Die Erfindung betrifft einen optischen Verstärker zum Verstärken von polarisiertem Signallicht , mit (a) einer Lichtleitfaser zum Leiten des Signallichts, die (i) einen Signallicht-Eingang zum Einkoppeln des Signallichts und (ii) einen Signallicht-Aus- gang, der vom Signallicht-Eingang beabstandet ist, aufweist, (b) einem Signallicht- Brillouinverstärker, der (i) einen Signallichtverstärkungs-Pumplaser, der ausgebildet ist zum Erzeugen von Signallichtverstärkungs-Pumplicht, der (ii) angeordnet ist zum Verstärken des Signallichts mittels stimulierter Brillouin-Streuung und (iii) einen Signallichtverstärkungs-Pumplicht-Einkoppler zum Einkoppeln des Signallichtverstärkungs-Pumplichts in die Lichtleitfaser aufweist.

Solche optischen Verstärker werden verwendet, um eine Frequenz von einer Frequenzquelle an Eigenfrequenzempfänger an einem von der Frequenzquelle beabstandeten Ort bereitzustellen. Zwischen der Frequenzquelle und dem Frequenzempfänger ist eine Lichtleitfaser zum Leiten des Signallichts angeordnet. Durch Veränderungen in der Umwelt der Lichtleitfaser kommt es zu Schwankungen der optischen Weglänge der Lichtleitfaser. Diese Schwankungen führen zu einer Schwankung der Frequenz des Signallichts am Frequenzempfänger. Um die Unsicherheit zu vermindern, mit der die Frequenz beim Frequenzempfänger empfangen wird, müssen diese Schwankungen der Frequenz kompensiert werden.

Das geschieht häufig dadurch, dass das Signallicht beim Frequenzempfänger reflektiert wird. Das so entstehende Rücklicht durchläuft die gleiche Lichtleitfaser, sodass sich der Effekt der sich ändernden optischen Weglänge doppelt im Rücklicht findet. Auf diese Weise kann die durch die sich ändernde optische Weglänge entstehende Störung ermittelt und kompensiert werden. Zudem kommt es in der Lichtleitfaser zu Intensitätsverlusten des Signallichts. Soll die Frequenz über längere Strecken übertragen werden, müssen das Signallicht und das Rücklicht daher verstärkt werden. Es ist dabei wünschenswert, eine möglichst geringe Unsicherheit bei der Übertragung der Frequenz zu ermöglichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verstärkung von Signallicht, insbesondere zur Übertragung einer Frequenz von einer Frequenzquelle zu einem Frequenzempfänger, zu verbessern.

Die Erfindung löst das Problem durch einen gattungsgemäßen optischen Verstärker mit einem Rücklicht-Polarisationssteller, der ausgebildet zum Einstellen einer Rücklicht-Polarisation von Rücklicht, das durch den Signallicht-Ausgang einfällt, sodass die Rücklicht-Polarisation einer Signallicht-Polarisation des Signallichts entspricht.

Alternativ oder zusätzlich besitzt der optischen Verstärker einen Signallicht-Polarisationssteiler, der ausgebildet zum Einstellen einer Signallicht-Polarisation vom Signallicht, das durch den Signallicht-Ausgang einfällt, auf eine vorgegebene Signallicht- Soll-Polarisation, insbesondere sodass die Signallicht-Polarisation der Rücklicht- Polarisation des Rücklichts entspricht.

Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass die Frequenz des Signallichts mit einer besonders geringen Unsicherheit übertragen werden kann. Verstärker nach dem Stand der Technik sind so aufgebaut, dass die Rücklicht-Polarisation sich von der Signallicht-Polarisation unterscheidet. Beispielsweise stehen die beiden Polarisationen senkrecht aufeinander. Das allerdings hat zur Folge, dass die Frequenzkorrektur anhand von Frequenzfluktuationen erfolgt, die von Licht unterschiedlicher Polarisationsrichtungen erfahren werden. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die Umwelteinflüsse, die auf die Lichtleitfaser wirken, zu Schwankungen in der optischen Weglänge führen, die von der Polarisation abhängig sind. Es kann daher beim Kompensieren der Schwankungen der optischen Weglängen der Lichtleitfaser zu einem Fehler kommen. Dadurch, dass beim erfindungsgemäßen optischen Verstärker das Signallicht und das Rücklicht die gleiche Polarisation haben, kann dieser Fehler nicht entstehen. Die Frequenz kann daher mit einer geringeren Unsicherheit übertragen werden. Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter dem Signallicht-Eingang ein Bauteil oder ein Ort des optischen Verstärkers verstanden, in dem Signallicht eingekoppelt werden kann.

Unter dem Signallicht-Ausgang wird ein Bauteil oder ein Ort des optischen Verstärkers verstanden, an dem das Signallicht ausgekoppelt wird oder den optischen Verstärker verlässt. In der Regel ist der optische Verstärker ein in sich abgeschlossenes Gerät, es ist aber auch möglich, dass die Lichtleitfaser, die zum Übertragen des Signallichts und des Rücklichts verwendet wird, sich bis zur Frequenzquelle und/oder zum Frequenzempfänger erstreckt.

Unter dem Signallicht-Brillouinverstärker wird ein Verstärker verstanden, der Licht auf Basis der stimulierten Brillouin-Streuung verstärkt.

Unter der Lichtleitfaser wird eine Faser verstanden, die zum Leiten des Signallichts ausgebildet ist. Bei der Lichtleitfaser handelt es sich vorzugsweise um eine Glasfaser.

Unter dem Merkmal, dass die Rücklicht-Polarisation der Signallicht-Polarisation entspricht, wird insbesondere verstanden, dass die Polarisationsebene des Rücklichts am Signallicht-Polarisationssteller der Polarisationsebene des Signallichts am Signallicht-Polarisationssteller entspricht und/oder dass die Polarisationsebene des Rücklichts am Rücklicht-Polarisationssteller der Polarisationsebene des Signallichts am Rücklicht -Polarisationssteller entspricht. Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass die Polarisationsebenen gleich sind, der Winkel zwischen beiden Polarisationsebenen also null ist. Es ist aber auch möglich, dass der Winkel höchstens 10°, insbesondere höchstens 5°, beträgt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitzt der optische Verstärker einen Signallicht-Polarisationsmesser zum Bestimmen der Signallicht-Polarisation Ps. Mittels dieses Signallicht-Polarisationsmessers kann die Signallicht-Polarisation ermittelt werden. Der Rücklicht-Polarisationssteller auf den Signallicht-Polarisationsmesser abgestimmt, sodass der Rücklicht-Polarisationssteller die Polarisation des Rücklichts an die des Signallichts anpassen kann. Es sei darauf hingewiesen, dass es für den optischen Verstärker unbeachtlich ist, welches Licht als Signallicht und welches Licht als Rücklicht betrachtet wird. Auch Licht von einer Frequenzquelle kann als Rücklicht betrachtet werden und auch das vom Frequenzempfänger abgegebene Licht kann als Signal Licht angesehen werden. Die Benennung in Signallicht und Rücklicht dient lediglich der einfacheren Beschreibung.

Besonders günstig ist es, wenn der optische Verstärker einen Signallicht-Polarisationssteiler aufweist, der ausgebildet ist zum Einstellen einer Signallicht-Polarisation des Signallichts auf eine vorgegebene Signallicht-Soll-Polarisation Ps.soii. Der Signallicht-Polarisationsmesser ist in diesem Fall Bestandteil des Signallicht-Polarisations- stellers. Die Signallicht-Soll-Polarisation entspricht insbesondere derjenigen Polarisation, bei der im optischen Verstärker die maximale Verstärkung auftritt. Insbesondere ist die Signallicht-Soll-Polarisation so gewählt, dass an einem Strahlteiler zum Einkoppeln des Signallichtverstärkungs-Pumplichts das Signallichtverstärkungs- Pumplicht die gleiche Polarisation hat wie das Signallicht. Besonders günstig ist es, wenn der Signallicht-Polarisationsmesser so ausgebildet ist, dass auch die Polarisation des Signallichtverstärkungs-Pumplichts bestimmt werden kann, und für die Polarisationsanpassung von Signallicht und Signallichtverstärkungs-Pumplicht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitzt der optische Verstärker einen Rücklicht-Brillouinverstärker, der (a) einen Rücklichtverstärkungs-Pumplaser, der ausgebildet ist zum Erzeugen von Rücklichtverstärkungs-Pumplicht, und.(b) angeordnet ist zum Verstärken des Rücklichts mittels stimulierter Brillouin-Streuung und (c) einen Signallichtverstärkungs-Pumplicht-Einkoppler zum Einkoppeln des Signallichtverstärkungs-Pumplichts in die Lichtleitfaser aufweist.

Auf diese Weise ist der optische Verstärker ein bidirektionaler Verstärker, der sowohl das Signallicht als auch das Rücklicht verstärkt. Günstig ist es, wenn der Rücklichtverstärkung-Pumplaser und der Signallichtverstärkungs-Pumplaser in einem gemeinsamen Gehäuse oder zwei verbundenen Gehäusen angeordnet sind.

Vorteilhaft hieran ist, dass dieser optische Verstärker vielseitig einsetzbar ist. Es kann nämlich vorteilhaft sein, die optische Frequenz von der Frequenzquelle nicht nur an einen Frequenzempfänger, sondern an zwei, drei oder mehr Frequenzempfänger zu verteilen. In diesem Fall muss für die Ermittlung der Änderung der optischen Weglänge bekannt sein, von welchem der Frequenzempfänger das Rücklicht reflektiert wurde. Das kann beispielsweise dadurch geschehen, dass jeder Frequenzempfänger auf das Rücklicht eine zusätzliche konstante Offset-Frequenz aufmoduliert. Um die bestmögliche Verstärkung zu erreichen, muss jedoch genau die Brillouin-Frequenz getroffen werden. Eine Offset-Frequenz muss daher im Verstärker kompensiert werden. Durch die Verwendung von zwei Pumplasern kann der Verstärker leicht auf unterschiedliche Offset-Frequenzen angepasst werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitzt der optische Verstärker (a) einen Rücklicht-Pumplichtfrequenzmodulierer zum Verändern einer Rücklicht-Pumplichtfrequenz (VB) des Rücklichtverstärkungs-Pumplicht, (b) einen Rücklicht-Intensitätsmesser zum Messen einer Rücklicht-Intensität des Rück-Lichts, der in Rücklicht- Ausbreitungsrichtung vor dem Rücklichtverstärkungs-Pumplicht-Einkoppler angeordnet ist, und (c) eine Rücklichtfrequenz-Regelung, die zum Regeln der Rücklicht-Pumplichtfrequenz (VB) auf maximale Rücklicht-Intensität mit dem Rücklichtverstärkungs-Pumplichtfrequenzmodulierer und dem Rücklicht- Intensitätsmesser verbunden ist.

Vorteilhaft hieran ist, dass eine besonders hohe Verstärkung erreicht werden kann. Die maximale Verstärkung tritt bei der Brillouin-Frequenz auf. Diese kann aber fluktuieren. Durch die Rücklichtfrequenz-Regelung wird erreicht, dass das Rücklichtverstärkungs-Pumplicht stets möglichst genau der Brillouin-Frequenz entspricht.

Günstig ist es, wenn der Signallicht-Brillouinverstärker eine Brillouinfrequenz-Erfas- sungsvorrichtung zum zeitabhängigen Erfassen einer Brillouinfrequenz VBFS, bei der das Signallicht maximal verstärkt wird, wobei die Brillouinfrequenz-Erfassungs- vorrichtung mit dem Signallichtverstärkungs-Pumplaser zum Einstellen der Signallicht-Pumplichtfrequenz VF verbunden ist. Auf diese Weise wird, wie oben für die Verstärkung des Rücklichts beschrieben, die optimale Verstärkung des Signallichts erreicht.

Vorzugsweise umfasst die Brillouinfrequenz-Erfassungsvorrichtung (a) einen Signallichtverstärkungs-Pumplichtfrequenzmodulierer zum Verändern einer Signallicht-Pumplichtfrequenz VF des Signallicht-Pumplichts, (b) einen Signallicht- Intensitätsmesser zum Messen einer Signallicht-Intensität des Signallichts in Signallicht-Ausbreitungsrichtung, der vor dem Signallichtverstärkungs-Pumplicht- Einkoppler Signallicht-Eingang angeordnet ist, und (c) eine Signallichtfrequenz- Regelung, die zum Regeln der Signallicht-Pumplichtfrequenz auf maximale Signallicht-Intensität mit dem Signallichtverstärkungs-Pumplichtfrequenzmodulierer und dem Signallicht-Intensitätsmesser verbunden ist.

Die Brillouin-Verstärkung ist dann optimal, wenn das Pumplicht die gleiche Polarisation aufweist wie das zu verstärkende Licht. Vorzugsweise besitzt daher der optische Verstärker eine Pumplaser-Polarisationsanpassungsvorrichtung, die ausgebildet ist zum Steuern oder Regeln einer Rücklichtverstärkungspumplicht- Polarisation des Rücklichtverstärkungs-Pumplichts und/oder einer Signallichtverstärkungspumplicht-Polarisation des Signallichtverstärkungs-Pumplichts, sodass diese Polarisationen einander in der Lichtleitfaser entsprechen.

Es ist möglich, dass die Pumplaser-Polarisationsanpassungsvorrichtung nur mit dem Signallicht-Pumplaser, nur mit dem Rücklicht-Pumplaser oder mit beiden Pumplasern verbunden ist und die jeweilige Polarisation regelt.

Vorzugsweise weist die Pumplaser-Polarisationsanpassungsvorrichtung (a) eine Niederfrequenz-Fotodiode, die eine Schwebungsfrequenz (fb2) zwischen der Rücklicht-Pumplichtfrequenz (VB) und der Signallicht-Pumplichtfrequenz (VF) ermittelt und (b) eine Phasenregelschleife, die mit der Niederfrequenz-Fotodiode und dem Signallichtverstärkungs-Pumplaser und/oder dem Rücklichtverstärkungs-Pumplaser verbunden ist, auf. Unter einer Niederfrequenz-Fotodiode wird dabei eine Fotodiode verstanden, die Frequenzen zwischen 0 MHz und 500 MHz erfassen kann.

Vorzugsweise ist die Niederfrequenz-Fotodiode ausgebildet zum Erfassen einer Frequenz zwischen 50 und 250 MHz.

Zum Einstellen der Signallicht-Pumplichtfrequenz VF besitzt der Signallicht-Brillouin- verstärker vorzugsweise eine Signallicht-Phasenstabilisierungsvorrichtung, die eine Hochfrequenz-Fotodiode besitzt. Die Hochfrequenz-Fotodiode ist vorzugsweise angeordnet ist zum Erfassen einer Schwebungsfrequenz fbi zwischen einer Signallicht-Frequenz vs des Signallichts und der Signallicht-Pumplichtfrequenz VF.

Vorzugsweise besitzt der optische Verstärker (a) einen Strahlteiler mit einem Signallicht-Eingang, der mit dem Signallicht-Eingangsport, insbesondere dem Signallicht- Polarisationsmesser, verbunden ist, einem Rücklicht-Eingang, der mit dem Signallicht-Ausgang, insbesondere dem Rücklicht-Polarisationssteller, verbunden ist, einen Signallichtverstärkungs-Pumplicht-Eingang, der mit dem Signallichtverstärkungs- Pumplaser verbunden ist, und einen Rücklichtverstärkungs-Pumplicht-Eingang, der mit dem Rücklichtverstärkungs-Pumplaser verbunden ist. Günstig ist es, wenn der optische Verstärker (b) einen Zirkulator, der mit einem ersten Port mit dem Strahlteiler verbunden ist, mit einem zweiten Port mit dem Rücklichtverstärkungs-Pumplaser verbunden ist und mit einem dritten Port mit der Niederfrequenz-Fotodiode verbunden ist, aufweist.

Alternativ oder zusätzlich kann der optische Verstärker (a) eine Signallichtverstär- kungs-Pumplaserkavität, die (i) ein hochreflektives Signallichtverstärkungs-Pump- licht-Einkoppelelement und (ii) einen optischen -Isolator aufweist, (iii) wobei das Signallicht unter einem Einfallwinkel zu einer Normalen auf das Signallichtverstärkungs-Pumplicht-Einkoppelelement auftrifft, und (b) eine Rücklichtverstärkungs- Pumplaserkavität, die (i) ein hochreflektives Rücklichtverstärkungs-Pumplicht- Einkoppelelement und, (ii) einen optischen Isolator aufweist, (iii) wobei das Rücklicht unter einem Einfallwinkel zu einer Normalen auf das Rücklicht-Einkoppelelement auftrifft, aufweisen. Vorteilhaft daran ist, dass diese Anordnung sowohl eine hohe Effektivität für das Signallicht hat als auch das Signallichtverstärkungs-Pumplicht mit hoher Effizienz in die Lichtleitfaser eingekoppelt. Vorzugsweise ist die Länge der Signallichtverstärkungs-Pumplaserkavität so ausgebildet, dass einkoppelndes, in der Frequenz in Bezug auf das Signallichtverstärkungs-Pumplicht frequenzverschobene Rücklicht im Transmissionsminimum der Signallichtverstärkungs-Pumplaserkavität liegt. Vorzugsweise ist die Länge der Rücklichtverstärkungs-Pumplaserkavität so ausgebildet, dass einkoppelndes Signallicht im Transmissionsminimum der Rücklichtverstärkungs-Pumplaserkavität liegt.

Erfindungsgemäß ist zudem ein optisches Netzwerk mit (a) einer Frequenzquelle zum Abgeben von Signallicht, (b) einem Frequenzempfänger, (c) einer Lichtleitfaserleitung von der Frequenzquelle zum Frequenzempfänger, (d) zumindest einem optischen Verstärker nach einem der vorstehenden Ansprüche, der (i) zwischen der Frequenzquelle und dem Frequenzempfänger angeordnet ist, (ii) einen Signallicht- Eingang zum Einkoppeln des Signallichts und (iii) einen Signallicht-Ausgang, der vom Signallicht-Eingang beabstandet ist, aufweist, (iv) einen Signallichtverstärkungs- Pumplaser, der ausgebildet ist zum Erzeugen von Signallichtverstärkungs-Pumplicht, besitzt, (v) der angeordnet ist zum Verstärken des Signallichts mittels stimulierter Brillouin-Streuung und (vi) einen Signallichtverstärkungs-Pumplicht-Einkoppler zum Einkoppeln des Signallichtverstärkungs-Pumplichts in die Lichtleitfaser hat, (e) einem Rücklicht-Polarisationssteller, der ausgebildet zum Einstellen einer Rücklicht-Polarisation von Rücklichts, die einer Signallicht-Polarisation des Signallichts entspricht und/oder einem Signallicht-Polarisationssteller, der ausgebildet zum Einstellen einer Signallicht-Polarisation des Signallichts auf eine vorgegebene Signallicht-Soll- Polarisation.

Ein Abstand zwischen der Frequenzquelle und dem Frequenzempfänger beträgt vorzugsweise zumindest 100 km. Die Frequenzquelle ist vorzugsweise eine Atomuhr. Diese Atomuhr besitzt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform Allan-Varianz von höchstens 10 ^-16 , insbesondere höchstens 10’ ¹⁷ , bei einer Mittelungszeit T von 100 Sekunden.

Erfindungsgemäß ist zudem eine Kaskaden aus zumindest zwei optischen Verstärkern gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 , die einen Signallicht-Polarisations- steller aufweisen. Der Signallicht-Polarisationssteller des in Signallicht-Ausbreitungsrichtung nächsten optischen Verstärkers kompensiert dann die Polarisationsschwankungen der Lichtleitfaserleitung.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt

Figur 1 den Aufbau eines erfindungsgemäßen optischen Verstärkers,

Figur 2 in der Teilfigur 2a die Abhängigkeit der Verstärkung von der Signallicht- Pumplichtfrequenz VF und in der Teilfigur 2b zusätzlich die Abhängigkeit der normierten Phasenverschiebung von der Signallicht-Pumplichtfrequenz VF und

Figur 3 in den Figuren 3a und 3b schematische Anordnungen optischer Verstärker gemäß weiterer Ausführungsformen. Figur 1 zeigt ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen optischen Verstärkers 10 zum Verstärken von polarisiertem Signallicht 12, das schematisch als Pfeil eingezeichnet ist. Der optische Verstärker 10 besitzt eine polarisationserhaltende Lichtleitfaser 14 zum Leiten des Signallichts von einem Signallicht-Eingang 16 zu einem Signallicht- Ausgang 18. Signallicht 12, das in den Signallicht-Eingang16 einfällt, wird von einem Signallicht-Brillouinverstärker 20 verstärkt. Die Verstärkung beträgt dabei vorzugsweise zumindest 30 dB.

Der Signallicht-Brillouinverstärker 20 besitzt einen Signallichtverstärkungs-Pumplaser 22 zum Erzeugen von Signallichtverstärkungs-Pumplicht 24 mit einer Signallicht- Pumplichtfrequenz VF und einer Signallichtverstärkungs-Pumplaserpolarisation P24. Das Signallichtverstärkungs-Pumplicht 24 wird mittels eines Strahlteilers 26 entgegen der Ausbreitungsrichtung des Signallichts 12 in die Lichtleitfaser 14 eingespeist. Der Strahlteiler 26 kann beispielsweise ein 35/65-Strahlteiler sein.

Ein Rücklicht-Polarisationssteller 28 ändert eine Rücklichtverstärkungs-Pumplaserpolarisation P28 von Rücklicht 28, das in den Signallicht-Ausgang 18 einfällt, sodass diese der Signallichtverstärkungs-Pumplaserpolarisation entspricht P24. Dazu besitzt der Rücklicht-Polarisationssteller 28 einen Rücklichtlicht-Polarisationsmesser 32 zum Messen der Rücklichtpolarisation P28 und einen damit verbundenen Polarisationsdreher 34. In Rücklicht-Ausbreitungsrichtung hinter dem Rücklicht-Polarisationssteller 28 hat das Rücklicht 30 eine Rücklicht-Soll-Polarisation Pao.soii. Gleichzeitig misst der Rücklichtlicht-Polarisationsmesser 32 die Rücklichtverstärkungs Pumplaserpolarisation zum Steuern oder Regeln der Rücklichtverstärkungs Pumplaserpolarisation.

Ein Signallicht-Polarisationsmesser 36 ist in Lichtausbreitungsrichtung hinter dem Signallicht-Eingang 16 angeordnet und erfasst eine Signallicht-Polarisation P12. Der Signallicht-Polarisationsmesser 36 ist vorzugsweise Teil eines Signallicht-Polarisa- tionsstellers 38, der einen zweiten Polarisationsdreher 40 aufweist und die Signallicht-Polarisation P12 so dreht, dass sie beim Eintritt in den Strahlteiler 26 einer Signallicht-Soll-Polarisation Pi2,soii entspricht. Insbesondere wird die Signallicht-Polarisation P12 an die Signallichtverstärkungs-Pumplaserpolarisation angepasst.

Vorzugsweise gilt also Pi2,soii = P24. Mittels eines ersten Kupplers 42.1 wird ein Teil des Signallichts 12 ausgekoppelt und einer Hochfrequenz-Fotodiode 44 zugeführt und dort mit Signallichtverstärkungs- Pumplicht 24 überlagert. Dadurch entsteht eine Schwebungsfrequenz fbi. Mittels einer ersten optischen Phasenregelschleife 46 wird der Signallichtverstärkungs- Pumplaser 22 so geregelt, dass das Signallichtverstärkungs-Pumplicht 24 eine Frequenz hat, die um die Brillouinfrequenz VBFS oberhalb der Signallicht-Frequenz vs liegt. Die Brillouinfrequenz liegt bei ungefähr VBFS = 11 GHz.

Signallichtverstärkungs-Pumplicht 24 wird, im vorliegenden Fall nach Durchtritt durch den Strahlteiler 26 mittels eines zweiten Kupplers 42.2 auf eine Niederfrequenz-Fotodiode 50 geleitet, wo es mit Rücklichtverstärkungs-Pumplicht 52 eines Rücklichtverstärkungs-Pumplasers 54 überlagert wird. Es entsteht so eine zweite Schwingungsfrequenz fb2, die einer Offset-Frequenz voffset zwischen der Signallicht-Frequenz vs und der Frequenz des Rücklichts entspricht. Die Offset-Frequenz liegt beispielsweise im Intervall voffset e [50 MHz; 150 MHz]

Mittels einer zweiten optischen Phasenregelschleife 55 wird die Rücklicht-Pumplichtfrequenz VB des Rücklichtverstärkungs-Pumplichts 52 auf VB = vs +VBFS + voffset geregelt.

Das Rücklichtverstärkungs-Pumplicht 52 wird mittels Zirkulartor 48 zum Strahlteiler 26 geleitet. Dazu ist ein erster Port p1 des Zirkulartors 48 mit dem Strahlteiler 26 verbunden ist. Ein zweiter Port p2 ist mit dem Rücklichtverstärkungs-Pumplaser 54 verbunden ist, ein dritter Port p3 führt zu dem zweiten Kuppler 42.2.

Die beiden Pumplaser 22, 54 sind beispielsweise Distributed-Feedback-Laser. Sie können eine Bandbreite von 2 MHz ±10% und einer optische Ausgangsleistung von beispielsweise 100 Milliwatt haben.

Die zweite optische Phasenregelschleife 55 kann als FPGA (field programable gated array) realisiert sein. Die Bandbreite der Phasenregelschleife 54 beträgt beispielsweise 300 kHz.

Die erste Phasenregelschleife 46 ist als Brillouinfrequenz-Erfassungsvorrichtung und Signallichtfrequenz-Regelung ausgebildet, der mit einem Signallichtverstärkungs- Pumplichtfrequenzmodulierer 56 des Signallichtverstärkungs-Pumplasers 22 zusammenwirkt und die Signallicht-Pumplichtfrequenz VF verändern kann.

Figur 2a zeigt die Veränderung der Signallicht-Pumplichtfrequenz VF in Abhängigkeit von der Zeit t. Beispielsweise schwankt die Signallicht-Pumplichtfrequenz VF im Intervall [vF-v ar; vF+vvar] mit einer Variationsfrequenz v _V ar. Für die Variationsfrequenz gilt beispielsweise Vvar —7,5 MHz.

Unter der zeitabhängig schwankenden Signallicht-Pumplichtfrequenz VF ist die Signallicht-Intensität 112 des verstärkten Signallichts eingezeichnet, die von einem Signallicht-Intensitätsmesser 58 gemessen wird. Mittels eines Rücklicht-Intensitätsmessers 59 wir die Intensität des Rücklichts gemessen.

Figur 2b zeigt die Abhängigkeit der auf 1 normierten Signallicht-Verstärkung von der Differenz zwischen Rücklicht-Pumplichtfrequenz VF und der Signallicht-Frequenz vs.

Figur 1 zeigt, dass der optische Verstärker 10 eine Pumplaser-Polarisationsanpassungsvorrichtung in Form einer Signallichtverstärkungs-Polarisationsanpassungsvorrichtung 60 aufweisen kann, die ausgebildet ist zum Steuern oder Regeln der Signallichtverstärkungs-Pumplaserpolarisation P24, sodass diese einer Rücklichtverstärkungspumplicht-Polarisation P52 des Rücklichtverstärkungs-Pumplichts 52 in der Lichtleitfaser 14 entspricht.

Diese Signallichtverstärkungs-Polarisationsanpassungsvorrichtung 60 umfasst eine Vorrichtung zum Messen und eine Vorrichtung zum Verändern der Signallichtverstärkungs-Pumplaserpolarisation P24.

Alternativ oder zusätzlich kann der Rücklichtverstärkungs-Pumplaser 54 eine Rücklichtverstärkungs-Polarisationsanpassungsvorrichtung 62 zum Anpassen der Rücklichtverstärkungspumplicht-Polarisation Ps2 an die Signallichtverstärkungs- Pumplaserpolarisation P24 aufweisen.

Figur 3a zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Verstärkers 10, der eine Signallichtverstärkungs-Pumplaserkavität 64 sowie eine Rücklichtverstärkungs-Pumplaserkavität 66 aufweist. Die Signallichtverstärkungs-Pumplaserkavität 64 besitzt ein erstes hoch reflektives Signallichtverstärkungs-Pumplicht -Einkoppelelement 68.1 , das beispielsweise als Volumen-Bragg-Gitter ausgebildet sein kann, sowie einen ersten optischen Isolator 70.1. Beispielsweise beträgt der Reflexionsgrad des Signallichtverstärkungs- Pumplicht 68.1 zumindest 90%. Vorzugsweise ist die Länge der Signallicht- verstärkungs-Pumplaserkavität so ausgebildet, dass einkoppelndes Rücklicht auf einem Transmissionsminimum der Signallichtverstärkungs-Pumplaserkavität liegt oder über andere Eigenschaften herausgefiltert wird.

Die Rücklicht-Laserkavität 66 besitzt ein hoch reflektives Rücklichtverstärkungs- Pumplicht-Einkoppelelement 68.2 sowie einen zweiten optischen Isolator 70.2. Vorzugsweise ist die Länge der Rücklichtverstärkungs-Pumplaserkavität so ausgebildet, dass einkoppelndes Signallicht auf einem Transmissionsminimum der Signallichtverstärkungs-Pumplaserkavität liegt oder über andere Eigenschaften herausgefiltert wird.

Figur 3b zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäße optischen Verstärkers 10, der einen zusätzlichen Signallichtverstärkungs-Pumplaser 74.1 aufweist, der an die Signallichtverstärkungs-Pumplicht-Überhöhungskavität 64 per Phasenkopplung angekoppelt ist. Ein weiterer Laser 74.2 ist per Phasenkopplung an die Rücklichtverstärkungs-Pumplicht-Überhöhungskavität 66 angekoppelt.

Ein erfindungsgemäßes optisches Netzwerk 76 (siehe Figur 1) besitzt eine Frequenzquelle 78, insbesondere eine Atomuhr, und einen Frequenzempfänger 80. Von der Frequenzquelle 78 führt die Lichtleitfaser 82 zum Signallicht-Eingang 16.

Bezugszeichenliste

10 optischer Verstärker 62 Rücklichtverstärkungs-Polansa-

12 Signallicht tionsanpassungsvorrichtung

14 Lichtleitfaser 64 Signallicht-Laserkavität

16 Signallicht-Eingang 66 Rücklicht- Laserkavität

18 Signallicht-Ausgang 68.1 Signallicht-Einkoppelelement

20 Signallicht-Brillouinverstärker 68.2 Rücklicht-Einkoppelelement

22 Signallichtverstärkungs-Pumplaser 70 optischer Isolator

24 Signallichtverstärkungs-Pumplicht 72 Brillouin-Verstärker

26 Strahlteiler 74 Laser

28 Rücklicht-Polarisationssteller 76 Netzwerk

30 Rücklicht 78 Frequenzquelle

32 Rücklicht-Polarisationsmesser 80 Frequenzempfänger

34 Rücklicht-Polarisationsdreher VB Rücklicht-Pumplichtfrequenz

36 Signallicht-Polarisationsmesser VBFS Brillouinfrequenz

38 Signallicht-Polarisationssteller VF Signallicht-Pumplichtfrequenz

40 Signallicht-Polarisationsdreher voffset Offset-Frequenz

42 Kuppler vs Signallicht-Frequenz

44 Hochfrequenz-Fotodiode

46 Phasenregelschleife fbi erste Schwebungsfrequenz

48 Zirkulator fb2 zweite Schwebungsfrequenz

50 Niederfrequenz-Fotodiode I12 Signallicht-Intensitä

52 Rücklichtverstärkungs-Pumplicht p Port

54 Rücklichtverstärkungs-Pumplaser P12 Signallicht-Polarisation

55 zweite Phasenregelschleife, Pi2,soii Signallicht-Soll-Polarisation Signallichtfrequenz-Regelung

P24 Signallichtverstärkungs-Pump¬

56 Signallichtverstärkungs- laserpolarisation Pumplichtfrequenzmodulierer

P30 Rücklicht- Polarisation

58 Signallicht-Intensitätsmesser

P30,soii Rücklicht-Soll-Polarisation

59 Rücklicht-Intensitätsmesser

P52 Rücklichtverstärkungspumplicht-

60 Signallichtverstärkungs-Polarisa- Polarisation tionsanpassungsvorrichtung t Zeit