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Optischer Verstaerker mit automatischer Aufteilung der Pumpleistung

IP.com Disclosure Number: IPCOM000126153D
Published in the IP.com Journal: Volume 5 Issue 7B (2005-08-10)
Included in the Prior Art Database: 2005-Aug-10
Document File: 3 page(s) / 231K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Optische Verstaerker, deren aktive Fasern mit Ionen von Elementen aus der Gruppe der seltenen Erden dotiert sind, benoetigen typischerweise pro Faser Pumpleistungen von einigen zehn Milliwatt bis zu wenigen hundert Milliwatt. Da frueher die Erzeugung derart hoher Pumpleistungen bei den erforderlichen Wellenlaengen mit Hilfe von lateral einmodigen Laserdioden eine grosse technische Herausforderung darstellte, kam ueblicherweise pro Verstaerkerstufe bzw. aktiver Faser jeweils ein eigener oder sogar mehrere Pumplaser zum Einsatz. Durch die Weiterentwicklung der Laserdiodentechnologie stehen heute Quellen zur Verfuegung, die mehr als das Doppelte der fuer eine Stufe benoetigten Pumpleistung erzeugen koennen. Dadurch eroeffnet sich die Moeglichkeit, Pumplaser einzusparen und mehrere Verstaerkerstufen mit Hilfe einer einzelnen Laserdiode mit Pumpleistung zu versorgen. Wenn ein optischer Verstaerker mit mehreren Stufen in einem weiten Arbeitsbereich mit stark unterschiedlichen Signal-Eingangsleistungen oder -Ausgangsleistungen betreibbar sein soll, muessen die Pumpleistungen der einzelnen Stufen an den jeweiligen Betriebszustand angepasst werden. Die Aufteilung der Pumpleistung auf die Verstaerkerstufen folgt dabei ueblicherweise keinem festen Verhaeltnis. Beispielsweise erfordert eine Verdopplung der Ausgangsleistung nahezu eine Verdopplung der Pumpleistung fuer die letzte Verstaerkerstufe, waehrend die Pumpleistung fuer die erste Verstaerkerstufe nur wenig bis gar nicht angepasst werden muss. Gesucht wird eine Anordnung bzw. ein Verfahren, dass eine Versorgung mehrerer Verstaerkerstufen mit dem Ausgangssignal einer einzigen Pumpquelle realisiert und dabei eine passende Aufteilung der Pumpleistung auf die einzelnen Stufen ermoeglicht.

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S

Optischer Verstaerker mit automatischer Aufteilung der Pumpleistung

Idee: Dr. Peter Krummrich, DE-Muenchen

Optische Verstaerker, deren aktive Fasern mit Ionen von Elementen aus der Gruppe der seltenen Erden dotiert sind, benoetigen typischerweise pro Faser Pumpleistungen von einigen zehn Milliwatt bis zu wenigen hundert Milliwatt. Da frueher die Erzeugung derart hoher Pumpleistungen bei den erforderlichen Wellenlaengen mit Hilfe von lateral einmodigen Laserdioden eine grosse technische Herausforderung darstellte, kam ueblicherweise pro Verstaerkerstufe bzw. aktiver Faser jeweils ein eigener oder sogar mehrere Pumplaser zum Einsatz. Durch die Weiterentwicklung der Laserdiodentechnologie stehen heute Quellen zur Verfuegung, die mehr als das Doppelte der fuer eine Stufe benoetigten Pumpleistung erzeugen koennen. Dadurch eroeffnet sich die Moeglichkeit, Pumplaser einzusparen und mehrere Verstaerkerstufen mit Hilfe einer einzelnen Laserdiode mit Pumpleistung zu versorgen.

Wenn ein optischer Verstaerker mit mehreren Stufen in einem weiten Arbeitsbereich mit stark unterschiedlichen Signal-Eingangsleistungen oder -Ausgangsleistungen betreibbar sein soll, muessen die Pumpleistungen der einzelnen Stufen an den jeweiligen Betriebszustand angepasst werden. Die Aufteilung der Pumpleistung auf die Verstaerkerstufen folgt dabei ueblicherweise keinem festen Verhaeltnis. Beispielsweise erfordert eine Verdopplung der Ausgangsleistung nahezu eine Verdopplung der Pumpleistung fuer die letzte Verstaerkerstufe, waehrend die Pumpleistung fuer die erste Verstaerkerstufe nur wenig bis gar nicht angepasst werden muss. Gesucht wird eine Anordnung bzw. ein Verfahren, dass eine Versorgung mehrerer Verstaerkerstufen mit dem Ausgangssignal einer einzigen Pumpquelle realisiert und dabei eine passende Aufteilung der Pumpleistung auf die einzelnen Stufen ermoeglicht.

Es sind Verfahren bekannt, welche die Pumpleistung hinter der Quelle mit Hilfe eines Leistungsteilers aufteilen und danach den einzelnen Stufen zufuehren. Die Anpassung des Aufteilungsverhaeltnisses der Leistung auf die einzelnen Stufen kann dabei beispielsweise mit Hilfe eines variablen Daempfungsgliedes in einem der Zweige hinter dem Leistungsteiler erfolgen.

Die Anpassung des Teilungsverhaeltnisses mit Hilfe einer ebenfalls mit Ionen von Elementen aus der Gruppe der seltenen Erden dotierten Faser in einem Zweig hinter dem Leistungsteiler ist bekannt.

Beide genannten Verfahren weisen den Nachteil auf, dass eine variable Einstellung des Teilungsverhaeltnisses mit dem Verlust von Pumpleistung verbunden ist. Diese Vergeudung von Pumpleistung erfordert den Einsatz leistungsfaehigerer Quellen, die mit hoeheren Kosten und zusaetzlicher elektrischer Leistungsaufnahme verbunden sind.

Es wird vorgeschlagen, eine automatische Anpassung des Aufteilungsverhaeltnisses der Pumpleistung zwischen zwei Stufen durch geschickte Ausnutzung der Eigenschaften aktiver Fasern zu verwenden. Abb. 1 zeigt das Blockschaltbil...