Browse Prior Art Database

Verbesserte Ueberwachung von Pump-Lasern

IP.com Disclosure Number: IPCOM000013162D
Original Publication Date: 2003-Jul-25
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-25
Document File: 3 page(s) / 107K

Publishing Venue

Siemens

Related People

Juergen Carstens: CONTACT

Abstract

Die Ausfallzeiten faseroptischer Uebertragungssysteme muessen moeglichst gering gehalten werden. Daher ist es zwingend erforderlich, den Alterungsprozess der in den optischen Verstaerkern eingesetzten Pump-Laser waehrend des Betriebs zu ueberwachen, um den Verstaerker rechtzeitig vor dessen Ausfall austauschen zu koennen. In der Regel wird dazu der zur Erreichung der Nominalleistung ermittelte Injektionsstrom bestimmt. Ist dieser um einen gewissen Prozentsatz im Vergleich zu seinem Wert zu Betriebsbeginn angestiegen, wird die Verstaerkerkarte ausgetauscht. Bei modernen WDM-Systemen (Wavelength Division Multiplexing Systems) ergibt sich aber das Problem, dass diese fuer eine grosse Anzahl an Kanaelen ausgelegt sind, anfangs aber – z.T. ueber mehrere Jahre hinweg – mit deutlich kleineren Kanalzahlen betrieben werden. In diesem Fall arbeiten die Pump-Laser nur bei einem Bruchteil ihrer Nominalleistung. Ist die Alterung der Laserdiode so weit fortgeschritten, dass das oben beschriebene Ausfallkriterium erfuellt ist, wird dies jedoch nicht detektiert und somit auch kein Alarm gesendet. Zunaechst stellt dies kein Problem dar. Werden nun aber weitere Kanaele hinzugeschaltet, kann die erforderliche Leistung nicht mehr zur Verfuegung gestellt werden. Es kommt zu einem Ausfall, ohne dass vorher ein Alarm gesendet werden konnte. Die Alterungsprozesse haengen stark vom betrachteten Laser-Typ ab. Im folgenden werden verschiedene Verfahren beschrieben, deren Anwendbarkeit vom Alterungsprozess abhaengt. Dabei werden auch Alterungsprozesse von Signal-Lasern betrachtet.

This text was extracted from a PDF file.
At least one non-text object (such as an image or picture) has been suppressed.
This is the abbreviated version, containing approximately 36% of the total text.

Page 1 of 3

S

© SIEMENS AG 2003 file: 2003J01630.doc page: 1

Verbesserte Ueberwachung von Pump-Lasern

Idea: Dr. Lutz Rapp, DE-Muenchen

Die Ausfallzeiten faseroptischer Uebertragungssysteme muessen moeglichst gering gehalten werden. Daher ist es zwingend erforderlich, den Alterungsprozess der in den optischen Verstaerkern eingesetzten Pump-Laser waehrend des Betriebs zu ueberwachen, um den Verstaerker rechtzeitig vor dessen Ausfall austauschen zu koennen.

In der Regel wird dazu der zur Erreichung der Nominalleistung ermittelte Injektionsstrom bestimmt. Ist dieser um einen gewissen Prozentsatz im Vergleich zu seinem Wert zu Betriebsbeginn angestiegen, wird die Verstaerkerkarte ausgetauscht. Bei modernen WDM-Systemen (Wavelength Division Multiplexing Systems) ergibt sich aber das Problem, dass diese fuer eine grosse Anzahl an Kanaelen ausgelegt sind, anfangs aber - z.T. ueber mehrere Jahre hinweg - mit deutlich kleineren Kanalzahlen betrieben werden. In diesem Fall arbeiten die Pump-Laser nur bei einem Bruchteil ihrer Nominalleistung. Ist die Alterung der Laserdiode so weit fortgeschritten, dass das oben beschriebene Ausfallkriterium erfuellt ist, wird dies jedoch nicht detektiert und somit auch kein Alarm gesendet. Zunaechst stellt dies kein Problem dar. Werden nun aber weitere Kanaele hinzugeschaltet, kann die erforderliche Leistung nicht mehr zur Verfuegung gestellt werden. Es kommt zu einem Ausfall, ohne dass vorher ein Alarm gesendet werden konnte.

Die Alterungsprozesse haengen stark vom betrachteten Laser-Typ ab. Im folgenden werden verschiedene Verfahren beschrieben, deren Anwendbarkeit vom Alterungsprozess abhaengt. Dabei werden auch Alterungsprozesse von Signal-Lasern betrachtet.

TYP I:

Der typische Alterungsprozess von Signal-Laserdioden und auch einiger Pump-Laser ist in der Abbildung 1 schematisch dargestellt. Oberhalb des Schwellstromes kann die Laser-Kennlinie im interessierenden Arbeitsbereich in guter Naeherung durch eine Gerade approximiert werden. Im vorliegenden Fall ist zum einen ein Anstieg des Schwellstromes zu sehen, zum anderen nimmt die Steigung der Kennlinie ab. Nach dem oben genannten Kriterium muss die Karte ausgetauscht werden, wenn die Kennlinie die Form der vierten Kurve von links angenommen hat. Wird der Pump- Laser auf Nominalleistung geregelt, kann dies leicht detektiert werden.

Mit Hilfe der vorgeschlagenen Vorrichtungen kann eine Degradation der Laser-Kennlinie bei jedem beliebigen Arbeitspunkt festgestellt werden. Daher wird eine Verschlechterung der Leistungsfaehigkeit der Pumpen auch dann detektiert, wenn diese nicht bei ihrer Nominalleistung betrieben werden.

Mathematisch koennen die gezeigten Kurven durch die Gleichung P = a * ( I - I0 ) beschrieben werden, wobei a fuer die Steigung der Kurven steht und I0 den Schwellstrom bezeichnet. Kennt man die Steigung und den Schwellstrom der Kennlinie, so kann daraus der zum Erreichen der Nominalleistung Pnom erforderliche Strom Inom zu

Inom = Pnom / a + I0

berechn...