DE69829330T2

DE69829330T2 - Reliability improvement of an optical transmission system and method suitable for this

Info

Publication number: DE69829330T2
Application number: DE69829330T
Authority: DE
Inventors: Filippo Bentivoglio Ravasio; Paolo Ottolenghi
Original assignee: Pirelli Submarine Telecom Systems Italia SpA
Current assignee: Pirelli Submarine Telecom Systems Italia SpA
Priority date: 1997-05-13
Filing date: 1998-05-06
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2018-05-07
Also published as: AU6477698A; AR012687A1; CA2237504A1; JPH1146165A; NZ330390A; JP4095159B2; BR9806531A; DE69829330D1; AU752286B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes optisches System und ein Verfahren zur Verbesserung der Zuverlässigkeit eines optischen Systems.The The present invention relates to an improved optical system and a method for improving the reliability of an optical system.

In den letzten Jahren wurden optische Kommunikationssysteme mit optischer Verstärkung zur Fernübertragung immer mehr eingesetzt. Tatsächlich sind in einem Fernübertragungs-Kommunikationssystem regelmäßig angeordnete optische Verstärker zu interessanten Alternativen für optoelektronische Wandler und elektronische Regeneratoren/Zwischenverstärker zur Überwindung der Signaldämpfung geworden. Als Folge davon besteht ein großes Interesse an der Entwicklung von sehr zuverlässigen und trotzdem preiswerten Systemen zur optischen Verstärkung.In In recent years, optical communication systems have been using optical reinforcement for remote transmission more and more used. Indeed are in a long distance communication system regularly arranged optical amplifier to interesting alternatives for Optoelectronic converters and electronic regenerators / repeaters to overcome the signal attenuation become. As a result, there is great interest in development from very reliable and still inexpensive systems for optical amplification.

Zuverlässigkeit ist besonders wichtig, wenn das Kommunikationssystem nicht einfach zugänglich ist, wie z.B. in Untersee-Anwendungen.reliability is especially important if the communication system is not easy accessible is such as in subsea applications.

Es wurden mit Seltenen Erden dotierte optisch verstärkende Fasern entwickelt, um eine optische Verstärkung hoher Qualität bei relativ geringen Kosten bereitzustellen. Bei den dotierten verstärkenden Fasern wurden ausgezeichnete Ergebnisse bei mit Erbium dotierten Fasern erzielt. Die Energie wird mit einer Laserpumpe in die dotierte optisch verstärkende Faser eingespeist. Die dotierte optisch verstärkende Faser und die Laserpumpe können unter Verwendung eines Wellenlängen-Multiplexers (WDM) in die optische Faser integriert werden. Der Pumplaser regt Ionen der Seltenen Erden auf ein höheres Energieniveau an, um über die Inversion der Ionen der Seltenen Erden ein geeignetes verstärkendes Medium zu bilden. Das Signal am Eingang der mit Erbium dotierten verstärkenden Faser wird dabei durch stimulierte Emission verstärkt.It rare earth doped optical amplifying fibers have been developed to an optical amplification high quality at a relatively low cost. At the doped reinforcing Fibers have been excellent at erbium doped results Achieved fibers. The energy is doped with a laser pump in the optically amplifying Fiber fed. The doped optically amplifying fiber and the laser pump can using a wavelength multiplexer (WDM) be integrated into the optical fiber. The pump laser excites ions the rare earth to a higher one Energy level on to over the inversion of the rare earth ions is a suitable reinforcing To form medium. The signal at the input of erbium doped reinforcing Fiber is amplified by stimulated emission.

Da die Laserpumpe die einzige aktive Komponente im Verstärkungs-System ist, ist es am wahrscheinlichsten, dass sie sich verschlechtert oder ausfällt. Ein solcher Fehler würde dazu führen, dass der optische Verstärker und möglicherweise das optische Kommunikationssystem ausfallen. Um diesen Nachteil zu beseitigen, wurden mehrere Techniken entwickelt, um optische Kommunikationssysteme zu entwerfen, die in der Lage sind, den Einfluss des Ausfalls oder der Verschlechterung der Laserpumpe zu begrenzen.There the laser pump is the only active component in the amplification system is most likely to worsen or fails. Such a mistake would cause that the optical amplifier and possibly the optical communication system fails. To this disadvantage To eliminate, several techniques have been developed to optical To design communication systems that are capable of influencing of the failure or deterioration of the laser pump.

Sehr oft wurde Redundanz vorgeschlagen, um den Ausfall optischer Verstärker zu verhindern.Very Often, redundancy has been proposed to prevent the loss of optical amplifiers prevent.

US-Patent Nr. 5,173,957, das Bergano et al. erteilt wurde, betrifft Laserpumpen-Redundanz für einen optischen Verstärker, in dem mindestens zwei Laserdioden über einen optischen 3-dB-Koppler gekoppelt sind, um Pumpleistung gleichzeitig an jeden der beiden einstufigen optischen Faser-Verstärker zu liefern (hierzu ist 8 angefügt). Wenn eine der Laserdioden-Pumpen ausfällt, liefert die andere Laserdioden-Pumpe Leistung an jeden der optischen Verstärker. Somit bewirkt ein Ausfall einer Laserpumpe eine Verringerung der Pumpleistung jedes der einstufigen optischen Verstärker um 50%.U.S. Patent No. 5,173,957, Bergano et al. is concerned laser pump redundancy for an optical amplifier in which at least two laser diodes are coupled via a 3-dB optical coupler to simultaneously deliver pump power to each of the two single-stage optical fiber amplifier (this is 8th ) Added. When one of the laser diode pumps fails, the other laser diode pump delivers power to each of the optical amplifiers. Thus, failure of a laser pump causes a 50% reduction in the pumping power of each of the single-stage optical amplifiers.

In US-Patent Nr. 5,241,414, das Giles et al. erteilt wurde, wird eine Gruppe von optischen Verstärkern offen gelegt, in der Pumpstrahlen von einer Anordnung von Lasern mit einem Sternkoppler gemischt werden, um eine Vielzahl zusammengesetzter Pump-Strahlen zu bilden. Jeder zusammengesetzte Pump-Strahl wird an den Pump-Anschluss eines bestimmten optischen Verstärkers einer Gruppe logischer Verstärker verteilt.In U.S. Patent No. 5,241,414, to Giles et al. is granted, becomes a Group of optical amplifiers open placed in the pump beams from an array of lasers with one Star couplers are mixed to a variety composite To form pumping rays. Each composite pump beam will turn on the pump port of a particular optical amplifier one Group of logical amplifiers distributed.

In US-Patent Nr. 5,253,104, das Delavaux erteilt wurde, wird ein optischer Verstärker mit symmetrisch dotierter optischer Faser offen gelegt. 7 zeigt einen Verstärker, der aus einer ersten Vorverstärker-Stufe und aus einer zweiten Leistungsverstärker-Stufe besteht, die entlang derselben Lichtfaserleitung in Reihe geschaltet sind. In dieser Konfiguration werden Pumpsignale zwischen der ersten und der zweiten Stufe so verteilt und gekoppelt, dass beide die Pumpquellen gemeinsam nutzen und eine Ersatz-Anordnung bereitgestellt wird.U.S. Patent No. 5,253,104, issued to Delavaux, discloses an optical amplifier with symmetrically doped optical fiber. 7 shows an amplifier consisting of a first preamplifier stage and a second power amplifier stage, which are connected in series along the same optical fiber line. In this configuration, pump signals between the first and second stages are distributed and coupled so that both share the pumping sources and a replacement arrangement is provided.

In der veröffentlichten UK-Patentanmeldung GB 2,172,202-A wird ein mit Dioden gepumpter optischer Faser-Verstärker offen gelegt, dessen verstärkende Faser in zwei Teile unterteilt ist, so dass zwei Verstärker-Stufen vorliegen, die beide durch eine Laserdiode gepumpt werden. Als Redundanz kann eine zweite Diode vorgesehen werden, deren Ausgänge über ein Paar von Polarisations-Strahl-Teilern/Kombinierern gekoppelt sind.In the published UK patent application GB 2,172,202-A is a diode pumped one optical fiber amplifier disclosed, its reinforcing Fiber is divided into two parts, so that two amplifier stages are present, both of which are pumped by a laser diode. As redundancy a second diode can be provided, the outputs of which via a Pair of polarization beam splitters / combiners are coupled.

In der veröffentlichten PCT-Patentanmeldung WO 92/05642 wird ein optischer Faser-Verstärker offen gelegt, der eine oder mehrere aktive Fasern hat, die so mit einer optischen Übertragungsleitung gekoppelt sind, dass jede der aktiven Fasern mindestens einen Eingang für ein Pumpsignal hat. Der optische Faser-Verstärker hat ein optisches Kombinations-Netzwerk mit einer Vielzahl von Eingängen, die mit den entsprechenden Pumplasern gekoppelt sind. Die Ausgänge des Kombinations-Netzwerks sind mit den Pumpsignal-Eingängen an den aktiven Fasern gekoppelt. Das Netzwerk ist so angepasst, dass es die optische Energie kombiniert, die von den Pumplasern hinzugefügt wird, so dass die optische Energie jedes der Ausgänge des Kombinations-Netzwerks von mehreren Pumplasern stammt.Published PCT patent application WO 92/05642 discloses an optical fiber amplifier having one or more active fibers coupled to an optical transmission line such that each of the active fibers has at least one input for a pump signal. The optical fiber ver stronger has a combined optical network with a plurality of inputs coupled to the respective pump lasers. The outputs of the combination network are coupled to the pump signal inputs on the active fibers. The network is adapted to combine the optical energy added by the pump lasers so that the optical energy of each of the outputs of the combination network comes from multiple pump lasers.

In GB-A-2 284 926 wird das Pumpen von optischen Faser-Verstärkern durch zwei Lichtquellen beschrieben. Das Pumplicht von zwei Pump-Lichtquellen wird an einen optischen Koppler geliefert, der es in zwei Ausgangs-Strahlen aufteilt und die Strahlen an mit Erbium dotierte Fasern im Vorwärts-, bzw. Rückwärts-Pfad liefert. Um die schädliche Wirkung zu vermeiden, die durch Interferenz verursacht wird, die auftritt, wenn die Wellenlängen der beiden Pump-Lichtquellen perfekt übereinstimmen, werden die beiden Pump-Lichtquellen abwechselnd durch Taktsignale aktiviert, die um 180 Grad phasenverschoben sind. Wenn eine der Pump-Lichtquellen sich verschlechtert oder ausfällt, fällt der mittlere Pegel des Pumplichtes, das an die optischen Fasern geliefert wird. Um dies zu kompensieren, wird das von jedem Verstärker abgegebene Licht überwacht und wenn in einer Lichtquelle ein Fehler entdeckt wird, wird das Pumplicht von der anderen Pump-Lichtquelle kontinuierlich an den optischen Koppler geliefert.In GB-A-2 284 926 teaches the pumping of optical fiber amplifiers described two light sources. The pump light from two pump light sources is supplied to an optical coupler which splits it into two output beams splits the beams to erbium-doped fibers in the forward, or Backward path returns. To the harmful To avoid the effect caused by interference, the occurs when the wavelengths the two pumping light sources perfectly match, the two will Pump light sources are alternately activated by clock signals that 180 degrees out of phase. If one of the pumping light sources worsens or fails, he falls mean levels of pump light delivered to the optical fibers becomes. To compensate for this, the output from each amplifier Light monitors and if an error is detected in a light source, it will Pump light from the other pump light source supplied continuously to the optical coupler.

In EP-A-0 621 663 wird ein optischer Verstärker beschrieben, der eine verstärkende optische Faser enthält, die mit einem aktiven Material für die optische Verstärkung dotiert ist, um das Signallicht zu verstärken, indem das Signallicht und das Pumplicht an die verstärkende optische Faser angelegt wird, um das Signallicht zu verstärken. Der optische Faser-Verstärker enthält optische Kopplungs-/Aufteilungs-Mittel, um das Pumplicht einzukoppeln, das von einer Vielzahl von Lichtquellen zum optischen Pumpen emittiert wird, und um das gekoppelte Licht in Ausgangs-Vorwärts- und Rückwärts-Pumplicht zu verzweigen, einen ersten optischen Koppler zur Kopplung des Vorwärts-Pumplichtes mit Signallicht, um das gekoppelte Licht an den Eingangsanschluss der verstärkenden optischen Faser anzulegen, und einen zweiten Koppler zur Kopplung des Rückwärts-Pumplichtes mit dem verstärkten Signallicht, um das gekoppelte Licht an den Ausgangsanschluss der verstärkenden optischen Faser anzulegen, wodurch eine stabile Verstärkung und eine gute Redundanz bereitgestellt werden kann, indem das Vorwärts- und das Rückwärts-Pumplicht sowohl an den Eingangs-, als auch an den Ausgangsanschlüssen einfällt.In EP-A-0 621 663 describes an optical amplifier comprising a reinforcing contains optical fiber, those with an active material for the optical amplification is doped to amplify the signal light by the signal light and the pump light to the reinforcing optical fiber is applied to amplify the signal light. Of the optical fiber amplifier contains optical coupling / splitting means, to couple in the pump light from a variety of light sources is emitted for optical pumping, and the coupled light in output forward and backward pump light to branch, a first optical coupler for coupling the forward pump light with signal light to the coupled light to the input terminal the reinforcing optical fiber, and a second coupler for coupling of the backward pump light with the reinforced Signal light to the coupled light to the output terminal of the amplifying optical fiber, creating a stable gain and Good redundancy can be provided by using the forward and reverse the reverse pump light incident on both the input and output terminals.

In US-A-5 185 826 wird ein Hybrid-Pumpverfahren für mit Seltenen Erden dotierte Verstärker beschrieben. Insbesondere nutzt die Anordnung mindestens zwei Pumpquellen, die mit verschiedenen Wellenlängen arbeiten, und die an einen Abschnitt dotierter optischer Faser gekoppelt sind, wie z.B. mit Erbium dotierte Faser. Optische Multiplexer können verwendet werden, um das Nachrichtensignal, das verstärkt werden soll, sowie die Pumpquellen mit dem dotierten FaserAbschnitt zu koppeln. Für bestimmte Ausführungen kann die dotierte Faser in getrennte Komponenten segmentiert werden, wobei die Länge jeder Komponente mit Bezug zur Wellenlänge des zugehörigen Pumpsignals bestimmt wird.In US-A-5 185 826 discloses a hybrid rare earth doped pump method amplifier described. In particular, the arrangement uses at least two pump sources, working with different wavelengths, and coupled to a portion of doped optical fiber, such as. erbium-doped fiber. Optical multiplexers can be used be to the message signal to be amplified, as well as the Coupling pump sources with the doped fiber portion. For certain versions the doped fiber can be segmented into separate components, being the length each component with respect to the wavelength of the associated pump signal is determined.

In EP-A-0 508 880 wird ein mit Erbium dotierter faseroptischer Verstärker beschrieben, der insbesondere auf die Verstärkung von Signalen angewendet wird, die im Spektralbereich von 1,5 bis 1,6 m liegen, der optische Pump-Mittel enthält, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die optischen Pump-Mittel mindestens eine erste Quelle enthalten, die mindestens bei einer Wellenlänge emittiert, die im Spektralbereich 0,98 +/– 0,04 m liegt, und mindestens eine zweite Quelle, die mindestens bei einer Wellenlänge emittiert, die im Spektralbereich 1,48 +/– 0,04 m liegt.In EP-A-0 508 880 describes an erbium doped fiber optic amplifier, in particular to the reinforcement of signals applied in the spectral range of 1.5 to 1.6 m, the optical pumping means contains characterized in that the optical pumping means contain at least one first source that is at least one wavelength emitted, which is in the spectral range 0.98 +/- 0.04 m, and at least a second source emitting at at least one wavelength, in the spectral range 1.48 +/- 0.04 m is located.

In US-A-5 241 414 wird eine fehlertolerante optische Verstärker-Anordnung beschrieben. Für eine Gruppe von optischen Verstärkern werden Pump-Strahlen von einer Anordnung von Lasern gemischt, um eine Vielzahl zusammengesetzter Pump-Strahlen zu bilden. Jeder zusammengesetzte Pump-Strahl wird zum Pump-Anschluss eines bestimmten optischen Verstärkers geliefert. Der zusammengesetzte Pump-Strahl verbessert die Zuverlässigkeit jedes optischen Verstärkers. Anstelle des katastrophalen Ausfalls eines optischen Verstärkers durch den Ausfall seines Pumplasers ist es nun möglich, den kompletten Betrieb der Gruppe optischer Verstärker aufrecht zu erhalten, sogar wenn einer oder mehrere Laser ausfallen.In US-A-5 241 414 discloses a fault-tolerant optical amplifier arrangement described. For a group of optical amplifiers For example, pumping beams are mixed by an array of lasers to form a plurality of composite pump beams. Each compound Pump beam is delivered to the pump port of a particular optical amplifier. The composite pump beam improves reliability every optical amplifier. Instead of the catastrophic failure of an optical amplifier by the failure of his pump laser, it is now possible to complete the operation the group of optical amplifiers upright, even if one or more lasers fail.

Als eine weitere Verbesserung der oben erwähnten Lösungen kann im Fall eines zweistufigen optischen Verstärkers Zuverlässigkeit durch zwei Laserpumpen erhalten werden, wobei jede Laserpumpe mit beiden Stufen des optischen Verstärkers verbunden ist. Wie in 1 gezeigt enthält der optische Verstärker für die optische Faser 402 eine verstärkende Faser 404 der ersten Stufe, eine verstärkende Faser 406 der zweiten Stufe, einen ersten WDM 408, einen zweiten WDM 410, einen Koppler 412 und die Laserpumpen 414 und 416. Hier werden Pumpsignale von den Laserpumpen 414 und 416 durch den Koppler 412 gekoppelt, der die gekoppelten Pumpsignale über die WDMs 408 und 410 an erste und zweite Stufen 404 und 406 verteilt. Der erste WDM 408 dient zum Anschluss der optischen Faser 402 an das Pumpsignal. Auf diese Weise wird die verstärkende Faser 404 der ersten Stufe so gepumpt, dass das von der optischen Faser 402 empfangene Signal verstärkt wird. Auf die gleiche Weise empfängt der zweite WDM 410 das Pumpsignal, so dass die verstärkende Faser 406 der zweiten Stufe gepumpt wird. Entsprechend verstärkt die verstärkende Faser 406 der zweiten Stufe das von der verstärkenden Faser 404 der ersten Stufe empfangene Signal.As a further improvement of the above-mentioned solutions, in the case of a two-stage optical amplifier reliability can be obtained by two laser pumps, each laser pump being connected to both stages of the optical amplifier. As in 1 shown contains the optical amplifier for the optical fiber 402 a reinforcing fiber 404 the first stage, a reinforcing fiber 406 the second stage, a first WDM 408 , a second WDM 410 , a coupler 412 and the laser pumps 414 and 416 , Here are pump signals from the laser pumps 414 and 416 through the coupler 412 coupled to the coupled pump signals via the WDMs 408 and 410 at first and second stages 404 and 406 distributed. The first WDM 408 serves to connect the optical fiber 402 to the pump signal. In this way, the reinforcing fiber becomes 404 the first stage so pumped that of the optical fiber 402 received signal is amplified. In the same way, the second WDM receives 410 the pump signal, so the reinforcing fiber 406 the second stage is pumped. Accordingly, the reinforcing fiber reinforces 406 the second stage that of the reinforcing fiber 404 the first stage received signal.

In diesem Verstärker bewirkt ein Ausfall einer Laserpumpe jedoch eine Reduktion der Pumpleistung um 50%.In this amplifier However, a failure of a laser pump causes a reduction of the pump power to 50%.

Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, die Reduktion der Pumpleistung um 50% in jeder Lichtfaserleitung eines optischen Kommunikationssystems, das zwei Lichtfaserleitungen enthält, im Vergleich zu einem optischen Kommunikationssystem mit zwei Leitungen, in dem jede Leitung mit einem zweistufigen optischen Verstärker ausgestattet ist, wie in 1 gezeigt, ohne zusätzliche Kosten zu begrenzen.The present invention aims to reduce the pump power by 50% in each optical fiber line of an optical communication system including two optical fibers as compared with a two-wire optical communication system in which each line is equipped with a two-stage optical amplifier as shown in FIG 1 shown without limiting additional costs.

Spezieller ist es ein Ziel dieser Erfindung die Bereitstellung einer Verbesserung der Zuverlässigkeit eines optischen Kommunikationssystems, das zwei Lichtfaserleitungen enthält, eines ersten Senders zum Senden mindestens eines Signals in die erste optische Leitung, eines zweiten Senders zum Senden mindestens eines Signals in die zweite optische Leitung, mindestens eines zweistufigen Verstärkers in jeder der ersten und zweiten Leitungen, von Laserpumpen, die Pumpsignale an die Stufen der Verstärker liefern, eines ersten Empfängers zum Empfang des Signals von der ersten Lichtfaserleitung und eines zweiten Empfängers zum Empfang des Signals von der zweiten Lichtfaserleitung, worin die Zuverlässigkeit auf eine solche Weise verbessert ist, dass der mögliche Ausfall einer Laserpumpe eine Reduktion von weniger als 50% der Pumpleistung in jeder Lichtfaserleitung verursacht.special It is an object of this invention to provide an improvement the reliability an optical communication system, the two fiber optic cables contains a first transmitter for transmitting at least one signal into the first optical line, a second transmitter for transmitting at least one Signal in the second optical line, at least a two-stage amplifier in each of the first and second lines, of laser pumps, the Pumping signals to the stages of the amplifiers, a first receiver for receiving the signal from the first optical fiber line and a second receiver for receiving the signal from the second optical fiber line, wherein the reliability improved in such a way that the possible failure of a laser pump a reduction of less than 50% of the pump power in each fiber caused.

Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine Verbesserung eines Verfahrens zur Lieferung eines Pumpsignals in einem optischen Kommunikationssystem bereitzustellen, das eine erste und eine zweite Lichtfaserleitung enthält, worin der mögliche Ausfall einer Laserpumpe eine Reduktion der Pumpleistung in jeder Lichtfaserleitung von weniger als 50% verursacht.It Another object of this invention is an improvement of a Method for supplying a pump signal in an optical communication system to provide a first and a second optical fiber cable contains wherein the possible Failure of a laser pump a reduction in pump power in each fiber optic cable caused by less than 50%.

Diese und andere Ziele wurden durch ein optisches Kommunikationssystem und ein Verfahren erreicht, die im Folgenden beschrieben werden.These and other goals have been through an optical communication system and achieves a method which will be described below.

Man hat nun herausgefunden, dass die oben erwähnten Ziele erreicht werden, indem man ein einzelnes Laser-Pumpsystem bereitstellt, das ein erstes Pumpsignal an mindestens eine Stufe eines zweistufigen Verstärkers in jeder Lichtfaserleitung liefert.you has now found that the above mentioned goals are achieved by providing a single laser pumping system, the first one Pump signal to at least one stage of a two-stage amplifier in each fiber optic cable delivers.

Entsprechend ist eine Aufgabe dieser Erfindung die Bereitstellung einer Verbesserung der Zuverlässigkeit eines optischen Kommunikationssystems, das zwei Lichtfaserleitungen enthält, eines ersten Senders zum Senden mindestens eines Signals in die erste optische Leitung, eines zweiten Senders zum Senden mindestens eines Signals in die zweite optische Leitung, mindestens eines zweistufigen Verstärkers in jeder der ersten und zweiten Leitungen, von Laserpumpen, die Pumpsignale an die Stufen der Verstärker liefern, eines ersten Empfängers zum Empfang des Signals von der ersten Lichtfaserleitung und eines zweiten Empfängers zum Empfang des Signals von der zweiten Lichtfaserleitung, wobei die Verbesserung darin besteht, dass die Laserpumpen ein einzelnes System bilden, das ein erstes Pumpsignal an mindestens eine Stufe des mindestens einen Verstärkers in jeder der ersten und zweiten Leitungen liefert.Corresponding It is an object of this invention to provide an improvement the reliability an optical communication system, the two fiber optic cables contains a first transmitter for transmitting at least one signal into the first optical line, a second transmitter for transmitting at least a signal in the second optical line, at least a two-stage amplifier in each of the first and second lines, of laser pumps, the Pumping signals to the stages of the amplifiers, a first receiver for receiving the signal from the first optical fiber line and a second receiver to Receiving the signal from the second optical fiber line, wherein the Improvement consists in that the laser pumps a single system form a first pump signal to at least one stage of at least an amplifier in each of the first and second lines.

Vorzugsweise liefert das System weiterhin ein zweites Pumpsignal an die andere Stufe des mindestens einen Verstärkers in jeder der ersten und zweiten Leitungen.Preferably the system continues to deliver a second pump signal to the other Stage of the at least one amplifier in each of the first and second lines.

Es ist noch mehr zu bevorzugen, dass mindestens vier Laserpumpen vorhanden sind.It Even more preferable is that at least four laser pumps are present are.

Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, eine Verbesserung eines Verfahrens zur Bereitstellung eines Laser-Pumpsignals in einem optischen Kommunikationssystem zu liefern, das erste und zweite Lichtfaserleitungen enthält, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

a) Erzeugung erster und zweiter Laser-Pumpsignale;
b) Kopplung der ersten und zweiten Laser-Pumpsignale, um erste und zweite Ausgangssignale zu bilden;
c) Erzeugung dritter und vierter Laser-Pumpsignale;
d) Kopplung der dritten und vierten Laser-Pumpsignale, um dritte und vierte Ausgangssignale zu bilden;

wobei die Verbesserung darin besteht, dass

1) die ersten und zweiten Ausgangssignale an eine der ersten und zweiten Stufen eines Verstärkers der ersten Lichtfaserleitung und an eine der ersten und zweiten Stufen eines Verstärkers der zweiten Lichtfaserleitung geliefert werden; und
2) die dritten und vierten Ausgangssignale an die andere der ersten und zweiten Stufen eines Verstärkers der ersten Lichtfaserleitung und an die andere der ersten und zweiten Stufen eines Verstärkers der zweiten Lichtfaserleitung geliefert werden.

It is a further object of this invention to provide an improvement to a method of providing a laser pumping signal in an optical communication system including first and second optical fiber lines, the method comprising the steps of:

a) generating first and second laser pump signals;
b) coupling the first and second laser pumping signals to form first and second output signals;
c) generating third and fourth laser pump signals;
d) coupling the third and fourth laser pump signals to form third and fourth output signals;

the improvement being that

1) supplying the first and second output signals to one of the first and second stages of an amplifier of the first optical fiber line and to one of the first and second stages of an amplifier of the second optical fiber line; and
2) the third and fourth output signals are supplied to the other of the first and second stages of an amplifier of the first optical fiber line and to the other of the first and second stages of an amplifier of the second optical fiber line.

Vorzugsweise werden die ersten und dritten Ausgangssignale gekoppelt, um ein fünftes und ein sechstes Ausgangssignal zu bilden, während die zweiten und vierten Ausgangssignale gekoppelt werden, um ein siebtes und ein achtes Ausgangssignal zu bilden, wobei jedes der fünften, sechsten, siebten und achten Ausgangssignale an eine einzelne Stufe eines Verstärkers geliefert wird.Preferably the first and third output signals are coupled to one fifth and form a sixth output, while the second and fourth Output signals are coupled to a seventh and an eighth Output signal, wherein each of the fifth, sixth, seventh and eighth output signals are supplied to a single stage of an amplifier becomes.

Ein kompletteres Verständnis der Erfindung erhält man durch Lesen der folgenden Beschreibung einer speziellen beispielhaften Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen:One more complete understanding of the invention one reading the following description of a specific example execution of the invention in conjunction with the accompanying drawings, in which:

1 ein Diagramm eines möglichen optischen Verstärkungs-Systems ist, das einen zweistufigen Verstärker enthält; 1 Figure 3 is a diagram of a possible optical amplification system incorporating a two-stage amplifier;

2 ein Diagramm eines optischen Verstärkungs-Systems gemäß einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist; 2 Fig. 10 is a diagram of an optical amplification system according to a first embodiment of the present invention;

3 ein Diagramm einer bevorzugten Ausführung eines optischen Verstärkungs-Systems des in 2 gezeigten Typs ist; 3 a diagram of a preferred embodiment of an optical amplification system of in 2 shown type;

4 ein Diagramm eines optischen Verstärkungs-Systems gemäß einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist; 4 Fig. 10 is a diagram of an optical amplification system according to a second embodiment of the present invention;

5 ein Diagramm eines optischen Verstärkungs-Systems gemäß einer dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist; 5 Fig. 10 is a diagram of an optical amplification system according to a third embodiment of the present invention;

6 ein Diagramm einer bevorzugten Ausführung eines optischen Verstärkungs-Systems des in 5 gezeigten Typs ist; 6 a diagram of a preferred embodiment of an optical amplification system of in 5 shown type;

7 ein schematisches Diagramm eines optischen Kommunikationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist; 7 Fig. 10 is a schematic diagram of an optical communication system according to the present invention;

8 ein Diagramm eines herkömmlichen optischen Verstärkungs-Systems gemäß US-Patent 5,173,957 ist. 8th Figure 4 is a diagram of a conventional optical amplification system according to US Patent 5,173,957.

Das bekannte optische Verstärkungssystem in 8 gemäß US-Patent 5,173,957 enthält eine erste Lichtfaserleitung 302 und eine zweite Lichtfaserleitung 304, erste und zweite verstärkende Fasern 306 und 308, erste und zweite WDMs 310 und 312, einen Koppler 314 und Laserpumpen 316 und 318. Die Laserpumpen 316 und 318 liefern Pumpsignale, die durch den Koppler 314 gekoppelt werden. Vom Koppler 314 werden die gekoppelten Pumpsignale über erste und zweite WDMs 310 bzw. 312 an erste und zweite verstärkende Fasern 306 und 308 verteilt. Auf diese Weise können Signale erster und zweiter Lichtfaserleitungen entsprechend verstärkt werden.The known optical amplification system in 8th according to US Patent 5,173,957 includes a first optical fiber cable 302 and a second optical fiber line 304 , first and second reinforcing fibers 306 and 308 , first and second WDMs 310 and 312 , a coupler 314 and laser pumps 316 and 318 , The laser pumps 316 and 318 provide pumping signals through the coupler 314 be coupled. From the coupler 314 The coupled pump signals are transmitted through first and second WDMs 310 respectively. 312 to first and second reinforcing fibers 306 and 308 distributed. In this way, signals of first and second optical fiber lines can be amplified accordingly.

Wenn in diesem System eine der Laserpumpen 316 und 318 ausfällt, fährt die verbleibende Laserpumpe damit fort, die verstärkenden Fasern 306 und 308 zu pumpen. Wenn die Leistung der verbleibenden Laserpumpe gleich bleibt (Hot-Standby-Modus mit Verringerung der Leistung), bewirkt ein Ausfall einer Laserpumpe eine Reduktion der Pumpleistung jedes optischen Verstärkers. Alternativ kann das optische Verstärkungs-System ohne Verringerung der Pumpleistung arbeiten, indem die Leistung der verbleibenden Laserpumpe erhöht wird (Hot-Standby-Modus ohne Verringerung der Leistung). Es ist jedoch ungefähr die doppelte Leistung der Laserpumpe erforderlich.If in this system one of the laser pumps 316 and 318 fails, the remaining laser pump continues, the reinforcing fibers 306 and 308 to pump. If the power of the remaining laser pump remains the same (hot-standby mode with power reduction), failure of a laser pump will cause a reduction in the pumping power of each optical amplifier. Alternatively, the optical amplification system can operate without reducing pump power by increasing the power of the remaining laser pump (hot-standby mode without reducing power). However, about twice the power of the laser pump is required.

Wenn eine Laserpumpe ausfällt, wird die Pumpleistung in jeder verstärkenden Faser jedoch um 50% verringert.If a laser pump fails, however, the pumping power in each reinforcing fiber is reduced by 50%.

Das optische Verstärkungs-System in 2 enthält zwei Lichtfaserleitungen 502 und 504, die verstärkenden Fasern 506 und 508 für die erste optische Leitung 502, die verstärkenden Fasern 510 und 512 für die zweite optische Leitung 504, die Wellenlängen-Multiplexer (WDMs) 514, 516, 518 und 520, die Koppler 522 und 524 und die Laserpumpen 526, 528, 530 und 532.The optical amplification system in 2 contains two fiber optic cables 502 and 504 , the reinforcing fibers 506 and 508 for the first optical line 502 , the reinforcing fibers 510 and 512 for the second optical line 504 , the wavelength division multiplexers (WDMs) 514 . 516 . 518 and 520 , the couplers 522 and 524 and the laser pumps 526 . 528 . 530 and 532 ,

Hier wird der Ausgang der Laserpumpen 526 und 528 durch den Koppler 522 gekoppelt. Die gekoppelten Pumpsignale von Koppler 522 pumpen die verstärkenden Fasern 506 und 512 über die WDMs 514 bzw. 520. Zusätzlich dazu werden die Ausgänge der Laserpumpen 530 und 532 durch Koppler 524 gekoppelt. Die gekoppelten Pumpsignale von Koppler 524 pumpen die verstärkenden Fasern 508 und 510 über die WDMs 516 bzw. 518. Entsprechend verstärken die verstärkenden Fasern 506 und 508 die von der optischen Faser 502 empfangenen Signale, und die gepumpten verstärkenden Fasern 510 und 512 verstärken die von der optischen Faser 504 empfangenen Signale. Das optische Verstärkungs-System in 2 ist für die Verstärkung von Signalen geeignet, die sich in beide Richtungen durch die Lichtfaserleitungen 502 und 504 ausbreiten.Here is the output of the laser pumps 526 and 528 through the coupler 522 coupled. The coupled pump signals from coupler 522 pump the reinforcing fibers 506 and 512 about the WDMs 514 respectively. 520 , In addition, the outputs of the laser pumps 530 and 532 through coupler 524 coupled. The coupled pump signals from coupler 524 pump the reinforcing fibers 508 and 510 about the WDMs 516 respectively. 518 , Accordingly, the reinforcing fibers reinforce 506 and 508 that of the optical fiber 502 received signals, and the pumped reinforcing fibers 510 and 512 amplify those of the optical fiber 504 received signals. The optical amplification system in 2 is suitable for amplifying signals that extend in both directions through the fiber optic cables 502 and 504 spread.

In 3 dient die Lichtfaserleitung 502 als Sendeleitung, während die Lichtfaserleitung 504 als Rückleitung dient.In 3 serves the fiber optic cable 502 as a transmission line, while the optical fiber line 504 serves as a return.

Hier enthält das optische Verstärkungs-System weiterhin optische Isolatoren 634 und 636, um das optische Signal nur von der ersten zur zweiten Stufe jedes zweistufigen Verstärkers zu senden. Die Isolatoren 634 und 636 senden im Wesentlichen das Signal und blockieren im Wesentlichen die Strahlung in Gegenrichtung. Zusätzlich dazu können sie die Pump-Strahlung blockieren, wenn eine Pump-Wellenlänge außerhalb des Durchlassbandes des Isolators verwendet wird, zum Beispiel bei zurzeit erhältlichen Isolatoren 980 nm. Die Isolatoren 634 und 636 sind zwischen der ersten und der zweiten Verstärkerstufe der entsprechenden Lichtfaserleitungen angeordnet, um die Leistungsdaten bezüglich der Rauschzahl und der Verstärkung zu maximieren, indem sie ASE in Gegenrichtung blockieren. In dem nicht dargestellten Fall, in dem einer der Verstärker in der ersten Stufe eine Pumpe in Übertragungsrichtung und in der zweiten Stufe eine Pumpe entgegen der Übertragungsrichtung hat, verhindert der Isolator weiterhin die Kopplung der beiden Pumpen.Here, the optical amplification system further includes optical isolators 634 and 636 to send the optical signal only from the first to the second stage of each two-stage amplifier. The insulators 634 and 636 essentially send the signal and essentially block the radiation in the opposite direction. In addition, they can block the pump radiation if a pump wavelength outside the pass band of the isolator is used, for example 980 nm currently available insulators. The isolators 634 and 636 are arranged between the first and the second amplifier stage of the respective optical fiber lines to maximize the noise data and gain performance data by blocking ASE in the opposite direction. In the case not shown, in which one of the amplifiers in the first stage, a pump in the transmission direction and in the second stage has a pump opposite to the transmission direction, the insulator further prevents the coupling of the two pumps.

Eine weitere Diskussion der Verwendung von Isolatoren in optischen Verstärkern wird in US 5,204,923 und in M. N. Zervas, R. I. Laming und D. N. Payne, "Efficient Erbium-Doped Fibre Amplifiers Incorporating an Optical Isolator", SPIE Vol. 1789 Fiber Laser Sources and Amplifiers IV (1992), Seite 145–154 offen gelegt.Another discussion of the use of insulators in optical amplifiers is presented in US 5,204,923 and in MN Zervas, RI Laming and DN Payne, "Efficient Erbium Doped Fiber Amplifiers Incorporating an Optical Isolator", SPIE Vol. 1789 Fiber Laser Sources and Amplifiers IV (1992), pages 145-154.

Anstelle von oder in Kombination mit einem oder beiden optischen Isolatoren 634, 636 kann sich ein Fachmann den Einsatz von Mitteln bekannten Typs vorstellen, um entsprechend bekannter Verfahren die Anforderungen spezieller Ausführungen der Erfindung zu erfüllen. Beispiele sind unidirektionale Mittel, z.B. optische Zirkulatoren, Filter-Mittel, z.B. Filter zur Beseitigung von ASE, spektral selektive oder zeitselektive Multiplex-/Demultiplex-Mittel zur selektiven Hinzufügung oder Entnahme von optischen Signalen zu/von der Kommunikationsleitung, Mittel zur Dispersionskompensation, um die Wellenlängen-Dispersion zu kompensieren. Die oben angegebenen Mittel können kombiniert werden. Zum Beispiel kann ein optischer Zirkulator in Kombination mit Filtern, Multiplexern/Demultiplexern und/oder Dispersionskompensatoren verwendet werden.Instead of or in combination with one or both optical isolators 634 . 636 A person skilled in the art can envision the use of means of known type in order to meet the requirements of specific embodiments of the invention in accordance with known methods. Examples are unidirectional means, eg optical circulators, filtering means, eg filters for removing ASE, spectrally selective or time selective multiplexing / demultiplexing means for selective addition or extraction of optical signals to / from the communication line, means for dispersion compensation, to the Compensate for wavelength dispersion. The above mentioned means can be combined. For example, an optical circulator may be used in combination with filters, multiplexers / demultiplexers and / or dispersion compensators.

Die verstärkenden Fasern 506, 508, 510 und 512 in 3 sind mit Erbium dotierte Fasern. In einem Beispiel sind die verstärkenden Fasern Quarzglas-Fasern, die eine numerische Apertur von 0,3 und einen mit Germanium/Erbium (Ge/Er) dotierten Kern haben. Erbium dient als aktiver Dotierstoff. Eine geeignete Verstärkung erhält man z.B. mit verstärkenden Fasern von ungefähr 17 m Länge für die kombinierte erste und zweite Stufe, wenn die Er-Konzentration im Kern der optischen Faser so ist, dass sie unter den beschriebenen Bedingungen eine Signaldämpfung von 7 dB/m bewirkt.The reinforcing fibers 506 . 508 . 510 and 512 in 3 are erbium doped fibers. In one example, the reinforcing fibers are fused silica fibers having a numerical aperture of 0.3 and a germanium / erbium (Ge / Er) doped core. Erbium serves as an active dopant. A suitable gain is obtained, for example, with reinforcing fibers of approximately 17 m length for the combined first and second stages, when the Er concentration in the core of the optical fiber is such as to cause a signal attenuation of 7 dB / m under the conditions described.

Wie in 3 gezeigt, enthalten die Signale S_in und S_out für die Einkanal- oder die Mehrkanal-(z.B. WDM)-Übertragung eine oder mehrere diskrete Wellenlängen, die in einem Verstärkungsband des aktiven Dotierstoffs der Faser gewählt werden.As in 3 For example, for single-channel or multi-channel (eg, WDM) transmission, the S _in and S _out signals include one or more discrete wavelengths selected in an amplification band of the active dopant of the fiber.

Vorzugsweise sind die Laserpumpen 526, 528, 530 und 532 Laserdioden-Pumpen, die ein Pumpsignal mit der vorher ausgewählten Pump-Wellenlänge erzeugen. Obwohl andere Wellenlängen ausgewählt werden können, werden die mit Erbium dotierten Fasern in dem Beispiel in 3 mit dem Pumpsignal bei 980 nm gepumpt. In dem beschriebenen Experiment wurde ein einzelner Kanal mit einer Wellenlänge von 1536 nm übertragen.Preferably, the laser pumps 526 . 528 . 530 and 532 Laser diode pumps that generate a pump signal at the preselected pump wavelength. Although other wavelengths can be selected, the erbium-doped fibers in the example in FIG 3 pumped at 980 nm with the pump signal. In the experiment described, a single channel with a wavelength of 1536 nm was transmitted.

Eine Pump-Wellenlänge von 980 nm ist gut geeignet, da sie in mit Erbium dotierten Fasern eine relativ hohe Verstärkung mit geringem Rauschen bewirkt. Alternativ kann zum Beispiel für das Pumpsignal auch 1480 nm benutzt werden. Während für das Signal und das Pumpsignal andere Wellenlängen benutzt werden können, hat das Pumpsignal generell eine kleinere Wellenlänge als das Signal.A Pump wavelength of 980 nm is well suited because it is in erbium doped fibers a relatively high gain with low noise causes. Alternatively, for example, for the pump signal also be used 1480 nm. While for the Signal and the pump signal other wavelengths can be used the pump signal is generally a smaller wavelength than the signal.

Obwohl andere Aufteilungs-Verhältnisse leicht gewählt werden können, sind in dieser bevorzugten Ausführung die Koppler 522 und 524 3-dB-Koppler, so dass die gekoppelten Pumpsignale, die sich vom Koppler 522 ausbreiten, einander gleich sind, und die gekoppelten Pumpsignale, die sich vom Koppler 524 ausbreiten, sind ebenfalls einander gleich.Although other distribution ratios may be readily selected, in this preferred embodiment, the couplers are 522 and 524 3 dB coupler, allowing the coupled pump signals coming from the coupler 522 spread, are equal to each other, and the coupled pumping signals extending from the coupler 524 spread are also equal to each other.

Die Positionen der entsprechenden verstärkenden Fasern und WDMs können so konfiguriert werden, dass sie bezogen auf die Signalrichtung in Ausbreitungsrichtung oder in Gegenrichtung pumpen. Das heißt, dass die Richtungen des Pumpsignals und des Signals gleich oder entgegengesetzt sein können. 3 zeigt das Pumpen in Ausbreitungsrichtung für alle verstärkenden Fasern. Weiterhin kann sich die Pumprichtung jeder entsprechenden Stufe jedes zweistufigen Verstärkers unterscheiden.The positions of the respective reinforcing fibers and WDMs may be configured to pump in the propagation direction or in the opposite direction with respect to the signal direction. That is, the directions of the pump signal and the signal may be equal or opposite. 3 shows pumping in the direction of propagation for all reinforcing fibers. Furthermore, the pumping direction of each respective stage of each two-stage amplifier may differ.

Die gekoppelten Laserdioden-Pumpen-Paare 526 und 528 oder 530 und 532 können in der bevorzugten Ausführung in einem von zwei Modi betrieben werden: Hot-Standby-Modus mit Reduktion der Leistung oder Hot-Standby-Modus ohne Reduktion der Leistung. Das bedeutet im Hot-Standby-Modus mit Reduktion der Leistung, wenn eine Laserdioden-Pumpe ausfällt, dass die verbleibende Laserdioden-Pumpe weiterhin mit demselben Leistungspegel betrieben wird. Im Hot-Standby-Modus ohne Reduktion der Leistung wird die Leistung der verbleibenden Laserdiode des gekoppelten Paars erhöht, um den Verlust zu kompensieren.The coupled laser diode pump pairs 526 and 528 or 530 and 532 In the preferred embodiment, they can operate in one of two modes: hot standby mode with power reduction or hot standby mode without power reduction. This means in hot standby mode, with power reduction, if a laser diode pump fails, the remaining laser diode pump continues to operate at the same power level. In hot standby mode, with no reduction in power, the power of the remaining paired laser diode is increased to compensate for the loss.

Die Ergebnisse der Experimente, die mit dem optischen Verstärkungs-System in 3 durchgeführt wurden, das einen zweistufigen Verstärker für jede Lichtfaserleitung enthält und im Hot-Standby-Modus mit und ohne Reduktion der Leistung betrieben wurde, sind in den Tabellen 1 bzw. 2 zusammengefasst. Hier werden die Verstärkungen G1, G2 entlang der jeweiligen ersten und zweiten zweistufigen Verstärker in logarithmischen dB-Einheiten angegeben. In Tabelle 1 ist, wenn eine Laserpumpe ausfällt (P_P2 = 0), der maximale Verstärkungsverlust ungefähr 2,5 dB bei Kleinsignal-Betrieb und ungefähr 3 dB, wenn der Verstärker in der Sättigung betrieben wird, während der maximale Anstieg der Rauschzahl ungefähr 0,5 dB beträgt. Einige kleine Unterschiede im Verstärkungsverlust sind abhängig von entsprechenden Unterschieden der Leistung der verstärkenden Fasern 506 und 510 der ersten Stufe im Vergleich zu den verstärkenden Fasern 508 und 512 der zweiten Stufe. Somit ist der Verstärkungsverlust etwas unterschiedlich, abhängig von der Verringerung der Pumpleistung der ersten oder der zweiten Stufe.The results of experiments using the optical amplification system in 3 which has a two-stage amplifier for each optical fiber line and was operated in the hot standby mode with and without power reduction, are summarized in Tables 1 and 2, respectively. Here, the gains G1, G2 along the respective first and second two-stage amplifiers are given in logarithmic dB units. In Table 1, when a laser pump fails (P _P2 = 0), the maximum gain loss is about 2.5 dB in small-signal operation and about 3 dB when the amplifier is operated in saturation, while the maximum increase in noise figure is about 0 , 5 dB. Some small differences in gain loss are dependent on corresponding differences in the performance of the reinforcing fibers 506 and 510 the first stage compared to the reinforcing fibers 508 and 512 the second stage. Thus, the gain loss is slightly different depending on the reduction of the first or second stage pumping power.

Um die Vorteile dieser Erfindung zu beurteilen, wurden zusätzliche Experimente mit dem bekannten optischen Verstärkungs-System in 8 durchgeführt. Die relevanten Ergebnisse sind in den Tabellen 4 und 5 zusammengefasst, welche die Leistungsdaten des optischen Verstärkungs-Systems in 8 zeigen, wenn es im Hot-Standby-Modus mit bzw. ohne Reduktion der Leistung betrieben wird. Hier werden die Verstärkungen G1, G2 entlang der jeweiligen ersten und zweiten einstufigen Verstärker in logarithmischen dB-Einheiten angegeben. Tabelle 4 zeigt, dass wenn eine Laserpumpe ausfällt (P_P2 = 0), der Verstärkungsverlust ungefähr 5 dB bei Kleinsignal-Betrieb ist und ungefähr 4 dB beträgt, wenn der Verstärker in der Sättigung betrieben wird, während der Anstieg der Rauschzahl bei Kleinsignal-Betrieb ungefähr 1 dB ist und ungefähr 1,5 dB beträgt, wenn der Verstärker in der Sättigung betrieben wird.In order to evaluate the advantages of this invention, additional experiments have been made with the known optical amplification system in 8th carried out. The relevant results are summarized in Tables 4 and 5 which show the performance data of the optical amplification system in 8th when operating in hot standby mode with or without power reduction. Here, the gains G1, G2 along the respective first and second single-stage amplifiers are given in logarithmic dB units. Table 4 shows that when a laser pump fails (P _P2 = 0), the gain loss is about 5 dB in small signal operation and about 4 dB when the amplifier is operated in saturation, while the noise figure increases in small signal operation is about 1 dB and is about 1.5 dB when the amplifier is operated in saturation.

Im Vergleich zu den Daten der Tabelle 4 zeigen die Daten der Tabelle 1, dass bei einem Ausfall der Laserpumpe die Leistungsdaten des Verstärkungs-Systems in 3 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführung der Erfindung mindestens 2 dB besser sind, was den Verstärkungsverlust betrifft, und mindestens ungefähr 0,5 dB besser, was die Rauschzahl betrifft.Compared to the data of Table 4, the data of Table 1 show that in case of failure of the laser pump, the performance data of the amplification system in 3 According to a first preferred embodiment of the invention, at least 2 dB are better in terms of gain loss and at least about 0.5 dB better in terms of noise figure.

Das optische Verstärkungs-System in 4 arbeitet auf ähnliche Weise wie die erste Ausführung mit der Ausnahme, dass der Koppler 722 über die WDMs 714 bzw. 718 an die verstärkenden Fasern 706 und 710 angeschlossen ist, und dass der Koppler 724 über die WDMs 716 bzw. 720 an die verstärkenden Fasern 708 und 712 angeschlossen ist.The optical amplification system in 4 works in a similar way as the first embodiment except that the coupler 722 about the WDMs 714 respectively. 718 to the reinforcing fibers 706 and 710 connected, and that the coupler 724 about the WDMs 716 respectively. 720 to the reinforcing fibers 708 and 712 connected.

Vorzugsweise wird die zweite Ausführung auf eine ähnliche Weise, wie in 3 gezeigt, mit Isolatoren ausgestattet.Preferably, the second embodiment is implemented in a similar manner as in FIG 3 shown, equipped with insulators.

Weiterhin werden, wenn die Lichtfaserleitungen 702 und 704 als Sende- bzw. Rückleitung betrieben werden, die verstärkenden Fasern 706 und 710 der ersten Stufe durch dasselbe gekoppelte Pumpsignal gepumpt, das von Koppler 722 ausgegeben wird, und die verstärkenden Fasern 708 und 712 der zweiten Stufe werden durch dasselbe gekoppelte Pumpsignal gepumpt, das von Koppler 724 ausgegeben wird. Daher wird ein Ausfall einer Laserpumpe eine Verringerung der Pumpleistung entweder in den verstärkenden Fasern 706 und 710 der ersten Stufe oder in den verstärkenden Fasern 708 und 712 der zweiten Stufe beider zweistufigen Verstärker bewirken. Das bedeutet, dass die zweistufigen Verstärker der beiden Faser-Leitungen denselben Verstärkungsverlust erleiden, weil die Leistungen der verstärkenden Fasern 706 und 710 der ersten Stufe einander gleich sind und die Leistungen der verstärkenden Fasern 708 und 712 der zweiten Stufe ebenfalls einander gleich sind, obwohl kleine Unterschiede in den Leistungen jeder ersten Stufe (706, 710) im Vergleich zur entsprechenden zweiten Stufe (708, 712) vorliegen.Furthermore, if the fiber optic cables 702 and 704 operated as a transmission or return line, the reinforcing fibers 706 and 710 the first stage pumped by the same coupled pumping signal from the coupler 722 is output, and the reinforcing fibers 708 and 712 the second stage are pumped by the same coupled pumping signal, that of coupler 724 is issued. Therefore, a failure of a laser pump will reduce the pumping power in either the reinforcing fibers 706 and 710 the first stage or in the reinforcing fibers 708 and 712 cause the second stage of both two-stage amplifier. This means that the two-stage amplifiers of the two fiber lines use the same Gain loss because the performance of reinforcing fibers 706 and 710 the first stage are equal to each other and the benefits of reinforcing fibers 708 and 712 are also equal to each other, although small differences in the performance of each first stage ( 706 . 710 ) compared to the corresponding second stage ( 708 . 712 ) are present.

Die dritte Ausführung in 5 enthält zwei Lichtfaserleitungen 802 und 804, verstärkende Fasern 806 und 808 für die erste optische Faser 802, verstärkende Fasern 810 und 812 für die zweite optische Faser 804, Laserpumpen 814, 816, 818 und 820, Koppler 822, 824, 826, 828 und WDMs 830, 832, 834 und 836.The third execution in 5 contains two fiber optic cables 802 and 804 , reinforcing fibers 806 and 808 for the first optical fiber 802 , reinforcing fibers 810 and 812 for the second optical fiber 804 , Laser pumps 814 . 816 . 818 and 820 , Coupler 822 . 824 . 826 . 828 and WDMs 830 . 832 . 834 and 836 ,

Hier werden die Ausgänge der Laserpumpen 814, 816, 818 und 820 durch die Koppler 822 bzw. 824 gekoppelt. Dann wiederum werden ein erstes gekoppeltes Pumpsignal von Koppler 822 und ein erstes gekoppeltes Pumpsignal von Koppler 824 durch den Koppler 826 gekoppelt, während das zweite gekoppelte Pumpsignal von Koppler 822 und das zweite gekoppelte Pumpsignal von Koppler 824 durch den Koppler 828 gekoppelt werden. Dann gelangen die Pumpsignale von den Kopplern 826 und 828 in jeder gewünschten Kombination über die entsprechenden WDMs 830, 832, 834 und 836 in die verstärkenden Fasern 806, 808, 810 und 812. Diese dritte Ausführung eignet sich auch für die Verstärkung von Signalen, die sich in beide Richtungen durch die Lichtfaserleitungen 802 und 804 ausbreiten.Here are the outputs of the laser pumps 814 . 816 . 818 and 820 through the couplers 822 respectively. 824 coupled. Then turn, a first coupled pump signal from coupler 822 and a first coupled pump signal from coupler 824 through the coupler 826 coupled while the second coupled pump signal from coupler 822 and the second coupled pump signal from coupler 824 through the coupler 828 be coupled. Then the pump signals arrive from the couplers 826 and 828 in any desired combination via the corresponding WDMs 830 . 832 . 834 and 836 into the reinforcing fibers 806 . 808 . 810 and 812 , This third embodiment is also suitable for amplifying signals that extend in both directions through the fiber optic cables 802 and 804 spread.

In der in 6 gezeigten Ausführung dient die Lichtfaserleitung 802 als Sendeleitung, während die Lichtfaserleitung 804 als Rückleitung dient.In the in 6 the embodiment shown, the optical fiber cable is used 802 as a transmission line, while the optical fiber line 804 serves as a return.

Hier enthält das optische Verstärker-System weiterhin Isolatoren 938 und 940. In dieser bevorzugten Ausführung senden die Isolatoren 938 und 940 das Signal komplett, während sie sich in Gegenrichtung ausbreitendes Rauschen blockieren. Die Isolatoren 938 und 940 sind zwischen der ersten und der zweiten Verstärkerstufe der entsprechenden Lichtfaserleitung angeordnet, wie für die erste Ausführung beschrieben.Here, the optical amplifier system further includes isolators 938 and 940 , In this preferred embodiment, the isolators send 938 and 940 complete the signal while blocking in the opposite direction propagating noise. The insulators 938 and 940 are arranged between the first and the second amplifier stage of the corresponding optical fiber line, as described for the first embodiment.

Die verstärkenden Fasern 806, 808, 810 und 812 in 6 sind mit Erbium dotierte Fasern, wie oben beschrieben. Die mit Erbium dotierten Fasern in 6 werden durch das Pumpsignal gepumpt. Auf diese Weise wird das Signal durch stimulierte Emission in den verstärkenden Fasern verstärkt.The reinforcing fibers 806 . 808 . 810 and 812 in 6 are erbium doped fibers as described above. The erbium doped fibers in 6 are pumped by the pump signal. In this way the signal is amplified by stimulated emission in the reinforcing fibers.

Wie in 6 gezeigt, enthalten die Signale S_in und S_out vorzugsweise eine oder mehrere diskrete Wellenlängen, die in einem Verstärkungsband des aktiven Dotierstoffs der Faser gewählt werden. Weiterhin sind die Laserpumpen 814, 816, 818 und 820 Laserdioden-Pumpen, die ein Pumpsignal mit einer vorher ausgewählten Pump-Wellenlänge erzeugen. Die mit Erbium dotierten Fasern in 6 werden mit einem Pumpsignal von 980 nm gepumpt, obwohl wie oben beschrieben andere Wellenlängen gewählt werden können. Das Pumpsignal hat generell eine kleinere Wellenlänge als das Signal.As in 6 As shown, the signals S _in and S _out preferably include one or more discrete wavelengths selected in a gain band of the active dopant of the fiber. Furthermore, the laser pumps 814 . 816 . 818 and 820 Laser diode pumps that generate a pump signal at a preselected pump wavelength. The erbium doped fibers in 6 are pumped with a pump signal of 980 nm, although other wavelengths can be selected as described above. The pump signal generally has a smaller wavelength than the signal.

In dieser bevorzugten Ausführung sind die Koppler 822, 824, 826 und 828 3-dB-Koppler, so dass die gekoppelten Pumpsignale, die sich von den Kopplern 826 und 828 ausbreiten, einander gleich sind.In this preferred embodiment, the couplers are 822 . 824 . 826 and 828 3 dB coupler, allowing the coupled pump signals extending from the couplers 826 and 828 spread, are equal to each other.

Zusätzlich dazu können die Positionen der entsprechenden verstärkenden Fasern und WDMs so konfiguriert werden, dass sie bezogen auf die Signalrichtung in Ausbreitungsrichtung oder in Gegenrichtung pumpen. Das heißt, dass die Richtungen des Pumpsignals und des Signals gleich oder entgegengesetzt sein können. Weiterhin muss die Pumprichtung der entsprechenden Stufen jedes zweistufigen Verstärkers nicht gleich sein. Zum Beispiel zeigt 6 die verstärkenden Fasern 808 und 812 in Ausbreitungsrichtung gepumpt und die verstärkenden Fasern 806 und 810 in Gegenrichtung gepumpt.In addition, the positions of the respective reinforcing fibers and WDMs may be configured to pump in the propagation direction or in the opposite direction with respect to the signal direction. That is, the directions of the pump signal and the signal may be equal or opposite. Furthermore, the pumping direction of the respective stages of each two-stage amplifier need not be equal. For example, shows 6 the reinforcing fibers 808 and 812 pumped in the direction of propagation and the reinforcing fibers 806 and 810 pumped in the opposite direction.

In der dritten Ausführung werden die gekoppelten Laserdioden-Pumpen-Paare 814, 816, 818 und 820 in einem von zwei Modi betrieben: Hot-Standby-Modus mit Reduktion der Leistung oder Hot-Standby-Modus ohne Reduktion der Leistung. Das bedeutet im Hot-Standby-Modus mit Reduktion der Leistung, wenn eine Laserdioden-Pumpe ausfällt, dass die verbleibende Laserdioden-Pumpe weiterhin mit demselben Leistungspegel betrieben wird. Im Hot-Standby-Modus ohne Reduktion der Leistung wird, wenn eine Laserdioden-Pumpe ausfällt, die Leistung der mindestens einen verbleibenden Laserdioden-Pumpe erhöht, um den Verlust zu kompensieren.In the third embodiment, the coupled laser diode pump pairs 814 . 816 . 818 and 820 operated in one of two modes: hot standby mode with reduction of power or hot standby mode without reduction of power. This means in hot standby mode, with power reduction, if a laser diode pump fails, the remaining laser diode pump continues to operate at the same power level. In hot standby mode with no reduction in power, when a laser diode pump fails, the power of the at least one remaining laser diode pump is increased to compensate for the loss.

Vorzugsweise wird die Leistung aller verbleibenden Laserdioden-Pumpen des Systems erhöht, um den Verlust zu kompensieren. Diese Anordnung erlaubt es, die Laserpumpen mit einem kleineren Strom zu betreiben, verglichen mit dem Fall, in dem nur die Leistung der verbleibenden Laserpumpe des gekoppelten Paares erhöht wird. Somit wird die Lebensdauer des Lasers erhöht und die Zuverlässigkeit des Kommunikationssystems verbessert.Preferably will increase the power of all the system's remaining laser diode pumps elevated, to compensate for the loss. This arrangement allows the Laser pumps operate with a smaller current compared to in the case where only the power of the remaining laser pump of the Coupled couple increased becomes. Thus, the life of the laser is increased and the reliability of the communication system improved.

Die Ergebnisse von Experimenten, welche die Leistungsdaten eines optischen Verstärkungs-Systems in 6 zeigen, das im Hot-Standby-Modus mit Reduktion der Leistung betrieben wurde, sind in der Tabelle 3 gezeigt, wobei die Verstärkungen G1, G2 des ersten und zweiten zweistufigen Verstärkers in dB angegeben werden. Wenn eine Laserpumpe ausfällt (P_P2 = 0), verringert sich die Verstärkung um 1 dB bei Kleinsignal-Betrieb und um 1,5 dB, wenn der Verstärker in der Sättigung betrieben wird, während der maximale Anstieg der Rauschzahl ungefähr 0,5 dB beträgt.The results of experiments showing the performance data of an optical amplification system in 6 shown operated in the hot standby mode with reduction of power, are shown in Table 3, wherein the gains G1, G2 of the first and second two-stage amplifier are given in dB. When a laser pump fails (P _P2 = 0), the gain decreases by 1 dB in small signal operation and by 1.5 dB when the amplifier is operated in saturation, while the maximum increase in noise figure is about 0.5 dB ,

Im Vergleich zu den Daten der Tabelle 4 zeigen die Daten der Tabelle 3, dass bei einem Ausfall einer Laserpumpe die Verbesserungen der mit dem Verstärker-System in 6 erzielten Verstärkung entsprechend einer dritten bevorzugten Ausführung der Erfindung im Bereich von ungefähr 2,5 dB bis ungefähr 4 dB liegen, während die Verbesserungen der Rauschzahl im Bereich von ungefähr 0,5 dB bis ungefähr 1 dB liegen.Compared to the data of Table 4, the data of Table 3 shows that in the event of a laser pump failure, the improvements made with the amplifier system in 6 In accordance with a third preferred embodiment of the invention, the gain achieved ranges from about 2.5 dB to about 4 dB while the noise figure improvements range from about 0.5 dB to about 1 dB.

In 7 empfängt und sendet die Empfänger/Sender-Station 1002 Signale optischer Fasern für die Lichtfaserleitungen 1004 und 1006. Jeder der Empfänger/Sender 1002 kann sowohl Empfänger als auch Sender für einen oder mehrere optische Kanäle enthalten, so dass jede der Lichtfaserleitungen 1004 und 1006 in der Lage ist, Signale in beiden Richtungen zu übertragen. In diesem Fall müssen die Verstärker so konfiguriert werden, dass sie bidirektional arbeiten.In 7 receives and transmits the receiver / transmitter station 1002 Signals of optical fibers for the optical fiber cables 1004 and 1006 , Each of the receivers / transmitters 1002 may include both receiver and transmitter for one or more optical channels, such that each of the optical fiber lines 1004 and 1006 is able to transmit signals in both directions. In this case, the amplifiers must be configured to work bidirectionally.

Alternativ hat eine Empfänger/Sender-Station 1002 an einem Ende einer Lichtfaserleitung einen oder mehrere Empfänger, und eine Empfänger/Sender-Station 1002 am anderen Ende der Lichtfaserleitung hat einen oder mehrere Sender. In diesem Fall überträgt jede der Lichtfaserleitungen 1004 und 1006 Signale nur in eine Richtung. Die beiden Leitungen können in derselben Richtung oder als Sende- und Rückleitung arbeiten. In jedem Fall können die Empfänger/Sender der Station 1002 so angepasst sein, dass sie einen oder mehrere unabhängige optische Kanäle senden. Die Kanäle können mit jedem bekannten Mittel gemultiplext sein, z.B. WDM, TDM oder Polarisations-Multiplex. Das optische Kommunikationssystem enthält weiterhin optische Verstärker-Systeme 1008 zur Verstärkung des Signals. Die optischen Verstärker-Systeme 1008 sind vorzugsweise von einem beliebigen der in der vorliegenden Spezifikation beschriebenen Typen.Alternatively has a receiver / transmitter station 1002 at one end of a fiber optic line, one or more receivers, and a receiver / transmitter station 1002 At the other end of the fiber optic cable has one or more transmitters. In this case, each of the fiber optic cables transmits 1004 and 1006 Signals in one direction only. The two lines can work in the same direction or as transmission and return. In any case, the receiver / sender of the station 1002 be adapted to send one or more independent optical channels. The channels may be multiplexed by any known means, eg WDM, TDM or polarization multiplexing. The optical communication system further includes optical amplifier systems 1008 to amplify the signal. The optical amplifier systems 1008 are preferably of any of the types described in the present specification.

Obwohl sie soweit mit Bezug auf zwei unabhängige optische Übertragungsleitungen beschrieben wurde, gilt die vorliegende Erfindung auch für andere Fälle, wie z.B. für den Fall, dass zwei Verstärker so angeordnet sind, dass sie eine bidirektionale Verstärker-Einheit bilden, die in einer bidirektionalen optischen Kommunikationsleitung arbeitet.Even though so far with respect to two independent optical transmission lines has been described, the present invention also applies to others Cases, such as. For the case of having two amplifiers are arranged so that they are a bidirectional amplifier unit form in a bidirectional optical communication line is working.

Weiterhin bilden die Verstärker-Paare der beiden Übertragungsleitungen gemäß der vorliegenden Erfindung eine einzelne Einheit und können leicht in einem einzigen Gehäuse angeordnet werden. Dies sorgt für ein kompakteres Design des Kommunikationssystems.Farther form the amplifier pairs the two transmission lines according to the present Invention a single unit and can easily in a single casing to be ordered. This ensures a more compact design of the communication system.

Es wird einem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Änderungen und Abwandlungen des optischen Verstärker-Systems der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Somit ist die vorliegende Erfindung auch dazu gedacht, die Änderungen und Abwandlungen abzudecken.It will be obvious to a person skilled in the art that various changes and variations of the optical amplifier system of the present invention Invention performed can be without departing from the scope of the invention. Thus, the present Invention also intended the changes and modifications cover.

Tabelle 1 Ergebnisse für ein System gemäß FIG. 3 im "Hot-Standby"-Modus mit Reduktion der Leistung

Table 1 Results for a system according to FIG. 3 in "hot standby" mode with power reduction

Tabelle 2 Ergebnisse für ein System gemäß FIG. 3 im "Hot-Standby"-Modus ohne Reduktion der Leistung

Table 2 Results for a system according to FIG. 3 in "hot standby" mode without reducing the power

Tabelle 3 Ergebnisse für ein System gemäß FIG. 6 im "Hot-Standby"-Modus mit Reduktion der Leistung

Table 3 Results for a system according to FIG. 6 in "hot standby" mode with power reduction

Tabelle 4 Ergebnisse für ein System gemäß FIG. 8 im "Hot-Standby"-Modus mit Reduktion der Leistung

Table 4 Results for a system according to FIG. 8 in "hot standby" mode with power reduction

Tabelle 5 Ergebnisse für ein System gemäß FIG. 8 im "Hot-Standby"-Modus ohne Reduktion der Leistung

Table 5 Results for a system according to FIG. 8 in "hot standby" mode without reducing the power

Claims

An optical system comprising: a first optical fiber line ( 502 . 702 . 802 ) and a second optical fiber line ( 504 . 704 . 804 ); at least one two-stage amplifier in the first and the second line ( 502 . 702 . 802 ; 504 . 704 . 804 ); a pair of laser pumps ( 526 . 528 ; 726 . 728 ; 814 . 816 ) to generate a first and a second laser pump signal; a first coupler ( 522 . 722 . 822 ) for coupling the first and second laser pump signals to form a first and a second output signal; another pair of laser pumps ( 530 . 532 ; 730 . 732 ; 818 . 820 ) to generate a third and fourth laser pump signal; and a second coupler ( 524 . 724 . 824 ) for coupling the third and fourth laser pump signals to form a third and a fourth output signal, characterized in that: - the first and second output signals to one of the first and second stages of an amplifier of the first optical fiber line ( 502 . 702 . 802 ) and to one of the first and second stages of an amplifier of the second optical fiber line ( 504 . 704 . 804 ) is delivered; and - the third and fourth output signals to the other of the first and second stages of the amplifier of the first optical fiber line ( 502 . 702 . 802 ) and to the other of the first and second stages of the amplifier of the second optical fiber line ( 504 . 704 . 804 ) is delivered.

A system according to claim 1, further comprising: a first transmitter for transmitting at least one signal to the first optical fiber line (16); 502 . 702 . 802 ); a second transmitter for transmitting a signal to the second optical fiber line ( 504 . 704 . 804 ); a first receiver connected to the first optical fiber line ( 502 . 702 . 802 ) is connected to the signal from the first optical line ( 502 . 702 . 802 ) to recieve; and a second receiver connected to the second optical fiber line ( 504 . 704 . 804 ) is connected to the signal from the second optical line ( 504 . 704 . 804 ) to recieve.

A system according to claims 1-2, wherein the laser pumps are laser diode pumps.

A system according to claim 3, further comprising: a third coupler ( 826 ), for coupling the first output signal from the first coupler ( 822 ) and the third output signal from the second coupler ( 824 ); a fourth coupler ( 828 ), for coupling the second output signal from the first coupler ( 822 ) and the fourth output signal from the second coupler ( 824 ).

A system according to any one of the preceding claims, wherein each of the stages of the amplifiers in the first and second optical fibers ( 502 . 702 . 802 ; 504 . 704 . 804 ) with a wavelength division multiplexer ( 514 . 516 ; 518 . 520 ) connected is.

A system according to any one of the preceding claims, wherein at least one two-stage amplifier in each one of the first and second lines ( 502 . 702 . 802 ; 504 . 704 . 804 ), an insulator ( 634 . 636 ) disposed between the first and second amplifier stages.

A method of providing a laser pump signal to an optical communications system comprising first and second optical fibers ( 502 . 702 . 802 . 504 . 704 . 804 ), the method comprising the steps of: a) generating first and second laser pumping signals; b) coupling ( 522 . 722 . 822 ) of the first and second laser pumping signals to form first and second output signals; c) generating a third and fourth laser pump signal; d) coupling ( 524 . 724 . 824 ) of the third and fourth laser pumping signals to form a third and fourth output signal, characterized in that: 1) the first and second output signals to one of the first and second stages of an amplifier of the first optical fiber line ( 502 . 702 . 802 ) and to one of the first and second stages of an amplifier of the second optical fiber line ( 504 . 704 . 804 ) to be delivered; and 2) the third and fourth output signals to the other of the first and second stages of the amplifier of the first optical fiber line ( 502 . 702 . 802 ) and to the other of the first and second stages of the amplifier of the second optical fiber line ( 504 . 704 . 804 ) to be delivered.

The method of claim 7, wherein the first and output signals are coupled ( 826 ) to form a fifth and sixth output, while the second and fourth outputs are coupled ( 828 ) to form a seventh and eighth output, each of the fifth, sixth, seventh and eighth output signals being applied to a single stage of the amplifiers of the first and second optical fibers ( 502 . 702 . 802 . 504 . 704 . 804 ) is delivered.