее, чтобы избежать возникновения шума из-за отражений, в соответствии с настоящим изобретением волокно 12, которое передает световую накачивающую мощность на ответвитель 7 и далее на активное волокно 10, должно обладать ограниченной отражающей способностью в направлении активного волокна; фактически, часть световой мощности на длине волны передачи, которая проходит обратно на ответвитель 7, направляется в волокно 12, поскольку ответвители, которые наиболее часто применяются для этой цели в виде двух сцепленных ветвей, не выполняют абсолютно четкого разделения двух длин волн, для чего эти ответвители предназначены; по причине неабсолютности разделения достаточно существенная в процентном выражении часть световой мощности на длине волны передачи, составляющая, например, несколько процентов, переходит на ветвь ответвителя, передающую мощность накачки.
Если эта часть света на длине волны передачи в том конце волокна 12, где оно оптически соединено с накачивающим лазером 9, будет отражена, она тем самым будет послана обратно через ответвитель 7 внутрь активного волокна и станет причиной описанного выше явления, порождающего интерферометрический шум.
Следовательно, для волокна 12 должно быть свойственно значение отражательной способности, которое ниже 10 дБ и, предпочтительнее, 15 дБ относительно значения, соответствующего релеевскому рассеянию в бесконечном волокне без удвоенного значения ослабления, обусловленного прохождением волны передачи в накачивающей ветви ответвителя.
Другими словами, необходимо, чтобы на том конце активного волокна 10, который соединен с волокном 8, отражательная способность на любое волокно, подходящее к нему, была ниже по крайней мере 10 дБ и, предпочтительнее, 15 дБ относительно той, которая соответствует релеевскому рассеянию в бесконечном волокне (или, соответственно, абсолютное значение которой выше заданного коэффициента усиления); аналогично, отражательная способность на противоположном конце волокна 10 должна быть ограничена.
Описанные выше отражательные характеристики волокна 12 можно обеспечить использованием известных способов, подобных многослойному покрыванию или созданию косых поверхностей; в частности, косой срез торцевой поверхности 12 волокна 12, соединенного с лазером 9, под углом, предпочтительно, в диапазоне от 5 до 10o, обеспечивает отражательную способность менее -15 дБ, которая, будучи сложена с ослаблениями при проходе через ответвитель 7 около -20 дБ для каждого прохождения, например, дает общую отражательную способность, если смотреть с конца волокна 10, -55 дБ, которая меньше почти на 15 дБ отражательной способности, задаваемой релеевским рассеянием (около -30 дБ).
Явления отражений в волокне 12 можно также исключить размещением оптического изолятора 11а перед ответвителем 7, непосредственно перед активным волокном, как это проиллюстрировано на фиг. 3; это решение, позволяющее применять противоотражательные средства в конце волокна 12, может быть рекомендовано для случая, когда потери накачиваемой мощности, имеющие место при прохождении изолятора, не оказываются причиной ухудшения работы усилителя.
Когда силовые усилители непосредственно соединены с выходом передающего лазера 4 и принимают входной сигнал высокого уровня, который выше так называемого уровня "насыщения", за которым мощность передаваемого сигнала, исходящего из усилителя, зависит только от подаваемой мощности накачки, и которые излучают мощный световой поток (например, мощнее 4 дБм), то в дополнение к описанным выше явлениям, может возникнуть шумовой эффект по причине отражения, обусловленного рассеянием Бриллоина, при котором световая мощность, введенная в оптическое линейное волокно, исходящее из усилителя, возбуждает колебания в атомах волокна, а эти колебания в свою очередь генерируют отраженный сигнал с длиной волны немного короче, чем прямой сигнал.
Этот отраженный сигнал может породить биения с прямым передаваемым сигналом, что добавит к ранее описанным явлениям еще один источник шума, ухудшающего качество передачи.
В телекоммуникационной линии, подобной проиллюстрированной фиг. 1, излучающий сигнал узел, на этом рисунке обозначенный позицией 14, предполагает наличие оптического изолятора 15 непосредственно после лазера 4, причем этот оптический изолятор выполняет функцию защиты самого лазера от отражений, которые способны испортить его конструктивную часть; в соответствии с настоящим изобретением силовой усилитель 5, прилегающий к узлу 14, может не ощущать наличия оптического изолятора 11а на своем входе, как это иллюстрирует фиг. 4, поскольку функцию устранения отражений по направлению к активному волокну усилителя может исполнять уже существующий изолятор 15.
Остальные части силового усилителя, представленного на фиг. 4, аналогичны, что касается графического представления, тем, которые описаны для линейных усилителей, что позволяет обозначить их теми же самыми цифровыми позициями.
К примеру, телекоммуникационная линия может быть построена в соответствии со схемой, представленной на фиг. 1, с применением в качестве передающего лазера непосредственно модулируемого OFB лазера известного типа, работающего на волне излучения 1535 нм; приемная станция 2, состоящая из приемника известного типа pin/HEMT, за которым следует широкополосные усилители, не показана.
Применена линия 3, состоящая из малоослабляющих волокон со сдвинутой дисперсией, обладающее нулевой дисперсией в окрестности длины волны передачи; общая линейная длина составляет 300 км, которой соответствует ослабление 60 дБ.
Эта линия содержит два оптических линейных усилителя 6 и силовой усилитель 5; эти усилители являются активноволоконными усилителями, и каждый содержит активное силиконовое волокно 10, легированное германием и эрбием, накачиваемое лазером 9, состоящим из миниатюризированного Nd-УАС лазера, удвоенной частоты и диодно накачиваемого; линейные усилители имеют конструкцию, представленную на фиг. 2, и силовой усилитель имеет конструкцию, представленную на фиг. 4.
Каждый линейный усилитель обеспечивает полное усиление 20 дБ. Силовой усилитель обладает мощностью насыщения 9 дБм и входной мощностью 0 дБм.
Применены оптические изоляторы 11, которые являются управляющими поляризацией изоляторами, которые нечувствительны к поляризации передаваемого сигнала, обладают изолирующей способностью выше 35 дБ и отражающей способностью ниже -50 дБ; изоляторы этого типа имеются в продаже и поэтому подробнее не описаны.
Конец 13 волокна 12, соединенного с накачивающим лазером, был обрезан под углом 5o.
Передача, достижения с помощью такой конструкции, имела принимаемую мощность -20 дБ и шум, соответствующий -40 дБм.
Для сравнения была построена передающая линия с применением такой же конструкции, какая описана выше, в которой использованы покупные оптические изоляторы 11, отражательная способность которых равна -30 дБ (которые соответствуют отражательной способности, обусловленной релеевским рассеянием в волокне, и предназначенные устранять нарастания колебаний при коэффициенте усиления вплоть до 30 дБ); при таких условиях, хотя колебания отсутствовали, был заметен шум интенсивностью -30 дБм, достаточный для предотвращения правильного приема передачи, причем шум, полагают, является эффектом воздействия интерферометрического шума, появляющегося как результат релеевского рассеяния и рассеяния Бриллоина внутри активноволоконных усилителей.
Оптические усилители 7 схематично изображены на приложенных чертежах в виде ответвителей со сплавленными волокнами, использование которых особенно удобно при создании активно-волоконных усилителей; однако возможно использование оптических ответвителей других типов, например того типа, который используется в микрооптике; для ответвителей, особенно если они не со сплавленными волокнами, необходимо обеспечить отражательную способность, меньшую по крайней мере 10 дБ относительно отражательной способности, задаваемой релеевским рассеянием, или с абсолютным значением, превышающим коэффициент усиления, на который рассчитан усилитель.
Можно выполнить многообразные изменения и модификации без отклонения от существа изобретения.
Формула изобретения: 1. Оптоволоконная линия связи, содержащая источник оптического излучения, выход которого соединен с одним концом оптического волокна, и по меньшей мере один оптический волоконный усилитель, вход которого соединен с другим концом оптического волокна, причем оптический волоконный усилитель выполнен в виде отрезка активного оптического волокна с легированной флуоресцентными веществами сердцевиной, отличающаяся тем, что между торцом оптического волокна оптического волоконного усилителя включен по крайней мере один элемент ограничения отражения, отражательная способность которого со стороны отрезка активного волокна по меньшей мере на 10 дБ меньше, чем отражательная способность, соответствующая релеевскому рассеиванию в оптическом волокне на длине волны передачи источника оптического излучения.
2. Линия связи по п.1, отличающаяся тем, что отражательная способность элемента ограничения отражения в направлении отрезка активного волокна по меньшей мере равна или на 15 дБ меньше отражательной способности, соответствующей релеевскому рассеиванию в оптическом волокне на длине волны передачи источника оптического излучения.
3. Линия связи по п.1, отличающаяся тем, что все волокна, соединенные с активным волокном усилителя, содержат элемент ограничения отражения, коэффициент отражения которого в сторону торца отрезка активного волокна по абсолютной величине больше по меньшей мере на 10 дБ, предпочтительно по меньшей мере на 15 дБ, чем коэффициент усиления усилителя.
4. Линия связи по п.1, отличающаяся тем, что на входе и выходе оптического волоконного усилителя включены управляющие поляризацией оптические изоляторы.
5. Линия связи по п.1, отличающаяся тем, что на входе и выходе оптического волоконного усилителя включены оптические изоляторы, не чувствительные к поляризации передаваемого сигнала.
6. Линия связи по п.1, отличающаяся тем, что средство ограничения отражения включает в себя противоотражательное покрытие и/или косой срез поверхности волокна, соединенного с активным волокном усилителя, свободного от оптических изоляторов и расположенного вдоль тракта передаваемого сигнала, упомянутые противоотражательные покрытия и/или косой срез поднимают отражательную способность на длине волны передаваемого сигнала по меньшей мере на 10 дБ, а предпочтительно по меньшей мере на 15 дБ ниже, чем отражательная способность, соответствующая релеевскому рассеянию в волокне на длине волны передачи.
7. Линия связи по п.1, отличающаяся тем, что средство ограничения отражения включает в себя противоотражательное покрытие и/или косой срез поверхности волокна, соединенного с активным волокном усилителя, свободного от оптических изоляторов и расположенного вдоль тракта передаваемого сигнала, упомянутые противоотражательные покрытия и/или косой срез понижают отражательную способность на длине волны передаваемого сигнала по абсолютной величине по меньшей мере на 10 дБ, а предпочтительно по меньшей мере на 15 дБ выше, чем коэффициент усиления усилителя.
8. Оптоволоконная линия связи, содержащая источник оптического излучения передаваемых сигналов, выход которого соединен с одним концом оптического волокна, и по меньшей мере один оптический волоконный усилитель, вход которого соединен с другим концом оптического волокна, при этом оптический волоконный усилитель выполнен в виде отрезка активного оптического волокна с легированной флуоресцентными веществами сердцевиной, оптического источника сигнала накачки, выход которого через соединительный элемент соединен с выходом отрезка активного оптического волокна, при этом другой вход соединительного элемента является выходом оптического волоконного усилителя, а его выход выходом отрезка активного оптического волокна, отличающаяся тем, что между торцом оптического волокна и входом оптического усилителя включен по крайней мере один элемент ограничения отражения, отражательная способность которого со стороны отрезка активного волокна по меньшей мере на 10 дБ меньше отражательной способности, соответствующей релеевскому рассеянию в оптическом волокне на длине волны передачи источника оптического излучения.
9. Линия связи по п.8, отличающаяся тем, что отражательная способность элемента ограничения отражения в направлении активного волокна по меньшей мере на 15 дБ меньше отражательной способности, связанной с релеевским рассеянием в волокне на длине волны передачи.
10. Линия связи по п.8, отличающаяся тем, что все волокна, соединенные с активным волокном, имеют элемент ограничения отражения, отражательная способность которых в направлении к облицованному торцу отрезка активного волокна по абсолютной величине больше по меньшей мере на 10 дБ, чем коэффициент усиления усилителя.
11. Линия связи по п.8, отличающаяся тем, что на входе и выходе оптического волоконного усилителя включены управляющие поляризацией оптические изоляторы.
12. Линия связи по п.8, отличающаяся тем, что оптические изоляторы нечувствительны к поляризации передаваемого сигнала.
13. Линия связи по п.11, отличающаяся тем, что отражательная способность каждого оптического изолятора в направлении отрезка активного волокна на длине волны передаваемого сигнала на 10 дБ и предпочтительно на 15 дБ меньше отражательной способности, обусловленной релеевским рассеянием в оптическом волокне.
14. Линия связи по п.11, отличающаяся тем, что отражательная способность каждого оптического изолятора в направлении отрезка активного волокна на длине волны передаваемого сигнала по абсолютной величине по меньшей мере на 10 дБ больше, чем коэффициент усиления усилителя.
15. Линия связи по п.8, отличающаяся тем, что дополнительно введен источник оптической накачки, соединенный с оптическим волокном посредством отрезка оптического волокна, торец которого содержит элемент ограничения отражения, выполненный в виде противоотражательного покрытия и/или косого среза поверхности.
16. Линия связи по п.15, отличающаяся тем, что волокно подсоединено к источнику оптической накачки, а на его торце, соединенном с источником, имеется элемент ограничения отражения, выполненный в виде противоотражательного покрытия и/или косого среза поверхности, через которую проходит передаваемый сигнал, причем отражательная способность элемента ограничения отражения в направлении активного волокна на длине волны передаваемого сигнала с учетом ослаблений, вызванных прохождением передаваемого сигнала и отраженного сигнала через соединительное средство, по абсолютной величине по меньшей мере на 10 дБ больше коэффициента усиления усилителя.
17. Линия связи по п.8, отличающаяся тем, что введен источник оптической накачки, соединенный посредством отрезка оптического волокна с соединительным элементом, включенным между торцом оптического волокна и отрезком активного оптического волокна, при этом торец отрезка оптического волокна срезан под углом 5-10o относительно плоскости, нормальной к оси оптического волокна.
18. Линия связи по п.8, отличающаяся тем, что между выходом соединительного элемента и входом отрезка активного оптического волокна и на выходе отрезка активного оптического волокна включены соответственно первый и второй оптические изоляторы.
19. Линия связи по п.15, отличающаяся тем, что выход источника оптической накачки соединен через дихроичный ответвитель с оптическим изолятором, выход которого соединен с активным волокном.
20. Линия связи по п.19, отличающаяся тем, что между другим концом оптического волокна и входом оптического волоконного усилителя включен оптический изолятор.