DE3885389T2 - Optischer Zwischenverstärker. - Google Patents

Optischer Zwischenverstärker.

Info

Publication number
DE3885389T2
DE3885389T2 DE88114195T DE3885389T DE3885389T2 DE 3885389 T2 DE3885389 T2 DE 3885389T2 DE 88114195 T DE88114195 T DE 88114195T DE 3885389 T DE3885389 T DE 3885389T DE 3885389 T2 DE3885389 T2 DE 3885389T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
optical
signal light
light wave
semiconductor laser
wave
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE88114195T
Other languages
English (en)
Other versions
DE3885389D1 (de
Inventor
Yasuhiro Aoki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP62219430A external-priority patent/JPH0813019B2/ja
Priority claimed from JP62219431A external-priority patent/JPS6461079A/ja
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
Application granted granted Critical
Publication of DE3885389D1 publication Critical patent/DE3885389D1/de
Publication of DE3885389T2 publication Critical patent/DE3885389T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/29Repeaters
    • H04B10/291Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
    • H04B10/293Signal power control
    • H04B10/2931Signal power control using AGC
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/50Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/29Repeaters
    • H04B10/291Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
    • H04B10/2912Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form characterised by the medium used for amplification or processing
    • H04B10/2914Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form characterised by the medium used for amplification or processing using lumped semiconductor optical amplifiers [SOA]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen optischen Zwischenverstärker zur Verwendung in der optischen Kommunikation und insbesondere einen optischen Zwischenverstärker, in dem eine Signallichtwelle direkt und ohne Uniwandlungen zwischen optischen und elektrischen Signalen verstärkt wird.
  • In einem optischen Kommunikationssystem wird eine Signallichtwelle zwangsläufig gedämpft und unterliegt bei der Übertragung durch eine Lichtleiterübertragungsleitung einer Wellenverzerrung infolge des Übertragungsverlusts bzw. der Dispersion des Lichtleiters. Deshalb ist zum Aufbau eines optischen Weitverkehrs-Kommunimationssystems eine vorbestimmte Anzahl von Zwischenverstärkern in vorbestimmten Abständen erforderlich, damit die ursprüngliche optische Leistung und Wellenform der Signallichtwelle wiederhergestellt wird.
  • Ein herkömmlicher Zwischenverstärker für ein optisches Kommunikationssystem wird in "IEEE Journal of Lightwave Technology", Vol. LT-3, Nr. 5, Oktober 1985, S. 1005 bis 1016 beschrieben. Im herkömmlichen Zwischenverstärker für ein optisches Kommunikationssystem wird die über einen Lichtleiter übertragene Signallichtwelle von einem Fotodetektor zum Umwandeln in ein elektrisches Signal empfangen, das anschließend verstärkt und in seiner Wellenform regeneriert wird. Danach wird die im Zwischenverstärker eingebaute Lichtquelle durch dieses elektrische Signal so moduliert, daß sie die Signallichtwelle mit reproduziertem optischen Leistungspegel und regenerierter Wellenform emittiert. Anschließend wird die regenerierte Signallichtwelle zu einem Lichtleiter für eine nachfolgende Stufe geführt.
  • Der herkömmliche Zwischenverstärker für das vorstehend beschriebene optische Kommunikationssystem weist aber Nachteile auf: z. B. ist seine Fehlerwahrscheinlichkeit groß, seine Betriebssicherheit gering, die Systemgröße ist beträchtlich und die Systemkosten sind aufgrund der Anzahl der im Zwischenverstärker zur Signalverarbeitung verwendeten elektrischen Bauelemente hoch.
  • Zur Überwindung dieser Nachteile wird ein optischer Zwischenverstärker untersucht, in dem die Signallichtwelle direkt und ohne Umwandlungen zwischen optischen und elektrischen Signalen verstärkt wird und der z. B. in "Journal of Optical Communications", Vol. 4, 1983, S. 51 bis 62 sowie in "Electronic Letters", Vol. 22, 1986, S. 253 bis 256 beschrieben ist. Der optische Zwischenverstärker ist für ein optisches Kommunikationssystem geeignet, in dem die Wellenregenerierung keinen einschränkenden Parametern unterliegt, z. B. daß die Bitgeschwindigkeit unter mehreren 10&sup8; Bits pro Sekunde und die Übertragungslänge unter 1000 km liegen muß. Für einen solchen optischen Zwischenverstärker werden mehrere Arten von Halbleiterlaserverstärkern verwendet, z. B. vom Typ Fabry-Perot oder ein Halbleiterlaser mit. verteilter Rückkopplung, der mit einem Eingangsruhestrom unterhalb seiner Schwingungsschwelle arbeitet, sowie ein Wanderwellenhalbleiterlaser, der reflexionshemmende Beschichtungen mit einem Reflexionsvermögen von weniger als einigen Prozent auf beiden Flächen aufweist. In diesen optischen Halbleiterlaserverstärkern wird die Signallichtwelle in der aktiven Schicht durch die stimulierten Emissionseffekte verstärkt.
  • Bei jedem der vorstehend erwähnten, herkömmlichen optischen Halbleiterlaserverstärker tritt jedoch ein Problem dahingehend auf, daß der Verstärkungsfaktor sowohl bei Lufttemperaturänderungen als auch bei Polarisationsänderungen der Signallichtwelle schwankt. Insbesondere ändert sich die Brechzahl der aktiven Schicht eines Halbleiterlaserverstärkers stark entsprechend seiner Temperaturänderung. Dies führt bei einem solchen optischen Halbleiterlaserverstärker zu einer Temperaturabhängigkeit der maximalen Verstärkungswellenlänge von etwa 0,1 nm/ºC.
  • Ein weiteres Problem besteht darin, daß sich der Verstärkungsfaktor eines solchen Halbleiterlaserverstärkers für die transversal-elektrische Welle (TE-Welle) und die transversal-magnetische Welle (TM-Welle) unterscheidet. Der Grund dafür ist, daß sich der Modenbegrenzungsfaktor für TE- und TM-Wellen unterscheidet, da die aktive Schicht des Halbleiterlaserverstärkers gewöhnlich asymmetrisch ist, und daß sich außerdem das Flächenreflexionsverniögen für TE- und TM-Wellen unterscheidet.
  • Trotz der polarisationsabhängigen Verstärkung des vorstehend beschriebenen Halbleiterlaserverstärkers ist es schwierig, die Signallichtwelle über den Lichtleiter so zu übertragen, daß die Polarisation der Signallichtwelle im Lichtleiterkommunikationssystem konstant bleibt. Überdies ändert sich die Polarisation der Signallichtwelle leicht, wenn der Lichtleiter durch unerwartete Störungen von außen beeinflußt wird. Daher schwankt der optische Leistungspegel der Signallichtwelle nach der Verstärkung in Abhängigkeit von der Polarisation der Eingangssignallichtwelle, wenn ein herkömmlicher optischer Halbleiterlaserverstärker für den optischen Zwischenverstärker verwendet wird. Zur Überwindung dieses Problems wird z. B. der Einsatz eines Polarisationsreglers am Eingang des optischen Halbleiterlaserverstärkers erwogen. Der gegenwärtig verfügbare Polarisationsregler ist für diesen Anwendungsfall jedoch ungeeignet, da er einen Verlust (Dämpfung) von mehreren dB aufweist und seine Langzeitstabilität für einen solchen langfristigen Einsatz noch unzureichend ist.
  • Wie vorstehend beschrieben wurde, muß der herkömmliche optische Zwischenverstärker in seiner Stabilität und Betriebssicherheit verbessert werden, die gegenwärtig wegen der genannten Schwankungen des Verstärkungsfaktors von optischen Halbleiterlaserverstärkern bei sowohl Lufttemperatur- als auch Polarisationsänderungen der Signallichtwelle schlecht sind. Beim herkömmlichen optischen Zwischenverstärker tritt außerdem ein weiteres Problem auf: die Übertragungsleitung wird unterbrochen, wenn der optische Halbleiterlaserverstärker im Verlaufe des Langzeiteinsatzes beschädigt wird.
  • Daher besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, einen optischen Zwischenverstärker mit verbesserter Stabilität zu schaffen.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines optischen Zwischenverstärkers, dessen Betriebssicherheit so erhöht wird, daß er für einen Langzeiteinsatz geeignet ist.
  • Erfindungsgemäß weist ein optischer Zwischenverstärker mehrere optische Verstärker, eine Überwachungseinheit und eine Regelschaltung auf. Eine über einen ersten Lichtleiter übertragene Eingangssignallichtwelle wird durch einen optischen Teiler aufgeteilt und zu den mehreren optischen Verstärkern geführt. In den optischen Verstärkern werden die aufgeteilten Signallichtwellen einzeln verstärkt. Anschließend werden die verstärkten Signallichtwellen durch einen Optokoppler kombiniert und als Ausgangssignallichtwelle zu einem zweiten Lichtleiter geführt. Die Überwachungseinheit detektiert den optischen Leistungspegel der Ausgangssignallichtwelle, und die Regelschaltung regelt den Verstärkungsfaktor mindestens eines optischen Verstärkers so, daß ein vorbestimmter Wert des optischen Leistungspegels der Ausgangssignallichtwelle beibehalten wird.
  • Nachstehend wird die Erfindung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1 ein Blockschaltbild eines cptischen Zwischenverstärkers in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;
  • Fig. 2 die Kennlinie des Verstärkungsfaktors als Funktion des Injektionsstroms eines optischen Halbleiterlaserverstärkers, der für einen optischen Zwischenverstärker in der Ausführungsform verwendet wird; und
  • Fig. 3 und 4 erläuternde schematische Darstellungen optischer Halbleiterlaserverstärker, die für die erfindungsgemäße Ausführungsform angewendet werden.
  • Fig. 1 zeigt einen optischen Zwischenverstärker 10 in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. Der optische Zwischenverstärker 10 weist auf: optische Halbleiterlaserverstärker 21 und 22, einen Optokoppler 11 zum Aufteilen der über einen Eingangslichtleiter 61 übertragenen Signallichtwelle in zwei Signallichtwellen, die zu zwei Lichtleitern 113 und 114 geführt werden, und einen Optokoppler 12 zum Kombinieren der zwei Signallichtwellen der beiden Lichtleiter 121 und 122 und zum Aufteilen einer kombinierten Signallichtwelle in zwei Signallichtwellen, die zu einem Ausgangslichtleiter 62 und zu einem Überwachungslichtleiter 124 geführt werden. Die Optokoppler 11 und 12 haben jeweils einen Aufbau, bei dem zwei Monomodelichtleiter mit einem Kerndurchmesser von jeweils 10 um verschmolzen sind, um parallel über eine vorbestimmte Länge verbunden zu werden, und bei denen das Teilungsverhältnis 1:1 bei einer Wellenlänge von 1,55 um beträgt und der Verlust (Dämpfung) in ihnen unter 0,1 dB liegt. Die Halbleiterlaserverstärker 21 und 22 sind jeweils Wanderwellen-Halbleiterlaserverstärker, in denen beide Flächen eines InGaAsP/InP-Halbleiterlasers so reflexionshemmend beschichtet sind, daß ihr Reflexionsvermögen unter zwei Prozent liegt. Ein Fotodetektor 3 besteht aus einer Ge-Fotodiode und ist so angeordnet, daß er dem Ausgang des Überwachungslichtleiters 124 des Optokopplers 12 gegenüberliegt. Die Eingangs- und Ausgangslichtleiter 61 und 62 sind jeweils Monomodelichtleiter mit einem Kerndurchmesser von 10 um. Die Enden der Lichtleiterkoppler 113 und 114 und die Enden der Lichtleiterkoppler 121 und 122 sind jeweils so bearbeitet, daß sie kugelförmig mit einem Radius von etwa 40 um sind, so daß die Enden als Linsen wirken. Der Koppelverlust zwischen dem Lichtleiter und den Halbleiterlaserverstärkern 21 und 22 beträgt jeweils etwa 3 dB. Die Eingangs- und Ausgangslichtleiter 61 und 62 sind mit Spleißverbindungen zum Anschluß an den Optokoppler 11 bzw. 12 versehen, wobei der Spleißverlust mit weniger als 0,2 dB gering ist. In jedem der optischen Halbleiterlaserverstärker 21 und 22 beträgt der Schwellenstrom für die Laserschwingung 50,1 mA; die Verstärkungsfaktoren für die TE- und TM-Signallichtwelle bei einer Wellenlänge von 1,55 um sind in Fig. 2 dargestellt. Bei einem Injektionsstrom von 49,5 mA beträgt der Verstärkungsfaktor für die TE-Welle 38 dB und für die TM-Welle 30 dB.
  • In der Ausführungsform beträgt die Leistung der über den Lichtleiter 61 übertragenen Signallichtwelle von 1,55 um am Eingang des Optokopplers 11 -35 dBm (Dezibel, bezogen auf 1 mW). Die Signallichtwelle wird im Optokoppler 11 gleichniäßig aufgeteilt und zu den optischen Halbleiterlaserverstärkern 21 und 22 geführt, an deren Eingängen die Signallichtwellenleistung -41 dBm aufgrund des vorstehend beschriebenen Koppelverlustes von 3 dB beträgt. In einem bestimmten Betriebszustand wird der optische Halbleiterlaserverstärker 21 so geregelt, daß er einen Verstärkungsfaktor von 30 dB hat, während der optische Halbleiterlaserverstärker 22 so geregelt wird, daß er sich in einem Aus-Zustand mit einem Injektionsstrom Null befindet, so daß vom optischen Halbleiterlaserverstärker 21 eine Signallichtwellenleistung von -14 dBm zum Lichtleiter 121 abgegeben wird, während vom Halbleiterlaserverstärker 22 keine Signallichtwelle zum Lichtleiter 122 geführt wird. Damit wird die Signallichtwellenleistung regeneriert, so daß ihr Pegel wieder -17 dBm beträgt, und die regenerierte Signallichtwelle wird über den Optokoppler 12 zum Ausgangslichtleiter 62 geführt. Zum Überwachen der zum Ausgangslichtleiter 62 geführten Signallichtwellenleistung wird ein Teil der Signallichtwelle vom Lichtleiter 124 mit einem Pegel von -17 dB durch den Fotodetektor 3 detektiert. Das Überwachungssignal vom Fotodetektor 3 wird anschließend zu einer Regelschaltung 4 geführt, durch die Stromversorgungen 51 und 52 geregelt werden, um die optischen Halbleiterlaserverstärker 21 bzw. 22 mit vorbestimmten Injektionsströmen zu speisen. In dieser Ausführungsform behält der optische Halbleiterlaserverstärker 21 einen Verstärkungsfaktor von 30 dB auch dann bei, wenn sich der Polarisationszustand der Eingangssignallichtwelle aufgrund der Übertragung über den Lichtleiter 61 ändert. Dies erfolgt durch Ändern des Ausgangsstroms der Stromversorgung 51 durch die Regelschaltung 4, so daß der Pegel der Überwachungssignallichtwelle am Fotodetektor 3 der vorstehend genannten Lichtleistung von -17 dBm angenähert wird. Wie deutlich aus Fig. 2 hervorgeht, liegt der Ausgangsstrom der Stromversorgung 51 im Bereich von 48,5 mA bis 49,5 mA.
  • Wenn in der Ausführungsform der Pegel der Überwachungssignallichtwelle von -17 dBm am Fotodetektor 3 infolge von Störungen, wie z. B. einer Beschädigung des optischen Halbleiterlaserverstärkers, trotz Erhöhung des Injektionsstroms auf 49,7 mA nicht beibehalten werden kann, erfolgt eine Regelung durch die Regelschaltung 4 derart, daß der Injektionsstrom des optischen Halbleiterlasers 21 fest auf 49,7 mA eingestellt wird und der optische Halbleiterlaserverstärker 22, der unter Normalbedingungen nicht arbeitet, den Betrieb zusammen mit dem optischen Halbleiterlaserverstärker 21 aufnimmt. Bei dieser Konfiguration kann die Signallichtwelle zum Lichtleiter 62 durch den optischen Halbleiterlaserverstärker normalerweise auf einen Pegel von -17 dBm regeneriert werden, auch wenn der Weg der Signallichtwelle im optischen Halbleiterlaserverstärker 21 infolge einer Beschädigung des optischen Halbleiterlaserverstärkers 21 unterbrochen ist. Bei einem Ausfall beider optischen Halbleiterlaserverstärker 21 und 22, bei dem folglich kein Pegel der Überwachungssignallichtwelle von -17 dBm beibehalten werden kann, wird in der Regelschaltung ein Ausgangswarnsignal erzeugt und zu einer externen Schaltung (nicht gezeigt) gesendet.
  • Fig. 3 zeigt einen optischen Halbleiterlaserverstärker, der für den optischen Zwischenverstärker in der vorstehend genannten Ausführungsform eingesetzt werden kann. Der optische Halbleiterlaserverstärker weist auf: optische Halbleiterlaserverstärkerelemente 35 und 36, einen Polarisationsstrahlteiler 31 zum Aufteilen einer Eingangssignallichtwelle in zwei Ausgangssignallichtwellen mit rechtwinkliger Polarisation zueinander, einen optischen Spiegel 32 zum Reflektieren einer der beiden Signallichtwellen vom Polarisationsstrahlteiler 31, Linsen 33 und 34 zum Fokussieren der beiden Signallichtwellen vom Polarisationsstrahlteiler 31 und der vom optischen Spiegel 32 reflektierten Signallichtwelle auf aktive Schichten 351 und 361 der optischen Halbleiterlaserverstärkerelemente 35 bzw. 36, Linsen 37 und 38 zum Kollimieren der von den optischen Halbleiterlaserverstärkerelementen 35 und 36 abgestrahlten Signallichtwellen, einen optischen Spiegel 39 zum Reflektieren der durch die Linse 38 kollimierten Signallichtwelle und einen Polarisationsstrahlkoppler 40 zum Kombinieren der durch die Linse 37 kollimierten und durch den optischen Spiegel 39 reflektierten Signallichtwellen, um eine Ausgangssignallichtwelle zu erzeugen. In der Darstellung des optischen Halbleiterlaserverstärkers in Fig. 3 zeigen senkrechte und waagerechte Pfeile die jeweiligen elektrischen Feldrichtungen der Signallichtwellen an.
  • In Fig. 3 bestehen der Polarisationsstrahlteiler 31 und -koppler 40 jeweils aus zwei Glasprismen mit jeweils rechtwinkliger Dreieckform, die an ihren Ebenen miteinander verbunden sind. Die optischen Halbleiterlaserverstärkerelemente 35 bzw. 36 sind jeweils InGaAsP/InP-Wanderwellenhalbleiterlaser, deren Flächen mit einem reflexionshemmenden Film beschichtet sind, um ein Reflexionsvermögen von unter zwei Prozent aufzuweisen. Die optischen Halbleiterlaserverstärkerelemente 35 und 36 haben die aktive Schicht 351 bzw. 361 mit einer Dicke von etwa 0,1 um, einer Breite von etwa 1,5 um und einer Länge von etwa 300 um.
  • Wie in Fig. 2 erläutert wurde, unterscheidet sich der Verstärkungsfaktor des InGaAsP/InP-Wanderwellen-Halbleiterlaserverstärkerelements bei einer Wellenlänge von 1,55 um für die TE- und TM-Welle. Die Linsen 33, 34, 37 und 38 sind jeweils sogenannte Selfoc-Linsen (eine Stablinse) mit kugelförmiger Spitze, einer Brennweite von 5 mm und einem Koppelverlust von 3 dB; die optischen Spiegel 32 und 39 sind jeweils durch Goldbedampfung hergestellte Spiegel mit einem Reflexionsvermögen von 99 %.
  • Im Betrieb wird eine Eingangssignallichtwelle, die in den optischen Halbleiterlaserverstärkerelementen 35 und 36 verstärkt werden soll, mit einer Wellenlänge von 1,55 um durch den Polarisationsteiler 31 in eine TE- und eine TM- Welle aufgeteilt. Die TE-Welle wird durch die Linse 33 zur aktiven Schicht 351 des optischen Halbleiterlaserverstärkerelements 35 übertragen, in dem die TE-Welle verstärkt wird; die TM-Welle wird durch den optischen Spiegel 32 so reflektiert, daß die TM-Welle durch die Linse 34 zur aktiven Schicht 361 des optischen Halbleiterlaserverstärkerelements 36 geführt wird, in dem die TM-Welle verstärkt wird. Die so im optischen Halbleiterlaserverstärkerelement 35 verstärkte TE-Welle wird über die Linse 37 zum Polarisationskoppler 40 geführt, während die im optischen Halbleiterlaserverstärkerelement 36 verstärkte TM-Welle über die Linse 38 zum optischen Spiegel 39 geführt, durch diesen reflektiert und zum Polarisationskoppler 40 geführt wird. Im Polarisationskoppler 40 werden die Signallichtwellen beider Polarisationskomponenten kombiniert und als verstärkte Signallichtwelle zum Lichtleiter einer nachfolgenden Stufe geführt. Die Verstärkungsfaktoren der optischen Halbleiterlaserverstärkerelemente 35 und 36 werden durch veränderte Einstellung der Injektionsströme zu ihren Stromeingangsanschlüssen 352 bzw. 362 entsprechend einem in der Ausführung erläuterten Überwachungssignal geregelt.
  • Nachstehend werden der Grundgedanke und der Betrieb der Erfindung näher erläutert.
  • Wie vorstehend erläutert wurde, wird eine Eingangssignallichtwelle aufgeteilt und mehreren optischen Halbleiterlaserverstärkern zugeführt, wobei jedes Signal einzeln verstärkt wird. Außerdem wird der Verstärkungsfaktor jedes der mehreren optischen Halbleiterlaserverstärker entsprechend einem Überwachungssignal geregelt. Folglich kann ein vorbestimmter Wert für die optische Leistung der verstärkten Signallichtwelle auch dann beibehalten werden, wenn sich die Polarisation der über einen Lichtleiter übertragenen Eingangssignallichtwelle infolge einer äußeren, auf den Lichtleiter wirkenden Störung ändert und wenn die Verstärkungsfaktoren der optischen Halbleiterlaserverstärker infolge von Lufttemperaturänderungen schwanken. Außerdem wird eine Unterbrechung der Übertragungsleitung verhindert, da die optische Leistung der verstärkten Ausgangssignallichtwelle durch Erhöhen des Verstärkungsfaktors mindestens eines optischen Halbleiterlaserverstärkers der mehreren optischen Halbleiterlaserverstärker auch dann auf einem vorbestimmten Pegel beibehalten werden kann, wenn einer der mehreren optischen Halbleiterlaserverstärker beschädigt ist. In jedem optischen Halbleiterlaserverstärker wird die Eingangssignallichtwelle gemäß der vorstehenden Beschreibung vorzugsweise in eine TE- und eine TM-Welle aufgeteilt. Die TE- und die TM-Welle werden in optischen Halbleiterlaserverstärkerelementen unabhängig voneinander verstärkt und anschließend. kombiniert. Dadurch behält die verstärkte Signallichtwelle, die aus den unabhängigen optischen Verstärkungsvorgängen und der Kombination der einzelnen Signallichtwellenkomponenten gewonnen wird, idealerweise auch dann einen vorbestimmten Pegel bei, wenn sich der Polarisationszustand der Eingangssignallichtwelle unerwartet ändert.
  • Dies läßt sich wie folgt erläutern: Es wird definiert, daß die Eingangssignalwellenleistung PIN, eine TE-Wellenkomponente der Eingangssignallichtwelle a PIN und eine TM-Wellenkomponente der Eingangssignallichtwelle (1 - a)PIN beträgt. Für a gilt dabei ein Bereich von 0 < a < 1. Es wird ferner definiert, daß der Verstärkungsf aktor eines optischen Halbleiterlaserverstärkerelements zum VErstärken der TE-Welle G&sub1; und der eines optischen Halbleiterlaserverstärkerelements zum Verstärken der TM-Welle G&sub2; beträgt.
  • Gemäß der vorstehenden Definitionen berechnet sich eine verstärkte Signallichtwellenleistung POUT, die sich aus der Verstärkung der TE- und TM-Welle und der Kombination der verstärkten TE- und TM-Welle ergibt, nach Gleichung (1).
  • POUT = [C&sub1;aG&sub1; + C&sub2;(1 - a)G&sub2;] ..... (1)
  • worin C&sub1; und C&sub2; Verlustkoeffizienten sind, die entsprechend den Eingangs- und Ausgangskopplungen in den optischen Halbleiterlaserverstärkerelementen für die TE-Welle bzw. die TM- Welle bestimmt werden.
  • Wird die nachfolgende Gleichung (2) erfüllt, ergibt sich Gleichung (3) aus Gleichung (1):
  • C&sub1;G&sub1; = C&sub2;G&sub2; ..... (2)
  • POUT = C&sub2;G&sub2;PIN = C&sub1;G&sub1;PIN ..... (3)
  • Wie aus der Gleichung (3) hervorgeht, ist die verstärkte Signallichtwellenleistung POUT unabhängig vom Wert a. Folglich wird eine Schwankung des Verstärkungsfaktors der Ausgangssignallichtwelle trotz Änderung des Polarisationszustands der Eingangssignallichtwelle verbindert, wenn die Verstärkungsfaktoren G&sub1; und G&sub2; der optischen Halbleiterlaserverstärkerelemente so eingestellt sind, daß sie die Gleichung (2) erfüllen. Im allgemeinen sind Verluste eines Polarisationsteilers und Polarisationskopplers gemäß Fig. 3 gering und liegen unter 1,0 dB. Daher ist eine Signallichtwellendämpfung an der Aufteilungs- und Kombinierungsstufe für die Signallichtwellen im wesentlichen unerheblich. Wie vorstehend beschrieben wurde, wird durch die Erfindung ein optischer Zwischenverstärker mit ausgezeichneter Stabilität und Betriebssicherheit durch Verwendung der bevorzugten optischen Halbleiterlaserverstärkerelemente geschaffen.
  • Fig. 4 zeigt einen optischen Halbleiterlaserverstärker, der für den optischen Zwischenverstärker in der vorstehend genannten, erfindungsgemäßen Ausführungsform eingesetzt werden kann und bei dem gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszahlen wie in Fig. 3 bezeichnet sind. Der einzige Unterschied im Aufbau zwischen Fig. 3 und 4 besteht darin, daß das optische Halbleiterlaserverstärkerelement 36 um neunzig Grad gegenüber dem von Fig. 3 gedreht ist.
  • Im Betrieb wird die im Polarisationsteiler 31 aufgeteilte TM-Welle als TE-Welle zum optischen Halbleiterlaserverstärkerelement 36 geführt. Dazu wird der Injektionsstrom für das optische Halbleiterlaserverstärkerelement 36 verringert, um den gleichen Verstärkungsfaktor wie im Aufbau gemäß Fig. 3 zu erhalten. Auch beim Aufbau gemäß Fig. 4 wird, wenn die Verstärkungsfaktoren der optischen Halbleiterlaserverstärkerelemente 35 und 36 so eingestellt sind, daß sie die Gleichung (2) erfüllen, der vorbestimmte Leistungswert einer Ausgangssignallichtwelle ohne Beeinflus3ung durch Polarisationsänderungen einer Eingangssignallichtwelle beibehalten. Werden die in Fig. 3 und 4 erläuterten optischen Halbleiterlaserverstärker als die durch die Bezugszahlen 21 und 22 in Fig. 1 bezeichneten eingesetzt, läßt sich eine Regelschaltung vereinfachen, da die verstärkte Ausgangssignallichtwelle nur noch infolge von Lufttemperaturänderungen schwankt.
  • In der Ausführungsform ist der optische Halbleiterlaserverstärker zwar ein Wanderwellenlaserverstärker mit InGaAsP als Systemsubstanz; er kann jedoch ebenso ein Resonatorhalbleiterlaserverstärker vom Typ Fabry-Perot oder ein Halbleiterlaserverstärker mit verteilter Rückkopplung unter Verwendung anderer Substanzen sein. Überdies kann eine andere optische Laserverstärkerart unter Verwendung eines Feststoffes oder Gases eingesetzt werden. Für den optischen Teiler und den Optokoppler kann ein Halbspiegel, und für den Fotodetektor können eine Lawinenfotodiode und bin Fotovervielfacher verwendet werden. Außerdem kann die Gesamtzahl aus Signallichtwellenteilern und optischen Halbleiterlaserverstärkern mehr als drei betragen. Ein Polarisationsteiler und ein Polarisationskoppler können ein Polarisationsstrahlkoppler mit Doppelbrechung durch Calcit oder Kristall oder ein Grand-Thomson-Prisma oder Rochon-Prisma sein. Der Polarisationsteiler, der Polarisationskoppler und der optische Spiegel können durch einen die Polarisation beibehaltenden Lichtleiterkoppler ersetzt werden.

Claims (2)

1. Optischer Zwischenverstärker mit
einer optischen Teilereinrichtung (11) zum Aufteilen einer über einen ersten Übertragungslichtleiter (61) übertragenen Eingangssignallichtwelle in Signallichtwellen mit einer vorbestimmten Anzahl,
optischen Verstärkern (21, 22) mit der vorbestimmten Anzahl, wobei jeder optische Verstärker eine entsprechende Signallichtwelle verstärkt, um eine verstärkte Signallichtwelle zu erzeugen,
einer optischen Kombinierungseinrichtung (12) zum Kombinieren der verstärkten Signallichtwellen von den optischen Verstärkern, um eine kombinierte Signallichtwelle zu einem zweiten Übertragungslichtleiter (62) zu führen, einer Überwachungseinrichtung (3) zum Überwachen eines Pegels der kombinierten Signallichtwelle, um ein Überwachungssignal zu erzeugen, und
einer Regeleinrichtung (4) zum Regeln eines Verstärkungsfaktors mindestens eines der optischen Verstärker als Reaktion auf das Überwachungs:signal, wobei ein vorbestimmter Wert des Pegels beibehalten wird.
2. Optischer Zwischenverstärker nach Anspruch 1,
wobei jeder optische Verstärker aufweist: einen Polarisationsteiler (31) zum Aufteilen einer entsprechenden Signallichtwelle der Signallichtwellen mit der vorbestimmten Anzahl in Polarisationskomponenten von TE- und TM-Wellen, mehrere optische Halbleiterlaserverstärkerelemente (35, 36), die jeweils eine entsprechende Signallichtwelle der Polarisationskomponenten einzeln verstärken, und einen Polarisationskoppler (40) zum Kombinieren der verstärkten Signallic:htwellen, die von den mehreren optischen Halbleiterlaserverstärkerelementen zugeführt werden.
DE88114195T 1987-09-01 1988-08-31 Optischer Zwischenverstärker. Expired - Fee Related DE3885389T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62219430A JPH0813019B2 (ja) 1987-09-01 1987-09-01 光増幅中継装置
JP62219431A JPS6461079A (en) 1987-09-01 1987-09-01 Semiconductor laser light amplifier

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3885389D1 DE3885389D1 (de) 1993-12-09
DE3885389T2 true DE3885389T2 (de) 1994-03-24

Family

ID=26523113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE88114195T Expired - Fee Related DE3885389T2 (de) 1987-09-01 1988-08-31 Optischer Zwischenverstärker.

Country Status (3)

Country Link
US (1) US4886334A (de)
EP (1) EP0305995B1 (de)
DE (1) DE3885389T2 (de)

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5058060A (en) * 1988-12-05 1991-10-15 Gte Laboratories Incorporated Optical memory cell
EP0386736B1 (de) * 1989-03-09 1995-06-07 Canon Kabushiki Kaisha Optisches Übertragungssystem
IT1231379B (it) * 1989-07-21 1991-12-02 Pirelli Cavi Spa Linea di telecomunicazioni a fibre ottiche incorporante amplificatori dei segnali trasmessi ed amplificatori per detta linea
US4971417A (en) * 1989-08-23 1990-11-20 The Boeing Company Radiation-hardened optical repeater
SE469453B (sv) * 1989-10-27 1993-07-05 Ericsson Telefon Ab L M Optisk kopplingsanordning
US5267073A (en) * 1989-10-30 1993-11-30 Pirelli Cavi S.P.A. Amplifier adapter for optical lines
US5121450A (en) * 1989-12-22 1992-06-09 Gte Laboratories Incorporated Fiber optical Y-junction
IT1238032B (it) * 1990-01-30 1993-06-23 Pirelli Cavi Spa Linea di telecomunicazione a fibre ottiche con canali separati di servizio
JP3154418B2 (ja) * 1990-06-21 2001-04-09 キヤノン株式会社 半導体光増幅装置、光通信システム、双方向光通信システム、光通信ネットワーク、及び集積型光ノード
US5523879A (en) * 1991-04-26 1996-06-04 Fuji Xerox Co., Ltd. Optical link amplifier and a wavelength multiplex laser oscillator
DE4136801A1 (de) * 1991-11-08 1993-05-13 Daimler Benz Ag Gruppenantenne
GB2262836A (en) * 1991-12-24 1993-06-30 Northern Telecom Ltd Optical pre-amplifier/receiver arrangement.
JP2725109B2 (ja) * 1992-03-06 1998-03-09 富士通株式会社 光増幅装置
EP0570151B1 (de) * 1992-05-08 1997-10-29 Kokusai Denshin Denwa Co., Ltd Optischer Sender mit Lichtsignal von geringem Polarisationsgrad und optische entpolarisierende Schaltung
IL106766A (en) * 1992-08-28 1995-12-31 Hughes Aircraft Co Two-way sebo-optical amplifier for missile guidance data channel repeater
DE69315949T2 (de) * 1992-10-13 1998-04-16 Nippon Electric Co Optischer Halbleiterverstärker
GB9305977D0 (en) * 1993-03-23 1993-05-12 Northern Telecom Ltd Transmission system incorporating optical amplifiers
JP2991893B2 (ja) * 1993-05-31 1999-12-20 富士通株式会社 発光素子の駆動回路及びこれを用いた光増幅中継器
US5392154A (en) * 1994-03-30 1995-02-21 Bell Communications Research, Inc. Self-regulating multiwavelength optical amplifier module for scalable lightwave communications systems
GB9420132D0 (en) * 1994-10-05 1994-11-16 Norhern Telecom Limited Optical amplifiers
GB2293936B (en) * 1994-10-05 1996-08-28 Northern Telecom Ltd Optical amplifiers
US5524155A (en) * 1995-01-06 1996-06-04 Texas Instruments Incorporated Demultiplexer for wavelength-multiplexed optical signal
JP3306693B2 (ja) * 1995-01-19 2002-07-24 富士通株式会社 光増幅装置,光波長多重通信システム,光端局装置及び光中継装置
US6233077B1 (en) * 1995-05-11 2001-05-15 Ciena Corporation Remodulating channel selectors for WDM optical communication systems
US9191117B2 (en) * 1995-05-11 2015-11-17 Ciena Corporation High-speed optical transponder systems
DE19532485A1 (de) * 1995-09-02 1997-03-06 Bosch Gmbh Robert Einrichtung mit optischem Faserverstärker
GB2318471A (en) * 1996-10-18 1998-04-22 Stc Submarine Systems Ltd Semiconductor laser amplifiers for transient suppression in optical wavelength division multiplex networks
US5740289A (en) * 1996-12-30 1998-04-14 At&T Corp Optical arrangement for amplifying WDM signals
US5970201A (en) * 1997-09-18 1999-10-19 Lucent Technologies Inc. Power regulation in optical networks
US6587241B1 (en) 1999-08-20 2003-07-01 Corvis Corporation Optical protection methods, systems, and apparatuses
US6747793B1 (en) * 1999-11-15 2004-06-08 Axsun Technologies, Inc. System with integrated semiconductor optical amplifier array and switching matrix
GB2396956B (en) 2001-09-05 2005-08-03 Kamelian Ltd Variable-gain gain-clamped optical amplifiers
JP4359035B2 (ja) 2002-11-21 2009-11-04 富士通株式会社 光中継器
JP2011188213A (ja) * 2010-03-08 2011-09-22 Fujitsu Ltd 光信号送信装置、光増幅装置、光減衰装置及び光信号送信方法
US8995049B2 (en) * 2011-09-08 2015-03-31 Northrop Grumman Systems Corporation Method and apparatus for suppression of stimulated brillouin scattering using polarization control with a birefringent delay element
EP3148100B1 (de) * 2015-09-25 2019-03-13 Alcatel Lucent Verstärkungsvorrichtung mit verstärkungsstufen mit polarisiertem soas und verarbeitungsstufe zur verstärkung von optischen signalen in einem wdm übertragungssystem
US11044015B2 (en) * 2018-11-20 2021-06-22 Google Llc Low signal to noise ratio submarine communication system
JP7328810B2 (ja) * 2019-07-01 2023-08-17 住友重機械工業株式会社 粒子加速器システム

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5660127A (en) * 1979-10-23 1981-05-23 Fujitsu Ltd Optical fiber transmission system
JPS5986931A (ja) * 1982-11-11 1984-05-19 Fujitsu Ltd 光信号伝送方式
DE3671986D1 (de) * 1985-03-18 1990-07-19 Nec Corp Vorrichtung zur regelung der polarisation mit einem strahlteiler.

Also Published As

Publication number Publication date
EP0305995A3 (en) 1990-05-02
EP0305995B1 (de) 1993-11-03
DE3885389D1 (de) 1993-12-09
EP0305995A2 (de) 1989-03-08
US4886334A (en) 1989-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3885389T2 (de) Optischer Zwischenverstärker.
DE69033859T2 (de) Optischer Verstärker und optisches Übertragungssystem damit
DE69027378T2 (de) Optisches Übertragungssystem
DE69727271T2 (de) Multimode-kommunikationsverfahren
DE69628624T2 (de) OTDR-Gerät
DE69825222T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur optischen Verstärkung und System, das eine solche Vorrichtung umfasst
DE69327120T2 (de) Dispersionkompensierende Vorrichtungen und Systeme
DE69603015T2 (de) Laser
DE69120402T2 (de) Faseroptischer Verstärker mit Filter
DE69208573T2 (de) Optische Verstärker mit Pumpredundanz
DE69532981T2 (de) Lichtaussendende Vorrichtung fähig zur Auswahl der Polarisationsrichtung, optisches Übertragungssystem und Steuerungsverfahren von Polarisationsmodulation
DE69005794T2 (de) Optische Verstärkungseinrichtung mit niedrigem Rauschen und Reflexion der Pumpleistung.
DE60308464T2 (de) Optischer Zwischenverstärker
EP0012189B1 (de) Koppelelement zum Auskoppeln eines Lichtanteils aus einem einen Kern und einen Mantel aufweisenden Glasfaser-Lichtwellenleiter
DE69623219T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Veränderung der Spektraleigenschaften von optischen Signalen
EP0835542B1 (de) Wellenlängen-konverter
EP0562233A1 (de) Faseroptischer Verstärker mit Regelung der Pumplicht-Wellenlänge
DE69225356T2 (de) Optische Vorrichtung mit einem optischen Koppler zum Verzweigen/Kombinieren und einem optischen Verstärker und dazugehörige Methode zum Verzweigen/Kombinieren
EP0262439B1 (de) Lasersender mit einem Halbleiterlaser und einem externen Resonator
EP0563524B1 (de) Optisches Nachrichtenübertragungssystem mit faseroptischen Verstärkern und Regelung der Sender-Wellenlänge
DE69504935T2 (de) Interferometrischer Multiplexer
DE3230570A1 (de) Sende- und empfangseinrichtung fuer ein faseroptisches sensorsystem
DE19702891C2 (de) Lichtleiterfaserverstärker
DE69225380T2 (de) Optischer Halbleiterverstärker und Verfahren zu seiner Verwendung
DE69114282T2 (de) Optischer signalregenerator und optisches übertragungssystem, das diesen benutzt.

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee