Усилитель для волоконно-оптических линий связи и волоконно- оптическая линия связи

 

Сущность изобретения: усилитель состоит из отрезков оптического волокна с активным сердечником 8 одномодового для оптических излучения накачки и сигнала, и дихроичного элемента связи 6, составленного из двух отрезков оптического волокна 9, 10 одномодовых для оптических излучений накачки и сигнала, соединенных друг с другом на одном участке 11 расплавлением соответствующих покрытий и установкой соответствующих сердечников на указанном участке 11, по существу, общими. 2 с. и 8 з.п. ф- лы, 3 ил.

Изобретение относится к усилителю с так называемым активным сердечником для волоконно-оптических линий связи и к волоконно- оптическим линиям связи, включающим указанные усилители.

Усилители с так называемыми активными сердечниками состоят из отрезка оптического волокна с активным сердечником, и источника оптического излучения накачки (см. патент США N 4546476 H 01 S 3/30, 1984 г.).

Оптическое волокно с активным сердечником представляет волокно, сердечник которого выполнен из кварцевого стекла, содержит активные добавки, также как раскрыты ниже, в дополнение к добавкам необходимым, чтобы сделать указанный сердечник с индексом преломления выше чем у оболочки, т.е. радиально самый наружный слой выполнен также из кварцевого стекла.

Вышеупомянутые активные добавки образуются такими редкоземельными элементами как, например, эрбий и тому подобное, которые будучи возбуждены оптическим излучением, называемым оптическим излучением накачки, длина волны которого зависит от определенных выбранных добавок, имеют свойство эмиссии оптического излучения, называемого эмиссионное излучение, которое имеет иную длину волны, однако зависящую от определенной выбранной добавки.

Другим признаком активных добавок, на который делается ссылка, является то, что будучи возбуждены оптическим излучением накачки они способны массовым образом излучать указанное оптическое эмиссионное излучение, когда на них падает оптическое излучение той же длины волны, что и последнего.

Источник оптического излучения накачки обычно подставляет лазер, и в частности лазерный диод, способный излучать оптическое излучение с той же целью волны, что и длина волны, требуемая для возбуждения активных добавок, присутствующих в сердечнике оптического волокна активного типа, как раскрыто ранее.

Усилители с активным сердечником для волоконно-оптических линий связи уже известны в данной области техники.

Волоконно-оптический усилитель, имеющий активный сердечник, для волоконно-оптических линий связи содержит источник оптического излучения накачки, оптически присоединенный к дихроичному элементу связи, к которому оптически присоединен один участок оптического волокна линии передачи или линии связи.

В свою очередь, дихроичный элемент связи непосредственно присоединен к отрезку оптического волокна, имеющего активный сердечник, а этот первый отрезок, в свою очередь, снова присоединен к второму участку оптического волокна линии передачи или линии связи.

В выше указанном известном усилителе источник оптического излучения накачки посылает через дихроичный элемент связи свое собственное излучение к отрезку оптического волокна с активным сердечником, где оно вызывает возбуждение присутствующих там активных добавок.

Кроме того, к отрезку оптического волокна с активным сердечником через дихроичный элемент связи также подаются сигналы, которые нужно усилить, проходящие от первого участка оптического волокна линии связи, которые обязательно должны иметь длину волны одинаковую с длиной волны излучения активных добавок, имеющихся в отрезке оптического волокна с активным сердечником.

В тот момент, когда оптический сигнал входит в отрезок оптического волокна с активным сердечником, он сталкивается с добавками, находящимися вследствие мощности оптической накачки в возбужденном состоянии. По причине, установленной выше, возникает массовая эмиссия оптического излучения, которое имеет ту же длину волны, что и длина волны сигнала, и которое в результате вызывает усиление указанного сигнала.

В рассматриваемых и ранее раскрытых усилителях имеется проблема повышения их эффективности, выражаемой отношением между достижимым подъемом усиления и прикладываемой мощностью излучения накачки, и, учитывая в то же время широкомасштабность производства усилителей, способности обеспечить достаточную надежность, позволяющую использовать их в различных применениях, например, таких как легкое и безопасное введение в волоконно-оптические линии связи.

В публикации "Четырнадцатая Европейская конференция по оптической связи" от 11-15 сентября 1988 г. стр. 25-28, имеются значения усиления известных усилителей, которые находятся в диапазоне 0,14-0,31 дБ/мВт. С целью повышения усиления оптических усилителей в той же публикации устанавливаются экспериментальные результаты усиления, полученные с оптическим усилителем, выполненным в лаборатории, у которого отрезок оптического волокна с активным сердечником одномодовым для оптических излучений и сигнала накачки и содержит в качестве активной добавки эрбий, использованный источник оптического излучения накачки имеет длину волны 980нм, а применяемое оптическое излучение сигнала имеет длину волны 1536 нм.

Хотя это не было описано в рассматриваемой публикации, дихроичное устройство связи, применяемое в раскрытом здесь выше оптическом усилителе непременно является дихроичным элементом связи так называемого микрооптического типа, т.е. такого типа, у которого, чтобы иметь возможность ввести в отрезок оптического волокна с активным сердечником оптическое излучение накачки и сигнала, применяются линзы, поскольку дихроичные элементы связи других существующих типов неспособны работать удовлетворительно с определенным отрезком рассматриваемого оптического волокна с активным сердечником.

Принимая это известное решение, можно достичь эффективности 2,2 дБ/мВт, выражающей отношение между усилением и используемой мощностью накачки, что представляет интересное значение, но этот усилитель имеет тот недостаток, что он не надежен для применения в широких масштабах из- за конкретного использования в нем дихроичного устройства связи.

Фактически, дихроичный элемент связи микрооптического типа само по себе очень деликатно и едва может быть вставлено в волоконно-оптическую линию связи, что привело бы к ненадежности длины связи, которая содержала бы также усилители.

Настоящее изобретение направлено на создание оптических усилителей с вышеуказанной эффективностью более высокой, чем чем известные эффективности, в частности с эффективностью вплоть до 4,5 дБ/мВт, причем усилители не только надежны в широкомасштабном промышленном применении, но также способы в максимальной степени упростить операции, необходимые для их введения в волоконно-оптические линии связи, делая последние также более надежными.

Поэтому, целью настоящего изобретения является усилитель для волоконно-оптических линий связи, который может быть расположен между одним участком оптического волокна линии и вторым участком оптического волокна линии, содержащий источник оптического излучения накачки, дихроичных элементов связи, приспособленное так, чтобы присоединяться к первому участку линии и присоединяться к источнику оптического излучения накачки и отрезку оптического волокна с активным сердечником одномодовому для оптических излучений и сигнала и накачки, имеющему один конец, присоединяемый к дихроичному элементу связи, а другой конец, присоединяемый к указанному второму участку волоконно-оптической линии, отличающийся тем, что дихроичный элемент связи представляет такой тип, который содержит два отрезка оптического волокна с неактивным сердечником, расположенных бок о бок на участке их длины и оптически связанных друг с другом путем расплавления соответствующих покрытий и установкой соответствующих сердечников посредством их вытягивания, по существу, общими, причем оба указанных отрезка оптического волокна образуют дихроичный элемент связи, являющийся одномодовым и для оптического излучения сигнала и для оптического излучения накачки.

Другой целью настоящего изобретения является волоконно-оптическая линия связи, содержащая, по меньшей мере, один участок оптического волокна передачи сигнала и, по меньшей мере, второй участок оптического волокна передачи сигнала, оптически связанные друг с другом через расположенный между ними оптический усилитель, причем указанный оптический усилитель содержит источник оптического излучения накачки, дихроичный элемент связи, оптически связанный источником оптического излучения накачки и с первым участком оптического волокна линии передачи сигнала, отрезок оптического волокна с активным сердечником после дихроичного элемента связи и оптически связанный с ним одномодовый для оптических излучений сигнала и накачки, причем указанный отрезок оптического волокна с активным сердечником также оптически связан с вторым участком оптического волокна линии передачи сигнала, отличается тем, что дихроичный элемент связи представляет такой тип, который содержит два отрезка оптического волокна с неактивным сердечником, расположенные бок о бок на участке своей длины, где они оптически связаны друг с другом путем расплавления соответствующих покрытий и установкой соответствующих сердечников посредством их растягивания, по существу, общими, причем оба отрезка оптических волокон дихроичного элемента связи являются одномодовыми для оптических излучений и сигнала и накачки.

Настоящее изобретение можно лучше всего понять из нижеследующего подробного описания неограничивающего примера и прилагаемых фигур.

Фиг. 1 схематически изображает линию в соответствии с изобретением.

Фиг. 2 схематически изображает усилитель в соответствии с изобретением.

Фиг. 3 схематически изображает компоненты усилителя по изобретению.

На фиг. 1 изображена волоконно-оптическая линия связи, содержащая усилитель в соответствии с изобретением, т.е. волоконно-оптическая линия связи в соответствии с изобретением.

Как видно из фиг. 1 указанная линия содержит передатчик 1 любого известного типа, способный посылать в волоконно-оптическую линию оптические сигналы.

Передатчик 1 содержит источник оптического излучения сигнала, длина волны которого приспособлена для работы оптического усилителя, такой как, например, ДВГ лазерный диод, способный излучать оптический сигнал, имеющий длину волны 1536 нм.

Однако, источник оптического излучения сигнала, обычно используемый в области волоконно-оптической связи, не намерен ограничить суть настоящего изобретения.

После передатчика 1 линия содержит первый участок 2 оптического волокна для передачи сигнала, который оптически связан на одном своем конце с указанным передатчиком 1.

Другой конец первого участка 2 оптического волокна оптически связан с оптическим усилителем 3.

После усилителя 3 к нему оптически присоединен второй участок 4 оптического волокна, характеристики которого такие же, как и характеристики первого участка 2 оптического волокна. Второй участок 4 оптического волокна, один конец которого оптически связан с оптическим усилителем 3, имеет другой конец, оптически связанный с оптическим приемником 5.

Оптический усилитель 3 схематически показан на фиг. 2.

Как видно на рис. 2, оптический усилитель содержит дихроичный элемент связи 6, с которым оптически связан источник 7 оптического излучения накачки, а также отрезок 8 оптического волокна с активным сердечником, расположенный после дихроичного элемента связи 6.

В оптическом усилителе 3 по изобретению отрезок 6 оптического волокна с активным сердечником является отрезком одномодового типа и для оптического излучения сигнала и для оптического излучения накачки.

Например, в оптическом усилителе 3 в соответствии с изобретением отрезок 8 оптического волокна с активным сердечником, содержащим трехвалентный эрбий, однородно распределенный в указанном сердечнике в качестве активной добавки, имеет диаметр сердечника 5,4 мкм. В общем диаметр сердечника отрезка 6 оптического волокна с активным сердечником находится в диапазоне 5,2-5,6 мкм.

Наружный же диаметр покрытия отрезка 8 оптического волокна с активным сердечником составляет, например, 125 мкм, как это обычно для оптических волокон.

В оптическом волокне с активным сердечником отношение разницы между индексом преломления сердечника и покрытия и индексу преломления покрытия, которое обычно заключено между 0,0051 и 0,0058, составляет, например, 0,0056.

В примерном случае, когда отрезок 8 оптического волокна с активным сердечником имеет покрытие, выполненное из кварцевого стекла и лишенное каких-либо добавок, и индекс преломления 1,450, активный сердечник указанного оптического волокна имеет индекс преломления 1,456.

Дихроичный элемент связи 6 усилителя в соответствии с изобретением, как показано на фиг. 3 в увеличенном масштабе, состоит из двух отрезков 9, 10 оптического волокна, которые оба выполнены из кварцевого стекла и не имеют активных добавок параллельных друг другу и соединены расплавлением соответствующих покрытий и растягиванием сразу после этого, так что после указанной операции в области, в которой покрытия соединены расплавлением вместе, сердечники оказываются, по существу, совпадающими на участке 11 (фиг. 3), практически образуя единый сердечник.

В частности, одной из характеристик дихроичного элемента связи 6 в оптическом усилителе 3 по изобретению является то, что в области связи двух отрезков 9, 10 оптического волокна, составляющих устройство, где соответствующие сердечники сделаны общими, образуя единый сердечник, диаметр единого сердечника меньше, чем диаметр сердечника каждого отрезка оптического волокна на его концах, и, в частности, то, что соотношение между диаметром, по существу общего сердечника двух отрезков 9, 10 оптического волокна и диаметром сердечника оптического волокна на его концах находится между 0,3 и 0,5.

Диаметр, по существу, общего сердечника двух отрезков 9, 10 оптического волокна, составляющих дихроичное устройство связи 6 обычно выбирается такой величины, чтобы потери оптической мощности в нем составляли не более 1 дБ.

О диапазоне значений, обычно действительных для какого-либо дихроичного элемента связи 6 оптического усилителя 3 сказать нельзя, поскольку на определение значения диаметра, по существу, и общего сердечника, приспособленного для целей настоящего изобретения, влияют определенные длины волн выбранных оптических излучений сигнала и накачки, которые могут весьма отличаться одна от другой, однако технические специалисты в данной области с учетом выше приведенного условия, что потери мощности не должны превышать 1 дБ могут, по крайней мере, экспериментально определить указанное значение диаметра, по существу, общего сердечника двух отрезков оптического волокна в дихроичном элементе связи 6.

Например, в случае длины волны оптического излучения накачки 980нм, и оптического излучения сигнала 1536 нм диаметр, по существу, общего сердечника двух отрезков 9, 10 оптического волокна находится в диапазоне 1,56-2,8 мкм.

Кроме того, в дихроичном элементе связи 6, который может быть использован, для создания усилителя в соответствии с изобретением, длина участка, на котором сердечники двух отрезков 9, 10 оптического волокна являются, по существу, общими, зависит от определенных выбранных длин волн излучения накачки и сигнала составляет 980 и 1536 нм, соответственно, длина указанного участка будет находиться между 0,9 и 1,2 см. Общим правилом для определения длины выше указанного участка является то, что указанный участок должен заставлять излучения накачки и сигнала целиком и полностью передаваться по направлению только к одной из двух оконечностей дихроичного элемента связи 6, обращенной к отрезку 8 оптического волокна с активным сердечником.

Фактически, путем присоединения одного из концов двух отрезков 9, 10 оптического волокна к источникам 7 оптического излучения накачки и оптического излучения сигнала, соответственно, перед расплавлением покрытий на участке, где они расположены бок о бок, можно остановить растягивание, прикладываемое к указанным отрезкам 9, 10 во время плавления их покрытия в тот момент, когда в одном отрезке оптическое излучение отсутствует, тогда как в другом имеется оптическое излучение и сигнала, и накачки.

Другой характеристикой дихроичного элемента связи 6 для оптического усилителя 3 в соответствии с изобретением является то, что два отрезка оптического волокна 9 и 10, образующие его, должны быть одномодовыми и для оптического излучения сигнала и для оптического излучения накачки, используемых в линии.

Еще одной характеристикой дихроичного элемента связи 6 для оптического усилителя 3 в соответствии с изобретением является то, что распределение неактивных добавок в сердечнике и покрытии участков компонент оптического волокна должно быть, по существу, идентичным распределению неактивных добавок, присутствующих в отрезке 8 оптического волокна с активным сердечником.

Как ранее сказано, оптический усилитель 3 состоит из одного отрезка 8 оптического волокна с активным сердечником, имеющего вышеуказанные характеристики, и последовательно с ним дихроичного элемента связи 6.

Предпочтительно в оптическом усилителе 3 в соответствии с изобретением с целью обеспечения простоты и безопасности связи с участками оптического волокна линии передачи и простоты и безопасности связи между двумя компонентами оптического усилителя 3 имеется также характеристика, приводимая ниже.

Диаметр моды для длины волны передаваемых сигналов, раскрываемый в детектируемый в соответствии с правилом С 652 Международного консультативного комитета по телефонии от 1976 г. относящимся к отрезкам 8, 9, 10 оптического волокна, образующим усилитель и, следовательно, к отрезку 8 оптического волокна с активным сердечником и к двум отрезкам 9, 10 оптических волокон, образующим дихроичное устройство связи 6, по существу, идентичен диаметр моды для указанной длины волны сигнала участков 2, 4 оптического волокна линии связи, к которой рассчитывается подключить оптический усилитель 3.

При вышеустановленных признаках компонентов оптического усилителя 3 в соответствии с изобретением соединение указанных компонентов один с другим и всех их вместе с участками 2, 4 оптического волокна линии выполняется простым сплавлением встык, т.е. концы используемых оптических волокон различного типа соединяются практически без внесения потерь при соединениях.

В частности, как показано на фиг. 2, соединение между концом участка 2 оптического волокна для передачи сигнала с одним концом отрезка 9 оптического волокна дихроичного элемента связи 6 осуществляется свариванием встык.

В свою очередь, другой конец отрезка 9 оптического волокна дихроичного элемента связи 6 соединяется свариванием встык с одним концом отрезка 8 оптического волокна с активным сердечником, другой конец которого соединяется свариванием встык с участком 4 оптического волокна для передачи сигнала.

Наконец, источник 7 оптического излучения накачки (состоящий, например, из индий-арсенидного лазерного диода, способного излучать оптическое излучение с длиной волны 980 нм, который используется в том случае, когда оптическое волокно с активным сердечником легируется трехвалентным эрбием, а сигнал представляет оптическое излучение с длиной волны 1536 нм), оптически присоединяется к одному концу отрезка 10 оптического волокна дихроичного элемента связи 6.

Теперь со ссылкой на прилагаемые рисунки, относящиеся к определенным примерам реализации изобретения, будет описана работа усилителя в соответствии с изобретением.

Передатчик 1 обычно используемый в волоконно-оптических линиях связи излучает сигналы оптического излучения, имеющие длину волны, по существу, 1536 нм, которая, как известно, представляет длину волны сигналов передачи, обеспечивающую получение в отрезках оптических волокнах для передачи, сигналов минимального ослабления.

Сигналы, посылаемые передатчиком 1 к участку 2 оптического волокна, во всех случаях при передаче подвергаются ослаблению и они входят в отрезок 9 оптического волокна дихроичного элемента связи 6 в оптическом усилителе 3 с указанным ослаблением Кроме того, в дихроичном элементе связи 6 и более точно в его отрезок 10 оптического волокна непрерывным образом накачивается оптическое излучение, выходящее из источника 7.

Указанное оптическое излучение накачки, которое, как ранее сказано, выбирается, например, для оптического усилителя 3 в соответствии с изобретением и линии с длиной волны 980 нм, перекрывается в дихроичном элементе связи 6 с ослабленным оптическим излучением сигнала с длиной волны 1536 нм, приходящим от участка 2 оптического волокна.

В частности наложение двух оптических излучений сигнала и накачки внутри дихроичного элемента связи 6 происходит на участке 11, где два сердечника отрезков 9, 10 оптического волокна, по существу, совпадают, как ясно показано на фиг. 3.

Поскольку два отрезка 9, 10 оптического волокна, образующие дихроичный элемент связи 6, являются оба одномодовыми для оптических излучений и сигнала, и накачки, оба оптических излучения, выходящие из дихроичного элемента связи 6, являются наложенными и одномодовыми.

Кроме того, при использовании дихроичного элемента связи 6, у которого распределение неактивных добавок идентично распределению неактивных добавок, существующему в отрезке 8 оптического волокна с активным сердечником, потери оптической энергии в оптических излучениях, суммированных друг с другом в оптическом усилителе 3 не возникают.

В частности, излучения сигнала и накачки, подаваемые на вход дихроичного элемента связи 6 выходят (вследствие его вышеуказанных характеристик) из одного и того же места только по отрезку 9 оптического волокна, обращенному к отрезку 8, и поскольку распределение неактивных добавок в компонентах дихроичного элемента связи 6 и отрезке 8 оптического волокна с активным сердечником одинаково, когда указанные компоненты соединяются, потерь не возникает, также как в области соединения указанных компонент не происходит изменения одномодового распределения мощности двух оптических излучений.

Из вышесказанного следует, что в конец отрезка 8 оптического волокна с активным сердечником, обращенный к дихроичному элементу связи 6 одновременно и без потерь вводятся и все оптическое излучение накачки с предельной мощностью, и оптическое излучение сигнала, ослабленное влиянием его прохождения по участку 2 оптического волокна, но имеющее предельную мощность, когда оно выходит из указанного оптического волокна.

Поскольку, как указано выше, распределение неактивных добавок в отрезках 9, 10 оптического волокна, образующих устройство связи, по существу, одинаково с распределением неактивных добавок, имеющихся в отрезке 8 оптического волокна с активным сердечником, во время прохождения тех же оптических излучений от дихроичного элемента связи 6 к отрезку 8 оптического волокна с активным сердечником изменений также не происходит.

Кроме того, вследствие того, что отрезок 8 оптического волокна с активным сердечником также одномодовый для оптических излучений и накачки, и сигнала, введение и распространение обоих излучений происходит так, что распределение мощности указанных излучений поддерживается симметричным относительно оси отрезка оптического волокна с активным сердечником.

Оптическое излучение накачки, проходящее через отрезок 8 вызывает возбуждение присутствующих там активных добавок. Указанные активные добавки, возбуждаемые оптическим излучением накачки, в тот момент, когда на них попадает оптическое излучение сигнала, испускают излучение, которое имеет ту же длину волны, что выражается в усилении оптического сигнала.

Усиленный таким образом сигнал посылается к участку 4 оптического волокна линии передачи и достигает приемника 5.

С оптическим усилителем 3 по изобретению были проведены экспериментальные испытания и условия, и результаты представлены ниже.

Конкретный оптический усилитель 3 в соответствии с изобретением, подвергнутый экспериментальным испытаниям, имеет следующую конструкцию.

Выбранный отрезок 8 оптического волокна с активным сердечником и ступенчатым индексом не имеет неактивных добавок в покрытии, которое выполнено из кварцевого стекла и потому имеет индекс преломления 1.45, тогда как в сердечнике в качестве неактивной добавки содержится германий в количестве достаточном, чтобы создать ему индекс преломления 1,458. Кроме того, указанный отрезок 8 оптического волокна с активным сердечником имеет диаметр сердечника 5,4 нм, а наружный диаметр покрытия 125 нм.

Кроме того, рассматриваемый сердечник активного оптического волокна, содержащий вышеуказанные неактивные добавки, содержит также в качестве активной добавки, выраженной в виде окиси эрбия, ионы трехвалентного эрбия, которые однородно распределены в указанном сердечнике с концентрацией 0,3% по весу.

Наконец, длина оптического волокна активного типа, использованного в экспериментах, составляла 8 мм.

Применяемый дихроичный элемент связи 6 имеет два отрезка 9, 10 оптического волокна разные друг другу со ступенчатым индексом, выполненные из кварцевого стекла, одномодовые оба и для оптического излучения сигнала, и для оптического излучения накачки, у которых содержание и распределение неактивных добавок одинаковое с содержанием и распределением неактивных добавок отрезка 8 оптического волокна с активным сердечником.

В частности, в указанных отрезках 9, 10 оптического волокна, образующих определенный используемый дихроичный элемент связи 6, диаметры и индексы преломления для сердечника и покрытия такие же, как для отрезка 8 оптического волокна активного типа. Кроме того, участок взаимосвязи между двумя отрезками 9, 10 оптического волокна, где указанные оптические волокна имеют, по существу, общий сердечник, имеет длину 0,9 см, а диаметр сердечника, там где он является, по существу, общим для обоих отрезков оптического волокна, составляет 2,1 мкм.

Наконец, соотношение между диаметром сердечника, по существу, общего для двух отрезков 9, 10 оптического волокна, образующих дихроичный элемент связи 6, и диаметром этих же отрезков на их концах составляет 0,4.

Применяемый источник 7 оптического излучения накачки представляет индий-гелий-арсенидный лазерный диод, испускающий непрерывное оптическое излучение с длиной волны 980 нм и мощностью 6 мВт.

Для эксперимента были также выбраны два участка 2, 4 оптического волокна такого типа, как используется обычно в волоконно-оптических линиях связи, с диаметром моды для излучения сигнала равным диаметру моды отрезков оптического волокна, образующих оптический усилитель 3.

Для эксперимента в качестве источника оптического излучения сигнала использовался лазерный диод, испускающий оптическое излучение с длиной волны 1536 нм и мощностью 100 мВт, для которого участки 2, 4 оптических волокон передачи сигнала являются одномодовыми, а для оптического излучения накачки многомодовыми.

Вышеперечисленные различные компоненты были собраны следующим образом.

Источник оптического излучения сигнала был связан с концом участка 2 оптического волокна передачи сигнала, так что практически все излучения, испускаемые из источника сигнала вводятся в указанный участок 2 оптического волокна.

Другой конец вышеуказанного участка оптического волокна был присоединен сваркой встык к концу одного из отрезков 9 оптического волокна дихроичного элемента связи 6.

Кроме того, к концу отрезка 9 оптического волокна дихроичного элемента связи 6, расположенного бок о бок с отрезком 10, к которому был присоединен участок оптического волокна передачи сигнала, был присоединен источник 7 оптического излучения накачки, так что вся его излучаемая мощность, составляющая 6 мВт, проникала в рассматриваемый участок 4 оптического волокна дихроичного элемента связи 6.

К концу отрезка 9 оптического волокна дихроичного элемента связи 6, из которого могут выходить оба сигнала, сваркой встык присоединен один конец отрезка 8 оптического волокна с активным сердечником, характеристики которого установлены ранее.

К другому концу отрезка 8 оптического волокна с активным сердечником приварен встык один конец другого участка 4 оптического волокна передачи сигнала.

Устройство для проведения экспериментальных испытаний было завершено путем присоединения конца участка 4 оптического волокна передачи сигнала, противоположного тому, что непосредственно присоединен к отрезку 8 оптического волокна с активным сердечником, к детектору интенсивности, рассчитанному на детектирование интенсивности излучения, выходящего из указанного участка оптического волокна, в частности к PIN фотодиоду.

Из приведенных экспериментов можно было заметить, что при использовании источника накачки, испускающего излучение с длиной волны 980нм и мощностью 6 мВт, полученное усиление для выбранного оптического излучения сигнала с длиной волны 1536 нм составляет 25 дБ.

Итак, из экспериментов следует, что полученная эффективность, выражаемая отношением усиления и мощности, используемого оптического излучения накачки, составляет 4,1 дБ/мВт.

Поскольку, как можно узнать из соответствующей литературы, максимальная эффективность, которую можно достичь с известными оптическими усилителями рассматриваемого типа, составляет 2,2 дБ/мВт, полученные экспериментальные результаты показывают, что настоящее изобретение достигает поставленной выше цели повышения эффективности указанных усилителей на 100% Кроме того, из вышеприведенного описания конкретных примеров реализации очевидно также, что создание оптического усилителя 3 в соответствии с изобретением, а также его введение в волоконно-оптическую линию связи просто и надежно, поскольку это может быть достигнуто простой сваркой встык используемых оптических волокон.

Хотя были раскрыты и проиллюстрированы определенные примеры реализации оптического усилителя 3 и линии в соответствии с изоб- ретением, предлагается, что всевозможные изменения, доступные для специалистов в данной области техники, входят в пределы объема изобретения.

Формула изобретения

1. Усилитель для волоконно-оптических линий связи, расположенный между первым и вторым участками оптического волокна, содержащий источник оптического излучения накачки, соединенный посредством отрезка волокна с входом накачки дихроичного элемента связи, вход которого является входом усилителя, а выход дихроичного элемента соединен с одним концом отрезка одномодового оптического волокна с активным сердечником, другой конец которого является выходом усилителя, отличающийся тем, что дихроичный элемент связи состоит из двух отрезков оптического волокна с одной модой как для оптического сигнала, так и для излучения накачки, с покрытием и с неактивным сердечником, при этом отрезки оптических волокон расположены параллельно друг с другом и выполнены общими путем расплавления соответствующих покрытий и сплавления и растяжения сердечников в области связи, при этом концы двух отрезков являются соответственно входом накачки, входом и выходом дихроичного элемента связи.

2. Усилитель по п.1, отличающийся тем, что распределение неактивных добавок в покрытии и сердечнике отрезков одномодового оптического волокна дихроичного элемента связи идентично распределению неактивных добавок в покрытии и сердечнике отрезка одномодового оптического волокна с активным сердечником усилителя.

3. Усилитель по п.1, отличающийся тем, что соотношение между диаметром общего сердечника двух отрезков и диаметром сердечника указанных отрезков на их концах находится в диапазоне 0,3 0,5.

4. Усилитель по п.1, отличающийся тем, что диаметр поля моды длины волны сигнала в отрезках одномодового оптического волокна дихроичного элемента связи усилителя равен диаметру поля моды этой же длины волны сигнала первого и второго участков оптического волокна линии связи.

5. Усилитель по п. 1, отличающийся тем, что диаметр общего сердечника отрезков одномодового оптического волокна дихроичного элемента связи для длин волн сигнала передачи и сигнала накачки 1536 нм и 980 нм соответственно находится в диапазоне от 1,56 1,8 мкм.

6. Волоконно-оптическая линия связи, содержащая по меньшей мере один участок оптического волокна передачи сигнала и по меньшей мере второй участок оптического волокна передачи сигнала, оптически связанные друг с другом через расположенный между ними оптический усилитель, причем оптический усилитель, выполнен в виде источника оптического излучения накачки, соединен посредством отрезка оптического волокна с входом накачки дихроичного элемента связи, вход которого является входом усилителя, а выход дихроичного элемента соединен с одним концом отрезка одномодового оптического волокна с активным сердечником, другой конец которого является выходом усилителя, отличающаяся тем, что дихроичный элемент связи состоит из двух отрезков одномодового оптического волокна с одной модой как для оптического сигнала, так и для излучений накачки с покрытием и с неактивным сердечником, при этом отрезки оптических волокон расположены параллельно друг другу и выполнены общим путем расплавления соответствующих покрытий и сплавления и растяжения сердечников в области связи, при этом концы двух отрезков являются соответственно входом накачки, входом и выходом дихроичного элемента связи.

7. Линия по п.6, отличающаяся тем, что распределение неактивных добавок в покрытии и сердечнике одномодового оптического волокна дихроичного элемента связи идентично распределению неактивных добавок в покрытии и сердечнике отрезка одномодового оптического волокна с активным сердечником усилителя.

8. Линия по п.6, отличающаяся тем, что в дихроичном элементе связи соотношение между диаметром общего сердечника двух отрезков и диаметром сердечника указанных отрезков на их концах находится в диапазоне 0,3 0,5.

9. Линия по п. 6, отличающаяся тем, что диаметр поля моды длины волны сигнала в отрезках одномодового оптического волокна дихроичного элемента связи усилителя равен диаметру поля моды этой же длины волны сигнала первого и второго участков оптического волокна линии связи.

10. Линия по п.6, отличающаяся тем, что диаметр общего сердечника отрезков одномодового оптического волокна дихроичного элемента связи для длин волн сигнала передачи и сигнала накачки 1536 нм и 980 нм соответственно находится в диапазоне 1,56 2,8 мкм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3