DE69510829T2

DE69510829T2 - Geregelter optischer Verstärker

Info

Publication number: DE69510829T2
Application number: DE69510829T
Authority: DE
Inventors: Dominique Bayart; Jose Chesnoy; Bertrand Clesca
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1994-01-13
Filing date: 1995-01-11
Publication date: 1999-12-09
Anticipated expiration: 2015-01-12
Also published as: EP0663708A1; JP3000573B2; US5497264A; CA2139814A1; DE69510829D1; FR2714982B1; JPH07221712A; ATE182426T1; EP0663708B1; FR2714982A1

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft die Regelung der Verstärkung eines optischen Verstärkers mit einem Leiter oder einer dotierten Faser.
Die Verstärkung eines solchen Verstärkers wird herkömmlicherweise mittels eines elektrischen Stromes gesteuert. Dieser Strom versorgt eine optische "Pump"- Quelle, die eine "Pump"-Welle liefert, die die Erregung der dotierenden Elemente der Faser sicherstellt. Bekannte Verstärker weisen Regelkreise auf, um eine Regelung dieser Verstärkung sicherzustellen. Eine solche Schleife misst die Leistung bzw. Stärke eines abgestrahlten oder durch den Verstärker verstärkten Lichtes, wobei diese Leistung für die Verstärkung repräsentativ ist und dieses Licht "Regelungslicht" genannt werden kann. Dann vergleicht sie diese repräsentative Leistung mit einer Solleistung.
Schliesslich steuert sie den Versorgungsstrom der Pumpquelle, um den Unterschied zwischen diesen beiden Leistungen zu begrenzen oder auf Null zu setzen.
Bei einem ersten bekannten Verstärker ist das Regelungslicht das Licht einer Spontanemission, das von der Verstärkungsfaser quer abgestrahlt wird. Dieser erste bekannte Verstärker ist in der Druckschrift EP-A 517 503 (NTT) beschrieben.
Er weist bei vielen industriellen Anwendungen die Nachteile auf, dass das Regelungslicht gefiltert werden muss und dass die Leistung dieses vom einem Detektor gemessenen Lichts einerseits sehr schwach, andererseits für kleine Veränderungen der Lage des Detektors in bezug auf die Faser sehr empfindlich ist, was die Regelung stört.
Bei einem zweiten bekannten Verstärker ist das Regelungslicht das Licht einer Spontanemission, das von der Verstärkerfaser geleitet und verstärkt wird und das am Ausgang dieses abgenommen wird. Dieses Licht hat sich somit in dieser Faser in der gleichen Richtung wie das zu verstärkende Signal ausgebreitet und kann somit als "codirektional" bezeichnet werden.
Dieser zweite bekannte Verstärker ist in der Druckschrift EP-A-395 277 (STC-PLC) beschrieben. Er weist den Nachteil auf, dass das Regelungslicht sorgfältig gefiltert werden muss, damit die gemessene Leistung nicht dadurch verändert wird, dass der Detektor einen Teil des Lichts des verstärkten Signals empfängt. Diese sorgfältige Filterung erhöht die Kosten und den Platzbedarf des Verstärkers.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Regelung der Verstärkung eines optischen Verstärkers in einfacherer Weise sicherzustellen.
Bei diesem Ziel hat die Erfindung einen geregelten optischen Verstärker zum Gegenstand, der einen Verstärkerleiter und einen Regelkreis für die Leistung einer von diesem Verstärkerleiter verstärkten Spontanemission aufweist, wobei dieser Verstärker dadurch gekennzeichnet ist, dass die Emission, deren Leistung geregelt wird, eine contradirektionale und von diesem Verstärkerleiter geleitete Emission ist.
Mit Hilfe der beigefügten schematischen Figuren wird nachfolgend als nicht einschränkendes Beispiel insbesondere beschrieben, wie die vorliegende Erfindung ausgeführt sein kann. Wenn das gleiche Element in mehreren Figuren dargestellt ist, ist es mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Fig. 1 stellt eine Ansicht einer optischen Verbindung dar, die einen Verstärker gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
Fig. 2 stellt eine Ansicht eines Verstärkers der Verbindung der Fig. 1 dar.
In Übereinstimmung mit Fig. 1 und wie bekannt weist eine optische Verbindung die folgenden Elemente auf:
Einen Sendeaufbau 2. Dieser Aufbau empfängt gleichzeitig mehrere zu übertragende Signale S1, S2, S3. Die Anzahl dieser Signale kann variieren, wobei das Signal S3 zeitweilig auch nicht vorhanden sein kann. Der Aufbau 2 sendet in Antwort gleichzeitig mehrere Trägerwellen optischer Natur aus, die diese Signale in mehreren verschiedenen Spektralbändern tragen. Diese Spektralbänder gehören zu einer Vielzahl von Kanälen der Verbindung. Sie nehmen einige dieser Kanäle ein. Es besteht eine jeweilige Zuordnung zwischen den zu übertragenden Signalen, den Trägerwellen und den eingenommenen Kanälen.
Eine optische Leitung 4. Diese Leitung empfängt die Trägerwellen und leitet sie zusammen in Form eines Spektralmultiplexes.
In die Leitung 4 ist ein Verstärker 6 eingefügt und verstärkt den Multiplex. So wird jede Trägerwelle verstärkt. Die Verstärkung dieses Verstärkens besteht in einer Verstärkung des dieser Trägerwelle entsprechenden Kanals.
Schließlich empfängt einer Empfängeraufbau 8 die Trägerwellen am Ausgang der Leitung 4. Er stellt in Antwort die zu übertragenden Signale wieder her.
Der Verstärker 6 weist die folgenden Elemente auf:
Einen in Reihe in die Leitung 4 eingefügten Verstärkerleiter 10. Dieser Leiter wird vom Multiplex in einer direkten Richtung durchlaufen. Er besteht beispielsweise aus einer dotierten Lichtleitfaser. Wenn er von einer Pumpwelle erregt wird, führt das dotierende Element eine Verstärkung des Multiplex aus. Es besteht typischerweise aus Erbiumionen Er +++. Die Verstärkung dieses Verstärkens hängt von einer gesteuerten Eigenschaft der Pumpwelle ab, wobei diese gesteuerte Eigenschaft typischerweise die Leistung dieser Welle ist. Der Verstärkerleiter könnte jedoch auch aus einem monokristallinen Halbleiterplättchen bestehen. Er wäre dann in das Innere dieses Plättchens zwischen zwei Einschlussschichten von entgegengesetzten Leitungstypen eingefügt. Eine Pumpwirkung, die eine Verstärkung des Multiplex gestattet, bestünde dann darin, dass ein Versorgungsstrom von diesen Einschlussschichten aus Ladungsträger in den Verstärkerleiter einbringt.
Eine Pumpquelle, die eine Pumpwirkung bewirkt, beispielsweise eine Pumpwelle liefert. In diesem Fall besteht sie typischerweise aus zwei Laserdioden 12 und 14, die eine Wellenlänge von 1 480 nm aussenden und mittels zweier stromaufwärtiger 32 und stromabwärtiger 34 Multiplexer zwei Pumpwellen in den Verstärkerleiter 10 einkoppeln. Sie definiert die gesteuerte Eigenschaft der Pumpwelle. Im Falle eines optischen Halbleiterverstärkers wäre die Pumpquelle eine elektrische Quelle, die den Versorgungsstrom für diesen Verstärker liefert.
Mittel zur Abnahme der Regelung. Sie nehmen vom Verstärkerleiter 10 aus ein durch diesen letzteren verstärktes Licht ab. Dieses Licht wird nachfolgend "Regelungslicht" genannt. Diese Abnahmemittel bestehen typischerweise aus einem optischen Koppler 16.
Schließlich Pumpsteuerungsmittel 18, 20, 22. Diese Mittel empfangen das Regelungslicht. Sie steuern in Antwort die Pumpquelle 12, 14, um der gesteuerten Eigenschaft der Pumpwelle einen Wert zu geben, der eine geeignete Verstärkung des Multiplex sicherstellt. Sie bestehen typischerweise aus einer Fotorezeptordiode 18, die einen elektronischen Verstärker steuert. Dieser letztere liefert einen Versorgungsstrom an die beiden Dioden 12 und 14, die die Pumpquelle bilden. Er besteht aus einem Vorverstärker 20 und einem Leistungsverstärker 22. Diese Pumpsteuerungsmittel führen so eine Regelung der Leistung des Regelungslichtes aus.
Bei einem bekannten optischen Verstärker erfolgt die Abnahme des Regelungslichtes am Ausgang des Verstärkerleiters, und dieses Licht besteht aus einem vorbestimmten Anteil des verstärkten Multiplex und dem Ausgangsrauschen dieses Leiters. Die Steuerungsmittel des Verstärkers steuern die Leistung der Pumpwelle derart, dass die Leistung dieses Regelungslichtes konstant gehalten wird. So wird die Gesamtausgangsleistung des Verstärkers konstant gehalten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Regelungsabnahmemittel 16 am Eingang des Verstärkerleiters 10 angeordnet. Das Regelungslicht besteht dann aus einer verstärkten Spontanemission, die "contradirektional" genannt wird, weil sie sich in einer der direkten Richtung entgegengesetzten, umgekehrten Richtung ausbreitet. Es nimmt spektral ein "Regelungsband" ein. Eine "Regelungsverstärkung" besteht in einer vom Verstärkerleiter im Regelungsband gezeigten mittleren Verstärkung. Die Regelung der Leistung des Regelungslichtes bildet dann gleichzeitig eine Regelung der Regelungsverstärkung. Sie gestatten so in einfacher Weise, eine genaue Regelung der Verstärkung des Verstärkers in verschiedenen Spektralbändern auzuführen, die das Regelungsband einschließen können oder nicht.
Vorzugsweise weist der Verstärker 6 außerdem ein optisches Filter 24 auf, das zwischen die Regelungsabnahmemittel und die Pumpsteuerungsmittel 18, 20, 22 eingefügt ist, um das Regelungsband einzuschränken. Der von den Kanälen der Verbindung eingenommene Spektralbereich erstreckt sich in Wellenlängen beispielsweise zwischen 1 530 und 1 560 nm, und das Regelungsband erstreckt sich beispielsweise zwischen 1 565 und etwa 1 570 nm. Dieses Regelungsband wird ausgewählt, damit das Licht zur Regelung der Verstärkung von einer Schwankung der Eingangsleistung so wenig wie möglich beeinflusst wird.
Außer den bereits genannten Elementen weist der Verstärker 6 zwei stromaufwärtige 25 und stromabwärtige 26 Verbindungsanschlüsse und zwei stromaufwärtige 28 und stromabwärtige 30 optische Isolatoren auf.

Claims

1. Geregelter optischer Verstärker, der einen Verstärkerleiter (10) und einen Regelkreis (16, 24, 18, 20, 22, 12, 32, 10) für die Leistung einer von diesem Verstärkerleiter verstärkten Spontanemission aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Emission, deren Leistung geregelt wird, eine contradirektionale und von diesem Verstärkerleiter geleitete Emission ist.

2. Verstärker nach Anspruch 1, wobei der Verstärker aufweist:

- Einen Verstärkerleiter (10) zum Empfangen und Leiten eines zu verstärkenden Lichtes, das sich von einem Eingang zu einem Ausgang des Verstärkerleiters in einer direkten Richtung ausbreitet, wobei der Verstärkerleiter Verstärkerelemente enthält, die geeignet sind, ein Verstärken des Lichts in Antwort auf eine Pumpwirkung auszuführen, wobei eine Verstärkung dieses Verstärkens von einer gesteuerten Eigenschaft der Pumpwirkung abhängt,

- eine Pumpquelle (12, 14), die die Pumpwirkung bewirkt,

- Regelungsabnahmemittel (16), die vom Verstärkerleiter (10) aus ein Licht abnehmen, dass von diesem letzteren verstärkt wurde und ein Regelungslicht bildet,

- Pumpsteuerungsmittel (18, 20, 22), die das Regelungslicht empfangen und in Antwort die Pumpquelle (12, 14) steuern, um der gesteuerten Eigenschaft der Pumpwirkung einen Wert zu geben, der eine gewünschte Verstärkung des zu verstärkenden Lichts sicherstellt,

- wobei der Verstärker (6) dadurch gekennzeichnet ist, dass die Regelungsabnahmemittel (16) am Eingang des Verstärkerleiters (10) angeordnet sind, wobei das Regelungslicht aus einer contradirektionalen, verstärkten Spontanemission besteht, die sich in einer zur direkten Richtung entgegengesetzten, umgekehrten Richtung ausbreitet.

3. Verstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass er außerdem ein optisches Filter (24) aufweist, das zwischen die Regelungsabnahmemittel und die Pumpsteuerungsmittel (18, 20, 22) gesetzt ist, um ein vom Regelungslicht in diesem Spektrum eingenommenes Regelungsband einzuschränken.

4. Verstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelungsband so ausgewählt ist, dass störende Leistungsschwankungen begrenzt werden, die das Regelungslicht in Antwort auf Leistungsschwankungen des vom Verstärker empfangenen, zu verstärkenden Lichts aufweist.

5. Verstärker nach Anspruch 4, bei dem sich ein vom zu verstärkenden Licht eingenommener Spektralbereich sich in Wellenlängen zwischen 1530 und 1560 nm und das Regelungsband zwischen 1565 und etwa 1570 nm erstrecken, wobei der Verstärkerleiter (10) eine mit Erbium dotierte Lichtleitfaser ist, wobei die Pumpwirkung ein optisches Pumpen ist.