DE69404110T2 - Verstärker mit Faserfilterpumpsystem - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verstärker mit datierten optischen Fasern mit einem verbesserten Verstärker- Rauschmaß.
• Verstärker mit dotierten optischen Fasern, wie z.B. diejenigen, die in der EP-A-0504479 offenbart sind, bestehen aus einer optischen Faser, deren Kern einen Dotierstoff, wie z.B. seltene Erdionen, enthält. Solch ein Verstärker empfängt ein optisches Signal der Wellenlänge λs und Pumpleistung der Wellenlänge λp, welche durch eine Einrichtung, wie z.B. einen oder mehrere Pump/Signal-Wellenlängenteilungs-Multiplexer(WDM)- Koppler, die an einem oder beiden Enden des Verstärkers gelegen sind, kombiniert werden. Das eingeführte Signal läuft durch einen bevorzugten, bestimmten Weg von der Eingangseinrichtung durch die Verstärkungsfasereinrichtung zum Ausgangsende der Verstärkungsfasereinrichtung, wodurch ein verstärktes Signal der wellenlänge XS am Ausgangsende des Verstärkers auftritt.
• Eine der Schlüsseleigenschaften eines faseroptischen Verstärkers ist sein Rauschmaß, das das Verhältnis des Signal/Rausch- Verhältnisses am Verstärkereingang und des Signal/Rausch-Verhältnisses am Verstärkerausgang ist, wenn das Eingangsrauschen nur Schrotrauschen ist. Das Rauschmaß kennzeichnet das Ausmaß des Rauschens, welches der Faserverstärker dem Signal hinzufügt. Ein Signal wird in den Verstärker eingegeben und folgt einem primären Signalweg zum Verstärkerausgang. Fundamentales, unvermeidbares Rauschen wird in diesem direkten Weg durch spontane Emission erzeugt, die durch die Faserverstärkung verursacht wird und Anlaß zu einem minimalen Rauschmaß gibt. Überschußrauschen wird in dem Verstärker erzeugt, wenn ein Teil des Signais einem zweiten Weg folgt und am selben Ausgang mit einiger Zeitverzögerung relativ zum Signal im ersten Weg ankommt, was eine Vielweg-Interferenz erzeugt. Ein möglicher zweiter Weg ist ein durch Signale gebildeter Weg, die zwei Reflexionen irgendwo innerhalb des Verstärkers durchlaufen. In den meisten Verstärkern liegt die größte Quelle von Reflexionen in Facetten und Kopplungslinsen der Pumplaser. Das Signallicht erreicht die Pumplaserfacetten aufgrund der weniger als unendlichen Isolierung des Pump/Signal-WDM-Kopplers. Falls das Signal davon abgehalten werden kann, die Laserfacette zu erreichen, kann die grundlegende Quelle von Reflexion innerhalb des Verstärkers entfernt werden, und das Rauschmaß kann in signifikanter Weise reduziert werden.
• Vielweg-Interferenz tritt ebenfalls in zweistufigen Verstärkern auf, bei denen die übrige Fumpleistung von dem Ausgang der ersten Stufe zur zweiten Stufe durch einen Pumpweg gekoppelt wird, der von dem Signalweg verschieden ist, aber der aufgrund schlechter Isolierung einen kleinen Anteil des Signals führt. Die Signalkomponente, die die zweite Stufe über den Pumpweg erreicht, ist verzögert und außer Phase mit dem direkten Signal, und deshalb wandelt der Laser das Phasenrauschen in ein Intensitätsrauschen um.
Zusammenfassung der Erfindung
• Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Rauschfigur eines Faserverstärkers zu verbessern. Eine weitere Aufgabe besteht darin, einen Faserverstärker mit einer Einrichtung zum Abschwächen des Teils des Signals zu schaffen, welches den Verstärkerausgang über einen zweiten Signalweg erreicht.
• Kurz gesagt, betrifft die vorliegende Erfindung einen Faserverstärker, der eine Verstärkungsfasereinrichtung mit einem Eingangsende und einem Ausgangsende aufweist. Pumpleistung der Wellenlänge λp wird von einer Quelle an ein Ende der Verstärkungsfasereinrichtung gekoppelt. Die Eingangseinrichtung führt ein Signal der Wellenlänge λs in das Eingangsende der Verstärkungsfasereinrichtung, das eingeführte Signal läuft durch einen bevorzugten, bestimmten Weg durch die Verstärkungsfasereinrichtung von der Eingangseinrichtung zum Ausgangsende der Verstärkungsfasereinrichtung, wodurch ein verstärktes Signal der Wellenlänge λs am Ausgangsende auftritt. Das eingeführte Signal läuft ebenfalls durch einen sekundären Weg durch die Verstärkungsfasereinrichtung oder durch einen parallelen Weg, welcher sich dann mit wieder dem direkten Weg vereinigt. Der Teil des Signals, der durch den zweiten Weg läuft, würde, falls er unabgeschwächt wäre, den Rauschfaktor des Verstärkers erhöhen. In Übereinstimmung mit der Erfindung ist eine Abschwächungsfasereinrichtung zum Abschwächen des Teils des Signals, der durch den zweiten Weg zum Ausgangsende der Verstärkungsfasereinrichtung läuft, vorgesehen.
• Bei einer Ausführungsform umfaßt die Verstärkungsfasereinrichtung eine Verstärkungsfaser mit ersten und zweiten Enden, wobei das Signal am ersten Ende davon eingeführt wird. Eine Einrichtung zum Koppeln von Pumpleistung von einer Pumpquelle an ein Ende der Verstärkungsfaser ist vorgesehen, wodurch ein verstärktes Signal am zweiten Ende der Verstärkungsfaser auftritt. Die Abschwächungsfasereinrichtung verhindert im wesentlichen die Ausbreitung von Leistung der Wellenlänge λs von der Verstärkungsfaser zur Pumpquelle.
• Bei einer weiteren Ausführungsform umfaßt die Verstärkungsfasereinrichtung erste und zweite Verstärkungsfaserabschnitte, wobei jeder ein Eingangsende und ein Ausgangsende aufweist. Eine Einrichtung zum Koppeln von Pumpleistung der Wellenlänge λp von einer Quelle zum Eingangsende des ersten Verstärkungsfaserabschnitts ist vorgesehen. Die Länge des ersten Verstärkungsfaserabschnitts reicht nicht zur Absorption der gesamten Pumpleistung von der Pumpquelle aus, wodurch die restliche Pumpleistung am Ausgangsende des ersten Verstärkungsfaserabschnitts auftritt. Die Eingangseinrichtung führt ein Signal der Wellenlänge λs in das Eingangsende des ersten Verstärkungsfaserabschnitts, wodurch ein verstärktes Signal der Wellenlänge λs am Ausgangsende des ersten Verstärkungsfaserabschnitts auftritt. Die Filtereinrichtung filtert das verstärkte Signal und koppelt das gefilterte Signal an das Eingangsende des zweiten Verstärkungsfaserabschnitts. Ein Pumpleistungsweg koppelt die restliche Pumpleistung von dem Ausgangsende des ersten Verstärkungsfaserabschnitts an den zweiten Verstärkungsfaserabschnitt. Die Abschwächungsfasereinrichtung ist im Pumpleistungsweg zur Abschwächung des Teils des Signals, der den Pumpleistungsweg durchläuft, angeordnet.
• Die Abschwächungsfasereinrichtung kann eine optische Faser mit einem Dotierstoff aufweisen, der Leistung bei der Wellenlänge λs absorbiert, wohingegen er Leistung bei der Wellenlänge λp mit wenig Abschwächung durchläßt. Besonders nützlich als Abschwächungsfasereinrichtung ist eine optische Faser, die mit seltenen Erdionen dotiert ist.
• Alternativermaßen weist die Abschwächungsfasereinrichtung eine Spule aus einer optischen Faser auf, wobei der Radius der Spule und die Anzahl von Wicklungen in der Spule ausreichen, um zu bewirken, daß Strahlung mit einer erheblichen Menge an Leistung bei der Wellenlänge λs und sehr geringer Leistung bei der Wellenlänge λp von der Spule abgestrahlt wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
• Es zeigen:
• Fig. 1 eine schematische Darstellung eines vorwärtsgepumpten Faserverstärkers;
• Fig. 2 und 3 zwei verschiedene Typen von Abschwächungsfasern, die im Verstärker von Fig. 1 verwendet werden können;
• Fig. 4 eine schematische Darstellung eines vorwärts- und rückwärts-gepumpten Faserverstärkers;
• Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Mehrstufen- Faserverstärkers mit einer Einrichtung zum Einspeisen der restlichen Pumpleistung von einer Stufe an eine folgende Stufe; und
• Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Mehrstufen- Faserverstärkers, in dem die Abschwächungsfasern in Zusammenhang mit einer ausfallsicheren Pumpquelle benutzt werden.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
• Faserverstärker weisen typischerweise eine Verstärkungsfaser 10 (Fig. 1) auf, deren Kern mit Verstärkungsionen dotiert ist, welche eine stimulierte Emission von Licht innerhalb eines vorbestimmten Wellenlängenbands einschließlich einer Wellenlänge λs beim Pumpen mit Licht einer Wellenlänge λp, das außerhalb des vorbestimmten Bands liegt, erzeugen können. Ein faseroptischer WDM-Koppler 11 kann zum Koppeln von Pumpenergie der Wellenlänge λp von der Laserdiode 15 und dem Signal der Wellenlänge λs von dem Signallaser 23 an die Verstärkungsfaser 10 verwendet werden. Solche Verstärkervorrichtungen sind in den US-Patenten Nr. 4,938,556, Nr. 4,941,726, Nr. 4,955,025 und Nr. 4,959,837 offenbart. Der Laser 23 wird durch eine Quelle 24 moduliert, und sein Ausgangssignal wird mit dem Koppler 11 durch die Eingangsfaser 14 verbunden. Schmelz- Spleißstellen sind durch große Punkte in den Zeichnungen dargestellt. Die Faser 14 ist mit der Kopplerfaser 13 verspleißt, und die Verstärkungsfaser 10 ist mit der Kopplerfaser 12 verspleißt. Spleißverluste werden minimiert, wenn der Koppler 11 in Übereinstimmung mit der Lehre des US-Patens Nr. 5,179,603 hergestellt ist, wobei der Modenfelddurchmesser der Kopplerfaser 12 im wesentlichen mit dem der Verstärkungsfaser 10 übereinstimmt.
• Ein Teil des verstärkten Signals von der Verstärkungsfaser 10 kann von einer weiteren Komponente und/oder von den Fasern durch Rayleigh-Streuung reflektiert werden, und solches reflektiertes Licht kann durch die Verstärkungsfaser 10 zum Koppler 11 laufen. Die Pumplichtquelle 15 ist üblicherweise mit einer optischen Faser 16 versehen. Falls die Faser 16 direkt mit der Koppierfaser 12 verbunden wäre, würde ein Teil dieses reflektierten verstärkten Signals bei der Wellenlänge λs durch den WDM-Koppler 11 auslecken und die Facette des Pumplasers 15 erreichen. Solches Signallicht reflektiert von der Facette zurück zum Verstärkungsfaserausgang, wo es eine Rauschquelle wird.
• In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist eine Abschwächungsfaser 22 zwischen die Pumpfaser 16 und die Kopplerfaser 12 gesetzt. Die optischen Eigenschaften der Faser 22 sind derart, daß sie Signallicht bei der Wellenlänge λs abschwächt und daß sie Pumpleistung bei der Wellenlänge λp mit sehr geringem Verlust durchläßt. Somit erreicht im wesentlichen die gesamte Pumpleistung von der Quelle 15 die Verstärkungsfaser 10, aber das Signallicht von der Verstärkungsfaser wird von der Pumpquelle isoliert. Das S/P-Verhältnis (das Verhältnis der Abschwächung bei Signalwellenlängen zur Abschwächung bei Pumpwellenlängen) hängt von dem besonderen Verstärker ab. Normalerweise sollte das S/P-Verhältnis so hoch wie möglich sein. Falls es jedoch überschüssige Pumpleistung gibt, dann könnten möglicherweise 3 dB Pumpleistungsverlust toleriert werden. Für den Fall, in dem die Abschwächungsfaser nur eine minimale Abschwächung des Signals bietet, könnte das S/P- Verhältnis so niedrig wie etwa 2:1 sein.
• Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform weist die Abschwächungsfaser 29 einen Abschnitt einer Faser auf, der einen Dotierstoff enthält, welcher Licht bei der Signalwellenlänge λs absorbiert, während er im wesentlichen das gesamte Licht bei der Pumpwellenlänge λp durchläßt. Bevorzugterweise enthält zumindest der Kern 30 der Faser 29 den absorbierenden Dotierstoff, da die Signalleistung in diesem Bereich der Faser am größten ist. Wenn hohe Konzentrationen der seltenen Erdionen, wie z.B. Pr, zur Dotierung der Gläser benutzt werden, wird Licht innerhalb ihrer Absorptionsbänder ohne nennenswerte folgende Lichtemission absorbiert. Das ³F&sub3;-Niveau von Praseodymium (Pr³&spplus;) ergibt ein sehr starkes Absorptionsband mit einem Spitzenwert bei 1440 nm. Der Schwanz dieser Absorption erstreckt sich soweit, daß er den Durchtritts des Er-Verstärkersignallichts und der spontanen Emission blockiert, welche innerhalb des Bandes bei 1525-1570 nm auftreten. Die Absorption der Pumpleistung bei 980 nm ist klein.
• Abschwächungsfaser-Dotierstoffe, welche zur Benutzung mit einer Er-dotierten Verstärkungsfaser geeignet sind, sind Praseodymium (Pr³&spplus;), Terbium (Tb³&spplus;), Dysprosium (Dy³&spplus;) und Samarium (Sm³&spplus;).
• Die seltenen Erdionen Praseodymium (Pr³&spplus;) und Neodymium (Nd³&spplus;) können als das Verstärkungsmaterial bei 1300 nm benutzt werden. Wenn die Verstärkungsfaser eine dieser seltenen Erdionen enthält, dann können eine oder mehr der seltenen Erdionen Thuhum (Tm³&spplus;), Holmium (Ho³&spplus;), Dysprosium (Dy³&spplus;) und Samanum (Sm³&spplus;) in der Abschwächungsfaser benutzt werden. Zusätzlich kann Praseodymium (Pr³&spplus;) in der Abschwächungsfaser benutzt werden, falls Neodymium (Nd³&spplus;) der Verstärkungsfaser-Dotierstoff ist.
• Für ein Material mit einer Signalverstärkung bei 850 nm sind Thulium (Tm³&spplus;), Holmium (Ho³&spplus;), Dysprosium (Dy³&spplus;), Neodymium (Nd³&spplus;) und Erbium (Er³&spplus;) mögliche Signalfilter-Dotierstoffe.
• Eine zweite Ausführungsform der Erfindung verwendet eine Abschwächungsfaser, die das Prinzip des optischen Faserverbiegungsverlustes benutzt. Bei allen optischen Verstärkern ist der Signallaser bei einer längeren Wellenlänge als der Pumplaser. Der Verbiegungsverlust in optischen Fasern steigt schnell mit der Wellenlänge an. Wie in Fig. 3 gezeigt, kann die Faser 36 in eine Spule gebogen werden, die optionell um eine Aufspanneinrichtung 37 gewickelt werden kann. Die Faserspule läßt das Pumplicht (980 nm im Fall von Er-Faserverstärkern) durch und schwächt das Signallicht (1525-1570 nm für Er- Faserverstärker) ab. Irgendeine optische Faser könnte verwendet werden, wie z.B. eine Abschwächungsfaser unter Benutzung einer Spule mit einer hinreichenden Anzahl von Wicklungen der Faser, wobei die Wicklungen einen hinreichend kleinen Radius aufweisen, und zwar abhängig von den Faserverbiegungsverlust- Eigenschaften. Eine erwünschte Charakteristik für solch eine Faser wäre ein kleiner Modenfelddurchmesser bei der Pumpwellenlänge und ein großer Modenfelddurchmesser bei der längeren Signalwellenlänge. Eine optimale Faser könnte entworfen werden, welche einen kleinen Modenfelddurchmesser bei 980 nm haben würde, aber möglicherweise aufgrund eines eingedrückten Mantels, wie bei einer optischen Faser des W-Typs beispielsweise, bei 1550 nm sehr empfindlich gegenüber einem Verbiegungsverlust wäre. Einzelmode-W-Fasern sind in der offengelegten europäischen Patentanmeldung Nr. 0 131 634 beispielsweise offenbart. Bei solch einer Faser könnten Spulen mit weniger Fasern und/oder größerem Durchmesser benutzt werden. Spulen mit größerem Durchmesser können zur Verhinderung einer Degradierung der Faserfestigkeit erforderlich sein.
• Der Filter nach der vorliegenden Erfindung ist bei verschiedenen Faserverstärkerkonfigurationen nützlich. Beispielsweise koppelt der Koppler 43 bei der vorwärts- und rückwärtsgempumpten Vorrichtung nach Fig. 4 das Signal von der Eingangs-Telekommunikationsfaser 45 und Pumpleistung von der ersten Pumpquelle 44 zur Verstärkungsfaser 53, wie in Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben. Der Koppler 47 koppelt Pumpleistung von der zweiten Pumpquelle 48 zur Verstärkungsfaser 53. Das Ausgangssignal der Wellenlänge λs wird durch den Koppler 47 von der Verstärkungsfaser 53 zur auslaufenden Telekommunikationsfaser 50 gekoppelt. Die Enden der Pumplicht- Abschwächungsfaser 51 sind mit der Pumpfaser 55 und der Kopplerfaser 57 verspleißt Die Enden der Pumplicht- Abschwächungsfaser 52 sind mit der Pumpfaser 56 und der Kopplerfaser 58 verspleißt Die optischen Eigenschaften der Abschwächungsfasern 51 und 52 sind dieselben wie diejenigen der Abschwächungsfaser 22 von Fig. 1, wobei diese Fasern das Signallicht bei der Wellenlänge λs abschwächen und die Pumpleistung bei der Wellenlänge λp mit geringem Verlust durchlassen. Somit erreicht im wesentlichen die gesamte Pumpleistung von den Quellen 44 und 48 die Verstärkungsfaser 53, aber das Signallicht von der Verstärkungsfaser wird von den Pumpquellen isoliert.
• Die Filteranordnung nach der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls auf umgekehrt gepumpte Verstärker anwendbar. Mit Bezug auf Fig. 4 würde, falls die Quelle 44, die Faser 55 und die Abschwächungsfaser 51 weggelassen wären, die Verstärkungsfaser 53 durch die Quelle 48 umgekehrt gepumpt werden.
• Fig. 5 zeigt einen Mehrstufen-Verstärker mit Verstärkungsfasern 63, 71 und 78. Die in Zusammenhang mit der Beschreibung dieser Ausführungsform erörterten speziellen Wellenlängen gehen davon aus, daß das Verstärkungsmaterial Erbium (Er³&spplus;) ist, das Signale im Wellenlängenbereich 1525 bis 1570 nm verstärkt. Das Eingangssignal und die Pumpleistung werden an die Verstärkungsfaser 63 durch den WDM-Koppler 60 gekoppelt. Das verstärkte Signal wird an die Verstärkungsfaser 71 durch einen Signalweg gekoppelt, der den Isolator 69 und die WDM-Koppler 64 und 68 enthält. Das von der Verstärkungsfaser 71 ausgegebene Signal wird durch den WDM-Koppler 75 an die Verstärkungs faser 78 gekoppelt. Das verstärkte Signal ist mit dem Verstärkerausgang durch den Isolator 79 verbunden.
• Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 wird nicht die gesamte Pumpleistung durch die Verstärkungsfaser 63 absorbiert, wobei es erwünscht ist, daß die restliche Pumpleistung an die Verstärkungsfaser 71 der zweiten Stufe gekoppelt wird. Ein Filter 67 wird oft zwischen die erste und zweite Verstärkungsstufe zum Ausfiltern der verstärkten spontanen Emission unterhalb von 1540 nm gesetzt. Solche Filterung hilft bei der Erhöhung der Verstärkung oberhalb 1540 nm in den folgenden Stufen. Jedoch läßt dieses Filter nicht das Pumplicht bei 980 nm oder 1480 nm durch. Falls die restliche Pumpleistung von dieser ersten Stufe der Verstärkung wiedererlangt werden soll, muß ein zweiter Weg für das Pumplicht vorgesehen werden; diese Funktion hat der Pumpweg 65. Unglücklicherweise leckt aufgrund des endlichen Übersprechens des Signals des zweiten und dritten WDM-Kopplers 64 und 68 etwas Signallicht in den Pumpweg. Dieses Signallicht ist mit dem Hauptsignal nicht synchron, wobei die Wege sich am zweitstufigen Koppler 68 aufgrund unvermeidlicher kleiner Differenzen in der Weglänge zwischen den zwei Wegen wiedervereinigen. Dieses unsynchronisierte Signal wird eine Quelle von zusätzlichem Rauschen sein. Es wurde berechnet, daß bei WDM-Kopplern 64 und 68 mit einem Übersprechen von 15 dB bei der Signalwellenlänge dieses um 30 dB abgeschwächte Signal das Rauschmaß um 26 dB verschlechtern wird, wenn sich die Weglängen um mehr als eine Quellen-Kohärenzlänge unterscheiden.
• Zum Blockieren dieses zweiten Signalwegs, welcher normalerweise durch den Pumpweg 65 auftreten würde, ist eine Signalabschwächungsfaser 74 in den Weg 65 zusätzlich eingefügt. Es wurde berechnet, daß eine Signalabschwächung von 60 dB im Weg 65 diese zusätzliche Rauschquelle eliminieren würde. Dies könnte leicht mit einem Meter Praseodymium (Pr³&spplus;)-dotierter Faser oder durch einen Verbiegungsverlust einer aufgespulten Faser erreicht werden. Wie oben erwähnt, könnten andere Signalabsorbierende Fasern verwendet werden.
Beispiel 1
• Ein Faserverstärker wurde in Übereinstimmung mit der in Fig. 1 dargestellten Schaltung gebildet. Die Verstärkungsfaser 10 hatte einen Kerndurchmesser von 3,34 µm und ein Kern-Mantel-Δ von 1,0300, wobei Δ = (n&sub1;² - n&sub2;²)/2n&sub1;² und wobei n&sub1; und n&sub2; die jeweiligen Kernbrechungsindizes sind. Der Faserkern war aus SiO&sub2; dotiert mit GeO&sub2;, Al&sub2;O&sub3; und Er&sub2;O&sub3; gebildet; der Mantel war aus SiO&sub2; gebildet. Die Pumpe 15 war eine Laserdiode, welche bei 980 nm arbeitet. Die Signalwellenlänge betrug 1542 nm. Das Rauschmaß wurde bei einer Frequenz von 55 MHz gemessen.
• Der gesamte Kern der Abschwächungsfaser 22 war aus SiO&sub2; dotiert mit 5 Gew.-% GeO&sub2; gebildet, und das Zentrum des Kerns war dotiert mit 1 Gew.-% Pr&sub2;O&sub3;. Der Mantel war aus SiO&sub2; gebildet. Die Faser war mit 1 Gew.-% Fluor über ihren Radius dotiert. Die Abschwächung dieser Faser betrug 70 dB/m und 0,2 dB/m bei 1550 bzw. 980 nm. Der Schwanz der 1G4-Absorption ist verantwortlich für die kleine Größe des Verlustes bei 980 nm. Der Modenfelddurchmesser dieser Faser stimmte nicht mit dem der Pumpfaser überein; deshalb waren die Spleißverluste zwischen der Pr-dötierten Faser 22 und sowohl der Pumpfaser 16 als auch der Kopplerfaser 12 größer als 1 dB. Diese großen Spleißverluste können durch genauere Anpassung der Modenfelddurchmesser der Abschwächungsfasern mit den der Fasern 12 und 16 und/oder durch Verwenden eines Mehrfachbogen-Fusionsspleißverfahrens eliminiert werden.
• Beim Betreiben des Verstärkers ohne Abschwächungsfaser 29 betrug das Rauschmaß 6,7 dB. Beim Betreiben des Verstärkers mit der Abschwächungsfaser 29 betrug das Rauschmaß 4,4 dB.
Beispiel 2
• Ein Faserverstärker wurde in Übereinstimmung mit der in Fig. 1 illustrierten Schaltung hergestellt. Derselbe Typ von Verstärkungsfaser und Pumpdiode wurde verwendet, und die Modulationsfrequenz betrug wiederum 55 MHz
• Die Abschwächungsfaser 36 bestand aus 20 Wicklungen der Faser, gewickelt um eine Aufspanneinrichtung mit einem Radius von 6,3 mm. Die Abschwächungsfaser 36 hatte einen Radius von 125 µm und hatte einen Modenfelddurchmesser von 7,0 µm bei 1550 nm und 4,25 µm bei 1000 nm. Der Kern war mit GeC&sub2; dotiert, wobei das Kern-Mantel-Δ 1% betrug. Der Mantel war aus 5i0&sub2; hergestellt. Seine Gesamtabschwächung bei 1530 nm betrug 10 dB und bei 980 nm betrug 0 dB.
• Beim Betreiben des Verstärkers ohne Abschwächungsfaser 36 betrug die Rauschfigur 7,5 dB. Beim Betreiben des Verstärkers mit der Abschwächungsfaser 36 betrug das Rauschmaß 6,1 dB.
• Die Grundsätze der Erfindung lassen sich ebenfalls auf ausfallsichere Pumpquellen, wie z.B. die in Fig. 6 illustrierte anwenden. Zwei Laserdioden 85 und 86 sind mit einem 3 dB-Koppler 88 verbunden, wobei die Ausgangsanschlüsse von ihnen gleiche Mengen an Pumpleistung an zwei verschiedene Verstärkungsfasern liefern. Ein Anschluß des Kopplers 88 ist mit der Verstärkungsfaser 90 durch einen WDM-Koppler 91 verbunden. Das Eingangssignal der Wellenlänge λs ist ebenfalls mit dem Koppier 91 verbunden. Das verstärkte Signal von der Faser 90 ist mit der Verstärkungsfaser 93 durch den WDM-Koppler 94 verbunden, der ebenfalls die Pumpleistung von dem 3 dB-Koppler 88 mit der Verstärkungsfaser 93 verbindet. Falls eine der Quellen 85 und 86 ausfällt, versieht die übrige die Verstärkungsfasern mit der Hälfte der ursprünglichen Leistungsmenge. Bei dieser Ausführungsform sind Abschwächungsfasern 96 und 97, welche ähnlich wie die Faser 22 von Fig. 1 sind, zwischen dem 3 dB-Koppler und den Laserdioden 85 und 86 angeschlossen. Zusätzlich kann eine dritte Abschwächungsfaser 98 zwischen den 3 dB-Koppler 88 und den WDM-Koppler 94 eingesetzt sein, und eine vierte Abschwächungsfaser 99 kann zwischen den 3 dB-Koppler 88 und den WDM-Koppler 91 eingesetzt sein. Die Abschwächungsfasern 98 und 99 schwächen Reflexionen ab, welche die Abschwächungsfasern 96 und 97 nicht abschwächen würden.

Claims (9)

1. Faserverstärker mit:

einer Verstärkungsfasereinrichtung (10; 53; 63, 71, 78; 90, 93) mit einem Eingangsende und einem Ausgangsende;

einer Einrichtung (11; 43, 47; 60, 68, 75; 88, 94) zum Koppeln von Pumpleistung der Wellenlänge λp von einer Quelle (15; 44, 48; 85, 86) an ein Ende der Verstärkungsfasereinrichtung,

einer Eingangseinrichtung (11, 43, 60, 91) zum Einführen eines Signals der Wellenlänge λs in das Eingangsende der Verstärkungsfasereinrichtung, wobei das eingeführte Signal einen bevorzugten, bestimmten Wegvon der Eingangseinrichtung durch die Verstärkungsfasereinrichtung zum Ausgangsende der Verstärkungsfasereinrichtung durchläuft, wobei ein verstärktes Signal der Wellenlänge λs am Ausgangsende auftritt, wobei ein Teil des eingeführten Signals einen zweiten Weg durch die Verstärkungsfasereinrichtung läuft, wobei der Teil des Signals, der durch den zweiten Weg läuft, falls er unabgeschwächt wäre, den Rauschfaktor des Verstärkers erhöhen würde; und

einer Abschwächungsfasereinrichtung (22; 51, 52; 74; 96, 97, 98, 99) zum Abschwächen des Teils des Signals, der durch den zweiten Weg zum Ausgangsende der Verstärkungsfasereinrichtung läuft.

2. Faserverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangseinrichtung ein Wellenlängenteilungs-Multiplexer-Koppler (11, 431 60, 91) ist.

3. Faserverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschwächungsfasereinrichtung (22; 51, 52; 74; 96, 97, 98, 99) im Lichtweg zwischen der Pumpquelle (15; 44, 48; 85, 86) und der Verstärkungsfasereinrichtung (10; 53; 63, 71, 78; 90, 93) angeordnet ist.

4. Faserverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschwächungsfasereinrichtung eine optische Faser (29) aufweist, welche einen Dotierstoff enthält, der Leistung bei der Wellenlänge λs absorbiert und Leistung bei der Wellenlänge λp durchläßt.

5. Faserverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschwächungsfasereinrichtung eine Spule (36) aus einer optischen Faser aufweist, wobei der Radius der Spule und die Anzahl von Wicklungen der Spule so gestaltet sind, daß Strahlung mit einer erheblichen Leistungsmenge bei der Wellenlänge λs und sehr wenig Leistung bei der Wellenlänge λp von der Spule abgestrahlt wird, wobei die Spule optionell eine optische Faser mit einem W-Typ- Brechungsindexprofil aufweist.

6. Faserverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasereinrichtung (63, 71) erste und Verstärkungsfaserabschnitte aufweist, wobei jeder ein Eingangsende und ein Ausgangsende hat, wobei die Pumpquelle mit dem Eingangsende des ersten Verstärkungsfaserabschnitts (63) verbunden ist, wobei die Länge des ersten Verstärkungsfaserabschnitts zur Absorption der gesamten Pumpleistung von der Pumpquelle nicht ausreicht, wobei die restliche Pumpleistung am Ausgangsende des ersten Verstärkungsfaserabschnitts zusammen mit einem verstärkten Signal auftritt, eine Filtereinrichtung (67) zum Filtern des Signals und zum Koppeln des gefilterten Signals an den zweiten Verstärkungsfaserabschnitt (71), und einen Pumpleistungsweg zum Koppeln der restlichen Pumpleistung von dem ersten Verstärkungsfaserabschnitt zum zweiten Verstärkungsfaserabschnitt, wobei die Abschwächungsfasereinrichtung (74) in dem Pumpleistungsweg liegt.

7. Faserverstärker nach Anspruch 1, 2, 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfaser Erbium (Er³&spplus;) und die Abschwächungsfaser eine optische Faser mit einem Dotierstoff, der Leistung bei der Wellenlänge λs absorbiert und bei der Wellenlänge λp durchläßt, enthält, wobei der Dotierstoff einen oder mehrere der Gruppe bestehend aus Praseodymium (Pr³&spplus;), Terbium (Tb³&spplus;), Dysprosium (Dy³&spplus;) und Samanum (Sm³&spplus;) ist, oder wobei die Verstärkungsfaser Praseodymium (Pr³&spplus;) oder Neodymium (Nd³&spplus;) enthält und die Abschwächungsfaser eine optische Faser mit einem Dotierstoff umfaßt, der Leistung bei einer Wellenlänge λs absorbiert und Leistung bei der Wellenlänge λs durchläßt, wobei der Dotierstoff einen oder mehrere der Gruppe bestehend aus Thulium (Tm³&spplus;), Holmium (Ho³&spplus;), Dysprosium (Dy³&spplus;) und Samanum (Sm³&spplus;) umfaßt.

8. Faserverstärker nach Anspruch 1, 2, 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfaser Neodymium (Nd³&spplus;) und die Abschwächungsfaser eine optische Faser mit Praseodymium (Pr³&spplus;) aufweist, welche Leistung bei der Wellenlänge λs absorbiert und Leistung bei der Wellenlänge λp durchläßt.

9. Faserverstärker nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpleistungsquelle mit dem Ende der Verstärkungsfaser verbunden ist, in das das Signal eingeführt wird, oder gegenüber dem Ende, in das das Signal eingeführt wird, oder daß die Pumplichtquelle mit beiden Enden der Verstärkungsfaser verbunden ist.