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Vorrichtung zur effizienten Nutzung von Raman-Verstärkern in WDM-Systemen

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017842D
Original Publication Date: 2001-Oct-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23
Document File: 2 page(s) / 875K

Publishing Venue

Siemens

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Dr. Richard Neuhauser: AUTHOR

Abstract

Die Übertragungskapazität optischer Übertragungs- systeme lässt sich für eine vorgegebene Glasfaser- strecke durch das Multiplexen von Kanälen bzw. Wellenlängen (WDM, Wavelength Division Mul- tiplexing) steigern. Die Verwendung steigender Ka- nalzahlen führt bei gleicher Summenausgangsleistung der optischen Verstärker zu einer Verringerung der Eingangsleistung in die Faser pro Übertragungskanal und damit zu einer Verschlechterung des für die er- reichbare Bitfehlerrate entscheidenden optischen Signal-Rauschabstandes (OSNR) am Empfänger. Ein ähnliches Problem ergibt sich bei Erhöhung der Da- tenrate. Um nach Erhöhung der Datenrate eine identi- sche Systemperformance zu erreichen, muß am Emp- fänger ein höheres OSNR realisiert werden als bei niedriger Datenrate. Das Erreichen eines ausreichen- den OSNR am Empfänger ist daher ein kritischer Punkt bei der Auslegung kommender Systemgenera- tionen. Eine wirkungsvolle Methode zur Verbesserung des OSNR besteht in der Verwendung von verteilten Raman-Verstärkern zusätzlich zu Er 3+ -dotierten Fa- serverstärkern. Hierbei werden eine oder mehrere cw- Pumpwellenlängen genutzt, um über den Raman- Effekt die Signalwellenlängen direkt in der Übertra- gungsfaser zu verstärken. Die Pumpstrahlung kann dabei in Richtung der Signalwellenlängen (kodirekti- onales Pumpen) oder entgegen der Richtung der Signalwellenlängen (kontradirektionales Pumpen) in die Übertragungsfaser eingekoppelt werden.

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Vorrichtung zur effizienten Nut-zung von Raman-Verstärkern inWDM-Systemen

Energie

Idee: Dr. Richard Neuhauser, München

Die� Übertragungskapazität� optischer� Übertragungs-systeme� lässt� sich� für� eine� vorgegebene Glasfaser-strecke� durch� das� Multiplexen von Kanälen bzw.Wellenlängen (WDM,� Wavelength� Division� Mul-tiplexing) steigern. Die Verwendung steigender Ka-nalzahlen führt bei gleicher Summenausgangsleistungder optischen Verstärker zu einer Verringerung derEingangsleistung in die Faser pro Übertragungskanalund damit zu einer Verschlechterung des für die er-reichbare Bitfehlerrate entscheidenden optischenSignal-Rauschabstandes (OSNR) am Empfänger. Einähnliches Problem ergibt sich bei Erhöhung der Da-tenrate. Um nach Erhöhung der Datenrate eine identi-sche Systemperformance zu erreichen, muß am Emp-fänger ein höheres OSNR realisiert werden als beiniedriger Datenrate. Das Erreichen eines ausreichen-den� OSNR� am� Empfänger� ist� daher ein kritischerPunkt bei der Auslegung kommender Systemgenera-tionen.

Eine wirkungsvolle Methode� zur� Verbesserung� desOSNR besteht� in� der� Verwendung� von� verteiltenRaman-Verstärkern� zusätzlich� zu� Er 3+ -dotierten� Fa-serverstärkern. Hierbei werden eine oder mehrere cw-Pumpwellenlängen� genutzt,� um� über den Raman-Effekt die Signalwellenlängen direkt in der Übertra-gungsfaser zu� verstärken.� Die� Pumpstrahlung� kanndabei in Richtung der Signalwellenlängen (kodirekti-onales� Pumpen)� oder� entgegen der Richtung derSignalwellenlängen (kontradirektionales Pumpen) indie Übertragungsfaser eingekoppelt werden.

Als Pumpquellen werden derzeit beispielsweise Ra-man-Kaskadenlaser mit hoher Ausgangsleistung aufeiner Wellenlänge angeboten. Eine weitere Möglich-keit besteht in der Nutzung mehrerer Laserdioden mitgeringerer Ausgangsleistung, die� über� einen� Multi-plexer zusammengeführt ebenso zu hoher Summen-leistung führen, dabei aber ein wesentlich flacheresGewinnspektrum ermöglichen. Da beide Typen vonRaman-Pumpquellen� erhebliche� Kosten� für Netz-betreiber hervorrufen, ist eine effiziente Nutzung vongroßer Bedeutung.

Die bisherigen Lösungen sind in den Abbildungen 1und 2 dargestellt:

Unidirektionale Übertragung (Abbildung1):In unidirektionalen� Übertragungssystemen� wird� zu-meist nur� kontradirektionales� Pumpen� eingesetzt.Man benötigt somit nur einen Verstärker pro Stre-ckenabschnitt,� kann� aber� eventuell� Vorteile� durchkodirektionales Pumpen nicht nutzen.

Bidirektionale Übertragung (Abbildung 2):Um eine� bidirektionale� Übertragung� mit� Raman-Verstärkern� zu � gewährleisten,� wird� in bisherigenSystemkonzepten (z.B. MTS 2.0) an beiden Endeneines Streckenabschnitts eine Raman-Pumpquelleeingesetzt.� Jede� dieser� beiden� Raman-Pumpquellenpumpt� somit� kodirektional� die an ihrem Faserendeeingekoppelte� Leistung� und� kontradirektional� dieWellenlängen in die jeweilig andere Richtung. Durchdiesen� symmetrischen� Aufbau� läßt sich trotz deruntersc...