DE69932557T2

DE69932557T2 - Optische Übertragungseinrichtung, optisches Übertragungssystem und optisches Endgerät

Info

Publication number: DE69932557T2
Application number: DE69932557T
Authority: DE
Inventors: Fujitsu Limited Hiroshi Kawasaki-shi Onaka; Fujitsu Limited Hideyuki Kawasaki-shi Miyata; Fujitsu Limited Kazue Kawasaki-shi Otsuka; Fujitsu Limited Yutaka Kawasaki-shi Kai; Fujitsu Limited Tadao Kawasaki-shi Nakazawa; Fujitsu Limited Terumi Kawasaki-shi Chikama
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1998-04-02
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2019-04-01
Also published as: JPH11289296A; CN100483985C; CN1233116A; US6583900B2; DE69932557D1; JP3639109B2; CN1266852C; EP0948153A2; CN101312383B; US20020101633A1; EP0948153A3; CN101312383A; US6351323B1; EP0948153B1; CN1642062A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
FACHGEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Wellenlängen-Multiplex-Netzwerk.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Für ein zukünftiges Multimedia-Netzwerk sind ein äußerst langes optisches Kommunikationssystem hoher Kapazität sowie ein das System verwendendes Lichtleiter-Netzwerk mit einem intensiven Forschungs- und Entwicklungsverlauf erforderlich.
Herkömmliche Systeme zum Realisieren von Hochleistungs-Datenkommunikationen können ein Zeit-Multiplexsystem (time-division multiplexing system; TDM System), ein optisches Zeit-Multiplexsystem (optical time-division multiplexing system; OTDM), ein Wellenlängen-Multiplexsystem (wavelength-division multiplexing system; WDM System), etc. sein.
Von diesen Systemen zum Realisieren der Funktionen des zuvor beschriebenen Lichtleiter-Netzwerkes kann das WDM-System die Breitband-Eigenschaft und die große Kapazität von optischen Lichtleitern bzw. Fasern verwenden, und kann unabhängig von einem Modulationssystem oder einer Geschwindigkeit ein optisches Übertragungssignal auswählen, verzweigen und einführen, und zwar indem eine optische Wellenlängen-Multiplex-/Demultiplex-Einheit (optischer Filter) verwendet wird.
Das heißt, das Lichtleiter-Netzwerk benötigt einen Add-Drop-Multiplexer (ADM), um bei bedarf Signale hinzuzufügen/zu verzweigen, und zum optischen Leitweglenken und Kehrverbinden von Funktionen zum Auswählen einer Übertragungsleitung.
Ein Add-Drop-Multiplexer wurde im Zusammenhang mit dem Hinzufügen/Abzweigen eines optischen Signals untersucht und entwickelt. Der Add-Drop-Multiplexer kann ein im Hinblick auf die Wellenlänge festgelegter Typ sein, um optische Signale mit festgelegten Wellenlängen hinzuzufügen/abzuzweigen, oder ein im Hinblick auf die Wellenlänge optionaler Typ sein, um optische Signale mit optionalen Wellenlängen hinzuzufügen/abzuzweigen.
Eine Vorrichtung vom festgelegten Wellenlängentyp weist beispielsweise eine Zirkulator-Einrichtung und ein Lichtleitergitter auf, und er reflektiert an dem Lichtleitergitter eines der übertragenen optischen Signale, welches eine bestimmte Wellenlänge aufweist, um dieses über die Zirkulartor-Einrichtung abzuzweigen. Wenn ein optisches Signal hinzugefügt wird, wird über die Zirkulator-Einrichtung das hinzuzufügende optische Signal temporär zu dem Lichtleitergitter übertragen. An dem Lichtleitergitter wird eine bestimmte Wellenlänge reflektiert, und das optische Signal wird mit einem über eine Übertragungsleitung laufenden optischen Signal gemultiplexed.
Bei solch einer Vorrichtung vom festgelegten Wellenlängentyp sind, wenn das System hergestellt wird, die Wellenlängen der hinzugefügten/abgezweigten optischen Signale vorgegeben. Demzufolge tritt ein Problem dahingehend auf, dass hinsichtlich des Lichtleiter-Netzwerkes viele Anforderungen nicht vollständig erfüllt werden können.
Da andererseits in einer Vorrichtung vom optionalen Wellenlängentyp die Wellenlängen der hinzugefügten/abgezweigten optischen Signale über eine Fernoperation, selbst nachdem das System hergestellt wurde, geändert werden können, kann auf einfache Weise eine Anforderung, um hinzugefügte bzw. abgezweigte Wellenlängen (Kanäle) zu ändern, erfüllt werden.
1 zeigt ein Beispiel der Konfiguration einer optischen ADM-Vorrichtung, welche einen optischen Schalter verwendet.
Ein Wellenlängen-Multiplexlicht, welches die Wellenlängen λ1 bis λn aufweist, wird von dem Eingabe-Terminal zu einem Demultiplexer (DMUX) eingegeben und in optische Signale mit entsprechenden Wellenlängen verzweigt. Ein optisches Signal, welches jede Wellenlänge aufweist, wird in einen optischen 2 × 2-Schalter eingegeben, welcher für jede Wellenlänge vorgesehen ist. Der optische 2 × 2-Schalter lässt jedes optische Signal hindurch (add) oder zweigt es ab (drop).
Das mit dem optischen 2 × 2-Schalter abgezweigte optische Signal wird zu einer Nebenstation (Zweigstation) übertragen. Ein durch den optischen 2 × 2-Schalter gelaufenes optisches Signal wird, so wie es ist, in einen Multiplexer eingegeben, in Wellenlängen-Multiplexlicht gemultiplext und dann ausgegeben. Ein mit dem optischen 2 × 2-Schalter abgezweigtes optisches Signal wird zu einer Nebenstation übertragen. Die Nebenstation multiplext zunächst das abgezweigte optische Signal mit Hilfe eines Wellenlängen-Multiplexers/Demultiplexers und verzweigt dann das optische Multiplex-Signal, um einem für jeden Kanal vorgesehenen optischen Empfänger OR ein optisches Signal bereitzustellen. Obwohl nicht in 1 dargestellt, ist der optische Empfänger OR mit einem Wellenlängen-Auswahlfilter versehen, wobei der optische Empfänger OR aus den mit einem Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer verzweigten optischen Signalen ein optisches Signal auswählt, welches eine vorgegebene Wellenlänge aufweist, und wobei der optische Empfänger OR das ausgewählte Signal empfängt.
Von daher kann ein optisches Signal, welches eine bestimmte Wellenlänge aufweist, abgezweigt werden, und zwar indem mit der OADM-Vorrichtung das optische Wellenlängen-Multiplex- Signal in Signale mit entsprechenden Wellenlängen demultiplext wird, und indem jedes optische Signal abgezweigt wird. Bei dem Terminal einer Nebenstation kann ein optisches Signal von einer bestimmten Wellenlänge (Kanal) empfangen werden, indem aus abgezweigten optischen Signalen eine bestimmte Wellenlänge ausgewählt wird, und indem ein optisches Signal empfangen wird, welches die ausgewählte Wellenlänge aufweist. Wenn im einzelnen abgezweigte Wellenlängen verschieden voneinander sind, kann die Wellenlänge eines beispielsweise mit dem ersten optischen Empfänger empfangenen optischen Signals variabel sein, falls ein vor dem optischen Empfänger OR vorgesehener Wellenlängen-Auswahlfilter variable Wellenlängen selektieren kann.
Ein elektrisches Signal, welches mit einem optischen Empfänger OR von einem optischen Signal umgewandelt wurde, wird mit einer elektrischen ADM-Vorrichtung (E ADM) verarbeitet, um unter Verwendung eines elektrischen Signals ein Add-Drop-Multiplexverfahren durchzuführen. Ein von einer Nebenstation zu übertragendes Signal wird von der elektrischen ADM-Vorrichtung ausgegeben und zur Ausgabe mit einem optischen Sender (Transmitter) in ein optisches Signal umgewandelt. Die Wellenlänge des von jedem der optischen Sender OS ausgegebenen optischen Signals der in 1 gezeigten Nebenstation ist eine der mit der OADM-Vorrichtung abgezweigten Wellenlängen und wird an einen optischen Schalter ausgegeben. Ein optischer Schalter schaltet den optischen Übertragungspfad eines von einem optischen Sender OS übertragenen optischen Signals, und überträgt ein optisches Signal, welches eine entsprechende Wellenlänge aufweist, zu einem optischen 2 × 2-Schalter, welcher einen Abzweigungsprozess durchführt. Jeder optische 2 × 2-Schalter zum Ausführen eines Abzweigungsprozesses empfängt ein optisches Signal, welches die gleiche Wellenlänge wie das von der Nebenstation abgezweigte optische Signal aufweist, und überträgt das Signal zu einem Multiplexer MUX. Von daher wird das von der Nebenstation übertragene optische Signal mit dem durch die OADM-Vorrichtung laufenden optischen Signal gemultiplext und als optisches Wellenlängen-Multiplex-Signal ausgegeben.
Eine OADM-Vorrichtung vom optionalen Wellenlängentyp kann in der Regel die zuvor beschriebene Vorrichtung sein, welche einen optischen Schalter aufweist. Allerdings arbeitet diese Vorrichtung nicht schnell. Wenn darüber hinaus ein optisches Netzwerk mit einem System betrieben wird, welches eine geringere Anzahl von Wellenlängen als die maximale Anzahl der Multiplex-Wellenlängen aufweist, weist dieses Netzwerk Ausgabe-/Eingabe-Portanschlüsse von einem Multiplexer und einem Demultiplexer auf, welche nicht erforderlich sind, und von daher weist dieses Netzwerk ungenutzte Betriebsmittel auf. Wenn zusätzlich von Beginn an ein optischer 2 × 2-Schalter eingerichtet bzw. vorgesehen ist, stellt dieser optische 2 × 2-Schalter einen nicht benötigten optischen Schalter dar, der die anfängliche Investition belastet.
Da in dem zuvor beschriebenen System ein optisches Signal mit dem Multiplexer in optische Signale mit jeweils einer Wellenlänge verzweigt wird, weist der Multiplexer die Eigenschaft eines Bandpass-Filters für optische Signale auf, die jede Wellenlänge aufweisen. Wenn Vorrichtungen, die solch eine Eigenschaft eines Bandpass-Filters aufweisen, in Reihe geschaltet sind, werden geringfügige Differenzen im Durchlassband akkumuliert, und es entsteht ein Problem dahingehend, dass für jede Wellenlänge das Durchlassband des gesamten Systems äußerst schmal wird. Um von daher das Problem zu lösen, sollten die Durchlassbänder der optischen Vorrichtungen äußerst genau aufeinander angepasst sein, wodurch hinsichtlich der Auslegung des Systems und hinsichtlich Bestückungsoperationen strenge Anforderungen erforderlich sind.
Da darüber hinaus das optische Signal ein AM-moduliertes Signal ist, wird in dem Bestandteil einer Wellenlänge ein Seitenband erzeugt. Wenn sich solch ein optisches Signal durch ein System ausbreitet, das ein sehr schmales Durchlassband aufweist, wird die Wellenlänge verschlechtert, und die Empfangseinheit ist gegebenenfalls nicht in der Lage, ein optisches Signal zu empfangen. Im schlimmsten Fall kann das System nicht ein optisches Signal verbreiten.
Das zuvor beschriebene Problem tritt auf, wenn das System derart ausgelegt ist, dass sämtliche Wellenlängen mit einem Multiplexer/Demultiplexer etc. temporär demultiplext werden. Wenn von daher – wie in einer Vorrichtung vom festgelegten Wellenlängentyp – ein Lichtleitergitter zum Einsatz kommt, wird lediglich ein optisches Signal, welches eine abgezweigte Wellenlänge aufweist, entfernt, und die Charakteristik eines Lichtleitergitters für die Bestandteile von anderen Wellenlängen ist eben bzw. flach. Als ein Ergebnis hiervon tritt nicht das zuvor beschriebene Problem auf, nämlich dass das Durchlassband für das gesamte System schmal ist.
Von daher kann die OADM-Vorrichtung so ausgelegt werden, dass sie ein Lichtleitergitter verwendet. Da allerdings das Lichtleitergitter selber auf eine ausgewählte Wellenlänge festgelegt ist, ist für jede Wellenlänge ein Lichtleitergitter erforderlich, und ebenso ist für jedes Lichtleitergitter ein optischer Schalter erforderlich, wenn eine OADM-Vorrichtung vom optionalen Wellenlängentyp entworfen wird, wodurch eine langsam arbeitende Vorrichtung erzeugt wird.
Da darüber hinaus die OADM-Vorrichtung mit einer elektrischen ADM-Vorrichtung zusammenarbeiten muss, um ein Signal zu verarbeiten, ist das System kostenaufwendig, wenn von Anfang an für jede Wellenlänge eine elektrische ADM-Vorrichtung vorgesehen ist. Deshalb sollte das System derart entworfen werden, dass die Summe der Kosten der vorzusehenden elektrischen ADM-Vorrichtungen und der Kosten der OADM-Vorrichtungen so klein wie möglich gehalten werden kann.
In Erwiderung auf die Anforderung, die Anzahl der Multiplex-Wellenlängen zu erhöhen, können kleine Schalter kombiniert werden, um einen groß angelegten Schalter zu konstruieren, da für 32 Wellenlängen Matrix-Schalter zum Verarbeiten der Wellenlängen nicht zur Verfügung stehen. In diesem Fall allerdings wird das Ausmaß eines Schalters äußerst groß, und dies ist unerwünscht, wenn die Bestückung eines OADM-Systems verkleinert werden soll.
Um das zuvor beschriebene Problem zu lösen, kann ein durchstimmbarer akusto-optischer Filter (AOTF) verwendet werden. Da der AOTF lediglich auf die gleiche Art und Weise wie ein Lichtleitergitter das Licht extrahiert, welches eine abgezweigte Wellenlänge aufweist, ist die Wellenlängencharakteristik für das optische Signal flach bzw. eben, wodurch das zuvor beschriebene Problem gelöst wird, nämlich dass das Durchlassband für das gesamte System schmal ist. Darüber hinaus wird im Gegensatz zum Lichtleitergitter eine abzuzweigende Wellenlänge optional ausgewählt. Demzufolge kann auf einfache Weise die OADM-Vorrichtung vom optionalen Wellenlängentyp entworfen werden. Da darüber hinaus der OATF als Wellenlängen-Auswahlfilter verwendet werden kann, kann der Bandpass-Filter vom festgelegten Übertragungs-Wellenlängentyp durch den OATF als ein Wellenlängen-Auswahlfilter der Nebenstation ersetzt werden. Demnach handelt es sich hierbei um eine Vorrichtung, welche in vielen Gebieten einsetzbar ist, welche kostengünstig ist, und welche zur Verwendung in einer OADM-Vorrichtung geeignet ist.
In der Druckschrift US-A-5,712,717 ist ein hochgradig entkoppelter, optischer Add-Drop-Multiplexer offenbart. Ein erster multi-dielektrischer Bandpass-Filter empfängt optische Signale, überträgt zumindest eines der optischen Signale und reflektiert die nicht übertragenen Signale. Eine Hinzufüg- bzw. Add-Einrichtung fügt in diese Signale zumindest ein anderes optisches Signal ein. Ein photoinduzierter Bragg-Gitter-Reflektor empfängt die mit dem ersten Filter reflektierten Signale und überträgt diese zu der Hinzufüg- bzw. Add-Einrichtung und reflektiert jedwedes optisches Signal der gleichen Wellenlänge als das mit dem ersten Filter übertragene Signal, wobei der Reflektor verantwortlich dafür ist, dass dieses optische Signal in den reflektierten Signalen existiert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung dient dazu, ein optisches Wellenlängen-Multiplex-Netzwerk und eine Auswahlvorrichtung anzugeben, welche unter Verwendung eines AOTF zuverlässig und im Hinblick auf die Kosteneffizienz hervorragend sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine optische Auswahleinrichtung zum Verbinden einer Endgeräte-Station mit einer optischen WDM-Übertragungseinrichtung angegeben, welche dazu angepasst ist, optische Signale auf nacheinander folgend unterschiedlichen optischen Wellenlängen zu übertragen, welche sequentiell mit abwechselnd ungeraden und geraden Ordnungszahlen nummeriert sind, indem zumindest eines aus einem Verzweigen eines optischen Signals aus und einem Einbringen eines optischen Signals an die optische WDM-Übertragungseinrichtung durchgeführt wird, wobei die optische Auswahleinrichtung folgendes aufweist: einen ersten variablen Wellenlängen-Auswahlfilter, welcher dazu abgestimmt ist, erste Wellenlängen mit entweder ungeraden oder geraden Ordnungszahlen bzw. Ordinalzahlen auszuwählen, welcher einen mit der Endgeräte-Station verbundenen Ausgang und einen weiteren Ausgang aufweist; und einen zweiten variablen Wellenlängen-Auswahlfilter, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass er einen Eingang aufweist, welcher mit dem weiteren Ausgang verbunden ist, dazu abgestimmt ist, zweite Wellenlängen auszuwählen, welche zu den ersten Wellenlängen unterschiedlich sind, und zwar mit jeweils geraden oder ungeraden Ordnungszahlen, und einen Ausgang aufweist, welcher mit der Endgeräte-Station verbunden ist.
Die optische Auswahleinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zweigt in einem WDM-Kommunikationssystem ein optisches Signal mit einer optionalen Wellenlänge ab und fügt ein optisches Signal mit einer optionalen Wellenlänge ein, und weist zumindest zwei variable Wellenlängen-Auswahlfilter auf, das heißt einen ersten variablen Wellenlängen-Auswahlfilter zum Abzweigen und Hinzufügen eines Teils der optischen Signale, die abgezweigt und hinzugefügt werden müssen; und einen zweiten variablen Wellenlängen-Auswahlfilter zum Abzweigen und Hinzufügen der optischen Signale, welche abgezweigt und hinzugefügt werden müssen, welche allerdings nicht mit dem ersten variablen Wellenlängen-Auswahlfilter ausgewählt worden sind. Mit der Konfiguration zweigt die optische Übertragungseinrichtung sämtliche optischen Signale ab, die hinzugefügt und abgezweigt werden müssen, und zwar indem eine Vielzahl von variablen Wellenlängen-Auswahlfilter verwendet wird, und die optische Übertragungseinrichtung fügt alle optischen Signale hinzu, die hinzugefügt und abgezweigt werden müssen, und zwar indem eine Vielzahl von variablen Wellenlängen-Auswahlfiltern verwendet werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Beispiel der Konfiguration der optischen ADM-Vorrichtung (OADM), welche einen optischen Schalter verwendet;
2 zeigt das Grundprinzip der OADM-Vorrichtung, welche den AOTF verwendet;
3 ist ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel der Grundkonfiguration für die OADM-Vorrichtung zeigt, die unter Verwendung eines tatsächlichen AOTF entworfen ist;
4a, 4b sind Blockdiagramme, welche Beispiele der Konfiguration der OADM-Vorrichtung für Rundfunk (Broadcast) zeigen, die AOTFs verwendet;
5a, 5b sind Blockdiagramme, welche das Prinzip der redundanten Konfiguration eines AOTFs und einer Übertragungsleitung in der OADM-Vorrichtung zeigen;
6 zeigt das erste Beispiel (1) der angewandten Konfiguration der OADM-Vorrichtung, welche einen AOTF verwendet;
7 zeigt das erste Beispiel (2) der angewandten Konfiguration der OADM-Vorrichtung, welche einen AOTF verwendet;
8 zeigt das zweite Beispiel (1) der angewandten Konfiguration der OADM-Vorrichtung, welche einen AOTF verwendet;
9 zeigt das zweite Beispiel (2) der angewandten Konfiguration der OADM-Vorrichtung, welche einen AOTF verwendet;
10 zeigt das dritte Beispiel (1) der angewandten Konfiguration der ORDM-Vorrichtung, welche einen AOTF verwendet;
11 zeigt das dritte Beispiel (2) der angewandten Konfiguration der OADM-Vorrichtung, welche einen AOTF verwendet;
12 zeigt das vierte Beispiel (1) der angewandten Konfiguration der OADM-Vorrichtung, welche einen AOTF verwendet;
13 zeigt das vierte Beispiel (2) der angewandten Konfiguration der OADM-Vorrichtung, welche einen AOTF verwendet;
14 zeigt die Konfiguration sowie das Konzept einer Laseranordnung, die verwendet wird, um ein Licht bereitzustellen, um ein optischen Hinzufügsignal zu erzeugen_;
15 ist ein Diagramm (1), welches das Verfahren zum Kontrollieren bzw. Steuern des Drop-AOTFs in der OADM-Vorrichtung zeigt;
16 ist ein Diagramm (2), welches das Verfahren zum Steuern des Drop-AOTFs in der OADM-Vorrichtung zeigt_;
17 ist ein Diagramm (13), welches das Verfahren zum Steuern des Drop-AOTFs in der OADM-Vorrichtung zeigt;
18 ist ein Diagramm (4), welches das Verfahren zum Steuern des Drop-AOTFs in der OADM-Vorrichtung zeigt;
19 ist eine Auftragung (5), welche das Verfahren zum Steuern des Drop-AOTFs in der OADM-Vorrichtung zeigt;
20 ist ein Diagramm (6), welches das Verfahren zum Steuern des Drop-AOTFs in der OADM-Vorrichtung zeigt_;
21 ist ein Diagramm (7), welches das Verfahren zum Steuern des Drop-AOTFs in der OADM-Vorrichtung zeigt;
22 zeigt die Konfiguration des AOTFs;
23 zeigt die Übertragungs-Charakteristik des in 22 gezeigten AOTFs;
24a, 24b zeigen die Wellenlängen-Auswahlcharakteristik, wenn der in 22 gezeigte AOTF als 3-stufiger monolithischer AOTF auf dem Substrat ausgebildet ist, und wenn die Wellenlänge ausgewählt wird, indem eine akustische Oberflächenwelle SAW verwendet wird, welches die gleiche Frequenz aufweist;
25 zeigt die angewandte Technik für die Temperaturabhängigkeit des AOTFs;
26 zeigt die Temperaturabhängigkeit des Resonators;
27a, 27b sind Diagramme (1), welche die Schwankungen der Auswahlcharakteristik des 3-stufigen AOTFs und die Maßnahmen gegen die Schwankungen zeigt;
28a, 28b sind Diagramme (2), welche die Schwankungen der Auswahlcharakteristik des 3-stufigen AOTFs und die Maßnahmen gegen die Schwankungen zeigen;
29 zeigt das erste Beispiel der allgemeinen Konfiguration einer AOTF-Treiberschaltung;
30 zeigt das zweite Beispiel der allgemeinen Konfiguration einer AOTF-Treiberschaltung;
31a, 31b zeigen den Aufbau des AODM-Systems, welches die AODM-Vorrichtung enthält;
32a, 32b zeigen die Konfiguration zur Dispersionskompensation bei der OADM-Vorrichtung;
33a, 33b zeigen Beispiele (1) der Dispersionskompensations-Einheiten, die bei den Add- und Drop-Terminals (Hinzufüg- und Abzweig-Terminals) einer OADM-Vorrichtung vorgesehen sind, einer Übertragungseinheit sowie einer Empfangseinheit;
34a, 34b zeigen Beispiele (2) der Dispersionskompensations-Einheiten, die bei den Add- und Drop-Terminals einer OADM-Vorrichtung vorgesehen sind, einer Übertragungseinheit sowie einer Empfangseinheit;
35 zeigt ein Beispiel (1) einer Abänderung der Konfiguration zur Dispersionskompensation;
36 zeigt ein Beispiel (2) einer Abänderung der Konfiguration zur Dispersionskompensation;
37 zeigt ein Beispiel (3) einer Abänderung der Konfiguration zur Dispersionskompensation;
38 zeigt ein Beispiel (4) einer Abänderung der Konfiguration zur Dispersionskompensation;
39 ist eine grafische Auftragung (1), welche die Dispersionskompensation und die Wellenform-Verschlechterungs-Charakteristik zeigt;
40 ist eine grafische Auftragung (2), welche die Dispersionskompensation und die Wellenform-Verschlechterungs-Charakteristik zeigt;
41a, 41b zeigen Dispersionstoleranzen, wenn der Phasen-Spielraum 70% oder größer ist;
42 zeigt die Konfiguration des OADM-Knotens im 2-Faser-BLSR;
43 zeigt den Schutz-Übertragungspfad (1) des OADM-Knotens im 2-Faser-BLSR;
44 zeigt den Schutz-Übertragungspfad (2) des OADM-Knotens im 2-Faser-BLSR;
45 zeigt die Konfiguration eines normalen 2-Faser-BLSR-Netzwerks, welches mit einem OADM-Knoten versehen ist;
46 zeigt die Konfiguration, wenn das optische Kabel in dem mit einem OADM-Knoten versehenen 2-Faser-BLSR-Netzwerk getrennt ist;
47 zeigt die Konfiguration des OADM-Knotens in einem 4-Faser-BLSR;
48 zeigt die Konfiguration eines normalen 4-Faser-BLSR-Netzwerkes, welches mit einem OADM-Knoten versehen ist;
49 zeigt die Konfiguration, wenn das optische Kabel in dem mit einem OADM-Knoten versehenen 4-Faser-BLSR-Netzwerk getrennt ist;
50 zeigt die Konfiguration, wenn ein Knoten defekt ist, und wenn das optische Kabel in dem mit einem OADM-Knoten versehenen 4-Faser-BLSR-Netzwerk getrennt ist;
51 zeigt die Konfiguration eines Knotens in dem 2-Faser-BLSR in dem System, in welchem eine bi-direktionale Übertragung unter Verwendung einer einzelnen Faser ausgeführt wird;
52 zeigt einen Schutz-Übertragungspfad (1), wenn bei dem 2-Faser-BLSR-Netzwerk ein bi-direktionaler OADM-Knoten angewandt wird;
53 zeigt einen Schutz-Übertragungspfad (2), wenn bei dem 2-Faser-BLSR-Netzwerk ein bi-direktionaler OADM-Knoten angewandt wird;
54 zeigt die Konfiguration eines normalen 2-Faser-BLSR-Netzwerkes, welches mit einem bi-direktionalen OADM-Knoten versehen ist;
55 zeigt die Konfiguration, wenn das optische Kabel in dem mit einem bi-direktionalen OADM-Knoten versehenen 2-Faser-BLSR-Netzwerk getrennt ist;
56 zeigt ein Beispiel der Konfiguration eines optischen 1 + 1-Schutz-Schalters; und
57a, 57b zeigen das Konzept, wie ein Regenerator in einer optischen Übertragungsleitung hinzugefügt werden kann.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
2 zeigt das Grundprinzip der OADM-Vorrichtung, welche einen AOTF verwendet.
In 2 wird ein optisches Wellenlängen-Multiplex-Signal mit der Wellenlänge von λ1 bis λn in einen AOTF 10 eingegeben, und es werden acht Wellen hinzugefügt bzw. abgezweigt. Es ist ersichtlich, dass die Anzahl der hinzugefügten oder abgezweigten Wellenlängen nicht auf diesen Wert begrenzt ist.
Eine optische Wellenlänge wird mit dem AOTF 10 ausgewählt, indem ein entsprechendes RF-Signal (ein elektrisches Signal) an einer abzuzweigenden Wellenlänge angewandt wird. In 2 wird ein optisches Wellenlängen-Multiplex-Signal, welches die Wellenlänge von λ1 bis λn aufweist, in den AOTF 10 eingegeben. An dem AOTF 10 werden acht RF-Signale, welche die Frequenzen f1 bis fn aufweisen und den Wellenlängen λ1 bis λn entsprechen, angewandt.
Das optische Signal, welches die Wellenlänge aufweist, die der Frequenz des am AOTF 10 angewandten RF-Signals entspricht, wird an den Drop-Portanschluss des AOTFs 10 ausgegeben, mit einem optischen Verstärker 20 verstärkt und dann in einen 8 × 1-Koppler 11 eingegeben. Der Koppler ist als 8 × 1-Koppler ausgebildet, da die Anzahl der abgezweigten Wellenlängen acht beträgt. Der 8 × 1-Koppler 11 verzweigt die abgezweigten optischen Signale hinsichtlich der Anzahl der Wellenlängen. Die verzweigten optischen Signale sind die gleichen optischen Signale und enthalten sämtliche optischen Signale, welche die abgezweigten Wellenlängen aufweisen. Zusätzlich wird über einen AOTF 13 ein optisches Signal mit jeder Wellenlänge zu einem elektrischen ADM 17 (optischer Signalempfänger) übertragen.
Andererseits zweigt der AOTF 10 nicht nur ein optisches Signal ab, welches eine bestimmte Wellenlänge aufweist, sondern er fügt auch ein optisches Signal hinzu, welches die gleiche Wellenlänge wie das abgezweigte Signal aufweist, weil der AOTF 10 die Funktion des Abzweigens eines optischen Signals mit einer bestimmten Wellenlänge und die Funktion des gleichzeitigen Hinzufügens eines optischen Signals mit der gleichen Wellenlänge wie das abgezweigte Signal aufweist. Von daher ist es lediglich notwendig, an dem AOTF 10 ein RF-Signal anzuwenden, welches die Frequenz aufweist, die einem die abzuzweigende oder hinzuzufügende Wellenlänge aufweisenden optischen Signal entspricht.
Ein hinzuzufügendes optisches Signal wird mit der an der linken Seite in 2 gezeigten Konfiguration erzeugt. Eine Laserdiode LD 19 ist eine Lichtquelle, und die Laserdioden 19, welche die Wellenlänge der hinzuzufügenden Signale aufweisen, sind für die Anzahl der hinzuzufügenden optischen Signale vorgesehen. Das von der Laserdiode LD 19 ausgegebene Licht mit den Wellenlängen λ1 bis λ8 wird temporär mit einem 8 × 8-Koppler 18 gemultiplext und dann demultiplext. Das Demultiplex-Licht wird mit einem optischen Verstärker 15 verstärkt und in einen AOTF 14 eingegeben, welcher als Wellenlängen-Auswahlfilter dient. Der AOTF 14 extrahiert von dem Licht, in welchem die Wellenlängen λ1 bis λ8 gemultiplext sind, jenes Licht, welches eine Wellenlänge aufweist, die bei der Übertragung eines optischen Signals verwendet werden muss. Das Licht, welches die mit dem AOTF 14 extrahierte Wellenlänge aufweist, wird mit einem Modulator 16 in ein optisches Signal moduliert. Von daher werden die erzeugten optischen Signale, die entsprechende Wellenlängen aufweisen, mit einem 8 × 1-Koppler 12 gemultiplext, mit einem optischen Verstärker 21 verstärkt und in den AOTF 10 eingegeben. Der AOTF 10 multiplext ein optisches Hinzufüg-Signal (Add-Signal) mit einem Durchlicht (through light), und dieses wird an ein Ausgabe-Terminal ausgegeben.
Wie zuvor beschrieben, kann im Prinzip lediglich ein durchstimmbarer akusto-optische Filter 10 die Funktion der OADM-Vorrichtung realisieren. Da allerdings die tatsächlichen Charakteristika eines AOTFs nicht exakt mit dem zuvor Beschriebenen übereinstimmen können, sind in der Praxis verschiedene Vorrichtungen erforderlich. Beispielsweise wird ein optisches Add-Signal, welches von einem Add-Portanschluss des AOTFs 10 eingegeben wird, nur teilweise an den Drop-Portanschluss ausgegeben, was zu einem Übersprechen des AOTFs 10 führt. Da das Add-Licht die gleiche Wellenlänge wie das Drop-Licht aufweist, entsteht ein Übersprechen, welches als Kohärenz-Übersprechen bezeichnet wird, wodurch ein optisches Signal außerordentlich verschlechtert wird. Wenn von daher eine OADM-Vorrichtung unter Verwendung eines AOTFs tatsächlich ausgebildet wird, muss das Kohärenz-Übersprechen vermieden werden.
Wenn der AOTF 10 nicht eine Wellenlänge hinzufügt bzw. abzweigt, wird der optische Verstärker 21 angehalten, oder es wird das ausgewählte Band des AOTFs 10 ausgesetzt. Wenn der optische Verstärker betrieben wird, wird, selbst wenn kein optisches Signal hinzugefügt wird, zum optischen Durchlicht ein ASE-Licht (ASE = amplified spontaneous emission; verstärkte spontane Emission) als Rauschen hinzugefügt, wodurch das Signal-zu-Rausch-Verhältnis verschlechtert wird. Wenn das ausgewählte Band des AOTFs 10 ausgesetzt ist, wird das ASE-Licht außerhalb des Bandes des optischen Durchlichtsignals hinzugefügt. Als ein Ergebnis hiervon kann die Verschlechterung des Signal-zu-Rausch-Verhältnis des optischen Durchlichtsignals vermieden werden.
3 ist ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel der Grundkonfiguration für die OADM-Vorrichtung zeigt, welche derart ausgebildet ist, dass sie einen tatsächlichen AOTF verwendet.
3 zeigt die Konfiguration, in welcher ein AOTF verwendet wird, um ein optisches Signal abzuzweigen. Ein von einem Eingabe-Terminal eingegebenes optisches Signal wird mit einem optischen Verstärker 30 verstärkt, um einen Verlust in der Übertragungsleitung zu kompensieren, und bei der ersten Stufe in einen AOTF 31 eingegeben. Der AOTF 31 der ersten Stufe zweigt lediglich einen Teil der optischen Signale ab, welche die abzuzweigende Wellenlänge aufweisen. Das optische Signal, welches durch den AOTF 31 der ersten Stufe hindurch gelaufen ist, wird bei der zweiten Stufe in einen AOTF 32 eingegeben, und es werden optische Signale abgezweigt, welche andere abzuzweigende Wellenlängen aufweisen. Von daher werden die abgezweigten optischen Signale mit einem Koppler 35 gemultiplext und entsprechend der Anzahl der Empfänger OR verzweigt. Gleichzeitig ist ein optisches Dämpfungsglied 38 am Terminal des Drop-Portanschlusses des AOTFs 31 vorgesehen. Das mit dem AOTF 32 abgezweigte Signal und das mit dem AOTF 31 abgezweigte optische Signal werden auf einen im wesentlichen gleichen Pegel gesetzt und in den Koppler 35 eingegeben, weil in dem AOTF ein nicht zu vernachlässigbarer Verlust vorliegt, und es gibt eine große Pegeldifferenz zwischen einem optischen Signal, welches durch einen AOTF gelaufen ist, und einem optischen Signal, welches durch zwei AOTF gelaufen ist. Wenn die abgezweigten Signale mit einer Pegeldifferenz zueinander übertragen werden, kann ein optisches Signal mit niedrigerem Pegel nicht in erfolgreicher Weise verstärkt werden, selbst wenn der optische Verstärker versucht, dieses am Empfangsterminal zu verstärken, oder bevor es das Empfangsterminal erreicht, zu verstärken, wodurch es nicht möglich ist, das Signal richtig zu empfangen. Von daher wird die angeforderte Wellenlänge eines abgezweigten Signals mit einem Wellenlängen-Auswahlfilter eines AOTFs, etc. ausgewählt und mit dem Empfänger OR empfangen.
Ein anderer Ausgabe-Portanschluss ist zum temporären Multiplexen von mit den durchstimmbaren akusto-optischen Filtern 31 und 32 abgezweigten optischen Signalen zu dem Koppler 35 hinzugefügt, und ein optisches Signal von diesem Ausgabe-Portanschluss wird in einen optischen Spektral-Monitor 39 eingegeben, um das Vorliegen eines abgezweigten optischen Signals, die Wellenlänge und die Leistung von jedem optischen Signal, etc. zu überwachen.
Das optische Signal, welches durch den ersten und zweiten AOTF 31 und 32 gelaufen ist, enthält lediglich das optische Signal mit der nicht abgezweigten Wellenlänge und wird in einen Koppler 33 als Durchlicht der OADM-Vorrichtung eingegeben. Von dem optischen Sender (Transmitter) OS wird mit einem Koppler 36 ein optisches Signal mit einer AM-modulierten Wellenlänge (die Wellenlänge eines abgezweigten optischen Signals) gemultiplext und als ein optisches Add-Signal bzw. optisches Hinzufüg-Signal in den Koppler 33 eingegeben. Von daher werden das in den Koppler 33 eingegebene Durchlicht und das in den Koppler 33 eingegebene Add-Licht miteinander gemultiplext, mit einem optischen Verstärker 34 verstärkt und über eine Übertragungsleitung ausgegeben.
In einem in 3 gezeigten Konfigurationsbeispiel werden sämtliche optischen Signale, die abgezweigt werden müssen, mit dem AOTF 31 der ersten Stufe und mit dem AOTF 32 der zweiten Stufe gemäß der Wellenlängen-Auswahlcharakteristik des AOTFs abgezweigt. Das heißt, wenn ein RF-Signal angewandt wird, weist der AOTF 31 eine weite bzw. breite Wellenlängen-Auswahlcharakteristik auf. Wenn von daher, wie es in dem Empfehlungsentwurf von ITU-T G.692 geregelt ist, mit einem 0,8 nm-Intervall festgelegte benachbarte optische Signale abgezweigt werden, tritt ein Übersprechen auf, und der Empfang beim Empfangsterminal wird unterbrochen. Von daher ist der AOTF 31 oder 32, welche tatsächlich mit einem Einzelblock angezeigt sind, als monolithisch ausgebildeter AOTF ausgebildet, der in Reihe auf einem Substrat angeordnet ist. Mit dieser Konfiguration kann die Wellenlängen-Auswahlcharakteristik eingeengt werden, allerdings nicht hinreichend genug. Von daher sind zwei Stufen von durchstimmbaren akusto-optischen Filtern vorgesehen. Bei der ersten Stufe werden beispielsweise die Wellenlängen eines optischen Signals sequentiell von einem Ende zu dem anderen Ende durchnummeriert, um lediglich diejenigen Wellenlängen abzuzweigen, welche gerade oder ungerade Ordnungszahlen aufweisen. Bei einer zweiten Stufe werden die optischen Signale, welche Wellenlängen von geraden oder ungeraden Ordnungszahlen aufweisen, die nicht bei der ersten Stufe abgezweigt wurden, abgezweigt. Mit dieser Konfiguration können zwei benachbarte optische Signale bei einem Wellenlängenintervall von 1,6 nm abgezweigt werden, wodurch selbst mit der Wellenlängen-Auswahlcharakteristik eines AOTFs in hinreichender Weise das Übersprechen reduziert wird.
Darüber hinaus kann mit der in 3 gezeigten Konfiguration ein optisches Add-Signal ohne Verwendung eines AOTFs direkt mit dem Koppler 33 gemultiplext werden. Wie zuvor dargelegt, weist der AOTF die Funktion des Hinzufügens (Add) eines optischen Signals auf, welches die gleiche Wellenlänge wie ein abgezweigtes optisches Signal aufweist. Wenn allerdings der AOTF die Funktion von sowohl des Hinzufügens (Add) als auch des Abzweigens (Drop) von Signalen aufweist, wird das Licht an der Hinzufüg-Seite (Add-Seite) mit dem Licht an der Abzweig-Seite (Drop-Seite) gemischt, wodurch ein Übersprechen erzeugt wird. Da gleichzeitig die Wellenlängen des Add-Lichts und des Drop-Lichts das gleiche kohärente Übersprechen erzeugen, wird die mit einem Übersprechen erzeugte Schwebkomponente groß, und das optische Signal kann bei dem Abzweigterminal nicht korrekt empfangen werden. Wenn eine entsprechende Wellenlänge von einem Durchlicht extrahiert wird, kann ein Add-Licht zu dem zur Verfügung stehenden Gitter gemultiplext werden (die Position der Wellenlänge von einem optischen Signal). Wie in 3 dargestellt, wird das Add-Licht zu dem Durchlicht gemultiplext.
In 3 werden zwei AOTF verwendet, um sämtliche optischen Signale, die abgezweigt werden müssen, zu verzweigen. Allerdings ist die Anzahl der AOTF nicht auf zwei beschränkt, und es können mehr als zwei AOTF enthalten sein. Wenn von daher eine Vielzahl von AOTF enthalten ist, kann das Intervall der Wellenlängen zwischen optischen Signalen, welche von optischen Signalen, die mit einem AOTF abgezweigt werden müssen, den dichtesten Wellenlängenwert aufweisen, vergrößert werden, wodurch ein Übersprechen reduziert wird.
4A und 4B sind Blockdiagramme, welche Beispiele der Konfiguration der OADM-Vorrichtung zum Rundsenden (Broadcasting) unter Verwendung von durchstimmbaren akusto-optischen Filtern zeigen.
Wie in 4A gezeigt, werden die Wellenlängen von λ1 bis λn hinsichtlich der Wellenlänge gemultiplext und von dem Eingabe-Terminal übertragen, mit einem optischen Verstärker 40 verstärkt und in einen Koppler 41 eingegeben. Der Koppler 41 verzweigt das eingegebene optische Signal in zwei Anteile, wobei ein Anteil hiervon in einen AOTF 42 eingegeben wird, und wobei der andere Anteil hiervon abgezweigt und in einen Koppler 46 einer Nebenstation eingegeben wird. Das in den Koppler 46 eingegebene optische Signal wird mit dem Koppler 46 verzweigt. Die Anzahl der Verzweigungen kann die Anzahl der Wellenlängen des als abgezweigtes Licht verwendeten Lichtes sein, oder sie kann die Gesamtanzahl der Wellenlängen sein. Da das mit dem Koppler 46 verzweigte optische Signal das optische Signal enthält, welches die Wellenlängen von λ1 bis λn aufweist, kann hiervon ein Wellenlängen-Auswahlfilter 48 ein Licht auswählen und extrahieren, welches die als abgezweigtes Licht zu verwendende Wellenlänge aufweist.
Andererseits wird die Wellenlänge, welche mit dem Wellenlängen-Auswahlfilter 48 von dem zu dem AOTF 42 übertragenen optischen Signal ausgewählt wurde, ferner mit dem AOTF 42 ausgewählt und an einen Auswahl-Portanschluss ausgegeben werden. Der Auswahl-Portanschluss ist nicht mit irgendeiner Einheit verbunden, und das ausgewählte optische Signal wird verworfen. Ein AOTF 43 ist ebenso hinter dem AOTF 42 vorgesehen, so dass, wie es zuvor unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurde, ein durchstimmbarer akusto-optische Filter einen Anteil des optischen Signals abzweigen kann, welches die abzuzweigende Wellenlänge aufweist, und so dass der andere AOTF die verbleibenden Wellenlängen des optischen Signals abzweigen kann, wodurch ein Übersprechen reduziert wird, wenn eine Wellenlänge ausgewählt ist.
Das Durchlicht, welches durch die beiden AOTF 42 und 43 gelaufen ist, wird in einen Koppler 44 eingegeben und mit einem Add-Licht gemultiplext. Wie unter Bezugnahme auf 2 beschrieben, wird eine angeforderte Wellenlänge von dem Licht von der Lichtquelle mit einem Wellenlängen-Auswahlfilter 49 als Add-Licht ausgewählt, mit einem Modulator 50 moduliert und in einen Koppler 47 eingegeben. Das mit dem Koppler 47 gemultiplexte Add-Licht wird in den Koppler 44 eingegeben, mit dem Durchlicht gemultiplext, mit einem optischen Verstärker 45 verstärkt und dann über eine Übertragungsleitung übertragen.
In diesem Beispiel wird das optische Add-Signal erzielt, indem Licht von einer Lichtquelle mit dem Wellenlängen-Auswahlfilter 49 ausgewählt wird, und indem dieses Licht dann mit einem Modulator 50 moduliert wird. Ferner kann ein optisches Add-Signal erzeugt werden, indem Licht von einer Lichtquelle moduliert wird, und indem dann eine Wellenlänge von dem Licht ausgewählt wird.
4B zeigt eine Broadcasting- bzw. Rundsende-Funktion.
Es sei angenommen, dass das optische Signal, welches die Wellenlänge von λ1 aufweist, mit den OADM-Vorrichtungen 1 bis 3 übertragen (broadcast) werden muss, wenn, wie es in 4B gezeigt ist, die in 4A gezeigte OADM-Vorrichtung mit einer Übertragungsleitung verbunden ist. Die OADM-Vorrichtung 1 zweigt die Wellenlänge von λ1 ab. Allerdings wählt der AOTF nicht die Wellenlänge λ1 aus oder fügt ein optisches Signal zu dem Wellenlängengitter von λ1 hinzu. Dann läuft das optische Signal, welches die Wellenlänge λ1 aufweist, durch die OADM-Vorrichtung 1 und wird in die OADM-Vorrichtung 2 eingegeben. Die OADM-Vorrichtung 2 zweigt ebenso das optische Signal ab, welches die Wellenlänge λ1 aufweist, und der AOTF wählt nicht die Wellenlänge λ2 aus. Dann wird das optische Signal, welches die Wellenlänge λ1 aufweist, zu der OADM-Vorrichtung 3 übertragen. Die OADM-Vorrichtung 3 zweigt die Wellenlänge λ1 ab. Der AOTF wählt die Wellenlänge λ1 aus und verwirft das optische Signal, welches die Wellenlänge λ1 aufweist. Als ein Ergebnis hiervon ist das von der OADM-Vorrichtung 3 ausgegebene optische Signal ein Signal, in welchem die Wellenlängen λ1 bis λn gemultiplext sind, und zwar so lange ein neues optisches Signal mit der Wellenlänge λ1 nicht hinzugefügt ist.
Da die OADM-Vorrichtungen 1 bis 3 die gleichen optischen Signale mit der Wellenlänge λ1 abzweigen können, kann demgemäß mit der in 4A gezeigten Konfiguration die Broadcast-Kommunikation auf einfache Weise realisiert werden.
5A und 5B sind Blockdiagramme, welche das Prinzip der redundanten Konfiguration eines AOTFs sowie eine Übertragungsleitung in der OADM-Vorrichtung zeigen.
5A zeigt die redundante Konfiguration des AOTFs in der OADM-Vorrichtung.
Ein 1 × 2-Schalter 60 ist beim Eingabe-Terminal der OADM-Vorrichtung vorgesehen, und zwei Übertragungspfade sind für das eingegebene optische Signal bereitgestellt und können untereinander geschaltet werden. Der durchstimmbare akusto-optische Arbeits-Filter und ein durchstimmbarer akusto-optischer Schutz-Filter sind an den beiden Ausgabe-Portanschlüssen des 1 × 2-Schalters 60 angeschlossen. Hinter jedem AOTF ist ein Wellenlängen-Multiplexer zum Multiplexen eines Add-Lichtes vorgesehen. Das heißt, die obere Konfiguration in 5A dient für die gegenwärtige Benutzung, und die untere Konfiguration dient für den Standby-Betrieb. Sie sind mit den beiden Eingabe-Portanschlüssen eines 1 × 2-Schalters 61 verbunden. Der 1 × 2-Schalter 61 schaltet von dem optischen Signal vom durchstimmbaren akusto-optischen Arbeits-Filter zu dem optischen Signal vom durchstimmbaren akusto-optischen Schutz-Filter und umgekehrt, so dass eines der optischen Signale über die Übertragungsleitung ausgegeben werden kann. Der 1 × 2-Schalter 61 ist bei dem Ausgabe-Terminal der OADM-Vorrichtung vorgesehen.
5B zeigt die redundante Konfiguration der Übertragungsleitung, die verschieden von der OADM-Vorrichtung ist.
Die Übertragungsleitung weist eine Duplex-Konfiguration, das heißt eine Arbeits- und eine Schutz-Konfiguration auf, und ist mit einem 1 × 2-Schalter 62 beim Eingabe-Terminal der OADM-Vorrichtung versehen. Der 1 × 2-Schalter 62 wählt die Arbeits-Übertragungsleitung oder die Schutz-Übertragungsleitung aus und überträgt ein optisches Signal zu dem durchstimmbaren akusto-optischen Filter. Hinter dem AOTF ist ein Wellenlängen-Multiplexer zum Multiplexen eines optischen Add-Signals vorgesehen und mit einem 1 × 2-Schalter 63 verbunden. Die Ausgabe-Portanschlüsse des 1 × 2-Schalters 63 sind mit den Arbeits- und den Schutz-Übertragungsleitungen verbunden, so dass der 1 × 2-Schalter 63 eine der Übertragungsleitungen auswählen kann, um ein optisches Signal zu übertragen.
In den 5A und 5B weist lediglich der AOTF oder die Übertragungsleitung eine Duplex-Konfiguration auf. Allerdings können sowohl die Übertragungsleitung als auch der AOTF eine Duplex-Konfiguration haben. In diesem Fall werden die 1 × 2-Schalter bei den Eingabe- und Ausgabe-Terminals der OADM-Vorrichtung durch den 2 × 2-Schalter ersetzt, und die Arbeits- und Schutz-Übertragungsleitungen und die durchstimmbaren akusto-optischen Arbeits- und Schutz-Filter sind mit den Eingabe-/Ausgabe-Portanschlüssen der 2 × 2-Schalter verbunden. Da in diesem Fall keine Handlungen stattfinden, wenn die 2 × 2-Schalter defekt sind, sollten die 2 × 2-Schalter ebenso eine Duplex-Konfiguration aufweisen, um ein betriebssichereres System zu erzeugen. Das heißt, ein 1 × 2-Schalter ist für jede der Arbeits- und Schutz-Übertragungsleitungen vorgesehen, so dass entweder der 2 × 2-Arbeits-Schalter oder der 2 × 2-Schutz-Schalter ausgewählt werden kann, um ein optisches Signal zu empfangen. Der 1 × 2-Schalter ist ebenso hinter dem 2 × 2-Schalter vorgesehen, so dass entweder der 2 × 2-Arbeits-Schalter oder der 2 × 2-Schutz-Schalter ausgewählt werden kann, um ein optisches Signal zu empfangen. Diese Konfiguration kann entweder beim Eingabe-Terminal oder beim Ausgabe-Terminal der OADM-Vorrichtung angewandt werden, und die Duplex-Konfiguration wird nicht nur bei dem AOTF und der Übertragungsleitung, sondern auch bei dem Schalter zum Schalten von der Arbeits-Konfiguration zu der Schutz-Konfiguration oder umgekehrt angewandt.
6 und 7 zeigen das erste Beispiel (1) der angewandten Konfiguration der OADM-Vorrichtung, welche einen AOTF verwendet.
Das über die Übertragungsleitung eingegebene optische Signal wird zunächst in einen optischen Verstärker (In-Line-Verstärker: ILA) eingegeben. Der optische Verstärker weist zwei Verstärkungsmedien auf (welche mit Dreiecken angezeigt sind). Bevor ein optisches Signal mit einem ersten Verstärkungsmedium verstärkt wird, wird ein Teil des optischen Signals verzweigt und in einen Schalter einer optischen Spektral-Überwachungseinheit eingegeben. Der Schalter der optischen Spektral-Überwachungseinheit schaltet sequentiell optische Eingabesignale, überträgt ein optisches Signal zu einem Spektral-Analyser SAU und analysiert und überwacht an jeder Stelle den Zustand des optischen Spektrums. Der Spektral-Analyser SAU wird mit einer Spektralanalyser-Steuerung SAU CNT gesteuert. Der Spektral-Analyser SAU analysiert sequentiell geschaltete und eingegebene optische Signale, gibt gleichzeitig die Daten des Analyseergebnisses aus und wird mit der Spektralanalyser-Steuerung SAU CNT gesteuert. Ein Steuersignal wird über die in 6 oder in 7 nicht dargestellte Steuerungsleitung derart übertragen, dass an jeder Stelle der Zustand des Spektrums optimal sein kann. Ansonsten kann ein Bediener dazu übergehen, direkt den Zustand des Spektrums zu überwachen.
Das mit dem ersten Verstärkungsmedium der optischen Verstärkungseinheit ILA verstärkte optische Signal wird in den Dispersionskompensations-Lichtleiter DCF eingegeben, um die Dispersion in der Übertragungsleitung zu unterdrücken. Dann wird das optische Signal in das zweite Verstärkungsmedium eingegeben, und das verstärkte optische Signal wird in die OADM-Vorrichtung eingegeben. Die mit dem zweiten Verstärkungsmedium verbundene BST-Einheit der optischen Verstärkungseinheit wird als „Booster" bezeichnet, und stellt einem Verstärkungsmedium, beispielsweise einer mit Erbium dotierten Glasfaser, Pumplicht zur Verwendung bei einer optischen Verstärkung bereit.
Das mit der optischen Verstärkungseinheit ILA verstärkte optische Signal wird für die zuvor beschriebene Redundanz in eine Schaltereinheit PSW 1 eingegeben. Die Schaltereinheit PSW 1 wird später detailliert beschrieben. Das durch die Schaltereinheit PSW 1 gelaufene optische Signal wird in ein durchstimmbares Filtermodul TFM eingegeben. Ein optischer Monitor ist am Eingabe-Terminal des durchstimmbaren Filtermoduls TFM vorgesehen, um zu überwachen, ob oder ob nicht Module geeignet miteinander verbunden sind, um die Leistung des eingegebenen optischen Signals zu erfassen, und um die (in den beigefügten Zeichnungen nicht dargestellte) Steuerungseinheit mit den Überwachungs- und Erfassungsergebnissen zu versorgen. Die Steuerungseinheit analysiert das Überwachungsergebnis und bestimmt, ob oder ob nicht die Module richtig angeschlossen und die optischen Signale normal übertragen werden. Wenn beispielsweise ein Modul nicht richtig angeschlossen ist, und wenn eine große Menge Licht austritt, ist dies für eine Person, die sich in der Nähe hiervon aufhält, gesundheitsgefährdend. Von daher muss der optische Schalter ausgeschaltet werden, oder es sollte irgendeine andere Handlung zum Zwecke der Sicherheit stattfinden. Solch ein optischer Monitor ist ebenso beim Ausgabe-Terminal des durchstimmbaren Filtermoduls TFM vorgesehen, und er weist im Prinzip die gleiche Funktion wie der beim Eingabe-Terminal des durchstimmbaren Filtermoduls TFM vorgesehene Monitor auf.
Das optische Signal, welches durch den optischen Monitor gelaufen ist, wird in einen AOTF 1 eingegeben. Der AOTF 1 wird mit dem Steuersignal von der Steuerung CNT von einer durchstimmbaren Filter-Treiberschaltung TFD gesteuert. Das heißt, das Steuersignal von der Steuerung CNT wird an der Schaltung angewandt (in 6 weist die Schaltung einen Verstärker und eine PLL-Schaltung auf), um ein RF-Signal zu erzeugen, und das derart erzeugte RF-Signal wird an dem AOTF 1 und an dem AOTF 2 angewandt. In dem AOTF 1 werden, wie es beispielsweise zuvor beschrieben wurde, jene optischen Signale, welche Wellenlängen mit einer geraden Ordnungszahl aufweisen, ausgewählt und zu dem in 6 gezeigten oberen Portanschluss ausgegeben. Das optische Signal, welches durch den AOTF 1 gelaufen ist, wird in den Polarisationsmodus-Dispersionskompensator PMD eingegeben.
Wie es später beschrieben wird, wandelt der AOTF lediglich die Mode des optischen Signals um, welches eine bestimmte Wellenlänge hat, und zwar indem das TE-Mode-Licht und das TM-Mode-Licht des eingegebenen optischen Signals mit der akustischen Oberflächenwelle (SAW) zusammenwirken, und der AOTF schaltet die Ausgabe-Portanschlüsse. Der AOTF ist normalerweise aus einem Doppelbrechungsmaterial, wie etwa Lizium-Niobat, hergestellt, und es tritt ein Unterschied in der Übertragungsgeschwindigkeit zwischen der PE-Mode und der TM-Mode des optischen Signals auf, wenn dieses ohne eine Interaktion durchläuft. Hier beträgt die Zeitdifferenz in etwa 50 ps, wenn eine durchstimmbare akusto-optische Filtervorrichtung eine 3-stufige Konfiguration aufweist (was später beschrieben wird). Es ist erforderlich, dass die OADM-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einem System verwendet wird, welches die Übertragungsgeschwindigkeit von 10 GBit pro Sekunde aufweist. Allerdings beträgt bei einer Geschwindigkeit von 10 GBit pro Sekunde der einem Bit zugeordnete Zeitschlitz in etwa 100 ps. Da von daher die Polarisationsmode-Dispersion, welche beim Durchlaufen durch den AOTF erzeugt wird, bewirkt, dass die beiden Moden in einem Zeitschlitz in etwa eine 50%-ige Differenz aufweisen, kann das optische Signal, so wie es ist, nicht normal empfangen werden. Als ein Ergebnis hiervon wird immer dann ein Polarisationsmode-Dispersionskompensationsprozess durchgeführt, sobald das Licht durch einen AOTF gelaufen ist. Ein typisches Verfahren zum Kompensieren der Polarisationsmode-Dispersion besteht darin, die Achse einer PANDA-Lichtleiterfaser etc., welche ebenso eine Polarisationsmode-Dispersion aufweist, normal mit der Achse des AOTFs zu verbinden. Mit dieser Verbindung breitet sich die in dem AOTF schnelle Mode langsam durch die PANDA-Lichtleiterfaser aus, während sich die in dem AOTF langsame Mode schnell durch die PANDA-Lichtleiterfaser ausbreitet. Die Länge der PANDA-Lichtleiterfaser, welche erforderlich ist, um die Polarisationsmode-Dispersion des AOTFs zu kompensieren, beträgt in etwa 20 Meter, und zwar abhängig von den Charakteristika des AOTFs, der PANDA-Lichtleiterfaser etc.
Andererseits breitet sich in dem AOTF unter Zusammenwirken mit der akustischen Oberflächenwellenlänge SAW ein hinsichtlich der Wellenlänge ausgewähltes optisches Signal, das heißt das optische Signal beim Drop-Terminal bzw. Abzweig-Terminal aus, nachdem es in den TM-Mode umgewandelt wurde, wenn das optische Signal in dem TE-Mode eingegeben wird, und nachdem es in den TE-Mode umgewandelt wurde, wenn das optische Signal in dem TM-Mode eingegeben ist. von daher wird die Zeit, innerhalb welcher die Dispersion in dem TE-Mode auftritt, gleich zu der Zeit, in welcher die Dispersion in dem TM-Mode auftritt. Demgemäß wird das Licht, welches zunächst in dem TE-Mode und in dem TM-Mode eingegeben wird, jeweils in das Licht im TM-Mode und im TE-Mode umgewandelt, während es sich in dem AOTF ausbreitet, wodurch keine Polarisationsmode-Dispersion erzeugt wird.
Das optische Signal, welches durch den Polarisationsmode-Dispersionskompensator PMD gelaufen ist, wird in eine optische Verstärkungseinheit TFA eingegeben, und das optische Signal wird mit dem Verstärkungsmedium verstärkt. Das optische Signal, welches durch den AOTF 1 gelaufen ist, hat aufgrund der Verluste in dem AOTF an Intensität verloren. Demgemäß besteht ein Unterschied zwischen dem optischen Signal, welches in den AOTF 2 eingegeben und darin abgezweigt wird, und dem optischen Signal, welches in dem AOTF 1 abgezweigt wird, wodurch eine Kompensation dieser Differenz erforderlich ist. Beispielsweise beträgt der Verlust in einem AOTF in etwa 10 dB. In den mit der optischen Verstärkungseinheit TFA verstärkten optischen Signalen werden diejenigen optischen Signale verzweigt, welche Wellenlängen aufweisen, die den ungeraden Zahlen zugeordnet sind, und die verbleibenden optischen Signale laufen in dem AOTF 2 hindurch.
Die in den durchstimmbaren akusto-optischen Filtern 1 und 2 abzuzweigenden und zu verzweigenden optischen Signale werden mit dem 2 × 2-Koppler gemultiplext, erneut mit der optischen Verstärkungseinheit TFA verstärkt und zu der Nebenstation übertragen. Andererseits wird das von dem anderen Port-Anschluss des 2 × 2-Kopplers 1 ausgegebene optische Signal über ein optisches Dämpfungsglied in einen Spektral-Analyser SAU der optischen Spektral-Überwachungseinheit eingegeben, und es wird bestimmt, ob oder ob nicht die Wellenlänge oder die Leistung des abgezweigten Signals einen bestimmten Standard erfüllt.
Das optische Signal, welches durch den AOTF 2 gelaufen ist, wird in den Polarisationsmode-Dispersionskompensator PMD eingegeben, wie es zuvor beschrieben wurde, und dann über die optische Monitoreinheit in den 2 × 2-Koppler 2 der Schaltereinheit PSW 2 eingegeben, nachdem die Polarisationsmode-Dispersion kompensiert wurde. Ebenso wird ein optisches Add-Signal in den 2 × 2-Koppler 2 der Schaltereinheit PSW 2 eingegeben. Das optische ADD-Signal wird mit einem optischen Verstärker PWA 1 verstärkt, um den während der Übertragung von der Nebenstation erzeugten Verlust zu kompensieren. Ferner wird die Dispersion mit dem Dispersionskompensations-Lichtleiter DCF kompensiert, und dann wird das optische Signal in den 2 × 2-Koppler 2 eingegeben. Das optische Durchlichtsignal und das optische Add-Signal werden über einen Schalter für die Redundanz in den optischen Verstärker PWA 2 eingegeben, mit dem Pumplicht von den Booster-Einheiten BST 3 und 4 verstärkt und mit einem Koppler verzweigt. Die meisten optischen Signale werden von dem Koppler zu der Übertragungsleitung ausgegeben, allerdings wird ein Teil der Signale zu einer optischen Spektral-Überwachungseinheit zur Analyse des Wellenlängenversatzes und der Leistung des optischen Signals mit jeder Wellenlänge übertragen. Ein optisches Signal wird mit dem optischen Verstärker PWA 2 verstärkt, um den beim Durchlaufen durch die gesamte OADM-Vorrichtung erzeugten Verlust zu kompensieren.
7 zeigt ein Beispiel der Konfiguration der Nebenstation in dem System, welches die in 6 gezeigte OADM-Vorrichtung verwendet.
Ein optisches Signal, welches mit dem durchstimmbaren Filtermodul TFM abgezweigt wurde, wird hinsichtlich der Wellenlänge mit dem Wellenlängen-Demultiplexer der Nebenstation demultiplext. In dem in 7 gezeigten Fall wird das optische Signal hinsichtlich der Wellenlänge in 32 Wellen demultiplext, welche die Wellenlängen λ1 bis λ32 aufweist. Das optische Signal, welches jede dieser Wellenlängen aufweist, wird mit einer opto-elektrischen Wandlereinheit OE des bestehenden optischen Netzwerkes empfangen, in ein elektrisches Signal umgewandelt und weiter in ein Signal zur Verwendung in dem Netzwerk umgewandelt, beispielsweise in ein optisches Signal, welches die in dem Netzwerk verfügbare Wellenlänge aufweist, wenn es ein optisches 1-Wellen-Netzwerk ist. Andererseits wird in der Signal-Ausgabeeinheit des bestehenden optischen Netzwerkes, etc. das elektrische Signal mit der elektro-optischen Wandlereinheit EO in die Wellenlängen λ1 bis λ32 des optischen Signals umgewandelt, welches, wie es in 6 gezeigt ist, abgezweigt wurde. Diese optischen Signale werden mit einem Dämpfungsglied auf relative Pegel eingestellt bzw. ausgerichtet, mit einem Wellenlängen-Multiplexer hinsichtlich der Wellenlänge multiplext und mit der in 6 gezeigten OADM-Vorrichtung als optische Add-Signale übertragen.
6 zeigt ein optisches Drop-Signal, welches 32 Wellenlängen aufweist, und als ob sämtliche dieser 32 Wellenlängen verwendet werden. Wenn allerdings das System gestartet wird, ist es nicht notwendig, sämtliche dieser Wellenlängen zu verwenden, das heißt lediglich ein Teil hiervon kann verwendet werden. In diesem Fall ist die Anzahl der mit dem in 6 gezeigten durchstimmbaren Filtermodul TFM abgezweigten Wellenlängen kleiner als 32.
Wenn der Wellenlängen-Demultiplexer das optische Signal in optische Signale verzweigt hat, welche, wie es in 6 gezeigt ist, entsprechende Wellenlängen aufweisen, dann ist es schwierig, die zu empfangende Wellenlänge geeignet zu ändern. Wenn es beispielsweise erforderlich ist, dass beim Empfangsterminal ein optisches Signal mit der gleichen Wellenlänge empfangen werden muss, muss ein Signal von einem Port-Anschluss des Wellenlängen-Demultiplexers verzweigt werden. Wenn allerdings die ursprüngliche Konfiguration nicht solch einen Prozess zulässt, muss erneut ein Koppler etc. zum Verzweigen eines optischen Signals von einem Port-Anschluss vorgesehen sein.
Die 8 und 9 zeigen das zweite Beispiel der angewandten Konfiguration der OADM-Vorrichtung, welche einen AOTF verwendet.
Die in 8 gezeigte Konfiguration ist die gleiche wie jene, welche in 6 gezeigt ist, und auf eine detaillierte Beschreibung hiervon wird verzichtet.
Ein über eine Übertragungsleitung eingegebenes optisches Signal wird mit einer optischen Verstärkungseinheit ILA verstärkt. Der Dispersionskompensations-Lichtleiter kompensiert die Dispersion, und das optische Signal wird in die Schalter-Einheit PSW 1 eingegeben. Die Schalter-Einheit PSW 1 ist derart ausgebildet, um zum Zwecke der Redundanz Arbeits- und Schutz-Konfigurationen bereitzustellen. Das von der Schalter-Einheit PSW 1 ausgegebene optische Signal läuft durch die optische Monitoreinheit des durchstimmbaren Filtermoduls TFM. Das optische Drop-Signal wird mit den durchstimmbaren akusto-optischen Filtern 1 und 2 abgezweigt und in den 2 × 2-Koppler 1 eingegeben.
Ein Teil der Ausgabe von dem 2 × 2-Koppler 1 wird in den Spektral-Analyser SAU eingegeben, und das Spektrum wird analysiert. Das optische Drop-Signal, welches mit dem 2 × 2-Koppler 1 gemultiplext ist, wird zunächst mit dem optischen Verstärker verstärkt, und dann mit dem 1 × 4-Koppler verzweigt. In 8 beträgt die Anzahl der Wellenlängen 4, allerdings ist dies nicht auf 4 beschränkt. Das mit dem 1 × 4-Koppler verzweigte optische Signal enthält sämtliche Drop-Wellenlängen, und der AOTF der Empfangseinheit TRB 1 in der Nebenstation extrahiert jede Wellenlänge. Dieser AOTF weist die Funktion des Extrahierens einer bestimmten Wellenlänge von den von dem 1 × 4-Koppler empfangenen optischen Signalen auf. Wenn es nicht erforderlich ist, die Wellenlänge des abzuzweigenden optischen Signals zu ändern, kann ein allgemeiner Bandpass-Filter verwendet werden. Ein AOTF wird verwendet, um in flexibler Weise auf eine Anforderung vom Nutzer dieses Systems zu reagieren. Der Nutzer fordert normalerweise an, die Wellenlänge eines optischen Signals zu ändern, welches während der Operation des Systems hinzugefügt bzw. abgezweigt werden muss. Der AOTF der Nebenstation, welcher ein Wellenlängen-Auswahlfilter ist, wird mit der Steuerung PFC des durchstimmbaren Filters gesteuert, die nun in 8 gezeigt ist. In 8 sind lediglich zwei AOTF vorgesehen, allerdings können vier AOTF vorgesehen sein, wenn für optische Drop-Signale vier Wellen verwendet werden.
Das Durchlicht, welches nicht mit dem AOTF 1 abgezweigt wurde, wird in einen optischen Verstärker eingegeben, nachdem es mit dem Polarisationsmode-Dispersionskompensator PMD in einem Polarisationsmode-Dispersionskompensationsprozess verarbeitet wurde, und es wird dann in dem AOTF 2 eingegeben. Von daher sind, wie es zuvor beschrieben wurde, zwei Stufen von durchstimmbaren akusto-optischen Filtern vorgesehen, um einen Teil der Wellenlängen mit einem AOTF abzuzweigen, beispielsweise die optischen Signale, welche Wellenlängen geraden Ordnungszahlen aufweisen, und um die übrigen Wellenlängen mit dem anderen AOTF abzuzweigen, beispielsweise die Wellenlängen mit den ungeraden Ordnungszahlen. Mit dieser Konfiguration kann das Übersprechen minimiert werden, welches mit einer relativ großen Halbwertsbreite der Wellenlängen-Auswahlcharakteristik des AOTFs erzeugt wird. Nachdem das optische Signal durch den AOTF 2 gelaufen ist, kompensiert der Polarisationsmode-Dispersionskompensator PMD die Polarisationsmode-Dispersion, und das optische Signal läuft durch den optischen Monitor und wird dann in den 2 × 2-Koppler CPL 2 der Schalter-Einheit PSW 2 eingegeben und mit einem optischen Add-Signal gemultiplext. In dem in 8 gezeigten Fall sollten ebenso vier Wellenlängen des Add-Lichtes vorhanden sein, da hier vier Wellenlängen von Drop-Licht vorliegen. Ein 1 × 8-Koppler ist in dem Koppler CPL 4 für eine zukünftige Ausbaukonfiguration vorgesehen. Allerdings werden gegenwärtig lediglich die Port-Anschlüsse 1 bis 4 verwendet. Das optische Add-Signal 4 wird mit dem optischen Verstärker PWA 1 verstärkt. Nachdem der Dispersionskompensations-Lichtleiter DCF die Dispersion kompensiert hat, wird das optische Signal in den 2 × 2-Koppler CPL 2 in der Schalter-Einheit PSW 2 eingegeben. Das Durchlicht und das Add-Licht werden miteinander gemultiplext und beim Ausgang-Terminal der OADM-Vorrichtung in den optischen Verstärker PDA 2 eingegeben, nachdem es (zum Schalten zwischen der Lauf- und der Standby-Konfiguration) durch den Schutz-Schalter gelaufen ist. Nach der Eingabe in den optischen Verstärker PWA 2 wird das optische Signal mit Pumplicht-Quellen PST 3 und 4 verstärkt, um dieses hinsichtlich der Leistung zu verstärken, und dann über den Koppler CPL zur Übertragungsleitung ausgegeben. Ein Teil des optischen Signals, welches mit dem Koppler CPL verzweigt wurde, wird zu dem Spektral-Analyser SAU zum Analysieren des Status des von der OADM-Vorrichtung ausgegebenen optischen Spektrums übertragen, und es wird bei der Überwachung verwendet, ob oder ob nicht die OADM-Vorrichtung normal arbeitet.
9 zeigt die Konfiguration des Add-Licht-Übertragungsterminals der Nebenstation.
Die optische Add-Signal-Übertragungseinheit weist eine Laseranordnung, eine optische Modulationseinheit und eine in 9 nicht gezeigte elektrische ADM-Vorrichtung (E ADM) auf. Die zu übertragenden Daten werden von der elektrischen ADM-Vorrichtung als elektrische Signale übertragen und als Treibersignal zur Verwendung beim Modulieren eines Lichtes von der Laseranordnung verwendet.
Die Laseranordnung weist eine Vielzahl von Laserdioden zum Ausgeben von Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen auf. Sie sind in Laserdiodeneinheiten LDU #1 bis #4 angeordnet. Zum Zwecke der Redundanz gibt es eine andere Konfiguration, welche verwendet wird, wenn ein Fehler auftritt. Es liegt eine Lauf-Konfiguration (Arbeit) und eine Standby-Konfiguration (Schutz) für die Laserdiodeneinheit LDU vor. Darüber hinaus sind 32 Laserdioden vorgesehen, um unterschiedliche Wellenlängen auszugeben, so dass die Wellenlänge des hinzuzufügenden optischen Signals in irgendeine der 32 Wellenlängen umgewandelt werden kann. Das von diesen Laserdioden ausgegebene Licht wird mit einem Wellenlängen-Multiplexer gemultiplext, um Licht zu erzeugen, in welchem 1 bis 32 Wellenlängen gemultiplext sind. Mit der redundanten Laserdiodeneinheit liegt für den Wellenlängen-Multiplexer eine Lauf- und eine Standby-Konfiguration vor.
Nach der Ausgabe von dem Wellenlängen-Multiplexer wird das Licht mit einer optischen Verstärkungseinheit verstärkt. Die optische Verstärkungseinheit ist ebenso in einer redundanten Konfiguration ausgebildet. Das heißt, die optische Verstärkungseinheit weist zwei Verstärkungsmedien auf, zwischen welchen ein Dämpfungsglied eingefügt ist. Das Dämpfungsglied stellt die Intensität des auf das Verstärkungsmedium bei der zweiten Stufe einfallenden Lichtes ein. Nachdem das optische Signal mit dem Verstärkungsmedium verstärkt wurde, wird ein Teil des Signals mit einem Koppler CPL verzweigt und in eine Kopplereinheit CPL 3 eingegeben. Das verzweigte optische Signal wird in die Spektral- Analysereinheit SAUL eingegeben. Die Spektral-Analysereinheit SAUL weist eine Spektral-Analysersteuerung SAU CNT und einen Spektral-Analyser SAU auf, welcher mit der Spektral-Analysersteuerung gesteuert wird. Der Koppler CPL gibt ein Ausgabelicht an einen optischen Monitor-Portanschluss aus, was erforderlich ist, wenn der Systemoperator manuell das Ausgabelicht von der Laseranordnung überprüft. Das Analyseergebnis von der Spektral-Analysereinheit wird zu der in 9 nicht dargestellten Laserdiodensteuerung LDC übertragen und verwendet, um die Laserdioden zu steuern. Wie es in 9 gezeigt ist, sind sowohl die Spektral-Analysereinheit SAUL als auch die Laserdioden-Steuerungseinheit LDC in einer redundanten Weise ausgebildet.
Von daher sind eine Vielzahl von Laserdioden mit unterschiedlichen Wellenlängen vorgesehen, und das Licht wird mit seiner Multiplex-Wellenlänge verwendet, weil der Laser, der ausgelegt ist, eine oszillierende Wellenlänge zu modifizieren, äußerst instabil ist und in der optischen Kommunikation ineffizient funktioniert, in welcher die oszillierende Wellenlänge vollkommen stabil sein soll.
Nachdem das von einer Vielzahl von Laserdioden ausgegebene Licht gemultiplext wurde, wird es mit einem optischen Verstärker verstärkt und in einen 1 × 8-Koppler der Kopplereinheit CPL 3 eingegeben. Der 1 × 8-Koppler verzweigt lediglich das eingegebene Licht, welches die Wellenlänge aufweist, die für ein optisches Add-Signal verwendet werden muss, und überträgt das Licht zu der optischen Modulationseinheit. Da in diesem Fall lediglich vier Wellenlängen des hinzuzufügenden bzw. abzuzweigenden optischen Signals vorliegen, sind gegenwärtig nur vier Portanschlüsse des 1 × 8-Kopplers angeschlossen. Die übrigen Portanschlüsse werden verwendet, um einem (in 9 nicht gezeigten) optischen Modulator Licht bereitzustellen, wobei der optische Modulator für die Kommunikationsleitung in der entgegengesetzten Richtung vorgesehen ist.
Die mit dem Ausgabe-Portanschluss des 1 × 8-Kopplers verbundene Glasfaser dient für die Lichtübertragung zur optischen Modulationseinheit, welche einen Modulator aufweist, der für jede der Wellenlänge des hinzuzufügenden optischen Signals vorgesehen ist. In 9 ist die Konfiguration mit lediglich einem Modulator gezeigt, allerdings sind tatsächlich vier Modulationsvorrichtungen der gleichen Konfiguration vorgesehen. Von dem von der Laseranordnung übertragenden Licht wird das Licht, welches die Wellenlänge aufweist, die für Add-Licht verwendet werden muss, bei der ersten Stufe einer Wellenlängen-Auswahleinheit TFR 1 mit dem AOTF ausgewählt. Das ausgewählte Licht mit der Wellenlänge wird in einen Modulator Mod der Modulatoreinheit eingegeben. Andererseits werden Daten als optisches Signal mit einer bestimmten Wellenlänge von der elektrischen ADM-Vorrichtung übertragen, mit dem Empfänger OR empfangen und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Das elektrische Signal wird mit einem Verteiler verzweigt und über einen digitalen Flip-Flop-D-FF und über einen elektrischen Verstärker dem Modulator Mod zugeführt. Der Modulator Mod empfängt das elektrische Signal, moduliert die Ausgabe des optischen Signals, welches die mit dem AOTF bei der ersten Stufe der Wellenlängen-Auswahleinheit ausgewählte Wellenlänge aufweist. Das modulierte optische Signal wird mit den 1 × 2-Kopplern verzweigt, wobei einer der 1 × 2-Koppler mit der Steuerung erfasst wird, um zu prüfen, ob oder ob nicht das optische Signal richtig moduliert wurde. Das Erfassungsergebnis wird zum elektrischen Verstärker rückgekoppelt, und eine Einstellung bzw. ein Abgleich wird derart durchgeführt, dass der Modulator Mod stabil arbeiten kann.
Von daher wird das mit dem Modulator Mod modulierte optische Signal mit einem optischen Verstärker POA verstärkt, in den AOTF bei der zweiten Stufe der Wellenlängen-Auswahleinheit eingegeben und als optisches Add-Signal übertragen. Nachdem das Signal mit dem optischen Verstärker POA verstärkt wurde, wird es dann erneut durch den AOTF geschickt, um das in dem optischen Verstärker POA erzeugte Rauschen zu entfernen. Dieser AOTF ist derart ausgebildet, um die gleiche Wellenlänge wie in den durchstimmbaren akusto-optischen Filtern in der früheren Stufe der Wellenlängen-Auswahleinheit auszuwählen.
Wenn die Wellenlänge des hinzuzufügenden Lichtes von dem mit der Laseranordnung bereitgestellten Licht ausgewählt wird, wird ein durchstimmbarer akusto-optische Filter verwendet, und nicht ein Filter zum Auswählen einer Wellenlänge von einem festgelegten Typ, weil der AOTF auf einfache Weise eine auszuwählende Wellenlänge ändern kann, wenn die Wellenlänge eines hinzuzufügenden bzw. abzuzweigenden optischen Signals geändert werden muss.
Der optische Verstärker POA in der zuletzt genannten Stufe des Modulators Mod kann ein 1-Wellen-Verstärker sein, und zwar indem zunächst lediglich eine Welle ausgewählt wird, die für ein optisches Add-Signal mit dem AOTF in der früheren Stufe der Wellenlängen-Auswahleinheit verwendet werden muss, um dadurch einen kleinen Verstärker zu realisieren. Wie es zuvor beschrieben wurde, kann ein optisches Signal zunächst moduliert werden, und eine Wellenlänge kann später ausgewählt werden. Allerdings muss in diesem Fall der Verstärker in der zuletzt genannten Stufe des Modulators ein optischer Verstärker für ein Wellenlängen-Multiplex-Licht sein. Von daher ist ein größerer Verstärker kostenaufwendiger.
Die 10 und 11 zeigen das dritte Beispiel der angewandeten Konfiguration der OADM-Vorrichtung, welche einen AOTF verwendet.
10 zeigt eine Übertragungsleitung, welche in einer redundanten Weise als Arbeits- und Schutz-Konfiguration ausgebildet ist. Wie es später beschrieben wird, kann eine Übertragungsleitung in unterschiedlichen Arten in einer redundanten Weise ausgelegt sein. Beispielsweise kann ein UPSR (uni-direktionaler Übertragungspfad-Schalterring), ein 2-Faser- oder ein 4-Faser BLSR (bi-direktionaler Leitungs-Schalterring), etc. angenommen werden. 10 zeigt einen 4-Faser-BLSR, bei welchem sich die Übertragungsleitung (PB) auf ein Übertragungskabel zu dem LB-Schalter bezieht, welcher in der OADM-Vorrichtung in der Übertragungsleitung in der entgegengesetzten Richtung der 4-Faser-BLSR vorgesehen ist. Die Übertragungsleitung (P) bezieht sich auf ein Übertragungskabel zum optischen 1 + 1-Schutz-Schalter (1 + 1 SW), welcher in der OADM-Vorrichtung in der Übertragungsleitung in der entgegengesetzten Richtung der 4-Faser-BLSR vorgesehen ist. Sie sind für die redundante Übertragungsleitung und die redundante OADM-Vorrichtung vorgesehen. Das redundante System wird später beschrieben.
Das über die Lauf-Übertragungsleitung eingegebene optische Signal wird mit einer optischen Verstärkungseinheit ILA verstärkt, und die Dispersion wird mit dem Dispersionskompensations-Lichtleiter DCF kompensiert. Dann wird das Signal in die Schaltereinheit PSW 1 eingegeben. Die Schaltereinheit PSW 1 weist einen LB-Schalter und einen 1 + 2-Schalter auf. Tatsächlich kann einer von diesen in Abhängigkeit davon vorgesehene sein, ob in dem Netzwerk ein 2-Faser-BLSR oder ein 4-Faser-BLSR verwendet wird.
Nachdem das optische Signal durch die Schaltereinheit PSW 1 gelaufen ist, wird mit der zuvor beschriebenen Funktion des durchstimmbaren Filtermoduls Drop-Licht abgezweigt, und das Signal wird in die Kopplereinheit CPL 1, welche einen 1 × 8-Koppler aufweist, eingegeben. Der 1 × 8-Koppler verzweigt ein optisches Wellenlängen-Multiplex-Signal, welches alle abgezweigten Wellenlängen enthält, in acht Anteile und überträgt diese zur Empfangseinheit der Nebenstation. Nach dem Durchlauf durch das abstimmbare Filtermodul wird das optische Signal in den 2 × 2-Koppler der Schaltereinheit PSW 2 eingegeben. Das von der Nebenstation übertragene optische Add-Signal wird mit dem 1 × 8-Koppler der Kopplereinheit CPL 4 gemultiplext und mit dem optischen Verstärker PWA 1 verstärkt. Die Dispersion des verstärkten optischen Signals wird mit dem Dispersionskompensations-Lichtleiter DCF kompensiert, und mit Hilfe des 2 × 2-Kopplers der Schaltereinheit PSW 2 hinsichtlich der Wellenlänge mit Durchlicht gemultiplext.
Für jedes optisches Add-Signal mit jeder Wellenlänge ist vor dem 1 × 8-Koppler der Kopplereinheit CPL 4 ein optischer Monitor vorgesehen. Der Monitor dient dazu, um zu prüfen, ob die Kopplereinheit CPL 4 richtig angeordnet ist.
Das Durchlicht und das Add-Licht, die mit dem 2 × 2-Koppler gemultiplext wurden, laufen durch den 1 + 1-Schalter, der zum Zwecke der Redundanz vorgesehen ist, und durch den LB-Schalter, und sie werden dann für eine Übertragung über die Übertragungsleitung mit dem optischen Verstärker PWA 2 verstärkt.
11 zeigt die Konfiguration an der Seite der Nebenstation in dem in 10 gezeigten angewandten Beispiel.
An der Empfangsseite sind die Empfänger TRB #1 bis #8 (1) für die Anzahl der optischen Signale vorgesehen, die von der OADM-Vorrichtung abgezweigt und verzweigt wurden. In 11 ist zum Zwecke der Übersicht die Konfiguration von lediglich dem Empfänger TRB #1 gezeigt.
Zunächst enthält das abgezweigte optische Signal acht Wellen. Wenn das optische Signal in den Empfänger TRB #1 (1) eingegeben wird, wird es mit einem optischen Verstärker AMP 1 verstärkt. Der optische Verstärker AMP 1 empfängt Pumplicht von der Pumplicht-Quelle BST. Das verstärkte optische Signal wird in die Anzahl der Wellenlängen der optischen Signale, die mit dem 1 × 4-Koppler der Koppler-Einheit CPL 2 abgezweigt wurden, verzweigt. In diesem Beispiel wird das Signal in vier Anteile verzweigt. Dann werden diese in die Transpondereinheit #1 zum Umwandeln der Wellenlänge eines optischen Signals eingegeben. Obwohl hier auf die detaillierte Konfiguration verzichtet wurde, liegen vier Transpondereinheiten #1 bis #4 vor, und jeder von diesen empfängt ein von dem 1 × 4-Koppler ausgegebenes optisches Signal.
Wenn das optische Signal in die Transpondereinheit #1 eingegeben wird, wird mit dem durchstimmbaren akusto-optischen Filter, welcher als Wellenlängen-Auswahlfilter funktioniert, ein optisches Signal mit einer Wellenlänge ausgewählt und mit dem optischen Empfänger OR in ein elektrisches Signal umgewandelt. Das elektrische Signal wird mit dem Verteiler in zwei Signale verzweigt und über den digitalen Flip-Flop-D-FF und den Verstärker dem Modulator Mod zugeführt. Der Modulator Mod empfängt das Licht von der Laseranordnung LDBK an der Übertragungsseite. Eine geeignete Wellenlänge wird mit dem AOTF 1 von den von der Laseranordnung LDBK übertragenen Wellenlängen ausgewählt und dann ausgegeben. Das ausgegebene optische Signal wird mit dem optischen Verstärker POA verstärkt, und die Rauschanteile des Verstärkers werden mit dem AOTF 2 entfernt. Dann wird das optische Signal zu einem anderen Netzwerk etc. übertragen. Wenn von daher Daten zu einem anderen Netzwerk übertragen werden, kann ein abgezweigtes optisches Signal, so wie es ist, nicht übertragen werden. Als ein Ergebnis hiervon ist eine Transpondereinheit bzw. Wandlereinheit vorgesehen, um die Wellenlänge eines optischen Signals in eine optionale Wellenlänge umzuwandeln. Die Ausgabe von dem Modulator Mod wird mit einem 1 × 2-Koppler verzweigt, mit der Steuerung erfasst und rückgekoppelt, um die Operation des Modulators Mod zu stabilisieren.
Von daher ist die Operation bzw. der Betrieb der Transpondereinheit an der Empfangsseite im Prinzip gleich zu der in 9 gezeigten optischen Modulationseinheit.
Bei der Sendeseite wird das Licht zur Verwendung bei der Modulation von der in 11 nicht gezeigten Laseranordnung LDBK übertragen. Das Licht wird zur Kopplereinheit CPL 5 der Sendereinrichtungen #1 bis #8 (2) übertragen. Wenn das Licht eingegeben wird, läuft es zunächst durch den optischen Monitor zum Überwachen, ob oder ob nicht die Kopplereinheit CPL5 erfolgreich angeschlossen ist. Dann wird es in acht Lichtstrahlen verzweigt und mit den optischen Verstärkern AMP #1 bis #4 verstärkt. Von den acht Lichtstrahlen werden lediglich vier Lichtstrahlen verwendet, um ein Add-Licht-Signal zu erzeugen, und die anderen vier Lichtstrahlen werden als Wellenlängen-Konversationslicht für das optische Signal zur Transpondereinheit an der Empfangsseite übertragen.
Von dem Licht der Laseranordnung werden die zum Erzeugen eines optischen Add-Signals verwendeten vier Lichtstrahlen in den AOTF 3 der Transpondereinheit #5 eingegeben, und die Wellenlänge zum Erzeugen eines optischen Add-Signals wird ausgewählt und zur Modulatoreinheit Mod übertragen. Die Daten, welche als optisches Signal von einem anderen Netzwerk übertragen werden, und deren Add-Licht moduliert werden muss, werden mit dem optischen Verstärker AMP 2 verstärkt. Dann werden sie mit dem 1 × 4-Koppler verzweigt. Die Wellenlänge wird mit dem AOTF 5 ausgewählt, und das optische Signal wird mit dem optischen Empfänger OR in ein elektrisches Signal umgewandelt. Da die Operationen nach diesem Schritt gleich zu den Operationen für die Transpondereinheit an der Empfangsseite sind, wird hier auf eine detaillierte Beschreibung davon verzichtet. Das von dem AOTF 4 ausgegebene optische Add-Signal wird mit dem 1 × 4-Koppler mit ähnlich erzeugten optischen Signalen der Transpondereinheiten #6 bis #8 gemultiplext und dann zur OADM-Vorrichtung als optisches Add-Signal übertragen.
12 und 13 zeigen das vierte Beispiel der angewandten Konfiguration der OADM-Vorrichtung, welche einen AOTF verwendet.
Da die in 12 gezeigte Konfiguration im Allgemeinen gleich wie die in 10 gezeigte Konfiguration ist, wird hier auf eine detaillierte Beschreibung davon verzichtet. In 12 ist bei dem Hinzufüg-Terminal bzw. Add-Terminal die Leitungsverbindung nicht ausgeführt. Allerdings wurde dies in 12 lediglich weggelassen. Tatsächlich muss ein optisches Add-Signal-Übertragungsterminal der Nebenstation angeschlossen sein.
Das über die Übertragungsleitung eingegebene optische Signal wird mit dem optischen Verstärker verstärkt. Die Dispersion in der Übertragungsleitung wird mit dem Dispersionskompensations-Lichtleiter kompensiert. Dann wird das optische Signal in die Schaltereinheit PSW 1 zum Schalten zwischen der Arbeits- und Schutz-Einheit eingegeben. Die Schaltungsoperation hängt von der redundanten Konfiguration des Netzwerkes ab. In diesem Beispiel wird ein 4-Faser BLSR verwendet. Nachdem das optische Signal durch die Schaltereinheit PSW 1 gelaufen ist, wird mit dem durchstimmbaren Filtermodul Drop-Licht abgezweigt. Das optische Drop-Signal wird mit dem 1 × 8-Koppler zum Empfangsterminal der Nebenstation übertragen. Das optische Durchlichtsignal wird, so wie es ist, in den 2 × 2-Koppler der Schaltereinheit PSW 2 eingegeben. Das optische Add-Signal wird zunächst mit dem 2 × 8-Koppler gemultiplext und mit dem optischen Verstärker PWA 1 verstärkt. Die Dispersion wird mit dem Dispersionskompensations-Lichtleiter DCF kompensiert. Dann wird das optische Signal mit Hilfe des 2 × 2-Kopplers mit dem Durchlicht gemultiplext. Der 2 × 2-Koppler und der 2 × 8-Koppler können jeweils ein 1 × 2-Koppler und ein 1 × 8-Koppler sein. Ein Koppler, der einen oder mehrere Ausgabe-Portanschlüsse aufweist, wird in diesem Beispiel zur Vereinfachung verwendet, wenn der Zustand des optischen Multiplex-Signals überwacht werden muss. Von daher ist es nicht grundsätzlich notwendig, einen 2 × 2-Koppler und einen 2 × 8-Koppler zu verwenden.
Das optische Signal, welches erzielt wird, indem ein optisches Add-Signal mit einem optischen Durchlicht-Signal gemultiplext wird, läuft durch einen Schalter (1 + 1-Schalter und LB-Schalter), um zwischen Arbeits- und Schutz-Konfigurationen zu schalten. Dann wird es mit dem optischen Verstärker PWA 2 verstärkt und über die Übertragungsleitung übertragen.
13 zeigt ein Beispiel einer Abänderung der Konfiguration der Empfangsseite der Nebenstation.
Die Empfangseinheit TRB #1 bezieht sich auf die Konfiguration, wenn das hinter der Nebenstation angeschlossene Netzwerk ein Einzel-Wellenlängen-Netzwerk ist. Nachdem ein von der OADM-Vorrichtung abgezweigtes optisches Drop-Signal mit dem optischen Verstärker AMP verstärkt wurde, wird das Signal mit dem 1 × 4-Koppler der Kopplereinheit CPL 2 in vier Teile verzweigt. Die Anzahl der verzweigten Teile beträgt 4, da die Anzahl der mit der OADM-Vorrichtung abzuzweigenden Wellenlängen mit 4 festgelegt ist. Das mit dem 1 × 4-Koppler verzweigte optische Signal wird zu jedem AOTF übertragen, und das optische Signal von jeder Wellenlänge wird ausgewählt. Wenn die optischen Signale mit den jeweiligen Wellenlängen λ1 bis λ4 ausgewählt sind, werden sie, so wie sie sind, zum Einzel-Wellenlängen-Netzwerk übertragen. Wenn die Wellenlänge des von dem Einzel-Wellenlängen-Netzwerk unterstützten optischen Signals nicht die abgezweigte Wellenlänge des optischen Signals ist, ist vor dem Anschluss des Einzel-Wellenlängen-Netzwerkes eine Transpondereinheit zum Umwandeln einer Wellenlänge vorgesehen, so dass das optische Signal mit der unterstützten Wellenlänge übertragen werden kann.
In der Empfangseinheit TRB #2 ist das hinter der Nebenstation angeschlossene Netzwerk ein Mehrfach-Wellenlängen-Netzwerk. Allerdings ist dieses ein Wellenlängen-Multiplexsystem von bis zu vier Wellen. Das optische Drop-Signal, welches von der OADM-Vorrichtung abgezweigt wurde, wird mit dem optischen Verstärker AMP verstärkt, mit dem 1 × 4-Koppler in vier Anteile verzweigt und dann in die Wellenlängen-Auswahleinheiten TFR #1 bis #4 eingegeben, die für jeden Ausgabe-Portanschluss des 1 × 4-Kopplers vorgesehen sind. In dem AOTF wird lediglich eine Welle von dem optischen Drop-Signal extrahiert. Das extrahierte optische Signal wird mit dem optischen Verstärker POA hinsichtlich einer einzelnen Wellenlänge verstärkt und erneut in den AOTF eingegeben. Wie zuvor beschrieben, ist der AOTF bei der letzten Stufe ausgelegt, das Rauschen von dem optischen Verstärker POA zu entfernen. Von daher werden die mit der Wellenlängen-Auswahleinheit TFR #1 bis #4 extrahierten optischen Drop-Signale mit dem 2 × 4-Koppler gemultiplext und zum Wellenlängen-Multiplex-Netzwerk übertragen. Wenn die abgezweigte Wellenlänge nicht von dem nächsten Wellenlängen-Multiplex-Netzwerk unterstützt wird, wird die Wellenlänge über eine Transpondereinheit zum Anschluss an das Netzwerk umgewandelt.
Die Empfangseinheit TRB #8 bezieht sich auf die Konfiguration einer Nebenstation, wenn diese an einem Netzwerk angeschlossen ist, welches ein optisches Wellenlängen-Multiplex-Signal unterstützt, das vier oder mehr Wellen aufweist. Wenn vier oder mehr Wellenlängen eines optischen Drop-Signals ausgewählt sind, werden die Wellenlängen mit zwei Stufen von durchstimmbaren akusto-optischen Filtern ausgewählt, die in der OADM-Vorrichtung verwendet werden. Der AOTF wird mit einem Treiber TFD des durchstimmbaren Filters angesteuert. Die optischen Signale, welche mit der OADM-Vorrichtung abgezweigt wurden, werden alle mit einem zweistufigen AOTF ausgewählt. Von daher werden keine optischen Signale, die verschieden von Rauschen sind, über den Durchlicht-Portanschluss des AOTFs der zweiten Stufe ausgegeben. Deshalb wird eine Lichtausgabe von dem Durchlicht-Portanschluss des AOTFs der zweiten Stufe verworfen. Andere Konfigurationen und Operationen sind die gleichen, wie jene zum Abzweigen des optischen Signals über den AOTF der OADM-Vorrichtung. Von daher wird an dieser Stelle auf eine detaillierte Beschreibung hiervon verzichtet.
Von daher wird das optische Drop-Signal, welches die ausgewählte Wellenlänge aufweist, mit dem 2 × 2-Koppler gemultiplext, verstärkt und dann zum nächsten Wellenlängen-Multiplex-Netzwerk übertragen. Wenn das nächste Netzwerk nicht die abgezweigte Wellenlänge des optischen Signals unterstützt, oder wenn dieses ein anderes optisches Signal verwendet, dann wird, wie es zuvor dargelegt wurde, die Wellenlänge des optischen Signals umgewandelt und bei der nächsten Stufe zum Netzwerk übertragen.
14 zeigt die Konfiguration und das Konzept der Laseranordnung, die verwendet wird, um Licht zur Verwendung beim Erzeugen eines optischen Add-Signals bereitzustellen.
Um ein OADM-System vom optischen Wellenlängentyp zu erzeugen, sollte ein optisches Signal, welches eine optionale Wellenlänge aufweist, abgezweigt werden, und zeitgleich sollte ein optisches Signal, welches eine entsprechende optionale Wellenlänge aufweist, hinzugefügt werden. Um dieses zu erzielen, sollte ein optisches Signal, welches eine optionale Wellenlänge aufweist, an der Nebenstationsseite erzeugt werden. Von daher ist eine Lichtquelle erforderlich, die dahingehend ausgelegt ist, optional eine Wellenlänge zu verändern. Allerdings ist es für eine Laserdiode, die weitgehend als Lichtquelle verwendet wird, äußerst schwierig, eine Wellenlänge zu verändern, weil der Laser ursprünglich dahingehend ausgelegt ist, Licht in einer stabilen Art und Weise zu emittieren, wenn das Licht zwischen Reflexionsspiegeln mit einem dazwischen eingefügten Emissionsmedium übertragen wird. Die Oszillationswellenlänge hängt von der Charakteristik des Emissionsmediums und der optischen Entfernung zwischen den Reflexionsspiegeln ab. Wenn im einzelnen unterschiedliche Wellenlängen von dem gleichen Laser oszilliert werden müssen, muss die optische Entfernung zwischen den Reflexionsspiegeln variabel sein. Allerdings gibt es keine geeigneten Verfahren, um dies zu erzielen. Gegenwärtig kann die optische Entfernung geändert werden, indem mechanisch die Positionen der Reflexionsspiegel verändert werden, oder indem die Temperatur verändert wird, um den Brechungsindex des Emissionsmediums einzustellen. Ein mechanisches Bewegen der Reflexionsspiegel setzt eine bewegbare Einheit des Lasers voraus. Dieses neigt zu Verschiebungen der Reflexionsspiegel, und Laserlicht kann nicht in einer stabilen Weise emittiert werden. Indem die Temperatur geändert wird, um die Wellenlänge zu variieren, ist es gestattet, dass Laserlicht in einer stabilen Weise emittiert wird, weil der Laser keine bewegbaren Einheiten aufweist. Da allerdings lediglich eine kleine Änderung hinsichtlich der Wellenlänge durchgeführt werden kann, indem die Temperatur erhöht wird, kann nicht das gesamte Gitter des Wellenlängen-Multiplexsystems abgedeckt werden.
Von daher weist die vorliegende Ausführungsform eine Vielzahl von Laserdioden auf, wobei jede hiervon bei sämtlichen möglichen Wellenlängen, die verwendet werden müssen, oszillieren kann, und das mit den Laserdioden oszillierte Laserlicht wird kollektiv als Laserlicht für unterschiedliche Verwendungen verarbeitet.
Der Aufbau der Laseranordnung ist in 14 gezeigt. Die Laseranordnung weist eine Vielzahl von Laserdioden 139 zum Oszillieren bei Wellenlängen, die die jeweiligen Wellenlängen λ1 bis λn aufweisen. Die mit jeder der Laserdioden oszillierte Wellenlänge wird mit einem Spektralmonitor 133 überwacht und mit einem vorgegebenen Referenz-Wellenlängenwert verglichen. Wenn ein Unterschied zwischen dem Referenzwert und dem tatsächlichen Wert auftritt, wird der Treiberstrom oder die Temperatur der Laserdiode 139, was einen Fehler in der oszillierten Wellenlänge erzeugt, eingestellt, um eine vorgegebene oszillierte Wellenlänge auszugeben.
Die optischen Signale, welche mit den jeweiligen Laserdioden 139 oszilliert werden, werden mit einem Wellenlängen-Multiplexer 138 in Einzellicht hinsichtlich der Wellenlänge gemultiplext. Dann wird es mit einem optischen Verstärker 136 verstärkt, und ein Verteiler 131 verzweigt lediglich die erforderliche Anzahl der optischen Signale.
Wenn das Licht verwendet wird, wird eine erforderliche Wellenlänge von dem von der Laseranordnung empfangenen Licht extrahiert, indem ein durchstimmbarer Filter 132, wie etwa ein AOTF etc., oder ein Bandpass-Filter etc. verwendet wird, um eine feststehende ausgewählte Wellenlänge zu erzeugen, wenn eine festgelegte Wellenlänge verwendet werden muss. Dann moduliert ein externer Modulator 135 die extrahierte Wellenlänge, und ein optischer Verstärker 137 verstärkt und überträgt die modulierte Wellenlänge.
Von daher kann eine Vielzahl von Lichtsignalen von einer Lichtquelle, welche eine Vielzahl von Wellenlängen ausgibt, zur Verwendung gemultiplext werden. Die Lichtsignale, welche irgendwelche Wellenlängen aufweisen, die von der Lichtquelle ausgegeben wurden, können verwendet werden, nachdem sie über einen Filter extrahiert wurden. Im einzelnen wird in einem Wellenlängen-Multiplex-Kommunikationssystem die Wellenlänge eines optischen Signals von jedem Kanal gemäß der ITU-T-Empfehlung geregelt bzw. gesteuert, und die Wellenlänge außerhalb der Empfehlung kann nicht verwendet werden. Als ein Ergebnis hiervon ist die Laseranordnung anwendbar.
Die 15 bis 21 zeigen das Verfahren zum Steuern des durchstimmbaren akusto-optischen Drop-Filters in der OADM-Vorrichtung.
Obwohl in den 15 bis 21 lediglich ein AOTF gezeigt ist, ist es ersichtlich, dass zwei der zuvor beschriebenen AOTF verwendet werden können.
15 zeigt den Anfangszustand des OADM-Systems, welches die OADM-Vorrichtung aufweist. Wenn ein optisches Wellenlängen-Multiplex-Signal, welches beispielsweise 32 Wellen aufweist, vom Eingabe-Terminal übertragen wird, ist es erwünscht, dass das optische Signal nicht vor der Operation des Systems irgendwo ausgegeben wird. Deshalb legt ein RF-Signal-Oszillator bzw. ein RF-Signal-Schwingkreis an einem AOTF 140 ein RF-Signal an, so dass jede Wellenlänge der 32 Wellen mit dem AOTF 140 ausgewählt werden kann. Dann werden die Wellenlängen von allen 32 Wellen, die vom Eingabe-Terminal eingegeben wurden, abgezweigt, und kein optisches Signal wird über das Durchlicht-Terminal (Ausgabe-Terminal) ausgegeben. Von daher werden die optischen Signale von allen 32 Wellen zur Nebenstation übertragen. Die Nebenstation verzweigt das übertragene optische Signal mit einem optischen Koppler 142 und überträgt es zu einem AOTF 143, um ein optisches Signal, welches jede Wellenlänge aufweist, auszuwählen. Während des normalen Betriebs wählt der AOTF 143 eine abzuzweigende Wellenlänge aus. Allerdings wird im anfänglichen Zustand ein RF-Signal eingegeben. Das RF-Signal weist eine ausgewählte Wellenlänge auf, die hinreichend weit von den optischen Signalen entfernt ist, welche die von dem Eingabe-Terminal zu dem AOTF 143 übertragen werden, so dass kein Lichtverlust etc. auftritt. Als ein Ergebnis hiervon gibt es keine Wellenlängen unter den 32 Wellen, die mit dem AOTF 143 ausgewählt werden müssen, und es werden keine optischen Signale zu einem optischen Empfänger 144 übertragen. Demgemäß sind im Anfangszustand des Systems sämtliche Übertragungswege geschlossen, und es werden keine optischen Signale empfangen.
Ein RF-Signal wird an den AOTF 143 angelegt, um beständig eine Wellenlänge auszuwählen. Selbst wenn von daher keine optischen Signale ausgewählt sind, sollte das RF-Signal angelegt sein, so dass eine Position, die verschieden von den Positionen der 32 Wellen ist, ausgewählt werden kann. Als ein Ergebnis hiervon kann die Leistung des RF-Signals, welches an den AOTF 143 angelegt ist, konstant sein, und zwar unabhängig davon, ob oder ob nicht ein optisches Signal ausgewählt wird, wodurch die Operationen des AOTFs 143 stabilisiert werden.
16 zeigt das Verfahren zum Steuern des AOTFs, wenn keine Signale mit der OADM-Vorrichtung abgezweigt werden.
Wenn ein optisches Signal durchläuft, erzeugt ein RF-Signal-Oszillator 141 ein RF-Signal zur Anwendung, so dass die ausgewählte Wellenlänge bei der Position festgelegt wird, die verschieden von den Positionen der Wellenlängen der 32 Wellen in dem AOTFs 140 sind. Obwohl das RF-Signal kein optisches Signal auswählt, enthält es 32 Frequenzen zum Auswählen von 32 Wellenlängen. Da ein RF-Signal für 32 Wellen am AOTF 140 in 14 angelegt ist, wird das RF-Signal mit 32 Frequenzen derart angelegt, dass es keine große Änderungen hinsichtlich der Charakteristik des AOTFs 140 hervorruft.
Von daher werden die optischen Signale mit 32 Wellen zum Durchlicht-Terminal (Ausgabe-Terminal) übertragen. An der Nebenstationsseite werden keine optischen Signale abgezweigt. Von daher wird kein optisches Signal in den optischen Koppler 142 eingegeben. Allerdings wird ein RF-Signal derart angelegt, dass eine Wellenlängeposition, die verschieden von den Positionen der 32 Wellen ist, ausgewählt werden kann. Das RF-Signal weist eine Frequenz zum Auswählen von lediglich einer Welle auf. Wie zuvor beschrieben, kann von daher die Operation des AOTFs 143 derart gesteuert werden, dass sie nicht mit der Leistung des RF-Signals geändert wird. Demzufolge erfasst der optische Empfänger 144 kein optisches Signal.
17 zeigt das Verfahren zum Steuern des AOTFs, wenn die OADM-Vorrichtung keine optischen Signale abzweigt, allerdings wenn ein eingegebenes optisches Signal für jede Wellenlänge eine verschiedene Leistung aufweist.
In 17 wird die Leistung der Wellenlänge in der Reihenfolge von λ1 bis λ32 größer, wenn eine Schrägstellung (tilt) zunimmt. Allerdings kann die identische Funktion realisiert werden, wenn die Leistung von jeder Wellenlänge etwas verschieden von der Leistung voneinander ist.
Das heißt, da die Leistung eines abgezweigten optischen Signals von der Leistung des an dem AOTF 140 angelegten RF- Signals abhängt, ist es erwünscht, dass der RF-Signal-Oszillator 141 überwiegend optische Signale abzweigt, welche Wellenlängen mit hoher Leistung aufweisen, und weniger oder keine optischen Signale abzweigt, welche Wellenlängen mit niedriger Leistung aufweisen. Als ein Ergebnis hiervon sind die zum Durchlicht-Terminal (Ausgabe-Terminal) ausgegebenen optischen Signale nahezu gleich hinsichtlich der Leistung. Andererseits hängt bei der Nebenstationsseite die Anzahl der abgezweigten Lichtsignale von der Leistung ab, die erfasst wird, wenn die Lichtsignale in den AOTF 140 eingegeben werden. Das Drop-Licht wird mit dem optischen Verstärker verstärkt oder mit dem optischen Koppler 142 verzweigt. Allerdings werden keine optischen Signale von dem AOTF 143 ausgegeben, indem die ausgewählte Wellenlänge des AOTFs 130 entfernt von den Bändern der Wellenlängen der 32 Wellen festgelegt wird. Von daher empfängt der optische Empfänger 144 keine optischen Signale und führt keine Abzweig-Operationen durch.
Demgemäß wird der AOTF 140 nicht nur dazu verwendet, eine Wellenlänge abzuzweigen, sondern auch, um die Leistungsunterschiede zwischen Wellenlängen einzustellen bzw. abzugleichen, wodurch die Qualität der Übertragung in einem System verbessert wird.
Der AOTF 140 kann ebenso derart ausgebildet sein, um ein RF-Signal von 32 Frequenzen zur Verwendung bei der beständigen Auswahl von 32 Wellenlängen zu empfangen. Der AOTF 143 ist ausgelegt, um ein RF-Signal zu empfangen, welches eine Frequenz zum Auswählen von lediglich einer Welle aufweist. Mit dieser Konfiguration können die Operationen der AOTF 140 und 143 stabilisiert werden, und zwar unabhängig von der auszuwählenden Anzahl der Wellenlänge oder unabhängig von der Frage, ob oder ob nicht eine Wellenlänge ausgewählt wird.
Die Operation des Kompensierens der Leistungsdifferenz der Wellenlänge kann mit Software durchgeführt werden, indem eine Steuerungs-CPU vorgesehen ist.
18 zeigt das Verfahren der Steuerung von jedem durchstimmbaren akusto-optischen Filter, wenn die OADM-Vorrichtung ein optisches Signal abzweigt.
In diesem Beispiel werden lediglich λ2 und λ32 von den Wellenlängen λ1 bis λ32 abgezweigt. Wenn ein optisches Signal mit 32 Wellen von dem Eingabe-Terminal eingegeben wird, wird ein RF-Signal zum Auswählen der Wellenlängen λ2 und λ32 an dem AOTF 140 angelegt. Zeitgleich wird mit dem RF-Signal-Oszillator 141 ein RF-Signal mit 30 Frequenzen zum Auswählen von 30 Wellen erzeugt, wobei die Frequenzen des RF-Signals bei einer Position liegen, die weit entfernt von den Wellenlängen des optischen Signals mit 32 Wellen ist, so dass die Operation des AOTFs 140 stabilisiert werden kann. Als ein Ergebnis hiervon kann das an dem AOTF 140 angelegte RF-Signal 32 Wellen auswählen, allerdings können tatsächlich optische Signale abgezweigt werden, welche nur die Wellenlängen λ2 und λ32 aufweisen. Alle anderen optischen Signale werden zum Durchlicht-Terminal (Ausgabe-Terminal) übertragen.
Die abgezweigten Wellenlängen λ2 und λ32 werden zur Nebenstationsseite übertragen, mit dem optischen Koppler 142 verzweigt und in den AOTF 143 eingegeben. Ein RF-Signal, welches eine Frequenz zum Auswählen von lediglich einer Welle aufweist, wird an dem AOTF 143 angelegt. Einer der AOTF 143 wählt die Wellenlänge λ2 aus, und der andere wählt die Wellenlänge λ32 aus. Von daher empfängt einer der optischen Empfänger 144 ein optisches Signal, welches die Wellenlänge λ2 aufweist, während der andere ein optisches Signal mit der Wellenlänge λ32 empfängt.
Wie zuvor dargelegt, werden RF-Signale mit der gleichen Leistung an die AOTF 140 und 143 angelegt, um die Operation des AOTFs zu stabilisieren. Zusätzlich kann der Leistungsunterschied zwischen optischen Wellenlängen-Multiplex-Signalen unterdrückt werden.
19 zeigt die Kontrolle (Tracking) einer ausgewählten Wellenlänge an der Nebenstationsseite.
Das mit einem AOTF 180 der OADM-Vorrichtung abgezweigte optische Signal wird in die Anzahl der mit einem optischen Koppler 181 abgezweigten Wellenlängen verzweigt (in 19 in vier Wellen), und ein durchstimmbarer akusto-optische Filter 182 wählt jede Wellenlänge aus. Allerdings kann aufgrund einer Temperaturänderung oder aufgrund eines Frequenzunterschiedes des RF-Signals ein Unterschied zwischen der Wellenlänge eines abgezweigten optischen Signals und der ausgewählten Wellenlänge des AOTFs 182 auftreten. Von daher sollte das mit dem AOTF 182 ausgewählte optische Signal überwacht werden, und die Wellenlänge des optischen Signals sollte mit der ausgewählten Wellenlänge des AOTFs 182 übereinstimmen. Um dies zu erreichen, ist beispielsweise ein optischer 10:1-Koppler 183 hinter dem AOTF 182 vorgesehen, um mit einem optischen Empfänger den größten Anteil der optischen Signale zu empfangen und um die Leistung eines Anteils hiervon mit einer Fotodiode PD 185 zu erfassen. Das Ergebnis wird zu einer Kontrollschaltung bzw. Tracking-Schaltung 186 übertragen. Die Kontrollschaltung 186 ändert leicht die Frequenz des RF-Signals, welches an dem AOTF 182 angelegt werden muss, und erfasst die Leistungsänderung des mit der Fotodiode PD 185 empfangenen optischen Signals. Demgemäß wird die Leistung des mit der Fotodiode PD 185 empfangenen optischen Signals derart gesteuert, dass sie möglichst hoch ist. Es ist nachgewiesen, dass in Bezug auf die Mittenfrequenz die Empfangsleistung des optischen Signals die größte ist, wenn die Frequenz des HF-Signals etwas verschoben wird, um zwischen einer höheren Frequenz und einer niedrigeren Frequenz zu wechseln, und die Leistung des mit der Fotodiode PD 185 empfangenen optischen Signals wird an beiden Seiten der größeren Frequenz und der kleineren Frequenz niedrig. Die Kontrollschaltung 186 stellt das RF-Signal derart ein, dass der zuvor beschriebene Zustand erfasst werden kann, wodurch in einer erfolgreichen Weise die Kontrolloperation durchgeführt wird.
20 zeigt die Steuerung des gesamten AOTFs des OADM-Systems.
In 20 sind die mit den gleichen Bezugsziffern wie jene in 19 bezeichneten Einheiten identisch zueinander. von daher wird hier auf eine detaillierte Beschreibung der identischen Einheiten verzichtet.
Das mit dem AOTF 180 der OADM-Vorrichtung abgezweigte optische Signal wird mit einem optischen Koppler 194 verzweigt und über einen 1 × 4-Schalter in einen optischen Spektralmonitor 192 eingegeben, so dass überprüft werden kann, ob oder ob nicht eine geeignete Operation hinsichtlich der Wellenlänge eines optischen Signals, welches abgezweigt werden muss, durchgeführt wird, wenn der AOTF 180 der OADM-Vorrichtung die Wellenlänge des optischen Signals auswählt. Das heißt, wenn die abzuzweigende Wellenlänge des optischen Signals nicht mit der ausgewählten Wellenlängencharakteristik des AOTFs 180 übereinstimmt, kann das Spektrum des abzuzweigenden optischen Signals nicht vollständig abgezweigt werden, was zu einem optischen Signal führt, welches unerwünschte Wellenlängenverschlechterungen aufweist. Demzufolge sollte die Frequenz und die Leistung des RF-Signals, welches an dem AOTF 180 anzulegen ist, geeignet kontrolliert bzw. geregelt werden. Das Analyseergebnis des optischen Spektralmonitors 192 wird in eine OADM-Vorrichtungssteuerung CPU 193 eingegeben und ein Steuersignal für das RF-Signal wird ausgegeben, so dass der AOTF 180 geeignet betrieben werden kann.
Die zuvor unter Bezugnahme auf 19 beschriebene Kontrollschaltung 186 tauscht ebenso Information mit der OADM-Vorrichtungssteuerung CPU 193 aus, um den AOTF 192 derart zu steuern, dass dieser geeignet betrieben werden kann.
Bei dem optischen Add-Signal-Erzeugungsterminal der Nebenstation wird ein von einer Laserdiodenanordnung 202 ausgegebenes Licht mit einem optischen Koppler 201 verzweigt und seine Wellenlänge wird mit einem AOTF 200 ausgewählt. Es wird ebenso überwacht, ob oder ob nicht die Wellenlängenauswahl geeignet durchgeführt wird. Um den AOTF 200 zu steuern, wird das Licht mit einem optischen Koppler 199 verzweigt, mit einer Fotodiode PD 198 empfangen, und das Ergebnis wird in eine Kontrollschaltung 203 eingegeben. Die Kontrollschaltung 203 tauscht Information mit der OADM-Vorrichtungssteuerung CPU 193 aus und führt so an dem AOTF 200 die Kontrolloperation in dem Prozess aus, wie es zuvor unter Bezugnahme auf 19 beschrieben wurde. Das von dem optischen Koppler 199 ausgegebene Licht wird mit einem optischen Modulator 197 moduliert, bei der nächsten Stufe verstärkt, und seine Wellenlänge wird mit einem AOTF 196 ausgewählt. Da es für den AOTF 196 erforderlich ist, dass dieser die gleiche ausgewählte Wellenlänge wie der AOTF 200 aufweist, erzielt die OADM-Vorrichtungssteuerung CPU 193 die mit der Kontrollschaltung 203 erzielte Information und steuert das an den AOTF 196 angelegte RF-Signal. Als ein Ergebnis hiervon weist der AOTF 196 die gleiche Wellenlängen-Auswahlcharakteristik wie der AOTF 200 auf, wodurch in einer erfolgreichen Weise ein optisches Signal ausgewählt wird, welches die gleiche Wellenlänge aufweist. Nach dem Durchlauf durch den AOTF 196 wird das optische Signal mit einem optischen Koppler 195 als optisches Add-Signal gemultiplext. Die Dispersion wird mit dem Dispersionskompensations-Lichtleiter kompensiert, und das optische Signal wird mit Hilfe des optischen Kopplers 190 mit dem durch den AOTF 180 laufenden optischen Signal, welches gemultiplext.
Das mit dem optischen Add-Signal gemultiplexte optische Signal wird verstärkt und dann mit einem optischen Koppler 191 verzweigt, um zu prüfen, ob oder ob nicht das optische Add-Signal richtig hinzugefügt wurde. Dann wird das optische Signal über einen optischen 1 × 4-Schalter 204 mit dem optischen Spektralmonitor 192 analysiert. Das Ergebnis wird von der OADM-Vorrichtungssteuerung CPU 193 verwendet, um ein Steuersignal zu erzeugen, und um über die Kontrollschaltung 203 den AOTF 180, den AOTF 196 oder den AOTF 200 zu steuern.
Ein optisches Signal von der OADM-Vorrichtung zur Übertragung in die entgegengesetzte Richtung oder von der Nebenstation wird an den optischen 1 × 4-Schalter 204 angelegt und ebenso an den optischen Spektralmonitor 192 nach einer sequentiellen Umschaltung, weil der optische Spektralmonitor 192 groß und kostenaufwendig ist, und es ist im Hinblick auf die Kosten und die Größe nicht erwünscht, dieses bei notwendigen Punkten bereitzustellen. Stattdessen ist der optische Spektralmonitor 192 ausgelegt, gleichzeitig die optische Spektralanalyse und die Datenübertragung durchzuführen, und die Analyse von einem optischen Signal zu beenden und zeitgleich die Analyse des nächsten Spektrums zu starten, ohne dass auf die Datenübertragung gewartet wird. Da normalerweise der optische Spektralmonitor 192 die gleiche Zeitlänge für die Spektralanalyse eines optischen Signals und der Datenübertragung erfordert, ist es nicht effizient, die Verarbeitungszeit zu verlängern, indem die Analyse des nächsten optischen Signals nach Vollendung der Datenübertragung gestartet wird. Von daher wird der optische 1 × 4-Schalter 204 derart gesteuert, um zum nächsten optischen Signal zu schalten, sobald die Spektralanalyse des optischen Signals abgeschlossen ist.
Die OADM-Vorrichtungssteuerung CPU 193 enthält einen ROM, um die Anwendungszustände einer Vielzahl von RF-Signalen zu speichern, wie etwa die Daten des an den AOTF 180 anzulegenden RF-Signals, wenn der AOTF 180 ein optisches Signal abzweigt, die RF-Signaldaten, wenn das optische Signal hindurchläuft, etc. Eine vorgegebene RF-Frequenz und die Leistung kann unmittelbar unter Verwendung der Daten in dem ROM angewandt werden, und zwar indem der festgelegte Wert der Oszillationsfrequenz des an dem AOTF 180 angelegten RF-Signals geändert wird.
Der AOTF in seiner Gesamtheit wird in der nachfolgend angegebenen Abfolge gesteuert. Das heißt, zunächst wird der AOTF 182 angesteuert. Wenn die Operation stabil ist, wird als nächstes der AOTF 180 angesteuert. Wenn die Operation des AOTFs 180 stabil ist, empfängt ein optischer Empfänger 184 ein optisches Drop-Signal. Dann werden die AOTF 196 und 200 angesteuert. Wenn ihre Operationen stabil sind, wird der optische Modulator 196 angesteuert, und es wird ein optisches Add-Signal übertragen.
21 zeigt das Verfahren zum Anwenden eines RF-Signals an einen durchstimmbaren akusto-optischen Filter.
Wenn ein RF-Signal plötzlich an einem AOTF angelegt wird, wird unmittelbar ein entsprechendes optisches Signal ausgewählt und ausgegeben. Da in dem AOTF ein großer Verlust auftritt, ist normalerweise hinter dem AOTF ein optischer Verstärker eingefügt. Mit dieser Konfiguration tritt ein optisches Stoßphänomen auf, wenn der AOTF plötzlich ein optisches Signal auswählt, und wenn plötzlich kräftiges Licht bzw. starkes Licht in den optischen Verstärker eingegeben wird. Um dies zu vermeiden, sollte das in den optischen Verstärker eingegebene Licht eine Anstiegzeit von 50 bis 60 ms aufweisen. Dann wird die Leistung des RF-Signals schrittweise innerhalb der 50 bis 60 ms bis zum vollständigen Pegel erhöht. Da die Leistung des mit dem AOTF ausgewählten Lichtes in einer 1-zu-1-Beziehung der Leistung des RF-Signals entspricht, wird demgemäß das Licht ebenso innerhalb von 50 bis 60 ms angehoben. Das Verfahren zum Anheben eines RF-Signals kann ausgelegt sein, um reibungslos das Signal in einem analogen System anzuheben. Unter Berücksichtigung einer digitalen Steuerung allerdings sind die 50 bis 60 ms in n Stufen eingeteilt (n ist eine natürliche Zahl), um das RF-Signal anzuheben. Der Wert n ist derart festgelegt, dass eine möglichst einfache Schaltung ausgebildet werden kann, um die optimale Wirkung zu erzielen.
In einer OADM-Vorrichtung, welche einen AOTF verwendet, wie sie zuvor beschrieben wurde, kann die nachfolgend angegebene Nachrüstung bzw. Aufrüstung angenommen werden.
Das heißt, wenn eine OADM-Vorrichtung anfänglich montiert wurde, sind ein Kanal (eine Wellenlänge), die hinzugefügt werden muss, und ein Kanal (Wellenlänge), der abgezweigt werden muss, festgelegt, damit die OADM-Vorrichtung als eine OADM-Vorrichtung vom kanalfesten Typ betrieben werden kann. Diese Anwendung kann umgesetzt werden, indem die RF-Signalfrequenzen f1, f2, ..., fn festgelegt werden, welche zu den AOTF 10 hinzugefügt werden müssen. Da der Add-/Drop-Kanal festliegt, besteht im Prinzip kein Bedarf dahingehend, die RF-Signalfrequenz zu verändern. Von daher kann die OADM-Vorrichtung auf einfache Weise gesteuert werden.
Wenn als nächstes eine OADM-Vorrichtung vom optionalen Wellenlängentyp erforderlich ist, die ausgelegt ist, einen optionalen Kanal (Wellenlänge) hinzuzufügen/abzuzweigen, kann dies nur dadurch realisiert werden, dass die Funktion des Veränderns der RF-Signalfrequenz f1, f2, ..., fn, die an dem AOTF 10 anzulegen ist, bereitgestellt wird. Wenn beispielsweise in 2 ein abzuzweigender Kanal verändert wird, kann die zum AOTF 10 hinzuzufügende RF-Signalfrequenz gemäß dem zu ändernden Kanal (Wellenlänge) geändert werden. Wenn darüber hinaus ein hinzuzufügender Kanal geändert wird, wird eine Laseranordnung bereitgestellt, die eine Laserdiode LD 19 und einen 8 × 8-Koppler aufweist. Dann kann die Wellenlänge, welche von dem WDM-Licht (Wellenlängen-Multiplex-Licht) ausgewählt wurde, welches von dem 8 × 8-Koppler ausgegeben wurde, mit dem AOTF 14 durchgestimmt werden. In diesem Fall kann die an dem AOTF 14 angelegte RF-Signalfrequenz gemäß der ausgewählten Wellenlänge geändert werden.
Von daher kann das Auf- bzw. Nachrüsten der OADM-Vorrichtung vom festgelegten Wellenlängentyp zum optionalen Wellenlängentyp realisiert werden, indem nahezu ohne Änderungen hinsichtlich der Hardware der OADM-Vorrichtung ein AOTF und eine Laseranordnung verwendet werden.
22 zeigt die Konfiguration eines AOTFs.
Der AOTF weist auf dem Substrat aus Lithium-Niobat einen optischen Wellenleiter auf, wie es mit den in 22 gezeigten durchgezogenen Linien angedeutet ist. Ein Polarisations-Strahlteiler PBS ist bei der Querung der Wellenleiter vorgesehen. Das RF-Signal wird an eine Elektrode angelegt, die mit „IDT" (inter-digital transducer) bezeichnet wird, welche wie kombinierte Waben bzw. Kämme ausgebildet ist. Wenn ein RF-Signal mit einer vorgegebenen Frequenz an die IDT-Elektrode angelegt wird, wird eine akustische Oberflächenwelle (SAW) erzeugt und über die Oberfläche des Substrats ausgebreitet. Der Einfluss der Ausbreitung der akustischen Oberflächenwelle erreicht den optischen Wellenleiter in dem Substrat, ändert periodisch den Brechungsindex und bildet in dem Substrat eine Struktur wie eine dünne Wellenscheibe aus. Die SAW-Leitung ist eine Metallschicht, welche auf die Oberfläche des Substrats angewandt ist. Die akustische Oberflächenwelle breitet sich entlang der Leitung aus.
Das von dem optischen Eingabe-Terminal angegebene optische Signal enthält eine Kombination aus einem TE-Mode und einen TM-Mode. Das Signal wird mit dem Strahlteiler 1 in den TM-Mode und in den TE-Mode aufgeteilt und über entsprechende Wellenleiter übertragen. Wenn Licht auftritt, welches die Wellenlänge aufweist und mit der akustischen Oberflächenwelle in den eingegebenen optischen Signalen wechselwirkt, wird mit der Operation der zuvor beschriebenen dünnen Wellenscheibe der TE-Mode mit dem TM-Mode vertauscht. Von daher ändert sich in dem Strahlteiler 2 die Vorwärtsrichtung der Wellenlänge, und das Signal wird als ein optisches Drop-Signal ausgegeben. Andererseits wird das Licht mit der Wellenlänge, die verschieden von der Wellenlänge ist, welche mit der akustischen Oberflächenwelle wechselwirkt, mit der akustischen Oberflächenwelle zufällig beeinflusst. Demzufolge wird der TE-Mode nicht mit dem TM-Mode vertauscht, und das Licht, welches solche Wellenlängen aufweist, wird am optischen Ausgabe-Terminal als Durchlicht ausgegeben.
Wenn in ähnlicher Weise ein optischen Add-Signal, welches in 22 gezeigt ist, eingegeben wird, wird es in den TE-Mode und den TM-Mode verzweigt und in dem Stahlteiler 1 übertragen. Da das optische Add-Signal die gleiche Wellenlänge wie das optische Drop-Signal aufweist, wechselwirkt es mit der akustischen Oberflächenwelle. Der TE-Mode wird mit dem TM-Mode vertauscht, und das Signal wird als optische Ausgabe ausgegeben. Von daher ist die Hinzufüg-Operation bzw. Add-Operation des optischen Signals durchgeführt.
Da das Lithium-Niobat die Doppelbrechungscharakteristik aufweist, ist in dem Wellenleiter die Ausbreitungsgeschwindigkeit in dem TE-Mode verschieden von der Ausbreitungsgeschwindigkeit in dem TM-Mode. Von daher wird das Licht, welches die Wellenlänge aufweist, die keinen Moden-Wechsel bewirkt, mit der Polarisationsmode-Dispersion als optische Ausgabe übertragen. Andererseits wird Licht, welches die Wellenlänge aufweist, die einen Modenwechsel bewirkt, in dem TE-Mode für im wesentlichen die gleiche Zeitlänge wie in dem TM-Mode übertragen. Von daher ist die optische Ausbreitungslänge die gleiche in beiden Moden, und die Polarisationsmoden-Dispersion wird kompensiert, wenn das Licht ausgegeben wird.
In dem zuvor beschriebenen AOTF kann ein optischer Verlust reduziert werden, oder es kann die Wellenlängebreite der Auswahlcharakteristik eingeengt werden, indem geeignet der Parameter (Länge etc.) des Wellenleiters ausgewählt wird. Das Übersprechen kann reduziert werden, indem die Wellenlänge der Auswahlcharakteristik eingeengt wird. Die Seitenflügel der Wellenlängen-Auswahlcharakteristik können reduziert werden, und eine geringere Leistung eines RF-Signals ist erforderlich, indem der SAW-Wellenleiter diagonal angeordnet wird. Darüber hinaus kann die Polarisationsabhängigkeit eines Verlustes beseitigt werden, indem der Strahlteiler entsprechend ausgelegt wird.
23 zeigt die Übertragungscharakteristik des in 22 gezeigten AOTFs.
23 zeigt die Wellenlängen-Auswahlcharakteristik oder die Übertragungscharakteristik eines Drop-Portanschlusses. Wie in 23 gezeigt, wird eine Anzahl von Seitenflügel erzeugt, und die Halbwertsbreite (FWHM) beträgt 0,65 nm. Von daher ist es mit der in 22 gezeigten Konfiguration schwierig, eine Wellenlänge mit einem geringeren Übersprechen der Wellenlänge auszuwählen, die auf dem mit 0,8 nm beabstandeten Gitter angeordnet ist, wie es in ITU-TG. 692 festgelegt ist.
Die 24A und 24B zeigen die Wellenlängen-Auswahlcharakteristik, wenn der in 22 gezeigte AOTF als ein 3-stufiger monolithischer AOTF auf dem Substrat ausgebildet ist, und wenn die Wellenlänge ausgewählt wird, indem die akustische Oberflächenwelle SAW verwendet wird, welche die gleiche Frequenz aufweist.
24A zeigt die aufgeweitete Wellenlängen-Auswahlcharakteristik, wenn ein 1-stufiger durchstimmbarer akusto-optische Filter mit einer Halbwertsbreite von 0,65 nm als 3-stufige Kaskade angeschlossen ist. 24B wird erzielt, indem 24A vergrößert wird, und zeigt die Halbwertsbreite von 0,39 nm. Gemäß 24B kann das optische Signal, welches auf dem mit 0,8 nm beabstandeten Gitter angeordnet ist, mit hoher Genauigkeit ausgewählt werden, und ein geeignetes Übersprechen kann festgelegt werden, indem die Position eines Seitenflügels eingestellt wird.
Von daher sind die durchstimmbaren akusto-optischen Filter, welche in den in den 6 bis 13 gezeigten OADM-Vorrichtungen verwendet werden, alle 3-stufige monolithische durchstimmbare akusto-optische Filter, und alle basieren auf der Konfiguration zum Durchführen einer Wellenlänge-Auswahloperation unter Verwendung der akustischen Oberflächenwellen SAW mit der gleichen Frequenz.
25 zeigt die Anwendungstechnik für die Temperaturabhängigkeit des AOTFs.
Ein AOTF ist temperaturempfindlich, und die ausgewählte Wellenlänge wird um 0,73 nm verschoben, wenn die Temperatur um 1°C ansteigt. In dem WDM-System sind die optischen Signale der aneinander grenzenden Kanäle mit 0,8 nm-Intervallen angeordnet, und der AOTF wählt die Wellenlänge des benachbarten Filters aus, wenn die Temperatur um 1°C ansteigt. Wenn von daher der AOTF in der OADM-Vorrichtung eines WDM-Systems verwendet wird, sollte eine Temperaturänderung zu dem RF-Signal oder zu der Temperatur-Steuervorrichtung rückgekoppelt werden. Selbst wenn die Temperatur-Steuervorrichtung vorgesehen ist, um den AOTF auf einer konstanten Temperatur zu halten, ist es aufgrund des Temperaturgradienten, der erzeugt wird, indem das Peltierelement etc. an einer anderen Stelle als an der Oberfläche des AOTFs angewandt wird, schwierig, die Oberfläche des AOTFs genau auf einer konstanten Temperatur zu halten. Die Temperatur der Oberfläche kann direkt gesteuert werden. Allerdings ist es schwierig, auf der Oberfläche des AOTFs ein Bauteil, wie etwa ein Peltierelement etc. zum Erhöhen oder Absenken der Temperatur vorzusehen. Da darüber hinaus der Temperatursensor die genaue Temperatur der Oberfläche des AOTFs messen muss, ist es schwierig, den üblichen Temperatursensor in einer geeigneten Weise zu montieren. Da sich allerdings die akustische Oberflächenwelle SAW auf der Oberfläche des AOTFs ausbreitet und da diese außerordentlich über eine Änderung der Oberflächentemperatur beeinflusst wird, ist es notwendig, mit irgendeinem Verfahren die Oberflächentemperatur genau zu erfassen und eine geeignete Rückkopplung, die der Oberflächentemperatur entspricht, anzuwenden.
Von daher wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform auf der Oberfläche des AOTFs ein Resonator erzeugt, um die Oberflächentemperatur zu messen, indem betrachtet wird, dass die Oszillationsfrequenz des Resonators stärker von einer Temperaturänderung abhängig ist. 25 zeigt die Konfiguration, um dieses zu erzielen.
Der Resonator kann mit einer IDT-Elektrode vorgesehen sein, welche die Frequenz von λ und die Anzahl der Elektrodenpaare N auf der Oberfläche des Substrats neben dem 3-stufigen AOTF aufweist. Ein Schwingkreis 240 übertragt ein Signal, so dass das IDT-Element für den Resonator zum Schwingen angeregt werden kann, und es lässt den Resonator mitschwingen. Ein Frequenzzähler 241 zählt die Frequenz, bei welcher der Resonator in den Frequenzen der Signale mitschwingt, die von dem Schwingkreis 240 zum Schwingen angeregt werden, und erzielt die Oberflächentemperatur des AOTFs von der Frequenz. Die Information hinsichtlich der Oberflächentemperatur wird als ein rückgekoppeltes Signal zu einer Treiberschaltung 242 übertragen, um ein RF-Signal zu dem IDT-Element des AOTFs zu übertragen. Die Treiberschaltung 242 berechnet den Versatz der ausgewählten Wellenlänge aufgrund einer Temperaturänderung, steuert die Frequenz des RF-Signals, welches an den AOTF angelegt werden muss, und stellt das RF-Signal so ein, dass der AOTF korrekt das optische Signal, welches eine gewünschte Wellenlänge aufweist, auswählt.
26 zeigt die Temperaturabhängigkeit des Resonators.
In 26 ist die Frequenzänderung in dem weiten Bereich von 20°C bis 40°C linear dargestellt, wenn der Zyklus des IDT-Elements 20 μm beträgt, und die Anzahl der Elektrodenpaare beträgt 200. In 26 ist der Temperaturfaktor des Resonators –14,1 kHz/°C. Die Frequenz des Resonators kann in einer elektrischen Schaltung erfasst werden. Es sei angenommen, dass die Resonanzfrequenz eines normalen Resonators 180 MHz beträgt, und dass die Resonanzfrequenz des Resonators unter Verwendung eines 1-zweiten Gateanschlusses gemessen wird, dann kann die Temperatur mit einer Genauigkeit von 1/10.000 gemessen werden.
Gemäß der zuvor beschriebenen Technik kann demgemäß die Oberflächentemperatur des AOTFs mit hoher Genauigkeit gemessen werden. Als ein Ergebnis hiervon kann die Transmissionscharakteristik mit hoher Genauigkeit gesteuert werden, wenn die Frequenz des RF-Signals basierend auf der gemessenen Resonanzfrequenz eingestellt wird.
Die Änderung der ausgewählten Wellenlänge in Abhängigkeit von der Temperaturänderung des AOTFs wird kompensiert, indem die Frequenz des RF-Signals wie zuvor beschrieben geändert wird. Es ist ebenso möglich, die ausgewählte Wellenlänge zu steuern, indem die Temperatur des AOTFs gesteuert wird. In diesem Fall ist das Peltierelement in der Nähe der Oberfläche des AOTFs angeordnet, und es wird hinsichtlich der Temperatur derart geändert, dass die ausgewählte Wellenlänge geregelt bzw. gesteuert werden kann. Im Unterschied zur Steuerung, welche das RF-Signal verwendet, kann in diesem Fall die Wellenlänge verschoben werden, indem sämtliche ausgewählte Wellenlängen verschoben werden. Von daher ist die Technik effektiv, wenn infolge der alterungsbedingten Verschlechterung die vollständige ausgewählte Wellenlänge einen Versatz aufweist.
Die 27A, 27B, 28A und 28B zeigen die Schwankungen der Auswahlcharakteristik des AOTFs und die Gegenmaßnahmen gegen die Schwankungen.
In den 27A, 27B, 28A und 28B ist die ausgewählte Wellenlänge des AOTFs auf „4" festgelegt, und die akustischen Oberflächenwellen SAW, welche die gleiche Frequenzkomponente aufweisen, werden bei jeder Stufe des 3-stufigen AOTFs für die Wellenlängenauswahl erzeugt. Da die in dem AOTF erzeugte akustische Oberflächenwelle SAW keine ideale Sinuswelle ist, erzeugt sie eine Schwankung. Deshalb treten Seitenflügel in der Frequenzkomponente auf, die ein Übersprechen der ausgewählten Wellenlänge erzeugen. Wenn die mit dem AOTF ausgewählten Wellenlängen einander entfernt angeordnet sind, ist der Seitenflügel äußerst klein, und das erzeugte Übersprechen kann vernachlässigt werden. Wenn allerdings die Wellenlängen dicht beieinander liegen, erzeugt die Leistung eines ausgegebenen optischen Signals eine Schwebung über ein Übersprechen. Darüber hinaus ist die akustische Oberflächenwelle SAW des AOTFs keine stehende Welle, vielmehr wird sie durch den AOTF als fortlaufende Welle übertragen. Von daher erzeugt ein optisches Signal mit dem Dopplereffekt eine Wellenverschiebung. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Phase des an dem AOTFs angelegten RF-Signals gesteuert, um die Schwebung etc. zu beseitigen.
Die 27A und 27B zeigen den Fall, in welchem keine Phasendifferenz um die akustische Oberflächenwelle vorliegt, welche bei jeder Stufe des 3-stufigen AOTFs erzeugt wird. 27A zeigt, dass die akustischen Oberflächenwellen, welche erzeugt werden, um die vier Kanäle auszuwählen, Phasendifferenzen von 0,0 zueinander aufweisen.
27B(1) zeigt, wie sich die Charakteristika der ausgewählten Wellenlänge des AOTFs mit der Zeit ändern, und die vertikale Achse der Wellenlängencharakteristika zeigt eine lineare Skalierung. 27B(2) zeigt die vertikale Achse in 27B(1) mit einer Dezibel-Skalierung. Die horizontale Achse zeigt die Wellenlänge an. Die 27B(3) und 27B(4) zeigen die Wellenlängen-Auswahlcharakteristika an der Durchlicht-Portanschlussseite in einer linearen Skalierung und einer Dezibel-Skalierung.
Wie es deutlich in den 27B(1) bis 27B(4) zu erkennen ist, erzeugt die Wellenlängen-Auswahlcharakteristik über die Zeit eine Schwankung. Die Schwankung erzeugt die Schwankung der Leistung des optischen Signals, welches eine ausgewählte Wellenlänge aufweist, wenn ein optisches Signal mit einer entsprechenden Wellenlänge abgezweigt wird. 27B(5) zeigt den Zustand der Schwankung der ausgewählten Wellenlänge, die mit der Zeit erzeugt wird. 27B(6) zeigt den Verlust der abgezweigten optischen Wellenlänge an dem Durchlicht-Portanschluss zu dem Durchlicht-Terminal.
Wie in 27B gezeigt, erzeugt die Leistung einer ausgewählten Wellenlänge eine Schwankung, wenn eine akustische Oberflächenwelle SAW für die Wellenlängenauswahl in dem 3-stufigen AOTF erzeugt wird. Wenn die Schwankung zunimmt, können die Daten des hinsichtlich der Intensität modulierten optischen Signals bei dem Empfangsterminal nicht normal empfangen werden.
Die 28A und 28B zeigen das Verfahren zum Verhindern der Schwankungen der Auswahlcharakteristika des AOTFs.
Wie in 28A gezeigt, wird die Phase der akustischen Oberflächenwelle SAW zur Auswahl von jedem Kanal zyklisch geändert, wenn vier Kanäle in dem 3-stufigen AOTF ausgewählt sind. 28B zeigt die Wellenlängen-Auswahlcharakteristik, wenn die akustische Oberflächenwelle SAW hinsichtlich der Phase gesteuert wird. Wie in den 28B(1) bis 28B(4) gezeigt, werden die Schwankungen der Wellenlängen-Auswahlcharakteristik hinsichtlich der Zeit unterdrückt. Wie in den 27A und 27B, zeigen die 27B(1) und 27B(3) die Wellenlängen-Auswahlcharakteristik mit der vertikalen Achse, die die lineare Skalierung anzeigt. Die 27B(2) und 27B(4) zeigen die mit der Zeit die überschriebenen Änderungen, indem die vertikale Achse verwendet wird, um die Wellenlängen-Auswahlcharakteristika mit einer Dezibel-Skalierung darzustellen.
28B(5) zeigt die Leistungspegeländerung der ausgewählten Wellenlänge, die zu dem Drop-Portanschluss ausgegeben wird. Die 28B(5) zeigt, dass die Schwankungen der Leistung unterdrückt werden, wie es im Vergleich mit 27B(5) deutlich zum Ausdruck kommt. Der Leistungspegel zeigt einen leichten Abfall von 0 Dezibel. Dieses zeigt einen Verlust an, der erzeugt wird, wenn mit der Phasensteuerung die Pegeländerung des zu dem Drop-Portanschluss ausgegebenen optischen Signals unterdrückt wird. 28B(6) zeigt den Verlust des optischen Signals mit der ausgewählten Wellenlänge bei dem Durchlicht-Portanschluss an.
Wenn von daher die akustische Oberflächenwelle an dem AOTF angelegt wird, kann die Schwebung, die in der Leistung des abgezweigten optischen Signals zunimmt, unterdrückt werden, und zwar indem die Phase der akustischen Oberflächenwelle unterdrückt wird, welche bei jeder Stufe des 3-stufigen AOTFs erzeugt wird. Zusätzlich kann ein großer Lichtmengenverlust am Durchlicht-Portanschluss verhindert werden, wodurch die Wellenlängen-Auswahlcharakteristik verbessert wird.
Wie zuvor dargelegt kann die Wellenlängen-Auswahlcharakteristik des AOTFs nicht nur durch Ausbilden eines 3-stufigen AOTFs einfach sein, sondern auch, indem die Phase der akustischen Oberflächenwelle geändert wird, die bei jeder Stufe erzeugt wird, indem die Phase des RF-Signals gesteuert wird. Von daher kann ein hinsichtlich der Intensität modifiziertes optisches Signal korrekt empfangen werden, indem die Schwebung unterdrückt wird, welche erzeugt wird, wenn die Wellenlänge mit dem AOTF ausgewählt wird.
29 zeigt das erste Beispiel der allgemeinen Konfiguration der AOTF-Treiberschaltung.
Wenn eine AOTF-Treiberschaltung ausgebildet wird, wird die erforderliche Anzahl der Oszillatoren von einer festgelegten Schwingungsfrequenz, die der Schwingungsfrequenz eines RF-Signals entspricht, bereitgestellt. Das zum Schwingen angeregte RF-Signal wird geeignet ausgewählt und an dem AOTF angelegt, um den AOTF zu treiben. Dies ist ein Verfahren zum Ausbilden bzw. Auslegen einer Treiberschaltung.
In 29 ist ein Oszillator OSC 1 für einen Kanal 1 vorgesehen, ein Oszillator OSC 2 ist für einen Kanal 2 vorgesehen, und ein Oszillator OSC 3 ist für einen Kanal 3 vorgesehen. Von daher sind die Oszillatoren OSC 1 bis n für sämtliche Kanäle vorgesehen, die in dem Wellenlängen-Multiplexsystem verwendet werden.
Diese Oszillatoren OSC 1 bis n sind hinsichtlich einer Frequenz festgelegte Oszillatoren. Die mit diesen Oszillatoren zum Schwingen angeregten Signale werden mit einem Dividierbauteil in drei Teile aufgeteilt (der AOTF ist eine 3-stufige Vorrichtung, und in einem AOTF sind drei IDT-Elemente vorgesehen, an welchen ein RF-Signal angewandt wird). Ein Teil der aufgeteilten Signale wird ohne eine Phasenverzögerung in einen Koppler eingegeben. Ein anderer Teil wird einer Phasenverzögerungseinheit zum Verzögern der Phase eines RF-Signals bereitgestellt. In 29 beträgt die Phasenverzögerung, die mit einer Phasenverzögerungseinheit bewirkt wird, 120°.
Das RF-Signal von dem Oszillator OSC 1 wird mit dem Dividierelement verzweigt. Das von dem Portanschluss 1 ausgegebene RF-Signal wird ohne eine Phasenverzögerung zum Koppler übertragen und dem AOTF #1 bei der ersten Stufe bereitgestellt. Das von dem Portanschluss 2 ausgegebene RF-Signal wird um 120° hinsichtlich der Phase verschoben, in den Koppler eingegeben und dann bei dem AOTF #2 der zweiten Stufe angewandt. Das von dem Portanschluss 3 ausgegebene RF-Signal wird zweimal um 120° verzögert, das heißt um 240° hinsichtlich der Phase verschoben, dann in den Koppler eingegeben und beim AOTF #3 der dritten Stufe angewandt.
In ähnlicher Weise wird das von dem Oszillator OSC 2 zum Auswählen des Kanals 2 ausgegebene RF-Signal mit dem Dividierelement aufgeteilt. Das von dem Portanschluss 1 ausgegebene Signal wird ohne irgendeine Phasenverzögerung in den Koppler eingegeben und dann am AOTF #1 angewandt. Das von dem Portanschluss 2 ausgegebene RF-Signal wird hinsichtlich der Phase um 240° verzögert, in den Koppler eingegeben und am AOTF #2 angewandt.
Das RF-Signal von dem Oszillator OSC 3 für den Kanal 3 wird mit dem Dividierelement verzweigt und dann an die AOTF #1 bis #3 bei der ersten bis dritten Stufe angewandt, und zwar ohne dass irgendeines der Signale bei den Portanschlüssen 1 bis 3 hinsichtlich der Phase verzögert wird.
In ähnlicher Weise wird die Phasenverzögerung wiederholt an den Oszillatoren OSC 1 bis 3 durchgeführt, die Oszillatoren OSC 1 bis 3 sind mit dem Koppler verbunden, und dann wird das RF-Signal an jedem der AOTF #1 bis #3 bei der ersten bis dritten Stufe angewandt.
Die Phasenverzögerungseinheit kann ein längeres Kabel aufweisen, kann mit einem Umwandlerelement (Transducer) versehen sein, um die Position zu ändern, von welcher ein Signal abgerufen wird, oder kann mit einer Verzögerungsleitung versehen sein. Wenn allerdings ein Umwandlerelement verwendet wird, hängt die Impedanz von der Position ab, von welcher ein Signal abgerufen wird. Von daher ist dies kein empfehlenswertes Verfahren. Darüber hinaus kann die Verzögerungsleitung die Wellenlänge des RF-Signals verschlechtern. Als ein Ergebnis hiervon wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Phasenverzögerung unter Verwendung eines längeren Kabels realisiert. Wenn ein Kabel angewandt wird, muss dieses lediglich 35 cm länger sein, um das Signal mit 120° zu verzögern, wenn das RF-Signal eine Frequenz von 170 MHz aufweist, und es muss 70 cm länger sein, um das Signal mit 240° zu verzögern. Jedwede andere Verfahren können angewandt werden, nachdem die entsprechenden Probleme gelöst wurden.
30 zeigt das zweite Beispiel der allgemeinen Konfiguration der Treiberschaltung des AOTFs.
In 29 ist ein Oszillator für jeden Kanal vorgesehen, so dass jedwede Wellenlänge eines optischen Signals abgezweigt werden kann. Wenn von daher ein Oszillator eine Wellenlänge aufweist, die nicht der Wellenlänge eines abgezweigten optischen Signals entspricht, wird dieser nicht verwendet. Von daher weist diese Konfiguration überflüssige Oszillatoren auf.
Da der Oszillator eines elektrischen Signals normalerweise dahingehend ausgelegt ist, die Schwingungsfrequenz zu ändern, kann ein Oszillator für jede abzuzweigende Wellenlänge vorgesehen sein, und die Schwingungsfrequenz des Oszillators kann geändert werden, wenn sich die Wellenlänge des abzuzweigenden optischen Signals ändert. 30 zeigt die allgemeine Konfiguration von solch einer Anwendung.
In diesem Beispiel sei angenommen, dass die Anzahl der Wellenlängen des abzuzweigenden optischen Signals 8 beträgt. In diesem Fall sind lediglich die Oszillatoren OSC 1 bis 8 vorgesehen. Das von jedem der Oszillatoren OSC 1 bis 8 ausgegebene RF-Signal wird in drei Teile aufgeteilt, die zu einem der AOTF bei drei Stufen angewandt werden müssen. Das 3-fach verzweigte RF-Signal wird weiterhin mit dem nachfolgenden Dividierelement in drei Teile verzweigt. von daher wird das mit dem nachfolgenden Dividierelement in drei Teile aufgeteilte RF-Signal als Signal ohne Phasenverzögerung, als Signal mit einer 120° Phasenverzögerung und als ein Signal mit einer 240° Phasenverzögerung verarbeitet und dann in einen Schalter eingegeben. Der Schalter wählt eine Phase aus, die mit dem Oszillator OSC 1 an jede Stufe der durchstimmbaren akusto-optischen Filtern #1 bis #3 basierend auf der Anzahl der Wellenlängen, die mit dem AOTF etc. ausgewählt werden müssen, angewandt werden müssen.
30 zeigt lediglich die Konfiguration für den Oszillator OSC 1. Die Konfiguration von irgendeinem der Oszillatoren OSC 2 bis 8 ist insgesamt die gleiche. Indem die Konfiguration derart ausgebildet wird, kann das RF-Signal, welches mit jedem der Oszillatoren 1 bis 8 zum Schwingen angeregt wird, zu den durchstimmbaren akusto-optischen Filtern #1 bis #3 bei jeder Stufe angewandt werden. Selbst wenn von daher sich die Schwingungsfrequenz ändert, kann ein RF-Signal, welches geeignet hinsichtlich der Phase gesteuert ist, an den AOTF angewandt werden, wodurch die Schwebung in der Leistung des optischen Signals, welches eine ausgewählte Wellenlänge aufweist, geglättet werden kann.
Bei der zuvor angegebenen Beschreibung ist die Phasenverzögerung in 120°-Einheiten festgelegt, allerdings sollte die bevorzugte Phasenverzögerung festgelegt werden, und dies ist nicht auf 120° beschränkt.
Die 31A und 31B zeigen die Ausbildung des OADM-Systems, welches eine OADM-Vorrichtung aufweist.
Ein optischer Verstärker, welcher für das WDM-Übertragungssystem vorgesehen ist, kann ein mit Erbium dotierter Lichtleiter-Verstärker (EDFA) sein, welcher aus praktischen Gesichtspunkten verwendet wurde, und welcher auf dem 1,5 μm-Band ein breites Verstärkungsband aufweist. Wenn allerdings ein 1,5 μm-Bandsignal mit hoher Geschwindigkeit über eine bestehende 1,3 μm-Band-Nulldispersions-Singlemodefaser (SMF)-Übertragungsleitung übertragen wird, welche die weltweit am häufigsten eingesetzte Übertragungsleitung ist, oder wenn eine Nicht-Nulldispersions- Faser (NZ-DSF)-Übertragungsleitung in einem verfügbaren Wellenlängenband verwendet wird, wird die Übertragungswellenform durch die Wechselwirkung zwischen der Wellenlängen-Dispersionscharakteristik der Übertragungsleitung oder die Dispersionscharakteristik und den nicht-linearen Effekten, welche an der optischen Faser erzeugt werden, verschlechtert. Der nicht-lineare Effekt, welcher eine Wellenform-Verschlechterung durch die Wechselwirkung mit der Dispersionscharakteristik in dem WDM-Übertragungssystem bewirkt, kann folgendes sein: der Selbst-Phasen-Modulationseffekt (SPM), welcher erzeugt wird, selbst wenn nur eine Übertragungswellenlänge vorliegt; und der Kreuz-Phasen-Modulationseffekt (XPM), welcher erzeugt wird, wenn mehrere Wellenlängen vorliegen. Sowohl SPM als auch XPM bewirken bei einem optischen Übertragungssignal eine Beeinflussung der Wellenlänge (Wellenlängen-Chirping).
Der Einfluss der Dispersionscharakteristik der optischen Faser ist ein ernstzunehmender Faktor, der die Übertragungsgeschwindigkeit und die Übertragungsentfernung beschränkt. Von daher sollte der Einfluss auf jeden Fall unterdrückt werden.
Ein Unterdrückungsverfahren kann realisiert werden, indem ein Dispersionskompensator in die Übertragungsleitung eingeführt wird, dessen Dispersion invers zu der in der Übertragungsleitung erzeugten Dispersion ist, um die Dispersion in der gesamten Übertragungsleitung zu reduzieren. Der Dispersionskompensator kann unter Verwendung eines Lichtleitergitters, eines optischen Interferometers, eines optischen Lichtleiters, der eine Dispersionscharakteristik aufweist, welche entgegengesetzt zur Charakteristik der Übertragungsleitung ist, etc. ausgebildet werden. Weitere Verfahren können realisiert werden, indem ein Pre-Chirping bei einer Übertragungseinheit angewandt wird (indem absichtlich eine optische Phasenmodulation oder optische Frequenzmodulation angewandt wird, um die Ausbreitung der Wellenlängendispersion zusätzlich zu der optischen Intensitäts-Modulationskomponente eines Basisbandsignals zu unterdrücken), und indem das Pre-Chirping und der zuvor beschriebene Dispersionskompensator kombiniert werden.
In einem tatsächlichen System entstehen Schwankungen im Dispersionswert der Übertragungsleitung, Schwankungen in den nicht-linearen Faktoren, Schwankungen in der Leistung des eingegebenen Lichtes, welches jede Wellenlänge in der Übertragungsleitung aufweist, was außerordentlich die Effizienz des nicht linearen Effekts negativ beeinflusst. Selbst wenn die Schwankungen zunehmen, ist es nicht notwendig, die Übertragungscharakteristik zu beeinflussen. In dem Lichtwellen-Netzwerk hängt der Übertragungsweg von jeder Wellenlänge ab, da jede Wellenlänge verzweigt und in einen optionalen Knotenpunkt eingeführt wird. In diesem Fall muss die Übertragungsqualität beibehalten werden.
Von daher werden gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Pre-Chirping und der Dispersionskompensator kombiniert, um die Probleme zu lösen, indem die Position des Einführens des Dispersionskompensators, der Umfang der Dispersionskompensation und der Umfang des Pre-Chirping (Þ-Parameter) in der Übertragungseinheit optimiert werden.
Nachfolgend sind praktische Beispiele beschrieben.
Wie in 31A gezeigt, verbindet das OADM-System eine Übertragungseinheit und eine Empfangseinheit über eine Übertragungsleitung, und einen optischen Verstärker, eine Dispersionskompensations-Einheit und ein OADM-Knoten sind mit der Übertragungsleitung verbunden. Die Übertragungseinheit ist mit einer E/O-Vorrichtung zum Umwandeln von jedem elektrischen Signal in ein optisches Signal, welches die Wellenlängen Þ1 bis Þn aufweist, ausgerüstet. Das optische Signal, welches mit den zuvor beschriebenen Einheiten erzeugt wird, wird übertragen, nachdem es hinsichtlich der Wellenlänge mit dem Multiplexer MUX gemultiplext wurde. Das optische Wellenlängen-Multiplex-Signal wird mit einem optischen Verstärker verstärkt. Die Dispersionskompensations-Einheit kompensiert die Dispersion, und das daraus resultierende Signal wird erneut mit den optischen Verstärker verstärkt, und dann über die Übertragungsleitung übertragen. Es sei ein Dispersionsumfang über die Übertragungsleitung von 16 ps/nm/km für 80 km (die Übertragungsleitung zwischen Knoten, beispielsweise zwischen optischen Verstärkern oder zwischen OADM-Vorrichtungen wird als „Span-Abstand" bezeichnet) unter Verwendung von vier Span-Abständen angenommen (drei Knoten zwischen der Übertragungsstation und der Empfangsstation). In dem in 31A gezeigten Fall sind zwei Kombinationen von zwei optischen Verstärkern und einer Dispersionskompensations-Einheit als Knoten und ein OADM-Knoten eingeführt, wobei der Betrag der Dispersionskompensations-Einheit der Übertragungseinheit beispielsweise –700 ps/nm beträgt. Der Betrag der Dispersionskompensation der Dispersionskompensations-Einheit beträgt, wenn ein Knoten in die Übertragungsleitung eingeführt wird, beispielsweise –1200 ps/nm. Die Empfangseinheit weist folgendes auf: eine Dispersionskompensations-Einheit zwischen den optischen Verstärkern; einen Demultiplexer DMUX zum Wellenlängen-Demultiplexen eines optischen Wellenlängen-Multiplex-Signals; und eine O/E-Vorrichtung zum Umwandeln eines eine demultiplexte Wellenlänge aufweisenden optischen Signals in ein elektrisches Signal. In diesem Beispiel beträgt der Kompensationsbetrag der Dispersionskompensations-Einheit der Empfangseinheit beispielsweise –1200 ps/nm. Gleichzeitig beträgt die Toleranz der Empfangseinheit ±200 ps/nm.
Wenn von daher der Betrag der Dispersion von jeder Dispersionskompensations-Einheit festgelegt ist, kann eine hinreichende bzw. geeignete Dispersionskompensation in dem Wellenlängen-Multiplexsystem für eine Übertragung über 80 km durch vier Span-Abstände durchgeführt werden.
31B zeigt ein Beispiel einer Abänderung der Kombination der Dispersionskompensations-Einheit mit einem optischen Verstärker.
Das erste in 31B gezeigte Beispiel ist die Konfiguration, in welcher die Dispersionskompensations-Einheit normalerweise einen nicht-linearen Effekt mit einem großen Verlust anzeigt. Zunächst ist ein optischer Verstärker der ersten Stufe zum Verstärken des Pegels des optischen Signals bis zu einem bestimmten Pegel vorgesehen, um den Verlust der Dispersionskompensations-Einheit zu kompensieren, und um den nicht-linearen Effekt in der Dispersionskompensations-Einheit zu verhindern. Das optische Signal, welches bis zu dem vorgegebenen Pegel verstärkt wurde, wird in die Dispersionskompensations-Einheit eingegeben, und die Dispersion wird kompensiert. Das optische Signal, welches von der Dispersionskompensations-Einheit ausgegeben wird, wird beispielsweise über 80 km übertragen und auf einen erforderlichen Pegel verstärkt, um das optische Signal zum nächsten optischen Zwischenverstärker zu übertragen.
Das in 31B gezeigte zweite Beispiel ist die Konfiguration, welche verwendet wird, wenn der Verlust der Dispersionskompensations-Einheit gering ist.
Das übertragene optische Signal, welches nicht verstärkt wurde, wird in die Dispersionskompensations-Einheit eingegeben und mit dem optischen Verstärker verstärkt, nachdem die Dispersion kompensiert wurde. In diesem Fall ist der Verlust der Dispersionskompensations-Einheit gering. Da von daher der Pegel des optischen Signals, welches durch die Dispersionskompensations-Einheit gelaufen ist, nicht klein genug ist, ist das resultierende Signal-zu-Rausch-Verhältnis nicht allzu schlecht, nachdem das optische Signal später mit dem optischen Verstärker verstärkt wurde.
Das in 31B gezeigte Beispiel ist die Konfiguration, in welcher die Dispersionskompensations-Einheit einen geringen nicht-linearen Effekt anzeigt, indem ein Lichtleitergitter verwendet wird.
In diesem Fall wird ein optisches Signal zunächst mit einem optischen Verstärker verstärkt und dann in eine Dispersionskompensations-Einheit eingegeben. Der optische Verstärker bewirkt, dass das optische Signal eine hohe Leistung aufweist. Da allerdings die Dispersionskompensations-Einheit einen kleinen nicht-linearen Effekt hervorruft, besteht die geringste Möglichkeit, dass der nicht-lineare Effekt zu einer Wellenform-Verschlechterung führen kann. Von daher kann ein optischer Verstärker bei der ersten Stufe vorgesehen sein. Da der optische Verstärker zunächst das optische Signal mit einem hohen Verlust von der Dispersionskompensations-Einheit verstärkt, kann ein annehmbares Signal-zu-Rausch-Verhältnis beibehalten werden, nachdem das optische Signal durch den Dispersionskompensator gelaufen ist.
Eine Dispersionskompensatoreinheit weist normalerweise einen Dispersionskompensations-Lichtleiter auf. Allerdings erzeugt der Dispersionskompensations-Lichtleiter einen hohen Verlust und bewirkt einen nicht-linearen Effekt, wenn der Pegel des eingegebenen optischen Signals höher als ein vorgegebener Wert ist. Bevor das optische Signal eingegeben wird, sollte dieses von daher auf einen Pegel verstärkt werden, der geringer als ein vorgegebener Wert ist, so dass die optische Leistung vergrößert werden kann, um das optische Signal nach der Dispersionskompensation zu übertragen. Wenn von daher der Dispersionskompensations-Lichtleiter als Dispersionskompensations-Einheit verwendet wird, ist die in 31B gezeigte erste Konfiguration empfehlenswert.
Die 32A und 32B zeigen die Konfiguration des Dispersionskompensators in der OADM-Vorrichtung.
In der OADM-Vorrichtung ist ein Dispersionskompensator vorgesehen, so dass die Dispersionskompensation auf die gleiche Art und Weise wie für ein von der Übertragungseinheit zu der Empfangseinheit übertragenes optisches Signal durchgeführt werden kann, und es kann dann zu der Nebenstation übertragen werden. Andererseits wird ein optisches Signal, welches hinzugefügt und von der Nebenstation zu der Empfangsstation über die OADM-Vorrichtung übertragen werden muss, mit der Dispersionskompensation auf die gleiche Art und Weise negativ beeinflusst, wie das optische Signal, welches von der in 31A gezeigten Übertragungseinheit zu der Empfangseinheit übertragen wird, welche das negativ beeinflusste Signal empfängt.
In 32A ist das von dem Übertragungsterminal übertragene optische Signal hinsichtlich der Dispersion mit der Dispersionskompensations-Einheit kompensiert, welches den gleichen Kompensationsbetrag von –1200 ps/nm wie die Dispersionskompensations-Einheit aufweist, die in der in 30 gezeigte Übertragungsleitung vorgesehen ist, und das optische Signal wird dann in die OADM-Vorrichtung eingegeben. Ein optisches Durchlichtsignal wird, so wie es ist, übertragen, wenn keine OADM-Vorrichtung vorgesehen ist. Andererseits empfängt ein abzuzweigendes optisches Signal ebenso die Dispersionskompensation von –1200 ps/nm, und es wird dann abgezweigt und zur Nebenstation übertragen. Wenn von daher das optische Signal mit der Nebenstation empfangen wird, empfängt es die gleiche Dispersionskompensation wie das optische Signal, welches von der in 31A gezeigten Übertragungseinheit empfangen wurde, nachdem es durch die Empfangseinheit gelaufen ist. Für ein hinzuzufügendes optisches Signal ist andererseits eine Dispersionskompensations-Einheit, die der Dispersionskompensations-Einheit entspricht, welche den Kompensationsumfang von –700 ps/nm aufweist, und welche in der Sendeeinrichtung in 31A vorgesehen ist, an der Seite des Add-Portanschlusses angeordnet. Von daher wird das optische Signal, welches von der Nebenstation übertragen wird, in der OADM-Vorrichtung hinzugefügt, nachdem es die Dispersionskompensation empfangen hat, die der Kompensation entspricht, welche von der in 31A gezeigten Übertragungseinheit empfangen wird, und zwar mit der Dispersionskompensations-Einheit an der Seite des Add-Portanschlusses. Nach dem Hinzufügen wird es hinsichtlich der Dispersion wie andere optische Signale kompensiert. Von daher empfängt das mit der Nebenstation hinzugefügte optische Signal die gleiche Dispersionskompensation wie das optische Signal, welche von der Übertragungseinheit zu der in 31A gezeigten Empfangseinheit gelaufen ist, wenn es zur Empfangseinheit übertragen wird.
Von daher sind Dispersionskompensations-Einheiten in dem Netzwerk derart enthalten, dass das optische Signal, welches durch die OADM-Vorrichtung läuft, und dass hinzuzufügende und abzuzweigende optische Signal hinsichtlich der Dispersion auf die gleiche Art und Weise kompensiert werden können, während sie zu entsprechenden Terminalstationen übertragen werden.
32B zeigt eine andere Konfiguration der OADM-Vorrichtung.
Die OADM-Vorrichtung weist eine Abzweigschaltung, wie etwa einen AOTF etc. zum Abzweigen eines optischen Signals; und eine Einführschaltung, wie etwa einen optischen Koppler, einen durchstimmbaren akusto-optischen Filter, einen Wellenlängen-Multiplexer etc. auf. Wie zuvor unter Bezugnahme auf 32B beschrieben, wird hinsichtlich der Dispersion ein hinzuzufügendes und abzuzweigendes optisches Signal wie ein optisches Signal kompensiert, welches von der Übertragungseinheit zur Empfangseinheit läuft. Von daher ist die Dispersionskompensations-Einheit, welche den Kompensationsumfang von –1200 ps/nm aufweist, vor der OADM-Vorrichtung vorgesehen, und die Dispersionskompensations-Einheit, welche den Kompensationsumfang von –700 ps/nm aufweist, ist an dem Hinzufüg-Terminal bzw. Add-Terminal vorgesehen. Die in 32B gezeigte Konfiguration weist einen AOTF ausschließlich für Drop-Signale auf, und eine Hinzufügoperation wird mit einem optischen Koppler durchgeführt, was somit praktisch der in den 6 bis 13 gezeigten OADM-Vorrichtung entspricht.
Die 33A bis 34B zeigen Beispiele der Konfiguration der Dispersionskompensations-Einheit, die an den Add- und Drop-Terminals der Übertragungseinheit vorgesehen sind, Beispiele der Konfiguration der Empfangseinheit und Beispiele der OADM-Vorrichtung. Es wird empfohlen, dass der Umfang der Kompensation in dem Prozess eingestellt werden kann, der bei den Add- und Drop-Terminals der Übertragungseinheit, der Empfangseinheit und bei der OADM-Vorrichtung zum Ausgleichen der zeitlichen Verschlechterung und des Verlusts durchgeführt wird. Von daher ist es erforderlich, dass die Dispersionskompensations-Einheit derart ausgebildet sein kann, um den Kompensationsumfang zu ändern.
33A zeigt die Konfiguration, in welche Dispersionskompensations-Einheiten 1 bis n mit unterschiedlichen Kompensationsumfängen vorgesehen sind, um gleichmäßig eingegebene optische Signale unter Verwendung eines optischen Kopplers zu verzweigen, wobei ein optischer Schalter für jede Dispersionskompensations-Einheit vorgesehen ist, so dass jede der Dispersionskompensations-Einheiten ausgewählt werden kann. von daher kann ein optisches Signal über jede der Dispersionskompensations-Einheiten mit unterschiedlichen Kompensationsumfängen 1 bis n ausgegeben werden. Demgemäß kann das Ändern der Übertragungscharakteristik der Übertragungsleitung berücksichtigt werden, indem eine optimale Dispersionskompensations-Einheit ausgewählt wird.
33B zeigt die Konfiguration, in welcher eine Dispersionskompensations-Einheit vorgesehen ist, die unterschiedliche Kompensationsumfänge 1 bis n aufweist, und wobei ein 1 × n-Schalter an der Ausgabeseite vorgesehen ist. Mit dieser Konfiguration besteht kein Bedarf dahingehend, einen optischen Schalter für jede der Dispersionskompensations-Einheiten 1 bis n vorzusehen. Das eingegebene optische Signal wird mit einem optischen Koppler verzweigt und gleichmäßig in alle Dispersionskompensations-Einheiten für die Dispersionskompensation eingegeben. In diesem Fall wird das am besten hinsichtlich der Dispersion kompensierte optische Signal ausgewählt und unter Verwendung eines optischen 1 × n-Schalters ausgegeben.
34A zeigt die Konfiguration, in welcher ein optischer 1 × n-Schalter beim Eingabe-Terminal vorgesehen ist, und wobei ein optisches Signal in irgendeine der Dispersionskompensations-Einheiten 1 bis n eingegeben wird, welche in optimaler Weise die Dispersion kompensieren können. Ein optisches Signal ist einem optischen Übertragungspfad zugeordnet, der mit dem optischen 1 × n-Schalter ausgewählt wird, es läuft durch eine entsprechende Dispersionskompensations-Einheit und wird über den optischen Koppler ausgegeben.
34B zeigt ein Beispiel der Konfiguration des optischen 1 × n-Schalters anstelle eines optischen Kopplers.
Der optische Übertragungspfad des eingegebenen optischen Signals wird mit dem 1 × n-Schalter bestimmt, und das optische Signal wird in eine der Dispersionskompensations-Einheiten 1 bis n eingegeben. Der 1 × n-Schalter am Ausgabe-Terminal schaltet optische Übertragungspfade, so dass ein optisches Signal von der Dispersionskompensations-Einheit, in welche das optische Signal eingegeben wurde, über die optischen Übertragungspfade laufen kann, und dann wird das optische Signal ausgegeben.
Die in den 34A und 34B gezeigte Konfiguration kann die Abnahme der Leistung eines optischen Signals im Vergleich mit der in den 33A und 33B gezeigten Konfiguration reduzieren. Das heißt, in den 33A und 33B wird ein eingegebenes Signal gleichmäßig aufgeteilt, und zwar unabhängig von der Frage, ob oder ob nicht das Signal in die Dispersionskompensations-Einheit eingegeben wird. Von daher wird die Leistung beim Aufteilen reduziert. Allerdings überträgt mit der in den 34A und 34B gezeigten Konfiguration der 1 × n-Schalter die gesamte Leistung des eingegebenen Signals zu einer der Dispersionskompensations-Einheiten 1 bis n. Von daher besteht keine Möglichkeit, dass die Leistung eines optischen Signals aufgeteilt und zu einem gegenwärtig ungenutzten optischen Übertragungspfad übertragen wird.
Die 35 bis 38 zeigen Beispiele von Abänderungen der Konfiguration für die Dispersionskompensation.
35 zeigt ein Beispiel der Verwendung eines optischen Schalters oder eines optischen Kopplers 340. Mit der Konfiguration sind Dispersionskompensations-Einheiten, wie etwa Dispersionskompensations-Lichtleiter etc., welche die gleichen oder unterschiedliche Kompensationsumfänge aufweisen, in Reihe geschaltet, und die Dispersionskompensation eines optischen Signals kann optimiert werden, indem das optische Signal durch eine ausgewählte Anzahl der Dispersionskompensations-Einheiten hindurchgeschickt wird. Obwohl das eingegebene optische Signal durch die Dispersionskompensations-Einheit läuft, wird der optische Übertragungspfad mit einem optischen Schalter 341 geändert, der hinter jeder Dispersionskompensations-Einheit vorgesehen ist. Dann wird das optische Signal zu dem optischen Schalter oder zu dem optischen Koppler 340 übertragen und ausgegeben. Die Anzahl der Dispersionskompensations-Einheiten, durch welche das optische Signal läuft, hängt davon ab, welcher Schalter den optischen Übertragungspfad ändert, wodurch der Dispersionsumfang, der kompensiert werden muss, geändert wird.
36 zeigt die Konfiguration zum Ändern der Anzahl und des Typs der Dispersionskompensations-Einheiten, durch welche optische Signale laufen. Ein eingegebenes optisches Signal wird mit einem optischen Schalter 350 dahingehend geschaltet, ob das optische Signal durch die Dispersionskompensations-Einheit läuft, oder ob das optische Signal an der nächsten Dispersionskompensations-Einheit vorbeigeleitet wird. Der optische Schalter 350 ist vor jeder der in Reihe geschalteten Dispersionskompensations-Einheiten vorgesehen und bestimmt, ob oder ob nicht das optische Signal durch die Dispersionskompensations-Einheit läuft, welche hinter jedem optischen Schalter vorgesehen ist. Mit der in 36 gezeigten Konfiguration wird eine Überbrückung (Bypass) ausgebildet. Demzufolge besteht kein Bedarf dahingehend, das optische Signal durch die Dispersionskompensations-Einheit bei der ersten Stufe laufen zu lassen, wenn das optische Signal durch die Dispersionskompensations-Einheit bei der zweiten Stufe läuft. Als ein Ergebnis hiervon, kann der Umfang der Dispersionskompensation, die mit der Dispersionskompensations-Einheit durchgeführt wird, optional festgelegt werden.
37 zeigt ein Beispiel einer Abänderung der in 35 gezeigten Konfiguration. Ein optischer Koppler 362 ist hinter jeder der Dispersionskompensations-Einheiten vorgesehen, so dass ein optisches Signal verzweigt werden kann. Mit dieser Konfiguration werden sämtliche Signale, die hinsichtlich der Dispersion mit allen Arten von möglichen Umfängen der Dispersionskompensation in der Konfiguration kompensiert wurden, zu dem entsprechenden optischen Schalter 360 übertragen. Wenn einer der optischen Schalter 360 geöffnet ist, kann das in optimaler Weise hinsichtlich der Dispersion kompensierte optische Signal zu einem optischen Schalter oder optischen Koppler 361 übertragen werden. Von daher kann das ausgewählte, hinsichtlich der Dispersion optimal kompensierte optische Signal von dem optischen Schalter oder optischen Koppler 361 übertragen werden. Allerdings wird mit dieser Konfiguration das optische Signal mit dem optischen Koppler 362 verzweigt, und zwar unabhängig von der Frage, ob oder ob nicht das optische Signal zu dem optischen Schalter oder optischen Koppler 361 übertragen wird. Als ein Ergebnis hiervon wird die Leistung des optischen Signals geringer als bei einem Signal, welches bei der späteren Stufe zu der Dispersionskompensations-Einheit übertragen wird.
38 zeigt ein Beispiel einer Abänderung der in 37 gezeigten Konfiguration. Ein optischer Koppler 370 ist hinter jeder der Dispersionskompensations-Einheiten vorgesehen, und das optische Signal, welches hinsichtlich der Dispersion mit jeder der Dispersionskompensations-Einheiten kompensiert wurde, wird in einen optischen Schalter 371 eingegeben. Der optische Schalter wählt das hinsichtlich der Dispersion optimal kompensierte optische Signal von den optischen Signalen aus, die in unterschiedlichen Dispersionskompensationsoperationen verarbeitet wurden. In diesem Fall wird das optische Signal hinsichtlich der Leistung kleiner, indem dieses mit dem optischen Koppler 370 bei der nachfolgenden Stufe verzweigt wird, während das optische Signal sequentiell durch die Dispersionskompensations-Einheiten läuft.
Die 39 und 40 zeigen die Dispersionskompensation und die Wellenform-Verschlechterungscharakteristika.
39 zeigt die Wellenform-Verschlechterung, wenn ein optisches Signal über 80 km durch vier Span-Abstände übertragen wird, wenn es ein 8-Wellenlängen-Multiplex-Signal bei 10 Gbps ist. Die Leistung des in die Übertragungsleitung (Single-Mode-Fiber: SMF) eingegebenen Lichtes beträgt im Mittel +10 dBm pro Kanal. Ein Pre-Chirping-Prozess wird mit einem α-Parameter = –1 an der Seite der Übertragungsstation ausgeführt. Die Übertragungsstation verwendet keinen Dispersionskompensations-Lichtleiter, sondern einen Zwischenverstärker, und eine Empfangsstation führt eine Dispersionskompensation unter Verwendung eines Dispersionskompensations-Lichtleiters durch, welcher den gleichen Dispersionskompensationsumfang aufweist.
Eine ISI-Verschlechterung entspricht dem Umfang der Verschlechterung, die mit der Zwischensymbol-Interferenz hervorgerufen wird, und sie zeigt die Verschlechterung eines Signals in der Verstärkungsrichtung an. Es ist empfehlenswert, dass die ISI-Verschlechterung nahezu 0% beträgt. Die Phasentoleranz bzw. der Phasen-Spielraum zeigt den Umfang der Verschlechterung eines Signals in der Phasenrichtung an, wie etwa den Umfang des Versatzes in der Zeitrichtung des Ein-/Aus-Musters eines optischen Signals. Es ist empfehlenswert, dass die Phasentoleranz nahezu 100% beträgt.
Es sei angenommen, dass die Toleranz für den Umfang der Verschlechterung eines optischen Signals im Hinblick auf die ISI-Verschlechterung 10% und im Hinblick auf die Phasen-Toleranz 70% beträgt. In 39 reicht die Breite des Anteils, der sich bei der ISI-Verschlechterung von 10% herausrechnet, von etwa 1000 bis 1200 ps/nm/Einheit für jeden Kanal. Andererseits reicht die Breite des Anteils, der bei der Phasentoleranz von 70% nach oben reicht, von etwa 1150 bis 1300 ps/nm/Einheit für jeden Kanal.
Die überlappenden Anteile der zuvor beschriebenen Projektierungen entsprechen der Toleranz des Umfangs der Dispersionskompensation. Eine größere Toleranzbreite ist erwünscht, allerdings zeigt 39 eine sehr kleine Breite.
40 zeigt den gleichen Umfang der Dispersionskompensation für die Sendestation und die Empfangsstation. Der Zwischenverstärker weist den doppelten Umfang der Dispersionskompensation der Sendestation und der Empfangsstation auf. Die Sendestation führt ein Pre-Chirping an dem α-Parameter = +1 durch.
In 40 kann die Breite der Toleranz nicht einfach erkannt werden. Allerdings wird an der Sendeseite die Dispersionskompensation durchgeführt, und der α-Parameter führt ein positives Pre-Chirping durch, wodurch sich die Dispersionstoleranz ausdehnt.
40 zeigt eine einfachere graphische Darstellung.
Die 41A und 41B zeigen die Dispersionstoleranz, wenn der Phasen-Spielraum gleich wie oder größer als 70% beträgt.
41A zeigt das Pre-Chirping wenn ein α-Parameter von +1 an der Sendeseite angewandt wird. 41B zeigt das Pre-Chirping mit einem α-Parameter von –1 an der Sendeseite.
Die 41A und 41B zeigen den Fall, in welchem ein Pre-Chirping an der Sendeseite durchgeführt wird. In den 41A und 41B wird ein optisches Signal mit einer Sendegeschwindigkeit von 10 Gbps über vier Span-Abstände unter Verwendung eines 16-Wellenlängen-Multiplex-Signals übertragen. In den 41A und 41B ist die obere Grenze des Phasen-Spielraumes von 70% beim oberen Teil des Kurvenverlaufes angezeigt, und die untere Grenze ist beim unteren Teil des Kurvenverlaufes angezeigt. Der Bereich zwischen dieser oberen und unteren Grenze entspricht der Dispersionstoleranz. Wie in 41B gezeigt, ist, wenn ein negatives Pre-Chirping an der Sendeseite durchgeführt wird, die obere Grenze nahezu gleich mit der unteren Grenze, wodurch lediglich eine geringe Toleranz zugelassen ist. Wenn andererseits an der Sendeseite ein positives Pre-Chirping durchgeführt wird, wie es in 41A gezeigt ist, liegt ein großer Bereich zwischen der oberen und der unteren Grenze vor, wodurch eine große Dispersionstoleranz zugelassen wird. Eine große Dispersionstoleranz zeigt an, dass ein optisches Signal mit konstanten Übertragungscharakteristika übertragen werden kann, und zwar unabhängig von einer Längenänderung des Span-Abstandes der Übertragungsleitung, obwohl der Umfang der Dispersionskompensation des Zwischenverstärkers (Inline-Verstärker) bei einem konstanten Pegel verbleibt. Dieses zeigt eine große Toleranz an, und es besteht kein Bedarf, den Umfang der Dispersionskompensation des Inline-Verstärkers zu ändern, selbst wenn sich der Span-Abstand einer Übertragungsleitung durch Verzweigung und Einführung eines optischen Signals und durch den bei der Signalverbesserung durchgeführten Prozess etc. ändert, und wenn der optische Übertragungsweg des optischen Signals aufgrund der Verschlechterung der Übertragungsleitung lang ist, obwohl die Länge der Übertragungsleitung nach wie vor die gleiche ist. Dieses ist ein Vorteil, wenn ein System gegenwärtig ausgelegt wird.
Nachfolgend wird ein Beispiel einer redundanten Konfiguration (Übertragungspfad-Schutz) beschrieben, die erforderlich ist, wenn ein Netzwerk ausgelegt wird, welches eine OADM-Vorrichtung verwendet.
42 zeigt die Konfiguration des OADM-Knotens einer 2-Faser-BLSR-Einheit.
Das Wellenlängen-Multiplexsystem zum Multiplexen von 32 Wellenlängen wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 42 beschrieben. In der BLSR-Einheit wird die Hälfte der Wellenlängenkanäle für die gegenwärtige Benutzung bzw. für die Lauf-Benutzung (Arbeit) und die andere Hälfte für eine Standby-Benutzung (Schutz) verwendet, um eine redundante 2-Faser-Konfiguration auszubilden, die eine upstream-gerichtete Übertragungsleitung und eine downstream-gerichtete Übertragungsleitung aufweist. Beispielsweise werden in 42 die Wellenlängen λ1 bis λ16 in den Kommunikationen von West nach Ost für die Lauf-Verwendung festgelegt, und die Wellenlängen λ17 bis λ32 werden in den Kommunikationen von Ost nach West für die Standby-Verwendung festgelegt.
Normalerweise läuft ein optisches Signal durch einen optischen Rückkopplungsschalter 411 von einem 1 × 2-Koppler 410 und wird in eine Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 412 eingegeben, welche die Wellenlängen λ1 bis λ16 für die Lauf-Verwendung benutzt. Ein optisches Signal, welches von der Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 412 ausgegeben wird, wird über einen optischen Rückkopplungsschalter 413 und einen 1 × 2-Koppler 414 zu einer Übertragungsleitung übertragen. Wenn in ähnlicher Weise ein optisches Signal von der Ost-Seite zur West-Seite übertragen wird, wird es von einem 1 × 2-Koppler 419 über einen optischen Rückkopplungsschalter 418 an eine Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 417 ausgegeben. Die Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 417 benutzt die Wellenlängen λ17 bis λ32 für die Lauf-Verwendung. Ein optisches Signal wird von der Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 417 an das West-Terminal über einen optischen Rückkopplungsschalter 416 und einen 1 × 2-Koppler 415 ausgegeben. Die Wellenlängen λ1 bis λ16 tragen kontinuierlich die gleiche Information wie die Wellenlängen λ17 bis λ32.
Wie in 43 gezeigt, wird, wenn beim West-Terminal eine Kabel-Unterbrechung auftritt und ein optisches Signal nicht zu der West-Seite übertragen werden kann, oder wenn ein optisches Signal nicht beim West-Terminal empfangen werden kann, eine Standby-Leitung mit den Wellenlängen λ1 bis λ16 von der Ost-Seite mit der gegenwärtigen Vorrichtung der Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 412 verarbeitet, und die gegenwärtige Leitung bzw. Lauf-Leitung, welche die Wellenlängen λ17 bis λ32 aufweist, wird mit der gegenwärtigen Vorrichtung bzw. Lauf-Vorrichtung der Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 417 verarbeitet. Das heißt, ein optisches Signal, welches vom Ost-Terminal übertragen wird, wird von dem 1 × 2-Koppler 419 zu dem optischen Rückkopplungsschalter 418 und ebenso zu dem optischen Rückkopplungsschalter 411 übertragen. Der optische Rückkopplungsschalter 411 trennt den Übertragungspfad von dem West-Terminal und überträgt ein optisches Signal von dem 1 × 2-Koppler 419 zur Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 412. Die Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 412 verarbeitet das optische Signal mit den Wellenlängen λ1 bis λ16 in der Lauf-Vorrichtung und überträgt es zum Ost-Terminal über den optischen Rückkopplungsschalter 413 und den 1 × 2-Koppler 414. Ein anderes optisches Signal von dem 1 × 2-Koppler 419 wird in die Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 417 über den optischen Rückkopplungsschalter 418 eingegeben, und das optische Signal mit der Wellenlänge λ17 bis λ32 wird verarbeitet und mit der gegenwärtigen Vorrichtung bzw. Lauf-Vorrichtung ausgegeben. Der optische Übertragungsweg eines optischen Signals, welches von der Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 417 ausgegeben wird, wird mit dem optischen Rückkopplungsschalter 416 geschaltet, und das Signal wird von dem 1 × 2-Koppler 414 zum Ost-Terminal übertragen.
Wie in 44 gezeigt, wird, wenn eine Kabelunterbrechung beim Ost-Terminal auftritt, ein Prozess, wie er zuvor beschrieben wurde, ausgeführt. Allerdings führt der optische Rückkopplungsschalter 418 die Operation des optischen Rückkopplungsschalters 411 aus, und der optische Rückkopplungsschalter 413 führt die Operation des zuvor beschriebenen optischen Rückkopplungsschalters 411 aus.
Wie in 44 gezeigt, werden die Wellenlängen für die Lauf- und Standby-Verwendung mit der Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 412 von der Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 417 bei der Lauf-Verwendung und der Standby-Verwendung benutzt, welche untereinander derart ausgetauscht werden, dass kein Bedarf zum Umwandeln von Wellenlängen des optischen Signals besteht, wenn ein Kabel getrennt wird und das optische Signal rückgekoppelt werden sollte. Von daher kann die Konfiguration der Vorrichtung vereinfacht werden, weshalb die Kosten des gesamten Systems herabgesetzt sind.
Die Konfiguration der Vorrichtung, wie sie in 44 gezeigt ist, wurde unter Verwendung einer BLSR-Einheit (bidirektionaler Leitungs-Schalterring) und unter Annahme eines ringförmigen Netzwerkes (welches in den 45 und 46 gezeigt ist) beschrieben.
45 zeigt ein ringförmiges Netzwerk im normalen Betrieb. Die OADM-Knoten A, B, C und D befinden sich im gleichen Zustand wie die in 42 gezeigten OADM-Knoten. 46 zeigt die Konfiguration des ringförmigen Netzwerkes, in welchem das Kabel beim West-Terminal des OADM-Knotens A getrennt ist. In diesem Fall führen die optischen Rückkopplungsschalter 411 und 416 ein Umschalten im OADM-Knoten A durch, wie es in 43 gezeigt ist. Im OADM-Knoten D tauschen sich die optischen Rückkopplungsschalter 413 und 418 untereinander aus, wie es in 44 gezeigt ist.
Die 47 zeigt die Konfiguration des OADM-Knotens der 4-Faser-BLSR-Einheit.
In dem 4-Faser-BLSR-System ist die Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit ebenso in einer Duplex-Konfiguration ausgelegt. In der Leitung von der West-Seite zur Ost-Seite sind eine Lauf-Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 423 und eine Standby-Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 424 vorgesehen. In der Leitung von der Ost-Seite zur West-Seite sind eine Lauf-Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 431 und eine Standby-Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 432 vorgesehen. In dem 4-Faser-BLSR-System weist die Übertragungsleitung ebenso eine Lauf- und eine Standby-Konfiguration auf. Beispielsweise ist ein 32-Kanal nicht in eine Lauf- und eine Standby-Verwendung eingeteilt, sondern alle 32 Wellen werden benutzt.
In dem 1 + 1-Schutz wird die gleiche Information über eine Lauf-Übertragungsleitung und eine Standby-Übertragungsleitung übertragen. Im normalen Betrieb wird ein von dem West-Terminal eingegebenes optisches Signal über optische Rückkopplungsschalter 426 und 427 in einen optischen 1 + 1-Schutz-Schalter 425 eingegeben. Der optische 1 + 1-Schutz-Schalter 425 schaltet zwischen den Lauf- und Standby- Schaltungen. Normalerweise wird ein optisches Signal, welches über ein hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis übertragen wird, in die Lauf-Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 423 eingegeben. Ein von dem optischen 1 + 1-Schutz-Schalter 425 ausgegebenes optisches Signal wird in die Lauf-Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 423 oder in die Standby-Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 424 eingegeben, darin verarbeitet und an einem optischen 1 + 1-Schutz-Schalter 422 eingegeben. Der optische 1 + 1-Schutz-Schalter 422 schaltet zwischen Lauf- und Standby-Konfigurationen um, und ein ausgegebenes optisches Signal wird über optische Rückkopplungsschalter 420 und 421 zum Ost-Terminal übertragen.
Die optischen Lauf- und Standby-Signale, die von der Ost-Seite zur West-Seite übertragen werden, werden jeweils in die Lauf-Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 431 und eine Standby-Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 432 über optische Rückkopplungsschalter 434 und 435 und über einen optischen 1 + 1-Schutz-Schalter 433 eingegeben und dann verarbeitet. Die von den Lauf- und Standby-Wellenlängen-Add-/Drop-Einheiten 431 und 432 ausgegebenen optischen Signale werden über einen optischen 1 + 1-Schutz-schalter 430, und über optische Rückkopplungsschalter 428 und 429 zum West-Terminal übertragen.
48 zeigt ein Beispiel der Konfiguration eines ringförmigen Netzwerkes, welches einen in 47 gezeigten OADM-Knoten verwendet.
Wenn sämtliche Kabel westlich des in 47 gezeigten Knotenpunktes infolge von beispielsweise einer Unterbrechung nicht verwendet werden können, wird eine Rückkopplungsübertragung mit dem Knotenpunkt (siehe 49) ausgeführt. Das von der östlichen Laufleitung eingegebene optische Signal wird, so wie es ist, in die Lauf-Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 431 eingegeben. Das von der Lauf-Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 431 ausgegebene optische Signal wird über einen optischen 1 + 1-Schutz-Schalter 430 in den optischen Rückkopplungsschalter 428 eingegeben. Allerdings kann es nicht zum West-Terminal übertragen werden, sondern es wird zum optischen Rückkopplungsschalter 421 übertragen und über eine Standby-Schaltung zum Ost-Terminal übertragen. Andererseits wird das von der Standby-Schaltung beim Ost-Terminal eingegebene optische Signal mit dem optischen Rückkopplungsschalter 435 zum optischen Rückkopplungsschalter 426 übertragen, nachdem beispielsweise eine Kabel-Unterbrechung beim West-Terminal aufgetreten ist. Der optische Rückkopplungsschalter 426 gibt das übertragene optische Signal über den optischen 1 + 1-Schutz-Schalter 425 in die Lauf-Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 423 ein. Wenn dieses optische Signal von der Lauf-Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 423 ausgegeben wird, wird es zum Ost-Terminal über den optischen 1 + 1-Schutz-Schalter 422 und den optischen Rückkopplungsschalter 420 unter Verwendung der Lauf-Schaltung übertragen.
Zuvor wurden die Operationen des OADM-Knotens A, welcher in 49 gezeigt ist, beschrieben.
Wenn sämtliche Kabel an der Ost-Seite nicht verwendet werden können, werden die zuvor beschriebenen Operationen ausgeführt. Allerdings werden die Operationen des optischen Rückkopplungsschalters 428 mit dem optischen Rückkopplungsschalter 420 ausgeführt, und die Operationen der optischen Rückkopplungsschalter 435 und 426 werden mit den optischen 1 + 1-Schutz-Schaltern 427 und 434 ausgeführt.
Zuvor wurden die Operationen des in 49 gezeigten OADM-Knotens D beschrieben.
In dem 4-Faser-BLSR-System können Aktionen durchgeführt werden, selbst wenn Fehler in der Lauf-Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit auftreten und zeitgleich die Unterbrechung der Übertragungsleitung auftritt. Es sei beispielsweise angenommen, wie es in 50 gezeigt ist, dass die Lauf-Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 423 fehlerhaft wird, und dass zeitgleich die Lauf-Schaltung in Richtung der West-Seite unterbrochen wird.
Dann wird der Übertragungspfad des optischen Signals, welches von der Lauf-Schaltung an der Ost-Seite eingegeben wird, mit dem optischen 1 + 1-Schutz-Schalter 430 über die Lauf-Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 431 zum Standby-Übertragungspfad umgeschaltet, und das optische Signal wird dann über die optische Rückkopplungsschaltung 429 zum West-Terminal übertragen. Andererseits wird das von der Lauf-Schaltung der West-Seite eingegebene optische Signal mit dem optischen 1 + 1-Schutz-Schalter 425 zur Standby-Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 424 übertragen. Das von der Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 424 übertragene Signal wird mit dem optischen 1 + 1-Schutz-Schalter 422 zum optischen Rückkopplungsschalter 420 übertragen und dann unter Verwendung der Lauf-Schaltung zum Ost-Terminal ausgegeben.
Wenn von daher die Lauf-Schaltung der Übertragungsleitung nicht zur Verfügung steht, oder wenn die Lauf-Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit nicht verfügbar ist, schaltet der optische 1 + 1-Schutz-Schalter 430 die Lauf- und Standby-Konfigurationen um, um den Fehler zu lösen.
51 zeigt die Konfiguration des Knotens des 1-Faser-BLSR-Systems in dem System zum Durchführen einer bi-direktionalen Übertragung unter Verwendung einer einzelnen Faser bzw. eines einzelnen Lichtleiters.
Mit der in 51 gezeigten Konfiguration wird das optische Signal, welches vom Ost-Terminal der Lauf-Schaltung eingegeben wird, mit einem BD-WDM-Koppler 440 verzweigt und in eine Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit 444 zur Verarbeitung der Wellenlängen λ17 bis λ32 eingegeben (es sei angenommen, dass die Anzahl der gemultiplexten Wellenlängen 32 beträgt). In diesem Beispiel entspricht ein BD-WDM-Koppler einem bidirektionalen WDM-Koppler. Das von der Vorrichtung 444 ausgegebene optische Signal wird in einen BD-WDM-Koppler 447 über einen optischen Rückkopplungsschalter 446 eingegeben, und dann unter Verwendung der Lauf-Schaltung zum West-Terminal übertragen. Andererseits wird das optische Signal mit den Wellenlängen λ1 bis λ16, welches von dem West-Terminal unter Verwendung der Lauf-Schaltung eingegeben wurde, über einen optischen Rückkopplungsschalter 445 zu der Vorrichtung 443 zum Verarbeiten der Wellenlängen λ1 bis λ16 in den Lauf-Wellenlängen-Add-/Drop-Einheiten eingegeben. Das von der Vorrichtung 443 ausgegebene optische Signal wird hinsichtlich der Wellenlänge mit Hilfe des BD-WDM-Kopplers 440 über einen optischen Rückkopplungsschalter 441 mit einem optischen Signal gemultiplext, welches in Richtung Westen läuft, und in Richtung Osten über die Lauf-Schaltung übertragen.
Wenn von daher eine bi-direktionale Übertragung unter Verwendung einer einzelnen Faser ausgeführt wird, werden unterschiedliche Wellenlängen benutzt, um derart nicht die Interferenz zwischen optischen Signalen, die sich in entgegengesetzte Richtungen ausbreiten, zu erhöhen. In 51 beispielsweise sei angenommen, dass ein Signal von der West-Seite zur Ost-Seite die Wellenlängen λ1 bis λ16 aufweist, und dass ein Signal von der Ost-Seite zur West-Seite die Wellenlängen λ17 bis λ32 aufweist.
Die Operationen der Standby-Konfiguration während der normalen Operation sind die gleichen, wie jene der Lauf-Konfiguration. Allerdings sind die Standby- und Lauf-Konfigurationen voneinander im Hinblick auf die zur Verfügung stehenden Wellenlängen unterschiedlich. Das heißt, die Wellenlängen des optischen Signals von der West-Seite zur Ost-Seite sind λ17 bis λ32, während die Wellenlängen des optischen Signals von der Ost-Seite zur West-Seite λ1 bis λ16 sind.
Es sei angenommen, dass sowohl die Lauf-Übertragungsleitung als auch die Standby-Übertragungsleitung beim West-Terminal des OADM-Knotens nicht verwendet werden können, wie es in 52 gezeigt ist. Das optische Signal mit der Wellenlänge λ1 bis λ16 wird in einen BD-WDM-Koppler 448 unter Verwendung der Standby-Schaltung von dem Ost-Terminal eingegeben, und dann über den optischen Rückkopplungsschalter 450 zum optischen Rückkopplungsschalter 445 übertragen. Der optische Rückkopplungsschalter 445 gibt das übertragene optische Signal in die Vorrichtung 443 zur Verarbeitung der Wellenlängen λ1 bis λ16 in der Lauf-Wellenlängen-Add-/Drop-Einheit ein. Das optische Signal, welches von der Vorrichtung 443 ausgegeben wird, wird in den BD-WDM-Koppler 440 über den optischen Rückkopplungsschalter 441 eingegeben, und dann unter Verwendung der Lauf-Schaltung zum Ost-Terminal übertragen.
Andererseits wird das optische Signal, welches die Wellenlängen λ17 bis λ32 aufweist, und welches in den BD-WDM-Koppler 440 von dem Ost-Terminal unter Verwendung der Lauf-Schaltung eingegeben wurde, über den optischen Rückkopplungsschalter 442 in die Vorrichtung 444 eingegeben, und dann verarbeitet. Das von der Vorrichtung 444 ausgegebene optische Signal wird mit dem optischen Rückkopplungsschalter 446 zu einem optischen Rückkopplungsschalter 449 übertragen, und dann wird es über den BD-WDM-Koppler 448 unter Verwendung der Standby-Schaltung zum Ost-Terminal übertragen.
Darüber hinaus sind, wie es in 53 gezeigt ist, wenn sowohl die Lauf-Übertragungsleitung als auch die Standby-Übertragungsleitung beim Ost-Terminal des OADM-Knotens nicht verwendet werden können, die durchzuführenden Operationen die gleichen, wie jene, welche zuvor beschrieben wurden. Allerdings werden die Operationen eines optischen Rückkopplungsschalters 450 mit einem optischen Rückkopplungsschalter 453 ausgeführt, und die Operationen der optischen Rückkopplungsschalter 446 und 449 werden mit den optischen Rückkopplungsschaltern 441 und 453 ausgeführt.
54 zeigt die Konfiguration eines ringförmigen Netzwerkes, welches den in 51 gezeigten OADM-Knoten verwendet. 55 zeigt ein Beispiel von einem Fall, in welchem ein Kabel beim West-Terminal des OADM-Knotens A getrennt ist. In diesem Fall operieren in dem OADM-Knoten A die optischen Rückkopplungsschalter 445, 446, 449 und 450 wie in dem in 52 gezeigten Fall. In dem in 53 gezeigten Fall operieren die optischen Rückkopplungsschalter 441, 442, 453 und 454 im OADM-Knoten D.
Das optische Signal, welches die Wellenlängen λ1 bis λ32 aufweist, und welches unter Bezugnahme auf die 42 bis 54 beschrieben wurde, weist die Rahmenkonfiguration auf, welche dem SONET-Standard OC-192 oder OC-48, OC-12, etc. in Nordamerika entspricht.
56 zeigt ein Beispiel der Konfiguration des optischen 1 + 1-Schutz-Schalters.
Der OADM-Knoten ist ausgelegt, dass er unter Verwendung eines optischen 1 + 1-Schutz-Schalters eine redundante Konfiguration aufweist. Wenn der optische 1 + 1-Schutz-Schalter fehlerhaft wird, funktioniert die redundante Konfiguration nicht erfolgreich. Von daher sollte ebenso der optische 1 + 1-Schutz-Schalter entsprechend redundant ausgelegt sein. Das von dem Eingabe-Terminal eingegebene optische Signal wird mit 2 × 2-Kopplern 460 und 461 zweifach verzweigt und in Gate-Schalter 462 bis 465 eingegeben. Das optische Signal, welches durch die Gate-Schalter 462 bis 465 gelaufen ist, wird von den 2 × 1-Kopplern 466 und 467 zu dem Ausgabe-Terminal ausgegeben. Wenn einer der 2 × 1-Koppler 466 und 467 fehlerhaft wird, wird eine Gruppe der Gate-Schalter 462 und 463 oder der Gate-Schalter 464 und 465 offen gelassen, und die andere Gruppe wird zur Übertragung eines optischen Signals geschlossen gehalten. Wenn einer der 2 × 1-Koppler 460 und 461 fehlerhaft wird, dann wird eine Gruppe der Gate-Schalter 462 und 464 und die Gate- Schalter 463 und 465 offen gelassen, und die andere Gruppe bleibt für die Übertragung eines optischen Signals geschlossen.
Von daher kann eine geeignete Aktion ausgeführt werden, um dem Fehler Sorge zu tragen, selbst wenn einer der 2 × 1-Koppler 460, 461, 466 und 467 fehlerhaft wird, und zwar indem die Gate-Schalter 462 bis 465 umgeschaltet werden.
57A und 57B zeigen das Konzept, wie eine Regeneratoreinheit in einem optischen Übertragungssystem eingeführt werden sollte.
Wie in 57 gezeigt, sind optische Verstärker 470-1 bis 470-4 in der optischen Übertragungsleitung vorgesehen. Nach dem Anschließen einer bestimmten Anzahl der optischen Verstärker 470-1 bis 470-4 regeneriert eine Regeneratoreinheit 471 ein optisches Signal.
57B zeigt die Pegeländerung und die Verschlechterung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses eines optischen Signals, welches durch die optischen Verstärker 470-1 bis 470-4 übertragen wurde. Wie in 57B gezeigt, wird der Pegel des optischen Signals mit den optischen Verstärkern 470-1 bis 470-4 verstärkt, und er wird gedämpft, wenn sich das Signal durch die Übertragungsleitung ausbreitet. Wenn von daher lediglich der Pegel des optischen Signals betrachtet wird, ist bei geeigneten Intervallen in der Übertragungsleitung ein optischer Verstärker vorgesehen. Allerdings wird Rauschen, wie es mit der grafischen Darstellung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses in 57B angezeigt ist, welches als „ASE" (verstärkte spontane Emission) bezeichnet wird, auf dem optischen Signal in dem optischen Verstärker akkumuliert. Von daher wird das Signal-zu-Rausch-Verhältnis schrittweise reduziert. Die Geschwindigkeit der Verschlechterung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses lässt nach, wenn die Verschlechterung anhält. In diesem Zustand allerdings kann die Information des optischen Signals nicht richtig bzw. korrekt gelesen werden. Als ein Ergebnis hiervon sollte das optische Signal unter Verwendung einer Regeneratoreinheit 471 regeneriert werden, bevor das Signal-zu-Rausch-Verhältnis einen ernstzunehmenden Wert annimmt. Die Regeneratoreinheit 471 demultiplext ein empfangenes optisches Wellenlängen-Multiplex-Signal in jene Wellenlänge, empfängt Licht für jede Wellenlänge unter Verwendung eines optischen Empfängers OR, erzeugt ein elektrisches Signal in dem 3R-Prozess, wandelt das elektrische Signal in ein optisches Signal unter Verwendung der optischen Sender-Einheit OS um und überträgt dann das resultierende Signal. Das für jede Wellenlänge regenerierte optische Signal wird miteinander gemultiplext und erneut als optisches Wellenlängen-Multiplex-Signal über die Übertragungsleitung übertragen.
Das Verfahren zum Bereitstellen der Regeneratoreinheit 471 liegt darin, die Regeneratoreinheit 471 in dem linearen Netzwerk bereitzustellen, so dass die Regeneratoreinheit ein optisches Signal empfängt, welches durch eine vorgegebene Anzahl optischer Verstärker gelaufen ist. Allerdings sollte in dem ringförmigen Netzwerk, welches eine redundante Konfiguration aufweist, die Position der Regeneratoreinheit optimal bestimmt werden, so dass die Regeneratoreinheit ein optisches Signal empfangen kann, welches durch eine vorgegebene Anzahl optischer Verstärker gelaufen ist, selbst wenn ein Standby-Übertragungspfad zur Verfügung steht. Wenn eine Regeneratoreinheit hinter fünf optischen Verstärkern vorgesehen ist, kann normalerweise eine Standby-Übertragungsleitung nicht erfolgreich funktionieren. Von daher kann eine Regeneratoreinheit hinter weniger als fünf optischen Verstärkern vorgesehen sein, beispielsweise hinter drei Verstärkern. Mit dieser Konfiguration wird ein optisches Signal früher regeneriert, und eine große Anzahl von kostenintensiven und komplizierten Regeneratoreinheiten sind im Netzwerk enthalten. Allerdings muss dieses im Hinblick auf die Leistungsfähigkeit und die Kosten des Netzwerkes optimiert werden.
Die vorliegende Erfindung realisiert eine einfach ausgelegte bzw. aufgebaute und kostengünstige OADM-Vorrichtung und ein einfach aufgebautes und kostengünstiges System vom optionalen Wellenlängentyp.

Claims

Optische Auswahleinrichtung zum Verbinden einer Endgerät-Station mit einer WDM optischen Übertragungseinrichtung, welche dazu angepasst ist, optische Signale auf nacheinanderfolgend unterschiedlichen optischen Wellenlängen zu übertragen, welche sequentiell mit abwechselnd ungeraden und geraden Ordnungszahlen nummeriert sind, indem zumindest eines aus einem Verzweigen eines optischen Signals aus und einem Einbringen eines optischen Signals an die WDM optische Übertragungseinrichtung durchgeführt wird, mit: einem ersten variablen Wellenlängen-Auswahlfilter (31), welcher dazu abgestimmt ist, erste Wellenlängen mit entweder ungeraden oder geraden Ordinalzahlen auszuwählen, welcher einen mit der Endgerät-Station verbundenen Ausgang hat und einen weiteren Ausgang hat; und einem zweiten variablen Wellenlängen-Auswahlfilter (32), welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass er einen Eingang hat, welcher mit dem weiteren Ausgang verbunden ist, dazu abgestimmt ist, zweite Wellenlängen auszuwählen, welche zu den ersten Wellenlängen unterschiedlich sind, und zwar mit jeweils geraden oder ungeraden Ordnungszahlen, und einen Ausgang hat, welcher mit der Endgerät-Station verbunden ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher jeder aus dem ersten und zweiten variablen Wellenlängen-Auswahlfilter einen AOTF oder eine Mehrzahl von AOTFs in Kaskaden-Verbindung enthält.
Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher: der erste und zweite variable Wellenlängen-Auswahlfilter dazu angepasst sind, Wellenlängen durchlaufen zu lassen, auf welche der erste und zweite variable Auswahlfilter jeweils nicht abgestimmt sind, die erste und zweite Wellenlänge von der WDM optischen Übertragungseinrichtung derart an die Endgerät-Station verzweigt werden, dass der erste und zweite variable Wellenlängen-Auswahlfilter lediglich zum Verzweigen von optischen Signalen wirken, und die Einrichtung ferner einen optischen Wellenlängen-Multiplexer (33) enthält, welcher dazu angepasst ist, ein optisches Signal von einer Endgerät-Station einzubringen, indem das optische Signal von einer Endgerät-Station mit einem Signal in der Wellenlänge gemultiplext wird, welches den ersten und zweiten variablen Wellenlängen-Auswahlfilter (31, 32) durchlaufen hat.
Einrichtung nach Anspruch 3, welche ferner enthält: einen Verzweigungs-Wellenlängen-Multiplexer (35), welcher die Ausgänge des ersten und zweiten variablen Wellenlängen-Auswahlfilters (31, 32) mit der Endgerät-Einrichtung verbindet, um optische Signale, welche die ersten Wellenlängen haben, mit optischen Signalen zu multiplexen, welche die zweiten Wellenlängen haben.
Einrichtung nach Anspruch 4, welche ferner einen variablen optischen Dämpfer (38) enthält, welcher zwischen dem Ausgang des ersten variablen Wellenlängen-Auswahlfilters (31) und dem Verzweigungs-Wellenlängen-Multiplexer (35) bereitgestellt ist, um eine Energie der optischen Signale, welche die ersten Wellenlängen haben, derart einzustellen, dass sie ungefähr gleich einer Energie der optischen Signale ist, welche die zweiten Wellenlängen haben.
Einrichtung nach Anspruch 4, bei welcher: ein optischer Spektrum-Überwacher (39) mit einem Ausgangsanschluss des Verzweigungs-Wellenlängen-Multiplexers (35) verbunden ist, um das Vorliegen, die Wellenlänge und Energie der optischen Signale zu überwachen, welche durch den Verzweigungs-Wellenlängen-Multiplexer gemultiplext sind.
Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher: der erste und zweite variable Wellenlängen-Auswahlfilter optische Signale, welche Wellenlängen haben, auf welche der erste und zweite Wellenlängen-Auswahlfilter jeweils nicht abgestimmt sind, an einen Durchlaufanschluss ausgeben, wobei die Einrichtung ferner einen Polarisations-Dispersionsausscheider (PMD) enthält, welcher stromabwärts der Durchlaufanschlüsse des ersten und zweiten variablen Wellenlängen-Auswahlfilters bereitgestellt ist.
Einrichtung nach Anspruch 2, bei welcher: der erste und zweite variable Wellenlängen-Auswahlfilter (31, 32) auf Wellenlängen angepasst sind, auf welche der erste und zweite variable Wellenlängen-Auswahlfilter jeweils nicht abgestimmt sind, und die Energie der optischen Signale, welche jeweils den ersten und zweiten variablen Wellenlängen-Auswahlfilter durchlaufen, eingestellt wird, indem die Energie der RF-Signale, welche dem ersten und zweiten variablen Wellenlängen-Auswahlfilter eingegeben werden, eingestellt wird.
Einrichtung nach Anspruch 3, welche enthält: eine Eingangs-Übertragungsleitung, welche dazu angepasst ist, dem ersten variablen Wellenlängen-Auswahlfilter optische Signale zuzuführen, und wobei der optische Wellenlängen-Multiplexer (33) dazu angepasst ist, optische Signale an eine Ausgangs-Übertragungsleitung zuzuführen; und die Einrichtung ferner optische Verstärker (30, 34) enthält, welche jeweils zwischen der Eingangs-Übertragungsleitung und dem ersten variablen Wellenlängen-Auswahlfilter (31), und zwischen dem optischen Wellenlängen-Multiplexer (33) und der Ausgangs-Übertragungsleitung bereitgestellt sind, um einen Signalverlust in den Übertragungsleitungen und der optischen Auswahleinrichtung auszugleichen.
Einrichtung nach Anspruch 9, bei welcher: der optische Verstärker (30) zwischen der Eingangs-Übertragungsleitung und dem ersten variablen Wellenlängen-Auswahlfilter (31) durch eine erste Verstärkervorrichtung, einen Dispersions-Kompensator (DCF) zum Ausgleichen einer Dispersion des optischen Signals, welche in der Eingangs-Übertragungsleitung verursacht wird, und eine zweite Verstärkervorrichtung zum Ausgleichen eines Signalverlustes im Dispersions-Kompensator ausgebildet ist.
Einrichtung nach Anspruch 10, welche ferner enthält: einen Koppler zum Verzweigen von Licht, welcher zwischen der Eingangs-Übertragungsleitung und dem ersten optischen Verstärker oder zwischen dem zweiten Verstärker und der Ausgangs-Übertragungsleitung bereitgestellt ist; und einen Überwacher (SAU) zum Überwachen des Vorliegens, der Wellenlänge und der Energie von Licht, welches durch den Koppler verzweigt wird.
Einrichtung nach Anspruch 3, bei welcher: der erste variable Wellenlängen-Auswahlfilter (42) dazu angepasst ist, optische Signale von einer Eingangs-Übertragungsleitung zu empfangen, ein Demultiplexer (41) zwischen dem ersten variablen Wellenlängen-Auswahlfilter und der Eingangs-Übertragungsleitung bereitgestellt ist; ein Teil von optischen Signalen, welche vom Demultiplexer übertragen werden, abgezweigt werden, und die abgezweigten optischen Signale an eine Empfangs-Endgerät-Station übertragen werden; der erste und zweite variable Wellenlängen-Auswahlfilter (42, 43) dazu angepasst sind, optische Signale, welche Wellenlängen haben, auf welche der erste und zweite variable Wellenlängen-Auswahlfilter nicht abgestimmt sind, an die Ausgangs-Übertragungsleitung durchlaufen zu lassen, und die erste und zweite Wellenlänge nicht an die Ausgangs-Übertragungsleitung übertragen werden.
Einrichtung nach Anspruch 9, bei welcher: optische Signale, welche die erste und zweite Wellenlänge haben, sogar dann durch den ersten und zweiten variablen Wellenlängen-Auswahlfilter verzweigt werden, wenn dass durch den Wellenlängen-Multiplexer einzubringende optische Signal nicht empfangen wird.
Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Einrichtung Arbeits- und Schutz-Auswahlvorrichtungen enthält, wobei jede einen ersten und zweiten variablen Wellenlängen- Auswahlfilter enthält, wobei die Einrichtung ferner ein Paar von 1 × 2 optischen Vermittlern (60, 61) enthält, welche jeweils an beiden Seiten der Arbeits- und Schutz-Auswahlvorrichtungen positioniert sind, wobei ein Anschluss von jedem 1 × 2 optischen Vermittler mit der Arbeits-Auswahlvorrichtung verbunden ist, und ein weiterer Anschluss von jedem 1 × 2 optischen Vermittler mit der Schutz-Auswahlvorrichtung verbunden ist, wobei die 1 × 2 optischen Vermittler normalerweise mit der Arbeits-Auswahlvorrichtung verbunden sind, jedoch auf die Schutz-Auswahlvorrichtung umgeschaltet werden, und zwar im Falle eines Fehlers in der Arbeits-Auswahlvorrichtung.
Einrichtung nach Anspruch 3, welche ferner ein Paar von 1 × 2 optischen Vermittlern (60, 61) enthält, welche jeweils an beiden Seiten des ersten und zweiten variablen Wellenlängen-Auswahlfilters und des optischen Wellenlängen-Multiplexers positioniert sind, wobei beide 1 × 2 optische Vermittler einen Anschluss, welcher mit einer Arbeits-Übertragungsleitung verbunden ist, und einen Anschluss, welcher mit einer Schutz-Übertragungsleitung verbunden ist, haben, wobei die 1 × 2 optischen Vermittler normalerweise den ersten und zweiten variablen Wellenlängen-Auswahlfilter mit der Arbeits-Übertragungsleitung verbinden, jedoch den ersten und zweiten variablen Wellenlängen-Auswahlfilter mit der Schutz-Übertragungsleitung verbinden, wenn die Arbeits-Übertragungsleitung einen Fehler aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 2, bei welcher RF-Signale an die AOTFs des ersten und zweiten variablen Wellenlängen-Auswahlfilters angelegt werden, um jeweils optische Signale auszuwählen, welche die erste und zweite Wellenlänge haben, wobei die Einrichtung ferner enthält: einen optischen Koppler (35), welcher am Ausgang von zumindest einem aus dem ersten und zweiten variablen Wellenlängen-Auswahlfilter (31, 32) bereitgestellt ist, um einen Abschnitt des ausgewählten optischen Signals zu verzweigen; einen Fotodetektor (35), welcher mit dem optischen Koppler verbunden ist, um die optische Energie der Signal-Verzweigungen dadurch zu überwachen, wobei die Frequenz oder Energie des RF-Signals, welches an den AOTF des zumindest einen Auswahlfilters angelegt wird, variiert wird, um die durch den Fotodetektor überwachte optische Energie zu maximieren, und zwar mit charakteristischen Schwankungen auf den AOTF des zumindest einen Auswahlfilters, welcher verarbeitet wird.
Einrichtung nach Anspruch 7, bei welcher ein erster und zweiter Polarisations-Dispersionsausscheider (PMD) jeweils stromabwärts von den Durchlaufanschlüssen des ersten und zweiten variablen Wellenlängen-Auswahlfilters bereitgestellt sind.
Einrichtung nach Anspruch 17, bei welcher der erste und zweite Polarisations-Dispersionsausscheider (PMD) jeweils eine PANDA Faser enthalten.
Einrichtung nach Anspruch 2, bei welcher: ein durch einen AOTF ausgewähltes Licht durch einen optischen Koppler (41) verzweigt wird; eine optische Energie durch einen Fotodetektor (39) überwacht wird; eine RF-Frequenz oder eine RF-Energie, welche an einen AOTF anzulegen ist, derart gesteuert wird, dass eine optische Empfangsenergie des Fotodetektors konstant maximal sein kann; und eine Schwankung von einer optischen Wellenlänge und einer optischen Energie, oder eine charakteristische Schwankung des AOTF korrekt verarbeitet werden kann.
Einrichtung nach Anspruch 16, bei welcher: eine niedrige Frequenz auf das RF-Signal überlagert wird, welches dem AOTF des zumindest einen Auswahlfilters angelegt wird, um eine Mittenposition der optischen Wellenlänge zu bestimmen, oder um die optimale RF-Energie basierend auf dem optischen Signal zu bestimmen, welches durch den Fotodetektor empfangen wird.