DE60110473T2

DE60110473T2 - Optisches übertragungssystem mit dispersionsverwaltungssystem

Info

Publication number: DE60110473T2
Application number: DE60110473T
Authority: DE
Inventors: Fabrizio Carbone; Luciano Socci; Marco Romagnoli; Alessandro Tonello
Original assignee: Pirelli and C SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2021-09-29
Also published as: WO2003030412A1; ATE294470T1; EP1436920A1; DE60110473D1; EP1436920B1; US20050018984A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Übermittlung von Solitonen auf Glasfaserleitern mit Dispersion von wechselndem Vorzeichen.
In optischen Kommunikationssystemen stellen Solitonen eine vielversprechende Technik für die Informationsübermittlung über lange Entfernungen dar. Ein optisches Soliton ist ein Typ eines optischen Pulses, der entlang einer Glasfaserleiter ausgebreitet werden kann und der seine Wellenform unverändert beibehält. Chromatische Dispersion spielt eine wichtige Rolle in der Schaffung und Ausbreitung von Solitonen. Diese ändert die Geschwindigkeit der Spektralkomponenten eines optischen Pulses in Beziehung zu einer optischen Frequenz und bewirkt eine Verformung des Zeitprofils des Pulses. Abgleichen zwischen der chromatischen Dispersion des Glasfaserleiters und der Eigenphasenmodulation (im Folgenden SPM) ermöglicht das Erhalten der Wellenform eines optischen Solitons im Durchschnitt, selbst wenn Verluste vorliegen. Dieser Bereich ist allgemein als der "Durchschnittssolitonleistungsbereich" (average soliton regime) bekannt.
Weiter unten bezieht sich der Begriff "Dispersion" entweder auf chromatische Dispersion D oder die Gruppengeschwindigkeitsdispersion β₂ (oder GVD), die mit der chromatischen Dispersion D durch die folgende Beziehung verbunden ist:
wobei λ die Mittenwellenlänge des Pulses und c die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist.
Ein Solitonübermittlungssystem kann auf zuverlässige Art arbeiten, wenn die Solitonen den Empfänger innerhalb der ihnen zugewiesenen Bit-Zeit erreichen. Jedoch rufen einige physikalische Mechanismen Abweichungen in der Position des Solitons bezüglich seiner Anfangsposition hervor, die normaler Weise in der Mitte der Bit-Zeit ist. Diese Abweichungen werden in der Literatur allgemein durch den Begriff "Jitter" bezeichnet. Zum Beispiel tritt Gordon-Haus-Jitter aufgrund von Rauschen auf, das durch Spontanemission von optischen Verstärkern zugeführt wird. Für optische Systeme, die Wellenlängenmultiplexen (WDM) verwenden, kann die Verwendung von Solitonen durch den durch Kollisionen zwischen Solitonen mit unterschiedlichen Wellenlängen zugeführten Jitter behindert werden. Zusätzlich dazu können Soliton/Soliton-Wechselwirkungen auftreten selbst in der Abwesenheit von durch die Verstärker verursachtem Rauschen und mit Solitonen einer einzelnen Wellenlänge, aufgrund der Tatsache, dass die Solitonpulse sehr dicht zueinander "gepackt" sind. Diese Wechselwirkungen verursachen wahre "Anziehungen" oder "Abstossungen" zwischen benachbarten Solitonen, mit einer "Kraft", die größtenteils von der Trennung zwischen den Solitonen und deren relativer Phase abhängt. Diese Wechselwirkungen sind deshalb ebenfalls eine Jitter-Quelle.
Techniken, solche wie die durch G. P. Agrawal in seinem Buch "Fiber-optic Communication Systems", Wiley-Interscience Publication von John Wiley & Sons, Inc., (1997), Kapitel 10, zusammengefasst, sind zum Verbessern der Ausbreitungseigenschaften von Solitonen vorgeschlagen worden.
Die Verwendung von Glasfaserleitern mit abnehmender Dispersion (DDF), die eine GVD haben, die exponentiell in einer Längsrichtung abnimmt (im Absolutwert), ist zum Beispiel vorgeschlagen worden, um die Reduktion in SPM zu kompensieren, die ein Soliton erfährt als ein Ergebnis von Dämpfungsverlusten während einer Ausbreitung entlang des Glasfaserleiters. Eine Technik zum Schaffen eines DDF Glasfaserleiters umfasst Reduzieren des Durchmessers des Kerns des Glasfaserleiters in der Längsrichtung auf gesteuerte Weise während des Ziehprozesses. Die Durchmesseränderung des Kerns des Glasfaserleiters ändert tatsächlich den Beitrag von Wellenleiterdispersion zur Gesamtdispersion.
Es ist auch vorgeschlagen worden, dass das exponentielle Profil eines DDFs durch ein gestuftes Profil angenähert werden kann, wobei Glasfaserleiter mit konstanter Dispersion aber mit voneinander unterschiedlichen Werten aneinander gefügt sind.
Die Technik einer Phasenkonjugation ist ebenfalls vorgeschlagen worden zur Jitter-Reduzierung im Durchschnittssolitonleistungsbereich. Im Besonderen leitet sich die Jitter-Reduzierung von einer spektralen Inversion des Solitonpulses ab, die durch Phasenkonjugation herbeigeführt ist. Dieselbe Technik ist ebenso vorteilhaft in Systemen, die Glasfaserleiter des DDF-Typs verwenden.
Allgemein gilt, gemäß dem Durchschnittssolitonleistungsbereich, je niedriger die Dispersion des bei der Betriebswellenlänge verwendeten Glasfaserleiters, desto niedriger ist die erforderliche Durchschnittsleistung und desto niedriger der Jitter. Andererseits, wenn die Betriebswellenlänge nahe bei der Wellenlänge ist, bei der die Dispersion des Glasfaserleiters aufgehoben ist (Null-Dispersionswellenlänge), können andere Faktoren die Leistung des Systems verschlechtern. Zum Beispiel kann Vier-Wellenvermischen (four wave mixing)(FWM) in einem WDM-System entstehen. Die sogenannte "Dispersionsverwaltung" (dispersion management)(DM) Technik kann in diesem Fall eine Lösung sein. Diese Technik besteht aus dem Verwenden von Segmenten von Glasfaserleitern mit Dispersion von wechselndem Vorzeichen, die in Übereinstimmung mit einem speziellen "Dispersionskennfeld" (dispersion map) aneinander gefügt sind. Die durchschnittliche Dispersion eines optischen Pfades kann dann im Wesentlichen niedrig gehalten werden, wobei gleichzeitig die lokale Dispersion auf einem Wert gehalten wird, der im Wesentlichen hoch ist, um das Auftreten von FWM drastisch zu reduzieren. In einer einfachen bekannten Ausführungsform wird ein relativ kurzes Segment eines Dispersions-kompensierten Glasfaserleiters (DCF) mit einer normalen (d.h. negativen) Dispersion D periodisch mit längeren Segmenten von Glasleitern mit einer abnormalen (d.h. positiven) Dispersion abgewechselt, üblicher Weise nah an den optischen Signalverstärkern. Wenn die Starteigenschaften des Pulses (Form, Leistung, etc.) geeignet gewählt sind, können sich diese Pulse in solch einem System mit einer "Quasi-Soliton" Dynamik ausbreiten. Ausführlicher, aufgrund des Dispersionsverhaltens oszillieren die Leistung, die Breite und die Form der Pulse periodisch entlang des optischen Pfades, und erlangen deshalb im Wesentlichen die originalen Starteigenschaften bei dem Ende eines jeden Bereichs wieder, der Glasfaserleiter mit positiver und negativer Dispersion beinhaltet. Somit ist es durch periodisches Abtasten möglich, bei dem Ende eines jeden Bereichs eines Glasfaserleiters mit positiver und negativer Dispersion, Pulse zu finden, die im Wesentlichen dieselbe Form, dieselbe Spitzenleistung, dieselbe Breite, etc. haben. Dieser Bereich unterscheidet sich von dem Durchschnittssolitonleistungsbereich darin, dass in dem letzteren die Eigenschaften der Pulse möglicherweise Gegenstand von leichten Variationen als ein Ergebnis von Verlusten sein können, während in dem Fall eines Systems mit Glasfaserleitern mit Dispersion von wechselndem Vorzeichen es wesentliche Änderungen in den Eigenschaften der Pulse gibt als ein Ergebnis des Dispersionsverhaltens. In dem Rest dieser Beschreibung wird diese "Quasi-Soliton" Dynamik durch den Begriff "DM-Solitondynamik" bezeichnet. Die Reduzierung einer durchschnittlichen Dispersion, die durch Abwechseln von Glasfaserleitern von entgegengesetztem Vorzeichen erhalten werden kann, ermöglicht es, sehr niedrige Jitterpegel für DM-Solitonen zu erhalten.
Der Artikel von J. Pina, B. Abueva, C. G. Goedde, "Periodically conjugated solitons in dispersion-managed optical fibre", Optics Communications, 176 (2000), Seiten 397–407, beschreibt eine Analyse einer Ausbreitung einer langen Entfernung für kurze optische Solitonen (τ ~ 0,5 ps) in einem nicht-linearen Glasfaserleiter, der die Effekte von periodischer Phasenkonjugation und Dispersionsverwaltung vereinigt. Die Analyse beinhaltet Effekte höherer Ordnung, so wie Raman Eigenfrequenzverschiebung (Raman self-frequency shift)(SFRS), Dispersion einer dritten Ordnung und nicht-lineare Dispersion. Periodische Phasenkonjugation kompensiert GVD, SPM und SFRS. Laut den Autoren resultiert die stabile Pulsausbreitung aus einem Abgleichen der Dispersion dritter Ordnung und der nicht-linearen Dispersion. Eine geeignete Auswahl des Dispersionskennfeldes ermöglicht es, Störungen aufgrund von linearen Verlusten zu vermeiden. Die durch Frequenzumwandlung von den Phasenkonjugatoren verursachten Effekte werden in der Abhandlung nicht erwähnt.
Der Anmelder weist darauf hin, dass die Analyse der Autoren annimmt, dass in allen Fällen die Phasenkonjugation stattfindet nach jedem bei dem Ende einer Periode des Dispersionskennfeldes (d.h. eines Bereiches mit Glasfaserleitern von wechselndem Vorzeichen) lokalisierten Verstärker. Dies stellt einen beträchtlichen Anstieg in den Kosten eines Übermittlungssystems dar. Ebenso, in den in dem oben angeführten Artikel erwähnten Beispielen, ist das Verhältnis β₂₁/d₀ zwischen der GVD eines verwendeten Glasfaserleiters und der durchschnittlichen GVD des Systems unterhalb von 5 gehalten, und das Verhältnis zwischen den GVDs der zwei Glasfaserleiter β₂₂/β₂₁ ist unterhalb von 4 gehalten (als ein Absolutwert). Durch Auswählen eines typischen Wertes von d₀ = –0,1 ps²/km (der durch diese Autoren gewählt ist) werden niedrige Dispersionswerte für die in dem optischen System verwendeten Glasfaserleiter erhalten, die nicht geeignet sind zur Übermittlung des WDM-Typs, weil solche niedrigen lokalen Dispersionswerte das Auftreten von FWM hervorrufen können.
Ein zusätzliches Problem, das beim Schaffen eines WDM-Systems nicht vergessen werden darf, ergibt sich aus der Abhängigkeit der Dispersion der Glasfaserleiter von der Wellenlänge. Sogar in einem DM-Solitonsystem ist dieses Problem von Bedeutung. Weil die Glasfaserleiter in dem DM-Solitonsystem von einer Wellenlänge mit einer Steigung abhängen, die im Allgemeinen nicht Null ist, erfahren unterschiedliche Kanäle tatsächlich jeweils unterschiedliche lokale Dispersion und unterschiedliche durchschnittliche Dispersion. Bei hohen Bitraten (> 10 Gbit/s) können diese Unterschiede die Solitondynamik für einige Kanäle zerstören, die eine Wellenlänge haben, die sehr von einer "optimalen" Wellenlänge abweicht, für die das Dispersionskennfeld des Systems entworfen ist.
K. Suzuki, H. Kubota und M. Nakazawa beschreiben in dem Artikel "1 TB/s (40 GB/s × 25 channel) DWDM quasi-DM soliton transmission over 1,500 km using dispersion-managed single-mode fibre and conventional C-band EDFAs", Technical Digest Series Conference Edition, OFC2001, TuN7, ein Soliton-Übermittlungsexperiment, das ausgeführt worden ist mit Verwenden einer Leitung, hergestellt durch Verwenden einer Einmoden-Glasfaser (single mode fibre)(SMF) und Dispersions-kompensierender Glasfasern mit einer umgekehrten Dispersionssteigung (reversed dispersion slope fibre)(RDF). Im Detail bestand die Übermittlungsleitung aus einer Schleife, die 5 Bereiche von Glasfaserleitern umfasst, durch Erbium C-Band Glasfaserleiterverstärker getrennt. Jeder Bereich bestand aus 30 km von SMF-Faser und 20 km von RDF-Faser. Die durchschnittliche Dispersion war zwischen +0,02 und +0,06 ps/nm/km für die Signalwellenlängen (25 Kanäle von 1542,14 bis 1561,42 nm, mit einem Abstand von 100 GHz) und die Steigung der durchschnittlichen Dispersion war geringer als 0,005 ps/nm²/km. Nach Übermittlung über 1500 km hatten alle diese Kanäle eine BER von weniger als 1 × 10^–9, wobei jeder Kanal aus vier bei 10 Gb/s modulierten Signalen bestand. Der Leistungsabzug nach 1500 km war üblicherweise 2.0 dB.
Gemäß dem Anmelder kann die Verwendung einer RDF-Faser, die fähig ist zum gleichzeitigen Kompensieren von Dispersion und der Dispersionssteigung bei solch einem hohen Pegel, während sie ein Erhalten von nützlichen wie den oben beschriebenen Ergebnissen ermöglicht, nicht eine ideale Lösung sein. Tatsächlich sind diese Fasern mit speziellen Dispersionseigenschaften eher kompliziert herzustellen und deshalb sehr kostspielig. Zusätzlich dazu würde diese Anordnung in bereits installierten Systemen die Ersetzung von all den DCF-Fasern in dem System erfordern mit einem weiteren beträchtlichen Anstieg der Kosten.
Der Anmelder begegnete dem Problem des Schaffens eines WDM-Systems mit DM-Solitonen im besonderen für hohe Übermittlungsgeschwindigkeiten (> 10 Gbit/s) ohne die Erfordernis des Verwendens von kompensierenden Glasfaserleitern einer umgekehrten Dispersionssteigung. Spezieller begegnete der Anmelder dem Problem, wie das Aufrechterhalten einer DM-Solitonendynamik gelingen kann für Pulse, die sich entlang eines optischen Pfades ausbreiten, der Glasfaserleiter mit einer Dispersion von wechselndem Vorzeichen umfasst, die gemäß einem Dispersionsfeld angeordnet sind, das so entworfen ist, dass es optimal ist zum Herstellen einer DM-Solitondynamik bei einer vorbestimmten Wellenlänge λ_c, wobei diese Pulse eine Wellenlänge λ₁ haben, die unterschiedlich ist von solch einer vorbestimmten Wellenlänge.
Der Anmelder hat festgestellt, dass dieses Problem gelöst werden kann durch Umwandeln der Wellenlänge dieser Pulse zwischen λ₁ und einer zweiten Wellenlänge λ₂ einmal oder mehrere Male entlang des optischen Pfades, derart, dass λ₂ auf der entgegengesetzten Seite von λ₁ bezüglich λ_c ist, vorzugsweise derart, dass (λ₁ + λ₂)/2 im Wesentlichen gleich λ_c ist.
Eine für diese Wellenlängenumwandlung geeignete Vorrichtung kann eine Phasenkonjugationsvorrichtung sein, die den Vorteil hat eines Durchführens der Wellenlängenumwandlung auf vollständig optische Weise ohne die Erfordernis eines elektrischen Umwandelns des Signals. Der Anmelder hat jedoch festgestellt, dass, weil diese Vorrichtung eine Operation eines Konjugierens der Pulsphasen durchführt, d.h. auf eine der wichtigsten Eigenschaften der DM-Solitonpulse wirkt, dieses Verzerrungen hervorrufen kann, die möglicher Weise die Solitondynamik beeinträchtigen. Der Anmelder begegnete deshalb dem Problem eines Überprüfens einer Kompatibilität zwischen einem Dispersionskennfeld, das Glasfaserleiter umfasst, die eine für die Übertragung von DM-Solitonen geeignete Dispersion von wechselndem Vorzeichen haben, eher hohe örtliche Dispersion habend, um das Auftreten von FWM zu reduzieren, und einer Phasenkonjugationsvorrichtung.
Der Anmelder hat festgestellt, dass dieses Problem gelöst werden kann durch Verzieren der Phasenkonjugationsvorrichtung in dem System bei oder nahe bei den Punkten, wo der Chirp der Pulse im Wesentlichen aufgehoben ist. Vorteilhafter Weise kann das Dispersionskennfeld auf solch eine Weise entworfen werden, um diese Punkte korrespondierend zu entlang dem System lokalisierten Verstärkungsstellen zu machen.
Nach einem ersten Aspekt davon bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Übermitteln optischer Pulse entlang eines optischen Pfades mit Glasfaserleitern mit Dispersion von wechselndem Vorzeichen, angeordnet gemäß eines Dispersionskennfeldes, geeignet für die Übermittlung von Quasi-Solitonen bei einer Wellenlänge λ_c, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

– Starten mindestens eines ersten optischen Pulses RZ mit einer ersten Wellenlänge λ₁, die unterschiedlich von λ_c auf einem ersten Teil des optischen Pfades ist,
– Modifizieren der Wellenlänge des mindestens ersten Pulses bei dem Ende des ersten Teils des optischen Pfades so, dass ein zweiter optischer Puls RZ mit einer zweiten Wellenlänge λ₂ erhalten wird, und das λ₂ auf der entgegengesetzten Seite von λ₁ bezüglich λ_c ist,
– Starten des zweiten Pulses auf einem zweiten Teil des optischen Pfades.

Vorzugsweise wird der Schritt des Modifizierens der Wellenlänge so ausgeführt, dass (λ₁ + λ₂)/2 im Wesentlichen gleich λ_c ist.
Der Schritt des Modifizierens der Wellenlänge kann ferner einen Schritt eines Invertierens des Spektrums des ersten optischen Pulses RZ umfassen. Dieser Schritt einer spektralen Inversion wird entlang des optischen Pfades in einem Chirp-Aufhebungsteil durchgeführt.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren gemäß der Erfindung ferner den Schritt eines Verstärkens des ersten optischen Pulses vor dem Schritt des Modifizierens der Wellenlänge des ersten optischen Pulses.
In einem zweiten Aspekt davon bezieht sich die Erfindung auf ein optisches Übermittlungssystem, umfassend Glasfaserleiter mit Dispersion von wechselndem Vorzeichen und angeordnet in einem optischen Pfad gemäß einem Dispersionskennfeld, geeignet für die Übermittlung von Quasi-Solitonen bei einer Wellenlänge λ_c;
eine Übermittlungsstation und eine Empfängerstation, die an die jeweiligen Enden des optischen Pfades angeschlossen sind, wobei die Übermittlungsstation fähig ist zum Starten auf dem optischen Pfad mindestens eines ersten optischen Pulses RZ mit einer Wellenlänge λ₁, die unterschiedlich von λ_c ist; und
mindestens ein entlang des optischen Pfades untergebrachtes Wellenlängenkonvertierungsgerät, das zum Modifizieren der Wellenlänge mindestens des ersten Pulses von Wellenlänge λ₁ fähig ist, so dass ein zweiter Puls von Wellenlänge λ₂ erhalten wird, und dass λ₂ auf der entgegengesetzten Seite von λ₁ bezüglich λ_c ist.
Vorzugsweise ist die zweite Wellenlänge λ₂ derart, dass (λ₁ + λ₂)/2 im Wesentlichen gleich λ_c ist.
Vorzugsweise ist das Konvertierungsgerät ein Phasenkonjugationsgerät. Dieses Phasenkonjugationsgerät ist entlang des optischen Pfades in einem Chirp-Aufhebungsteil untergebracht.
Typischer Weise umfasst der optische Pfad mindestens einen Verstärker. Vorteilhafter Weise ist das Konvertierungsgerät bei einem Verstärker untergebracht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform haben die Glasfaserleiter mit einer Dispersion von wechselndem Vorzeichen eine Dispersion, die größer als oder gleich 1 ps/(nm·km) im Absolutwert ist.
Vorzugsweise umfasst das Dispersionskennfeld Bereiche mit mindestens drei Glasfaserleitersegmenten.
Vorzugsweise hat der optische Pfad eine Steigung der durchschnittlichen Dispersion von weniger als 0,08 ps/(nm²· km).
Der erste Puls kann eine normale durchschnittliche Dispersion auf dem ersten Teil des optischen Pfades haben.
Weitere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden besser verstanden werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung von einigen ihrer bevorzugten Ausführungsformen, die unten mit Verweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben sind, in denen:
1 diagrammartig eine erste Ausführungsform des optischen Übermittlungssystems gemäß der Erfindung zeigt,
2 diagrammartig ein Verhalten der durchschnittlichen Dispersion eines optischen Pfades in einem bestimmten Wellenlängenband zeigt,
3 diagrammartig ein abwechselndes Dispersionskennfeld zeigt,
4 diagrammartig eine durch ein Phasenkonjugationsgerät durchgeführte Wellenlängenkonvertierung zeigt,
5 die Entwicklung der Dauer eines Pulses eines DM-Solitontyps innerhalb eines Bereiches zeigt für eine erste Ausführungsform eines Dispersionskennfeldes,
6 die Entwicklung zeigt des Chirps des Pulses entlang desselben Bereiches,
7 die Entwicklung zeigt der Form des Pulses entlang desselben Bereichs,
8 die Entwicklung zeigt der Form des Pulses nach 50 Bereichen, abgetastet bei dem Ende eines jeden Bereichs,
9 die Entwicklung zeigt der Dauer eines Pulses innerhalb eines Bereiches für eine zweite Ausführungsform eines Dispersionskennfeldes,
10 die Entwicklung zeigt des Chirps des Pulses entlang desselben Bereichs,
11 die Entwicklung zeigt der Form eines Pulses mit optimalen Startbedingungen für eine dritte Ausführungsform eines Dispersionskennfeldes,
12 die Entwicklung zeigt der Form eines Pulses mit Startbedingungen, die nicht optimal für dasselbe Dispersionskennfeld sind,
13 die Entwicklung zeigt der Form eines Pulses mit Startbedingungen, die nicht optimal sind für dasselbe Dispersionskennfeld, der einer periodischen Wellenlängenkonvertierung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unterworfen worden ist,
14 einen Bereich einer vierten Ausführungsform eines Dispersionskennfeldes zeigt,
15 das Verhalten zeigt der durchschnittlichen Dispersion bezüglich einer Wellenlänge für das Dispersionskennfeld in 14,
16 die Entwicklung zeigt des Chirps für einen Puls mit Eigenschaften, die für eine DM-Solitonübertragung entlang des Dispersionskennfeldes in 14 optimiert sind,
17 den Abzugspegel über einer Übermittlungsentfernung zeigt für einen ersten Kanal, der nicht für das Dispersionskennfeld in 14 optimiert ist, ohne Wellenlängenkonvertierung (Kreise) und mit Wellenlängenkonvertierung (Dreiecke),
18 den Abzugspegel über einer Übermittlungsentfernung zeigt für einen zweiten Kanal, der nicht für das Dispersionskennfeld in 14 optimiert ist, ohne Wellenlängenkonvertierung (Kreise) und mit Wellenlängenkonvertierung (Dreiecke),
19 den Abzugspegel über einer Entfernungsvorrichtung zeigt für einen dritten Kanal, der nicht für das Dispersionskennfeld in 14 optimiert ist, ohne Wellenlängenkonvertierung (Kreise) und mit Wellenlängenkonvertierung (Dreiecke),
20 die Evolution zeigt der Dauer eines Pulses entlang eines einzelnen Bereichs einer fünften Ausführungsform eines Dispersionskennfeldes,
21 die Entwicklung zeigt des Chirps für denselben Puls entlang desselben einzelnen Bereichs,
22 das Verhalten zeigt des Abzugs bezüglich einer Übermittlungsentfernung für eine Reihe von Simulationen, durchgeführt mit Bewegen der Position des Phasenkonjugationsgeräts,
23 dasselbe Ergebnis von 22 auf einer kleineren Abzugsskala zeigt.
Mit Bezug auf 1 umfasst ein optisches Übermittlungssystem 1 gemäß der Erfindung eine Übermittlungsstation 2 und eine Empfängerstation 3, die zusammen verbunden sind mittels eines optischen Pfades OL. Dieser optische Pfad OL umfasst mindestens einen ersten Teil eines optischen Pfades 4, mindestens einen zweiten Teil eines optischen Pfades 5 und mindestens ein Konvertierungsgerät 6, das zwischen dem ersten und dem zweiten Teil des optischen Pfades 4, 5 untergebracht ist.
Übermittlungsstation 2 umfasst mindestens einen RZ (Return-to-Zero) Übermittler eines optischen Pulses, oder vorteilhafter Weise eine Mehrzahl von Übermittlern, die fähig sind zum Bereitstellen einer Mehrzahl von optischen Kanälen mit unterschiedlichen Wellenlängen, und ein Multiplexgerät, das fähig ist zum Kombinieren der verschiedenen Kanäle auf dem optischen Pfad OL. Hier und weiter unten in der Beschreibung ist durch "Mehrzahl" "mindestens zwei" gemeint. Jeder Übermittler umfasst typischer Weise eine Laserquelle, die ein erstes gepulstes optisches Signal mit einer bestimmten optischen Wellenlänge und einer bestimmten Bitrate ausstrahlt. Dieses erste optische Signal hat keine mit ihm verknüpfte Information, in der Praxis eine Sequenz von im Wesentlichen identischen Pulsen umfassend, die voneinander durch einen von der Bitrate abhängigen Zeitabstand getrennt sind. Durch einen externen Modulator wird ein die zu übermittelnde Information tragendes zweites Signal auf das erste gepulste Signal überlagert. Die Gesamtheit des ersten und des zweiten Signals bildet den optischen Kanal. In einer RZ-Übermittlung entspricht ein "1" Bit dem Vorhandensein eines Pulses, während ein "0" Bit der Abwesenheit eines Pulses entspricht. Der mit Bit "1" verknüpfte Puls beginnt von einer Amplitude von im Wesentlichen Null, erreicht ein Maximum und kehrt zu einer Amplitude von im Wesentlichen Null zurück. Bei dem Übermittler beginnt er und endet mit einer Amplitude von im Wesentlichen Null innerhalb der Bit-Zeit. Der Übermittler kann mit einem Phasenmodulator ausgestattet sein, um einen gewissen Chirp zu den zu übermittelnden Pulsen hinzuzufügen. Alternativ kann diese Funktion durch ein Glasfaserstück durchgeführt werden. Jeder übertragene optische Kanal hat eine gewisse spektrale Breite (oder Bandbreite), d.h. er beinhaltet unterschiedliche spektrale Komponenten, das sind Komponenten bei unterschiedlichen Wellenlängen, um eine Mittenwellenlänge herum. Für eine WDM- Übermittlung umfasst Übermittlungsstation 2 wenigstens zwei Laserquellen. Typischer Weise liegt das Wellenlängenband, in dem die übermittelten Kanäle enthalten sind, um 1550 nm, in dem sogenannten "dritten Fenster" der Telekommunikation zwischen ungefähr 1460 und 1600 nm. Systeme zum Ermöglichen eines Erweiterns dieses Bandes auf Wellenlängen von mehr als 1600 nm sind in Untersuchung. Die auf die optischen Träger überlagerten Signale haben eine hohe Bitrate, größer als 10 Gbit/s, vorzugsweise größer als oder gleich 20 Gbit/s, noch bevorzugter größer als oder gleich 40 Gbit/s. Die Menge der übermittelten WDM-Kanäle wird als das "WDM-optische Signal" bezeichnet werden.
Das Multiplexgerät kann einen einzigen WDM-optischen Multiplexer beinhalten, der fähig ist zum Kombinieren all dieser Kanäle auf dem optischen Pfad OL, oder Kombinationen von optischen Multiplexern, derart organisiert, um zuerst Untermengen von Kanälen auf optischen Zwischenpfaden miteinander zu kombinieren und dann solche Untermengen von Kanälen auf dem optischen Pfad OL. Beispiele von optischen Multiplexern, die in dem System gemäß der Erfindung verwendet werden können, können zum Beispiel konventionelle Passivkoppler einer Schmelzfaser oder unter Verwenden von Planaroptiken hergestellte Koppler sein, oder WDM-Multiplexer basierend auf Interferenzphänomenen, so wie z.B. ein AWG (Arrayed Waveguide Grating).
Übermittlungsstation 2 kann auch einen optischen Übermittlungsvorverstärker umfassen, der abwärts bzw. downstream von dem Multiplexgerät untergebracht ist, fähig zum Bereitstellen all dieser Kanäle mit einem ausreichenden Leistungspegel zum Überwinden der durch mindestens einen ersten Teil des optischen Pfades OL zugeführten Dämpfung. Dieser optische Übermittlungsvorverstärker kann zum Beispiel ein Erbium-dotierter Glasfaserleiterverstärker sein.
Empfängerstation 3 umfasst ein Demultiplexinggerät, das fähig ist zum Trennen des von dem optischen Pfad OL abstammenden WDM-optischen Signals in eine Mehrzahl von optischen Kanälen, und eine Mehrzahl von optischen Empfängern, die typischer Weise den durch das Demultiplexinggerät getrennten Kanälen entspricht, fähig zum Trennen der modulierten Signale von dem optischen Träger für jeden optischen Kanal.
Das Demultiplexinggerät kann einen einzelnen WDM-optischen Demultiplexer umfassen, der fähig ist zum Trennen all der von dem optischen Pfad OL ausgehenden Kanäle in eine entsprechende Anzahl von optischen Pfaden, oder Kombinationen von optischen Demultiplexern, organisiert derart, um zuerst Untermengen von Kanälen auf optischen Zwischenpfaden zu trennen und dann die individuellen Kanäle von solchen optischen Zwischenpfaden. Beispiele von optischen Demultiplexern, die in dem System gemäß der Erfindung verwendet werden können, können zum Beispiel konventionelle Passivkoppler einer Schmelzfaser sein oder durch Verwenden von Planaroptiken hergestellte Koppler gefolgt durch auf unterschiedliche Kanäle getunte bzw. abgestimmte geeignete Filter (z.B. Fabry-Perot Filter oder Glasfasergitter), oder auf Interferenzphänomen basierende WDM-Demultiplexer, die fähig sind zum direkten Trennen der unterschiedlichen Kanäle, so wie z.B. AWGs (Arreyed Waveguide Gratings).
Die optischen Empfänger umfassen Photodetektoren, die fähig sind zum Konvertieren bzw. Umwandeln eines jeden optischen Kanals in ein elektrisches Signal und Herausziehen des Informations-tragenden Signals aus dem elektrischen Signal. Typischer Weise können solche Photodetektoren konventionelle Photodioden sein.
Empfängerstation 3 kann auch einen aufwärts bzw. upstream des Demultiplexgerätes untergebrachten optischen Empfangsvorverstärker umfassen, der z.B. fähig ist zum Reduzieren der durch die Übermittlungsleitung zugeführten Leistungsdifferenz zwischen den unterschiedlichen Kanälen. Dieser optische Empfangsvorverstärker kann z.B. ein Erbium-dotierter Glasfaserverstärker sein.
Der erste Teil vom optischen Pfad 4, zwischen Übermittlungsstation 2 und Konvertierungsgerät 6 in der Ausführungsform in 1 untergebracht, beinhaltet wenigstens einen Glasfaserleitersegmente umfassenden ersten Bereich, typischer Weise vom Einmoden-Typ, mit einer chromatischen Dispersion von wechselndem Vorzeichen, angeordnet gemäß einem gewissen Dispersionskennfeld. Typischer Weise umfasst der erste Teil vom optischen Pfad 4 mehrere Bereiche, die im Wesentlichen identisch zueinander und in Serie angeordnet sind. Der oder die in dem ersten Teil des optischen Pfades enthaltenen Bereich(e) können z.B. ein erstes Segment eines Glasfaserleiters mit positiver Dispersion in dem Übermittlungsband und ein zweites Segment eines Glasfaserleiters mit negativer Dispersion in dem Übermittlungsband umfassen, zum Kompensieren der durch das erste Segment zugeführten Dispersion. Vorzugsweise umfasst jeder Bereich mindestens drei miteinander optisch verbundene Glasfaserleitersegmente, von denen eines eine Dispersion von umgekehrten Vorzeichen hat gegenüber den anderen zwei. Typischer Weise hat der erste Teil vom optischen Pfad 4 in einem Wellenlängenband um 1550 nm eine durchschnittliche chromatische Dispersion D_ave, die monoton von einer Wellenlänge mit einer gewissen Steigung abhängt. Mit der "durchschnittlichen chromatischen Dispersion" (oder einfacher "durchschnittliche Dispersion") eines optischen Pfades (oder eines Teils vom optischen Pfad), der mehrere Glasfaserleitersegmente umfasst, jedes von Länge L_i und Dispersion D_i(λ), ist D_ave(λ) = ΣD_i(λ)·L_i/ΣL_i gemeint. 2 zeigt ein im Wesentlichen gradliniges Verhalten von D_ave gegenüber einer Wellenlänge in einem Intervall zwischen einer Wellenlänge λ_low und einer Wellenlänge λ_high, z.B. die Enden der Wellenlängenbänder, innerhalb derer die durch Übermittlungsstation 2 übermittelten Kanäle liegen. Zum Beispiel können λ_low und λ_high 1520 nm bzw. 1570 nm sein.
3 zeigt diagrammartig eine Reihe von Bereichen von wechselnder Dispersion, zwei Typen von Glasfaserleitern umfassend, einen mit einer positiven Dispersion D₁ und den anderen mit einer negativen Dispersion D₂, mit jeweiligen Längen L₁ und L₂, auf eine geeignete Weise kombiniert in Übereinstimmung mit einem gewissen im Wesentlichen periodischen Dispersionskennfeld mit Periode p = L₁ + L₂. In dem in 3 gezeigten Diagramm stellt der Glasfaserleiter mit negativer Dispersion D₂ eine Dispersions-kompensierende DCF-Faser dar, und in dem Dispersionskennfeld ist L₁ >> L₂. Alternativ kann der Kompensationsabschnitt andere Dispersionskompensatoren als DCF-Fasern umfassen, z.B. die auf Glasfaserleitergittern basierenden. Der Glasfaserleiter mit einer positiven Dispersion D₁ kann z.B. ein Standard Einmoden-Glasfaserleiter (SMF) sein mit einer zwischen ungefähr 16 ps/(nm·km) und 20 ps/(nm·km) liegenden Dispersion bei einer Wellenlänge von 1550 nm. Alternativ kann der Glasfaserleiter mit einer positiven Dispersion vom NZD (Non-Zero-Dispersion) Typ sein, mit einer Dispersion von zwischen ungefähr 1 ps/(nm·km) und 4 ps/(nm·km) bei einer Wellenlänge von 1550 nm, oder ein Glasfaserleiter von dem HDS (Half-Dispersion-Shifted) Typ mit einer Dispersion, die zwischen der einer NZD-Typ-Faser und einer Standardfaser liegt. Komplexere Dispersionskennfelder als das in 3 gezeigte können Bereiche enthalten, die NZD-Fasern und SMF (oder HDF) Fasern abwechselnd mit DCF-Fasern enthalten. DCF-Fasern mit einer umgekehrten Dispersionssteigung können in dem Übermittlungssystem gemäß der Erfindung verwendet werden zum Reduzieren der Abhängigkeit einer durchschnittlichen Dispersion von der Wellenlänge. Zum Reduzieren des Auftretens von FWM haben die in jedem Bereich enthaltenen Glasfaserleiter eine Dispersion, die größer als oder gleich ungefähr 1 ps/(nm·km) im Absolutwert ist.
Der zweite Teil vom optischen Pfad 5, zwischen Konvertierungsgerät 6 und Empfängerstation 3 in der Ausführungsform in 1 untergebracht, enthält wenigstens einen ersten Bereich, Glasfaserleitersegmente umfassend, typischer Weise vom Einmoden-Typ, mit einer chromatischen Dispersion von wechselndem Vorzeichen gemäß einem gewissen Dispersionskennfeld. Typischer Weise umfasst der zweite Teil vom optischen Pfad 5 eine Mehrzahl von in Serie angeordneten Bereichen, die im Wesentlichen identisch zueinander sind. Was die in dem zweiten Abschnitt vom optischen Pfad 5 enthaltenen Glasfaserleitertypen betrifft, sollte auf das verwiesen werden, was bereits bezüglich der in dem ersten Abschnitt vom optischen Pfad 4 enthaltenen Glasfaserleitertypen gesagt worden ist. Das Dispersionskennfeld für den zweiten Abschnitt vom optischen Pfad 5 kann im Wesentlichen identisch zu dem Dispersionskennfeld für den ersten Teil vom optischen Pfad 4 sein. Im Wesentlichen identische Dispersionskennfelder in dem ersten und dem zweiten Teil vom optischen Pfad 4, 5 können erhalten werden durch zuerst Bilden eines optischen Pfades OL zwischen Übermittlungsstation 2 und Empfängerstation 3 durch Glasfaserleiter mit wechselnder Dispersion gemäß einem gewissen Kennfeld und dann Unterbrechen dieses optischen Pfades OL mit dem Konvertierungsgerät 6 in die zwei Teile vom optischen Pfad 4, 5. Diese Technik kann typischer Weise und vorteilhafter Weise in bereits installierten Systemen mit Glasfaserleitern mit wechselnder Dispersion verwendet werden.
Der optische Pfad OL umfasst typischer Weise andere Geräte so wie z.B. Verstärker, die fähig sind zum Kompensieren von durch die in dem optischen Pfad OL enthaltenen Glasfaserleiter bewirkten Dämpfungsverlusten. Vorzugsweise sind diese Verstärker optische Verstärker, bevorzugter optische Glasfaserverstärker, und noch bevorzugter Erbium-dotierte optische Glasfaserverstärker. Vorzugsweise sind die Verstärker periodisch entlang des optischen Pfades untergebracht bei dem Ende eines jeden Bereichs, der Glasfaserleiter mit wechselnder Dispersion umfasst.
Alternativ oder in Kombination mit Erbium-Glasfaserverstärkern kann der optische Pfad OL andere Typen von optischen Verstärkern so wie z.B. verteilte oder konzentrierte Raman-Verstärker enthalten.
Konvertierungsgerät 6 ist ein Gerät zum Modifizieren der Mittenwellenlänge der entlang des optischen Pfades OL übermittelten Kanäle. Vorzugsweise führt Konvertierungsgerät 6 eine Wellenlängenkonvertierung optisch durch, d.h. ohne elektronische Zwischenkorrekturen. Ein zum Durchführen dieser Funktion ohne Erfordernis eines elektronischen Umwandelns des optischen Signals fähiges bevorzugtes Gerät ist ein Phasenkonjugationsgerät (OPC), welches zusätzlich zum Ändern der Wellenlänge auch das Spektrum der konvertierten Kanäle invertiert. Vorzugsweise ist das OPC-Gerät ein von einer Polarisation unabhängiges Gerät. Vorzugsweise umfasst es ein nicht-lineares Mittel, innerhalb dessen die optischen Kanäle und wenigstens eine linear polarisierte Pumpstrahlung einen Doppeldurchlauf vollziehen, den ersten in einer Richtung und den zweiten in der entgegengesetzten Richtung. Beim zweiten Durchlauf passieren die optischen Kanäle durch das nicht-lineare Mittel, nachdem sie eine Rotation von π/2 ihres Polarisationszustandes erlebt haben. Der Polarisationszustand der Pumpstrahlung hingegen verbleibt unverändert in dem Doppeldurchlauf. Ein Gerät dieses Typs ist beispielhaft beschrieben in dem Artikel von C. R. Giles, V. Mizrahi, T. Erdogan, "Polarization-independent phase conjugation in a relective optical mixer", IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 7, No. 1, Seiten 126–8 (1995). Allgemein, wie diagrammartig in 4 gezeigt, modifiziert ein OPC-Gerät die Wellenlänge eines Eingangkanals λ_eingang derart, dass der Ausgangskanal eine Wellenlänge λ_ausgang hat, die bezüglich einer "Falt"-Wellenlänge λ_falt gefaltet ist. Das Gerät kann auf dieselbe Art arbeiten, wenn es mehrere Eingangskanäle gibt. Bekanntlich kann die Falt-Wellenlänge λ_falt eigentlich dieselbe wie die Pumpwellenlänge für einige Phasenkonjugationsgeräte sein (z.B. für Lithiumniobat-Geräte oder auf FWM-basierende Geräte) oder kann eine Wellenlänge sein, die einer "virtuellen" elektromagnetischen Strahlung mit einer Frequenz ϖ_falt entspricht, die Bezug hat zu der Frequenz der Pumpstrahlung ϖ_pump in anderen Phasenkonjugationsgeräten. Typischer Weise kann in dem letzteren Fall die Frequenz ϖ_falt eine Unterharmonische der Frequenz der Pumpstrahlung ϖ_pump sein (z.B. ϖ_pump = 2 ϖ_falt). Typischer Weise kann das OPC-Gerät ein oder mehrere Geräte umfassen, die die verbleibenden Wellenlängen des nicht-linearen Wellenlängen-Konvertierungsprozesses filtern.
Als eine Alternative zu einem Phasenkonjugationsgerät, können andere Typen von optischen Wellenlängenkonvertern, die keine Phasenkonjugation durchführen, verwendet werden in dem Übermittlungssystem gemäß der Erfindung, so wie z.B. Geräte basierend auf Halbleiter-optischen Verstärkern (SOA) oder FWM. Diese Geräte sind tatsächlich fähig zum Erzeugen eines ersten phasenkonjugierten konvertierten Signals und eines zweiten nicht-phasenkonjugierten konvertierten Signals, mit unterschiedlichen Wellenlängen, durch nicht-lineare Effekte.
Konvertierungsgerät 6 kann ein oder mehrere Geräte zur Verstärkung der modifizierten Wellenlängenkanäle umfassen. Vorzugsweise ist Konvertierungsgerät 6 entlang des optischen Pfades OL bei einem Verstärker untergebracht, derart, dass von einer bereits in dem optischen Pfad OL vorliegenden Unterbrechung Gebrauch gemacht wird. Noch bevorzugter ist Konvertierungsgerät 6 bei dem Ausgang von einem Leitungsverstärker untergebracht.
Die Verwendung von mehreren entlang dem optischen Pfad OL untergebrachten Konvertierungsgeräten kann ebenso bereitgestellt sein. In diesem Fall definiert eine Mehrzahl n von Konvertierungsgeräten eine entsprechende Mehrzahl n + 1 von Teilen vom optischen Pfad. Vorzugsweise sind die Konvertierungsgeräte im Wesentlichen mit derselben Entfernung voneinander untergebracht.
Die Arbeitsweise des optischen Übermittlungssystems 1 gemäß der Erfindung wird in dem Rest der Beschreibung erläutert werden. Die in der Übermittlungsstation 2 enthaltenen Übermittler sind derart konfiguriert, um eine Pulsserie für jeden übermittelten Kanal bereitzustellen mit Parametern, die mit den Dispersionseigenschaften vom optischen Pfad OL korreliert sind, und um eine Dynamik von dem DM-Solitontyp wenigstens in dem ersten Teil vom optischen Pfad 4 zu garantieren. Im speziellen kann das Profil der beim Eingang zum optischen Pfad OL gestarteten Pulse im Wesentlichen mittels der folgenden Gleichung geschrieben werden:
wobei P₀ die Spitzenleistung darstellt, T₀ proportional ist zu der halben maximalen Dauer
und C den Chirp des gestarteten Pulses darstellt.
Die Chirp- und Dauer-Parameter variieren innerhalb eines Bereiches entlang des optischen Pfades wegen der chromatischen Dispersion der verwendeten Glasfaserleiter, aber wenn sie auf geeignete Weise bei dem Übermittler ausgewählt sind, ist ihre Entwicklung so, dass beim Ende eines jeden Bereichs sie im Wesentlichen gleich zurückkommen. Mit anderen Worten, das Profil des Pulses bei dem Ende eines jeden Bereichs des optischen Pfades ist immer im Wesentlichen unverändert, d.h. die Pulse haben eine Dynamik des DM-Solitontyps.
Diese Pulse können durch die bei Empfängerstation 3 untergebrachten Empfänger empfangen werden, nachdem sie sich entlang des optischen Pfades OL ausgebreitet haben. Die Empfänger sind derart konfiguriert, um ein Abtasten innerhalb einer voreingestellten Bit-Zeit durchzuführen, innerhalb derer die Pulse genau ausfindig gemacht werden müssen, um einen Anstieg im Empfängerabzug zu vermeiden, d.h. einen Informationsverlust. Deshalb wird es während einer Ausbreitung wichtig, diese Phänomene zu minimieren, die Jitter beim Empfänger hervorrufen können, so wie Kollisionen, Wechselwirkungen, Verstärkerrauschen, etc.
Eine Simulation der Entwicklung der Form eines Pulses, wie er sich entlang des optischen Pfades ausbreitet, als auch der Entwicklung seiner Parameter, können durch bekannte Verfahren erhalten werden, so wie z.B. das reduzierte Variationsverfahren (MVR), z.B. beschrieben in den Artikeln von Y. Kodama, "Nonlinear pulse propagation in dispersion managed system", Physica D, Vol. 123, Seite 255 (1998) und von S. K. Turitsyn, I. Gabitov, E. W. Laedke, V. K. Mazentsev, S. L. Musher, E. G. Shapiro, T. Schäfer, K. H. Spatschek, "Variational approach to optical pulse propagation in dispersion compensated transmission system", Opt. Commun., Vol. 151, Seite 117 (1998).
Z.B. zeigt 5 die Entwicklung der Dauer innerhalb eines Bereiches mit zwei Glasfaserleitersegmenten, deren Eigenschaften in der folgenden Tabelle 1 zusammengefasst sind für einen Puls von einer Wellenlänge von 1550 nm, gestartet mit den folgenden Anfangsparametern: T_FWHM = 14,09 ps, Chirp C = –0,012 ps^–2, Spitzenleistung P₀ = 11,33 mW. 6 zeigt die Entwicklung des Chirps (in beliebigen Einheiten) über denselben Bereich. 7 zeigt die Entwicklung der Form des Pulses über denselben Bereich, erhalten durch eine numerische Lösung der nicht-linearen Schrödinger-Gleichung. Wie in 7 gesehen werden kann, behält der Puls nicht dieselbe Form innerhalb des Bereiches, verursacht durch die Tatsache, dass seine Parameter nicht konstant bleiben. Im Gegensatz dazu zeigt 8 die Entwicklung der Form des Pulses nach 50 aus denselben Glasfaserleitern bestehenden Bereichen durch Abtasten bei dem Ende eines jeden Bereichs des Dispersionskennfeldes. Wie ersichtlich bleibt in diesem Fall das Pulsprofil im Wesentlichen unverändert. Tabelle 1

γ: Nicht-Linearitätskoeffizient bei 1550 nm
D: Dispersion bei 1550 nm
S: Dispersionssteigung bei 1550 nm
α: Dämpfungskoeffizient bei 1550 nm

Typischer Weise, ausgehend von der Leistung des verfügbaren Übermittlers oder der verfügbaren Übermittler, von der Bitrate, von der Entfernung zwischen den Verstärkern und von den Eigenschaften des Dispersionskennfeldes, können die Parameter des Pulses, der entlang eines optischen Pfades mit wechselndem Vorzeichen gestartet werden soll, um so zu garantieren, dass die gestarteten Pulse eine Dynamik vom DM-Soliton-Typ haben, durch dem Fachmann bekannte Verfahren berechnet werden (z.B. durch MVR). Im Besonderen bestimmt die Bitrate die maximale Dauer der Pulse. Gegeben die Übermittlerleistung, die Entfernung zwischen Verstärkern und die Dispersionseigenschaften des optischen Pfades (typischer Weise das Verhalten der durchschnittlichen Dispersion über die Wellenlänge), erlaubt die Berechnung, die Parameter der zu startenden Pulse zu bestimmen, so wie Wellenlänge, Dauer, Chirp und Amplitude der auf dem optischen Pfad zu startenden Pulse. Zweifellos muss die berechnete Dauer geringer als oder höchstens gleich der durch die Systembitrate definierten maximalen Dauer sein.
Um zum Starten eines optischen WDM-Signals, oder zum Starten von Kanälen des DM-Soliton-Typs bei verschiedenen Wellenlängen fähig zu sein, muss die Abhängigkeit der durchschnittlichen Dispersion von einer Wellenlänge berücksichtigt werden, besonders bei hohen Bitraten (> 10 Gbit/s). Tatsächlich, wenn das Verhalten der durchschnittlichen Dispersion über der Wellenlänge nicht perfekt flach ist, "sehen" unterschiedliche Kanäle unterschiedliche durchschnittliche Dispersionen. Diese Unterschiede können in einem DM-Solitonleistungsbereich auf einem optischen Pfad resultieren, der nur kompatibel für optimierte Kanäle ist, die innerhalb eines Wellenlängenbereiches liegen, der sogar sehr klein sein kann, möglicher Weise ein einziger Kanal. In der Praxis wird die DM-Solitondynamik für nicht-optimierte Kanäle durch Dispersion behindert, die somit eine Übermittlung über lange Entfernungen nicht zulässt. Im Besonderen haben durch eine normale durchschnittliche Dispersion (D_ave < 0) betroffene Kanäle sich in der Praxis als sehr unstabil gezeigt, obwohl ihre Kompatibilität mit einer Dynamik des DM-Soliton-Typs theoretisch demonstriert worden ist.
Der Anmelder hat festgestellt, dass dieses Problem durch Modifizieren der Wellenlänge von nicht für eine DM-Solitondynamik entlang des optischen Pfades optimierten Kanälen gelöst werden kann. λ_c sei die Wellenlänge eines für DM-Solitonübermittlung entlang des optischen Pfades OL optimierten Kanals. λ₁ sei die Wellenlänge eines nicht-optimierten Kanals, der entlang des ersten Teils vom optischen Pfad 4 gestartet wird. Die Modifizierung der Wellenlänge des nicht-optimierten Kanals wird ausgeführt durch Konvertierungsgerät 6, so dass ein Kanal mit einer modifizierten Wellenlänge λ₂, so dass λ₂ auf der entgegengesetzten Seite von λ₁ bezüglich λ_c ist, sich entlang des zweiten Teils vom optischen Pfad 5 ausbreitet. Vorzugsweise wird diese Modifizierung derart ausgeführt, dass (λ₁ + λ₂)/2 im Wesentlichen gleich λ_c ist, d.h. derart, dass λ₁ und λ₂ symmetrisch sind bezüglich λ_c. Eine Modifizierung der Wellenlänge gemäß dem oben erwähnten Kriterium kann mehrere Male durchgeführt werden entlang des Übermittlungssystems, abhängig von vielen Faktoren. Z.B. je länger das Übermittlungssystem ist, desto größer kann die Anzahl von Wellenlängenkonvertierungen sein. Wenn die durchschnittliche Dispersion stark von einer Wellenlänge abhängt, kann auch eine höhere Anzahl von Wellenlängenkonvertierungen bereitgestellt werden. Vorzugsweise kann das Dispersionskennfeld derart entworfen sein, dass die Steigung der durchschnittlichen Dispersion geringer als 0,08 ps/nm²·km) ist, noch bevorzugter sogar 0,02 ps/(nm²·km) in dem Übermittlungsband, um die Anzahl von Konvertierungsgeräten zu begrenzen. Gemäß dem Anmelder hat die Modifizierung der Wellenlänge eines nicht-optimierten Kanals wie oben, die mehrfach entlang des optischen Pfades durchgeführt werden kann, Erfolg im Lösen der oben erwähnten Probleme darin, dass der Kanal im Durchschnitt sich entlang eines optischen Pfades mit einem "durchschnittlichen Dispersionsfeld" ausbreitet, das einem idealen Dispersionskennfeld für diesen Kanal nahe kommt wenn nicht sogar damit identisch ist. Dieses Verfahren ist auch vorteilhaft anwendbar in dem Fall, wo mehrere nicht-optimierte Kanäle gestartet werden, um ein DM-Soliton WDM-System zu schaffen. Im Besonderen ermöglicht das Verfahren gemäß der Erfindung, Pulse bei unterschiedlichen Wellenlängen von Übermittlungsstation 2 zu senden mit im Wesentlichen denselben Startparametern. In der Praxis ist es möglich, die Startparameter der Pulse für all die Kanäle mit Bezug auf einen einzelnen optimierten Kanal zu berechnen, deshalb ohne die Erfordernis einer erneuten ad-hoc-Berechnung der Parameter für jeden Kanal. Dieser stellt einen spürbaren Vorteil im Entwurf des Systems dar.
Das oben beschriebene Verfahren scheint besonders vorteilhaft zum Starten von Kanälen, die durch normale durchschnittliche Dispersionen entlang des ersten Teils vom optischen Pfad 4 betroffen sind, eine stabile Solitondynamik während der Ausbreitung aufrechterhaltend.
Die Modifizierung der Wellenlänge der nicht-optimierten Kanäle wird durch das Konvertierungsgerät 6 ausgeführt. Wie erwähnt kann dieses Gerät ein Phasenkonjugationsgerät sein. Der Anmelder hat überprüft, dass solch ein System vorteilhaft sein kann in einem DM-Soliton-Übermittlungssystem, weil es ermöglicht, den Jitter zu reduzieren, der durch Kollisionen zwischen Solitonen verursacht wird, die dicht zueinander sind. Der Anmelder hat jedoch beobachtet, dass spektrale Inversion, durchgeführt um die Mittenfrequenz des modifizierten Kanals und herbeigeführt durch das Phasenkonjugationsgerät, einen der wichtigsten Parameter des sich ausbreitenden Pulses betrifft, d.h. den Chirp C, durch Ändern dessen Vorzeichen. Der Anmelder hat festgestellt, dass wenn die Position des Phasenkonjugationsgeräts entlang des optischen Pfades nicht richtig gewählt ist, die durch ein Phasenkonjugationsgerät herbeigeführte spektrale Inversion Verzerrungen in den Pulsen bewirken kann, derart, dass die DM-Solitondynamik aufgrund des Vorzeichenwechsels des Chirps beeinträchtigt ist. Der Anmelder hat festgestellt, dass dieses Problem gelöst werden kann durch Unterbringen des Phasenkonjugationsgerätes in Teilen des optischen Pfades, in denen der Chirp des Pulses, optimiert zur Ausbreitung des DM-Solitontyps, im Wesentlichen Null ist. Aus der Literatur sind Null-Chirp-Pulse auch bekannt als "Umformungs-begrenzte Pulse". Ein Teil des optischen Pfades, in dem der Chirp der optimierten Pulse im Wesentlichen aufgehoben ist, wird weiter unten als ein "Chirp-Aufhebungsteil" bezeichnet werden. Dieser kann z.B. durch das MVR-Verfahren bestimmt werden. Der Anmelder hat überprüft, dass die Punkte, wo der Chirp von optimierten Kanälen aufgehoben ist, weit entfernt von den Verbindungspunkten der Glasfaserleiter sind mit einer Dispersion von entgegengesetztem Vorzeichen in den Bereichen des Dispersionskennfeldes, d.h. sie liegen innerhalb der individuellen Glasfaserleitersegmente oder der Verbindungen von Glasfaserleitern mit einer Dispersion von demselben Vorzeichen. Im Besonderen kann ein Chirp-Aufhebungspunkt allgemein gefunden werden in Teilen des optischen Pfades, die zwischen zwei Punkten liegen, bei denen der Chirp einen wenigstens partiellen minimalen Wert beziehungsweise einen wenigstens partiellen maximalen Wert von entgegengesetztem Vorzeichen entlang des Bereichs hat. Der Anmelder hat festgestellt, dass die Länge L₀ von solchen zwischen dem minimalen und maximalen Chirp liegenden Teilen des optischen Pfades von der Dauer der Pulse abhängt und von der durchschnittlichen Dispersion der Glasfaserleitersegmente, die einem Null-Chirp-Punkt unmittelbar vorhergehen und unmittelbar folgen, gemäß einer durch den Anmelder gefundenen Näherungsformel: L0 = T0 2/|GVD1| + T0 2/|GVD2| (2)wo T₀ als bei dem Null-Chirp-Punkt berechnet bestimmt ist, und GVD₁ und GVD₂ die Dispersionen (ausgedrückt als ps²/km) der unmittelbar aufwärts bzw. abwärts des Null-Chirp-Punkts liegenden Segmente sind.
Der Anmelder hat festgestellt, dass diese Länge L₀ den Toleranzspielraum bestimmen kann, innerhalb dessen das Phasenkonjugationsgerät positioniert werden kann ohne Einführen von Verzerrungen in die Pulse, derartig dass die Solitondynamik über eine lange Entfernung zerstört wird. Der auf diese Weise gefundene Wert von L₀ kann deshalb die im Wesentlichen maximale Länge des Chirp-Aufhebungsteils definieren, innerhalb dessen das Phasenkonjugationsgerät positioniert werden sollte. Im Besonderen, wobei x₀ der Null-Chirp-Punkt ist, kann das Phasenkonjugationsgerät in einem zwischen (x₀ – T₀ ²/|GVD₁|) und (x₀ + T₀ ²/|GVD₂|) liegenden Intervall untergebracht sein. Vorzugsweise kann das Gerät innerhalb eines zwischen 0.3(x₀ – T₀ ²/|GVD₁|) und 0.3(x₀ + T₀ ²/|GVD₂|) liegenden Intervalls untergebracht sein.
Vorzugsweise kann das Dispersionskennfeld so ausgestaltet sein, dass die Chirp-Aufhebungsteile bei dem Beginn und bei dem Ende eines jeden Bereichs positioniert sind, derartig, dass sie bei einem Leitungsverstärker untergebracht sind. Dieses erlaubt die Verwertung einer Unterbrechung, die bereits in dem optischen Pfad vorliegt, ohne Einführen einer zusätzlichen Unterbrechung zum Einfügen des Phasenkonjugationsgerätes. Dieses kann auch vorteilhafter Weise verwertet werden, um die Pulse verstärken zu können, unmittelbar bevor sie in das Phasenkonjugationsgerät eintreten.
Z.B kann ein Kennfeld mit Bereichen mit zwei Glasfaserleitersegmenten erneut entworfen werden durch ein iteratives Berechnungsverfahren, das einen Teil des ersten Glasfaserleiters zu dem letzten Teil des Bereiches (oder eines Teils des zweiten Glasfaserleiters zu dem Anfangsteil) bei jeder Iteration überträgt, und das die Entwicklung des Chirps auf dem neuen Bereich bei einer konstanten Pulsenergie erneut berechnet, z.B. durch das MVR-Verfahren, um den Absolutwert des Chirps bei dem Anfang (und Ende) des Bereichs zu minimieren.
Die Forderung, dass mindestens ein Chirp-Aufhebungsteil bei dem Beginn eines jeden Bereichs untergebracht sein sollte, kann in einem Dispersionskennfeld resultieren, das Bereiche umfasst mit mehr als nur zwei Glasfaserleitersegmenten mit einer Dispersion von wechselndem Vorzeichen. Z.B. erfüllt das Zwei-Segment-Dispersionskennfeld, das Glasfaserleiter mit den in Tabelle 1 gezeigten Eigenschaften umfasst, nicht die Bedingung eines Null-Chirps bei dem Beginn des Bereiches, wie aus 6 gesehen werden kann. Statt dessen erfüllt ein Kennfeld mit Bereichen, geformt aus einem ersten Segment von 0,43 km einer Faser mit negativer Dispersion (als "Segment 2" in Tabelle 1 bezeichnet), gefolgt durch ein 50 km Segment einer Faser mit positiver Dispersion (als "Segment 1" in Tabelle 1 bezeichnet), danach gefolgt durch ein zweites 2,22 km Segment einer Faser von negativer Dispersion, die Bedingung eines im Wesentlichen Null-Chirps bei dem Beginn des Bereiches. 9 und 10 zeigen die Entwicklung der Dauer und des Chirps in dem auf diese Weise modifizierten Bereich (ähnlich sollten 5 und 6 für den Zwei-Segmentbereich gemäß Tabelle 1 verglichen werden).
11 zeigt z.B. die Entwicklung eines Pulses bei 1550 nm entlang 3000 km eines optischen Pfades, der durch die Verkettung von Zwei-Segmentbereichen, wie in Tabelle 1 beschrieben, gebildet ist in der Abwesenheit eines Wellenlängen-Konvertierungsgerätes. Die Figur ist erhalten worden durch Abtasten der Pulsform bei dem Beginn eines jeden Bereiches. Die Dynamik des DM-Soliton-Typs, die anzeigt, dass dieser Kanal optimierte Parameter für die Dispersionseigenschaften des oben erwähnten optischen Pfades hat, kann beobachtet werden.
12 zeigt andererseits die Entwicklung eines Pulses mit einer Wellenlänge von 1550,8 nm (+0,8 nm im Vergleich zu dem vorherigen Fall) entlang desselben optischen Pfades in der Abwesenheit eines Wellenlängen-Konvertierungsgeräts. Bei der Simulation wurden dieselben Pulsparameter (Spitzenleistung, Dauer, etc.) wie in dem vorherigen Fall beibehalten. Wie ersichtlich, ist die Solitondynamik in diesem Fall vollständig zerstört in dem Ausbreitungsverlauf. Ein ähnliches Verhalten würde auftreten für einen Kanal mit einer Wellenlänge, der um –0,8 nm bezüglich der von dem Puls in 11 versetzt ist.
13 zeigt andererseits die Entwicklung eines Pulses mit derselben Energie und derselben Anfangswellenlänge des Pulses von 12 über 2500 km, der sich entlang des Kennfeldes ausbreitet, das derart neu entworfen ist, dass der Null-Chirp-Punkt bei dem Beginn eines jeden Bereiches erhalten wird und das jeder Bereich einer Wellenlängenkonvertierung unterworfen ist. Diese Konvertierung findet derart statt, um einen Kanal von Wellenlänge 1549,2 nm zum Ausbreiten nach einer ersten Konvertierung zu bewegen, einen Kanal mit einer Wellenlänge von 1550,8 nm nach einer zweiten Konvertierung, und so weiter. Wie aus 13 ersichtlich, behält der Puls seine Hauptteil bildenden Parameter (Amplitude, Dauer) für 2500 km bei, in der Gegenwart einer annehmbaren Verzerrung, wenigstens für die ersten 1500 bis 2000 km. Durch Vergleichen von 12 mit 13 kann gefolgert werden, dass periodischen Wellenlängenkonvertierungen in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung es ermöglichen, eine Dynamik des DM-Soliton-Typs für wenigstens einen Kanal wiederherzustellen.
Das mit Bezug auf das Beispiel in 13 beschriebene Dispersionskennfeld hat drei Segmente. Eine bessere Ausbreitung kann durch weiteres Fragmentieren eines jeden Bereichs erhalten werden, z.B. durch Bilden des Kennfeldes mit Bereichen mit sechs Segmenten, gebildet aus denselben Glasfaserleitern, den Wechsel zwischen Glasfaserleitern mit positiver und negativer Dispersion aufrechterhaltend. Der Anmelder hat überprüft, dass eine größere Fragmentierung von diesen Bereichen es ermöglicht, den durch Solitonkollisionen und Wechselwirkungen verursachten Jitter zu reduzieren.
Ferner können noch bessere Ergebnisse erhalten werden durch Reduzieren der Steigung der durchschnittlichen Dispersion in den Bereichen. In dem oben beschriebenen Beispiel des Drei-Segment-Kennfeldes war die Steigung der durchschnittlichen Dispersion tatsächlich 0,079 ps/(nm²·km). 14 zeigt einen Bereich eines bevorzugten Beispiels eines Dispersionskennfeldes, das durch Glasfaserleiter mit in Tabelle 2 gezeigten Eigenschaften gebildet ist. Tabelle 2

D: Dispersion bei 1550 nm
S: Dispersionssteigung bei 1550 nm
α: Dämpfungskoeffizient bei 1550 nm
A_eff: effektive Fläche bei 1550 nm

15 zeigt das Verhalten der durchschnittlichen Dispersion bezüglich der Wellenlänge. Wie entnehmbar, ist die Steigung der durchschnittlichen Dispersion ungefähr 0,008 ps/(nm²·km). 16 zeigt die Evolution des durch das reduzierte Variationsverfahren berechneten Chirps entlang eines Bereichs eines optischen Pfades mit einem Dispersionskennfeld wie in 14 für einen Puls, angepasst an die Übermittlung von DM-Solitonen auf solch einem optischen Pfad mit einer Wellenlänge von 1553,2 nm, einer durchschnittlichen Dispersion von +0,025 ps/(nm·km) entsprechend, gestartet bei 20 Gbit/s mit einer durchschnittlichen Leistung von –0,96 dBm und einer Dauer von 16 ps. Wie ersichtlich ist das Kennfeld derart entworfen, dass der Puls einen Chirp von im Wesentlichen Null bei dem Anfang des Bereiches hat.
Der Anmelder hat eine Reihe von Simulationen durchgeführt eines Starts von Kanälen bei unterschiedlichen Wellenlängen auf einem optischen Pfad, der durch mehrere Bereiche mit gemäß dem Kennfeld in 14 angeordneten Glasfaserleitern gebildet ist, mit denselben Leistungs- und Dauerparametern, wie oben angegeben. In den Simulationen wurde der Abzugspegel bei unterschiedlichen Übermittlungsentfernungen berechnet für eine Ausbreitung ohne Wellenlängenkonvertierung und mit Wellenlängenkonvertierung. In dem Simulationen mit Wellenlängenkonvertierung wurden einige Konverter bereitgestellt, die zehn Bereiche voneinander in Chirp-Aufhebungsteilen untergebracht waren.
17 zeigt den Abzugspegel über der Übermittlungsentfernung für einen Kanal bei 1552,4 nm (entsprechend einer positiven durchschnittlichen Dispersion, die niedriger als die des optimalen Kanals bei 1553,2 nm ist, wie aus 15 entnehmbar) ohne Wellenlängenkonvertierung (Kreise) und mit Wellenlängenkonvertierung (Dreiecke). In den Simulationen mit Wellenlängenkonvertierung wurde die Kanalwellenlänge abwechselnd zwischen Werten von 1552,4 und 1554 nm variiert. Wie aus 17 ersichtlich bleibt der Abzugspegel nahezu immer niedriger in dem Fall mit Wellenlängenkonvertierung.
18 zeigt den Abzugspegel über die Übermittlungsentfernung für einen Kanal bei 1549,2 nm (entsprechend einer negativen durchschnittlichen Dispersion, wie aus 15 ersichtlich), ohne Wellenlängenkonvertierung (Kreise) und mit Wellenlängenkonvertierung (Dreiecke). In den Simulationen mit Wellenlängenkonvertierung wurde die Kanalwellenlänge abwechselnd zwischen Werten von 1549,2 und 1557,2 nm variiert. Wie aus 18 ersichtlich bleibt der Abzugspegel nahezu immer niedriger in dem Fall mit Wellenlängenkonvertierung und wird signifikant besser im Besonderen für lange Übermittlungsentfernungen, oberhalb von 1500 km.
19 zeigt den Abzugspegel über der Übermittlungsentfernung für einen Kanal bei 1548,4 nm (entsprechend einer negativen durchschnittlichen Dispersion, wie aus 15 ersichtlich) ohne Wellenlängenkonvertierung (Kreise) und mit Wellenlängenkonvertierung (Dreiecke). In den Simulationen mit Wellenlängenkonvertierung wurde die Kanalwellenlänge abwechselnd zwischen Werten von 1548,4 und 1558 nm variiert. Wie aus 19 ersichtlich bleibt der Abzugspegel signifikant niedriger in dem Fall einer Wellenlängenkonvertierung für Entfernungen oberhalb von 1500 km.
In einer anderen Menge von Simulationen wertete der Anmelder die Leistung eines Übermittlungssystems aus, das Bereiche hatte, die gemäß den durch Nakazawa et al., in dem zuvor zitierten Artikel, entworfen waren, in denen jedoch ein Phasenkonjugationsgerät nach ungefähr 1500 km hinzugefügt wurde. Die Simulationen wurden für einen einzelnen Kanal durchgeführt, mit Positionieren des Phasenkonjugationsgerätes bei dem Chirp-Aufhebungspunkt für die gestarteten Pulse und auch bei nahegelegenen Punkten, um den Toleranzspielraum für das Positionieren des Phasenkonjugationsgerätes um den exakten Chirp-Aufhebungspunkt herum auszuwerten.
Wie durch Nakazawa et al. angegeben, war das System für eine Übermittlungskapazität von 25 Kanälen bei 40 Gbit/s entworfen. Jeder Kanal übermittelt bei 20 Gbit/s und erreicht 40 Gbit/s mit Polarisationsmultiplexen. Das Experimentalsystem hatte einen Augenöffnungsabzug von 2 dB nach 1500 km einer Übermittlung. Die Autoren gegen an, dass der Verstärkerabstand 50 km ist, von denen 30 km aus Standard SMF-Faser bestehen und 20 km aus Dispersions-kompensierender RDF-Faser mit einer umgekehrten Dispersionssteigung bestehen. Gemäß den Autoren ist die durchschnittliche Dispersion ungefähr 0,02 ps/(nm·km) und die Steigung der durchschnittlichen Dispersion ist geringer als 0,005 ps/(nm²· km). Aus der Tatsache, dass die durchschnittliche Dispersion ungefähr 0,02 ps//km/nm ist und unter Annahme, dass die SMF-Dispersion gleich 16 ps/km/nm ist, ist festgestellt worden, dass die RDF-Dispersion –23,95 ps/(nm·km) ist. Eine effektive Fläche von 30 μm² wird für die RDF angenommen. Die Autoren geben auch an, dass die Gesamtverluste 12 dB sind; die SMF-Verluste werden als 0,2 dB/km angenommen, während deshalb die RDF-Verluste als 0,3 dB/km angenommen werden. Die Autoren geben ebenso eine durchschnittliche übermittelte Leistung von +16 dBm, oder 39,8 mW an. Diese Leistung muss über die 25 Kanäle aufgeteilt werden und für die zwei Polarisationen eines jeden Kanals. Jede Polarisation hat deshalb 0,796 mW oder –0,99 dBm. Im Folgenden wird eine einzelne Polarisation eines einzelnen Kanals bei 1550 nm über eine Gesamtbitrate von 20 Gbit/s berücksichtigt werden. Ein Rauschfaktor von 4,5 dB ist für jeden Verstärker gesetzt.
20 beziehungsweise 21 zeigt die Entwicklung der Dauer und des Chirps entlang eines einzelnen Bereichs für einen Puls mit einer Dynamik vom DM-Soliton-Typ während einer Ausbreitung, bestimmt durch das MVR-Verfahren.
Die Leistungen des Systems wurden durch Positionieren des Phasenkonjugationsgerätes bei unterschiedlichen Punkten entlang des bei ungefähr 1500 km von dem Pulsstart untergebrachten Bereiches ausgewertet. Die Stellen, bei denen das Phasenkonjugationsgerät entlang des Bereichs positioniert war, sind in 21 mit den Bezeichnungen von "Fall 1" bis "Fall 8" bezeichnet, in Tabelle 3 unten gezeigt.
Tabelle 3
Wie aus 21 ersichtlich entspricht Fall 5 einem Punkt, bei dem ein Chirp im Wesentlichen aufgehoben ist. Der gestartete Kanal ist einer Wellenlängenkonvertierung durch das Phasenkonjugationsgerät unterworfen, aber dieser Effekt wurde in den Simulationen nicht berücksichtigt wegen der sehr geringen Wellenlängenabhängigkeit der durchschnittlichen Dispersion. Der Effekt einer durch die spektrale Inversion, herbeigeführt durch das Phasenkonjugationsgerät, eingeführten Verzerrung wurde deshalb ausgewertet. Der Abzug wurde für 25 Übermittlungen eines 64 Bit PRBS Wortes berechnet.
Die Ergebnisse sind in den 22 und 23 gezeigt, die das Verhalten des Abzugs über der Übermittlungsentfernung zeigen für Fall 1 (Linie 51, 2 (Linie 52), 3 (Linie 53), 4 (Linie 54), 5 (Linie 55), 6 (Linie 56) und 7 (Linie 57). 23 zeigt denselben in 22 gezeigten Graphen in einem kleineren Abzugsmaßstab. Fall 8 wurde in den 22 bis 23 nicht gezeigt, weil der resultierende Abzug abwärts des Phasenkonjugationsgerätes größer als 10 dB war, welches ein völlig unannehmbares Ergebnis ist. Die Ausbreitung war identisch in allen sieben Fällen in der Länge zwischen 0 und 1500 km, da dort kein Phasenkonjugationsgerät war. Abwärts des Phasenkonjugationsgerätes hängt die Ausbreitung von dem Pegel der durch spektrale Inversion eingeführten Verzerrung ab. Aus 22 ist ersichtlich, dass in Fällen von 2 bis 7 ein annehmbarer Abzugspegel (geringer als 2,5 dB) erhalten werden kann wenigstens bis zu einer Übermittlungsentfernung von 3000 km. Fälle 2 bis 7 entsprechen einem Intervall von ungefähr 12 km um den Chirp-Aufhebungspunkt herum. Dieser Wert ist in guter Übereinstimmung mit dem, der durch Verwenden von Formel [2] berechnet werden kann: tatsächlich hat die SMF-Faser eine GVD von ungefähr –20 ps²/km, T_FWHM bei dem Null-Chirp-Punkt ist ungefähr 18,8 ps (siehe 20), aus dem entnehmbar ist, dass T₀ ungefähr 11,3 ps ist. Ein Wert von L₀ ungefähr gleich 12,7 km wird deshalb aus Formel [2] erhalten.
Aus 23 ist ersichtlich, wie eine bessere Ausbreitung, entsprechend einer geringeren Verzerrung des Pulses, eingeführt durch Spektralinversion, durch Positionieren des Phasenkonjugationsgerätes so dicht wie möglich an dem Chirp-Aufhebungspunkt erhalten werden kann (Fälle 3 bis 6).

Claims

Verfahren zum Übermitteln optischer Pulse entlang eines optischen Pfades (OL) mit Glasfaserleitern mit Dispersion von wechselndem Vorzeichen und angeordnet gemäß eines Dispersionskennfeldes, geeignet für die Übermittlung von Quasi-Solitonen bei einer Wellenlänge λ_c, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Starten mindestens eines ersten optischen Pulses RZ mit einer ersten Wellenlänge λ₁, die unterschiedlich von λ_c auf einem ersten Teil (4) des optischen Pfades ist, Modifizieren der Wellenlänge des mindestens ersten Pulses bei dem Ende des ersten Teils des optischen Pfades so, dass ein zweiter optischer Puls RZ mit einer zweiten Wellenlänge λ₂ erhalten wird, und dass λ₂ auf der entgegengesetzten Seite von λ₁ bezüglich λ_c ist, Starten des zweiten Pulses auf einem zweiten Teil (5) des optischen Pfades.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt des Modifizierens der Wellenlänge derart ausgeführt wird, dass (λ₁ + λ₂)/2 im wesentlichen gleich λ_c ist.
Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 oder 2, wobei der Schritt des Modifizierens der Wellenlänge den Schritt des Invertierens des Spektrums des ersten optischen Pulses RZ umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei der Schritt des Invertierens des Spektrums in einem Chirp-Aufhebungsteil entlang des optischen Pfades durchgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der vorangegangen Ansprüche, ferner den Schritt des Verstärkens des ersten optischen Pulses vor dem Schritt des Modifizierens der Wellenlänge des ersten optischen Pulses umfassend.
Optisches Übermittlungssystem umfassend: Glasfaserleitern mit Dispersion von wechselndem Vorzeichen und angeordnet in einem optischen Pfad (OL) gemäß einem Dispersionskennfeld, geeignet für die Übermittlung von Quasi-Solitonen bei einer Wellenlänge λ_c; eine Übermittlungsstation (2) und eine Empfängerstation (3), die an die jeweiligen Enden des optischen Pfades angeschlossen sind, wobei die Übermittlungsstation zum Starten mindestens eines ersten optischen Pulses RZ bei einer Wellenlänge λ₁, die unterschiedlich von λ_c ist, auf dem optischen Pfad fähig ist; und mindestens eines entlang des optischen Pfades untergebrachten Wellenlängenkonvertierungsgerätes (6), das zum Modifizieren der Wellenlänge mindestens des ersten Pulses mit einer Wellenlänge λ₁ fähig ist, so dass ein zweiter Puls mit einer Wellenlänge λ₂ erhalten wird, und dass λ₂ auf der entgegengesetzten Seite von λ₁ bezüglich λ_c ist.
Übermittlungssystem gemäß Anspruch 6, wobei die zweite Wellenlänge λ₂ derart ist, dass (λ₁ + λ₂)/2 im wesentlichen gleich λ_c ist.
Übermittlungssystem gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei das Konvertierungsgerät ein Phasenkonjugationsgerät ist.
Übermittlungssystem gemäß Anspruch 8, wobei das Phasenkonjugationsgerät entlang des optischen Pfades in einem Chirp-Aufhebungsteil untergebracht ist.
Übermittlungssystem gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei der optische Pfad mindestens einen Verstärker umfasst.
Übermittlungssystem gemäß dem Anspruch 10, wobei das Konvertierungsgerät bei einem Verstärker untergebracht ist.
Übermittlungssystem gemäß einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei die Glasfaserleiter mit der Dispersion von wechselndem Vorzeichen eine Dispersion haben, die größer oder gleich 1 ps/(nm·km) im absoluten Wert ist.
Übermittlungssystem gemäß einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei das Dispersionskennfeld Bereiche mit mindestens 3 Glasfaserleitersegmenten umfasst.
Übermittlungssystem gemäß einem der Ansprüche 6 bis 13, wobei der optische Pfad eine Steigung der durchschnittlichen Dispersion von weniger als 0.08 ps/(nm²·km) hat.
Übermittlungssystem gemäß einem der Ansprüche 6 bis 13, wobei der erste Puls eine normale durchschnittliche Dispersion in dem ersten Teil des optischen Pfades hat.